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CAMPOS ELECTROMAGNÉTICOS – ÓPTICA
2º Ing. Telecomunicación
© Prof.Dr. Emilio Gómez González
Objetivos:
Casos Prácticos – Tema 1
2007/08
INSTRUMENTOS ÓPTICOS: Casos Prácticos
1. Identificar las características ópticas de diversos instrumentos y dispositivos a partir de la información técnica
y/o comercial proporcionada por el fabricante o proveedor.
2. Determinar los principales parámetros y magnitudes de interés óptico de los dispositivos.
3. Evaluar las condiciones generales de uso del instrumento.
Resumen de Fórmulas (detalladas y explicadas en las Transparencias de Clase de los Temas 1 y 2):
Para un instrumento óptico de diámetro efectivo (del objetivo) = D, longitud = L, aumento = M, distancia focal = f (distancia focal equivalente 35 mm, f35 = f),
diámetro del ocular = docular, distancia focal equivalente (con un ocular dado) = feq, apertura numérica = AN, número de diafragma = f/#, diámetro (criterio) de
borrosidad = d, distancia de trabajo = WD, distancia objeto = z, profundidad de campo = DOF, campos de visión lineal/real/aparente = FOV/RFOV/AFOV,
captación de luz = LGP, índice de brillo relativo = RBI, factor crepuscular = TF, [potencia de] resolución angular = θmin, [potencia de] resolución lineal = s,
resolución lineal (a una cierta z) = dmin, factor de multiplicación focal = F, diagonal del sensor (S) = ds, disco de Airy = DA, ángulo de aceptación = α.
1.22 ⋅ λ
θ min =
AN = n ⋅ sen ω
PE ≈ D
D
1
D
0.61 ⋅ λ
f/# =
PS ≈
s ≈ θ min ⋅ f =
⋅
AN
2
M
sen α
2
⋅
⋅
⋅
2
d
f/#
z
tg σ '
d min ≈ θ min ⋅ z
DOF ≈
M=
f2
tg σ
d
43.27 mm
F = 35 =
FOV = 2 ⋅WD ⋅ tg ω (si L WD)
FOV
ds
ds
tg σ =
FOV = 1000 ⋅ tg ( RFOV )
2⋅ z
f35 = F ⋅ f s
L≈ f
AFOV = RFOV ⋅ M
f
2
2
250 mm
M telescopio = objetivo
LGP
=
PE
≈
D
M≈
= M ocular
f ocular
f
RBI = PS 2
M microscopio = M objetivo ⋅ M ocular
f
f/# =
TF = D ⋅ M
OTL 250 mm
D
=
⋅
D
d eq = 1000 M
f objetivo
f ocular
tg α =
2⋅ f
⎛ RFOV ⎞ d ocular / 2
⎛ D − PS ⎞
tg ⎜
RFOVeq ≈ arctan ⎜
DA = 2.44 ⋅ λ ⋅ f/#
⎟≈
⎟
f eq
⎝ 2 ⎠
⎝ 2⋅ f ⎠
NOTA: Estos Casos Prácticos han sido seleccionados únicamente como material de apoyo al estudio del Curso de Óptica impartido por el autor. En ningún caso pueden entenderse
como recomendación o evaluación (positiva ni negativa) de los dispositivos o instrumentos mostrados ni de sus características, propiedades o presentación comercial. Todas las
marcas registradas son propiedad de sus respectivos titulares.
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Casos Prácticos – Tema 1
2007/08
CASO 1 - Tipo de Instrumento: LENTE PARA CÁMARA FOTOGRÁFICA RÉFLEX (Marca: SIGMA)
NOTA: Estos Casos Prácticos han sido seleccionados únicamente como material de apoyo al estudio del Curso de Óptica impartido por el autor. En ningún caso pueden entenderse
como recomendación o evaluación (positiva ni negativa) de los dispositivos o instrumentos mostrados ni de sus características, propiedades o presentación comercial. Todas las
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CASO 1 - Tipo de Instrumento: LENTE PARA CÁMARA FOTOGRÁFICA RÉFLEX (Marca: SIGMA)
Distancia Focal (mm)
Si es variable
(zoom)
Máxima (mm)
Mínima (mm)
Tipo de lente
Número de Diafragma (f/#)
Si es variable:
Máxima apertura (mínimo f/#)
Mínima apertura (máximo f/#)
Campo de Visión Real (º)
Rango de Enfoque
distancia mínima (m)
distancia máxima (m)
Diafragma (iris)
Tipo
Rango de diámetros (mm)
Diámetro de la lente
(de entrada, mm)
105*
No*
(sí para Macro)
Teleobjetivo corto
Pupila de Entrada (mm)
Límite de resolución
(para λ = 550 nm @ maxima apertura)
espacial (dmin @ 1 km, mm)
ND
angular (θmin, º)
Disco de Airy (mm)
Ángulo de Aceptación (º)
LGP
Macro
Corrección de aberraciones
Materiales ópticos
Reducción de Vibraciones / tipo
Medida de Luz (fotómetro)
Enfoque
Medida de Distancia (telemetría)
Observaciones
ND
Pupila de Salida (mm)
2.8*
32*
23.3*
0.313*
∞*
58
11.7
1.2e-5
0.0038
85
3364
Sí*
ND
ND
No*
ND
Autofoco / Manual*
ND
Lente de focal fija, muy luminosa.
Uso general, muy útil para retratos y macro
~ diámetro de la montura de la cámara
(para Nikon ~ 50 mm)
58*
* = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas.
ND = Dato no disponible.
NOTA: Estos Casos Prácticos han sido seleccionados únicamente como material de apoyo al estudio del Curso de Óptica impartido por el autor. En ningún caso pueden entenderse
como recomendación o evaluación (positiva ni negativa) de los dispositivos o instrumentos mostrados ni de sus características, propiedades o presentación comercial. Todas las
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CASO 2 - Tipo de Instrumento: LENTE PARA CÁMARA FOTOGRÁFICA RÉFLEX (Marca: NIKON)
Se muestra con un filtro UVA adicional.
A la derecha de la imagen: parasol.
NOTA: Estos Casos Prácticos han sido seleccionados únicamente como material de apoyo al estudio del Curso de Óptica impartido por el autor. En ningún caso pueden entenderse
como recomendación o evaluación (positiva ni negativa) de los dispositivos o instrumentos mostrados ni de sus características, propiedades o presentación comercial. Todas las
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CASO 2 - Tipo de Instrumento: LENTE PARA CÁMARA FOTOGRÁFICA RÉFLEX (Marca: NIKON)
Distancia Focal (mm)
Si es variable (zoom)
Máxima (mm)
Mínima (mm)
Tipo de lente
Número de Diafragma (f/#)
Si es variable:
Máxima apertura (mínimo f/#)
Mínima apertura (máximo f/#)
Campo de Visión Real (º)
Rango de Enfoque
distancia mínima (m)
distancia máxima (m)
Diafragma (iris)
Tipo
Rango de diámetros (mm)
Diámetro de la lente
(de entrada, mm)
Sí*
Pupila de Entrada (mm)
Límite de resolución
(para λ = 550 nm @ máxima apertura)
200*
70*
Teleobjetivo zoom
medio
2.8*
22*
RFOVeq = 78 - 32
1.5
∞*
Automático*
ND
ND
77*
77
espacial (dmin @ 1 km, mm)
angular (θmin, º)
Disco de Airy (mm)
Ángulo de Aceptación (º)
LGP
Macro
Corrección de aberraciones
Materiales ópticos
Reducción de Vibraciones / tipo
Medida de Luz (fotómetro)
Enfoque
Medida de Distancia (telemetría)
Observaciones
Pupila de Salida (mm)
9
8.7e-6
0.0295
86 - 60
5929
No*
ND
Vidrio ED = Extra-Low Dispersión*
Sí* / Desplazamiento de lente*
ND
Autofoco / Manual*
ND
Teleobjetivo muy (¡muy!) luminoso.
Muy útil para fotografía deportiva y
de naturaleza.
~ diámetro de la montura de la cámara
(para Nikon ~ 50 mm)
* = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas.
ND = Dato no disponible.
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como recomendación o evaluación (positiva ni negativa) de los dispositivos o instrumentos mostrados ni de sus características, propiedades o presentación comercial. Todas las
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CASO 3 - Tipo de Instrumento: TELESCOPIO PARA USO ASTRONÓMICO (Marca: DARIO MARKENARTIKEL)
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CASO 3 - Tipo de Instrumento: TELESCOPIO PARA USO ASTRONÓMICO (Marca: DARIO MARKENARTIKEL)
Refractor* LGP
Tipo
Sí*
Si es Refractor – Objetivo
RBI
Distancia Focal (mm)
700*
TF
Diámetro (mm)
60*
Rango de Enfoque
Número de Diafragma (f/#)
f/12
distancia mínima (m)
Pupila de Entrada (mm)
60
distancia máxima (m)
Oculares
Distancia Focal (mm)
Si es Reflector – Objetivo
Aumento
Espejo Primario
Distancia Focal (mm)
No*
Diámetro (mm)
Radio de Curvatura (mm)
Tipo
Tipo / Forma
Distancia de Acomodo Visual (mm)
Diámetro (mm)
Pupila de Salida (mm)
Campo de Visión Real (º)
Campo de Visión Aparente (º)
Espejo Secundario
Distancia Focal (mm)
Aumento total ( = fobjetivo / focular)
Radio de Curvatura (mm)
Aumento total máximo
Tipo / Forma
Diámetro (mm)
Obstrucción del Secundario (%)
Límite de resolución
(para λ = 550 nm)
espacial (dmin @ 1 km, mm)
angular (θmin, º)
Disco de Airy (mm)
-
Lente inversora (aumento)
Lente de Barlow
Buscador (aumento x diámetro)
Si es Telescopio Terrestre: Sistema erector
11.2
1.1e-5
0.0157
Corrección de aberraciones
Materiales ópticos
Observaciones
3600
6.4
46
2.5
58
1.3
68
0.3
103
9*
28x
4*
62.5x
ND
∞*
20*
12.5x
12.5*
20x
31.7*
K*
ND
2.5
1.6
1.1
0.5
RFOVeq = 2.5
86
137
191
430
35x*
56x*
78x*
175x*
262.5x* (ocular de 175x con lente inversora)
1.5x*
Opcional, de 3x*
6 x 25mm*
Lente inversora*
ND
ND
Prestaciones limitadas. Uso aficionado básico.
* = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas.
ND = Dato no disponible.
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CASO 4 - Tipo de Instrumento:
BINOCULARES (Marca: MINOLTA)
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Hacerlo
CASO 4 - Tipo de Instrumento: BINOCULARES (Marca: MINOLTA)
MODELO
7 X 35 EW
7 X*
No*
35*
11*
35
77
192*
143
supuesto ~ 30
5*
ND
feq = 156
4.5
Aumento
Si es variable
Máximo
Mínimo
Diámetro (mm)
Campo de Visión Real (º)
Pupila de Entrada (mm)
Campo de Visión Aparente (º)
Campo de Visión Lineal (m @ 1 km)
Distancia Equivalente (m)
Diámetro del ocular (mm)
Pupila de Salida (mm)
Distancia de Acomodo Visual (mm)
Distancia Focal (mm)
Número de Diafragma (f/#)
Límite de resolución (para λ = 550 nm)
espacial (dmin @ 1 km, mm)
angular (θmin, º)
Disco de Airy (mm)
LGP
RBI
TF
Tipo de sistema óptico/prismas
Corrección de aberraciones
Materiales ópticos
Observaciones
7X – 21x 50 zoom
10 x 23
Muy versátil. En bajo
aumento, útil para
uso nocturno.
Mucho aumento con luz de día.
Ineficiente con poca luz.
19
1.2e-5
0.006
1225
25*
16
ND
ND
ND
Uso general, diurno.
* = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas.
ND = Dato no disponible.
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CASO 5 - Tipo de Instrumento:
BINOCULARES (Marca: NIKON)
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CASO 5 - Tipo de Instrumento: BINOCULARES (Marca: NIKON)
MODELO
Aumento
Si es variable
Máximo
Mínimo
Diámetro (mm)
Campo de Visión Real (º)
Pupila de Entrada (mm)
Campo de Visión Aparente (º)
Campo de Visión Lineal (m @ 1 km)
Distancia Equivalente (m)
Pupila de Salida (mm)
Diámetro del ocular (mm)
Distancia de Acomodo Visual (mm)
Distancia Focal (mm)
Número de Diafragma (f/#)
Límite de resolución (para λ = 550 nm)
espacial (dmin @ 1 km, mm)
angular (θmin, º)
Disco de Airy (mm)
LGP
RBI
TF
Tipo de sistema óptico/prismas
Corrección de aberraciones
Materiales ópticos
Observaciones
8 x 23 CF AS
8X*
No*
23*
6*
23
48*
105*
125
2.9*
supuesto ~ 30
14.1*
feq = 286
12.4
10 X 25 CF AS
10X*
No*
25*
5*
25
50*
87*
100
2.5*
supuesto ~ 30
11.9*
feq = 343
13.7
7 x 50
7X*
No*
50*
8.3*
50
58.1
146
143
7.1
supuesto ~ 30
ND
feq = 207
4.1
29
2.9e-5
0.0167
529
8.4*
14
Prisma de Porro*
ND
ND
27
2.7e-5
0.0184
625
6.3*
16
Prisma de Porro
ND
ND
Uso diurno. Cómodo para
usuarios con gafas.
Mucho aumento con
luz de día. Ineficiente
con poca luz.
13
1.3e-5
0.0055
2500
51
19
ND
ND
ND
Adecuados para uso
astronómico. Analizados en
“Transparencias de Clase”
del Tema 1
* = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas.
ND = Dato no disponible.
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CASO 6 - Tipo de Instrumento: TELESCOPIO PARA USO TERRESTRE (Marca: NIKON)
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CASO 6 - Tipo de Instrumento: TELESCOPIO PARA USO TERRESTRE (CATALEJO) (Marca: NIKON)
MODELO
Tipo
Si es Refractor – Objetivo
Distancia Focal (mm)
Diámetro (mm)
Número de Diafragma (f/#)
Pupila de Entrada (mm)
Refractor*
Sí*
feq = 860
60*
14.3
60
Si es Reflector – Objetivo
Espejo Primario
Distancia Focal (mm)
Radio de Curvatura (mm)
Tipo / Forma
Diámetro (mm)
No*
-
Espejo Secundario
Distancia Focal (mm)
Radio de Curvatura (mm)
Tipo / Forma
Diámetro (mm)
Obstrucción del Secundario (%)
-
ED III con OCULAR 20X-45X MC
LGP
RBI
TF
Rango de Enfoque
distancia mínima (m)
distancia máxima (m)
Ocular
Distancia Focal (mm)
Aumentos
Diámetro (mm)
Tipo
Distancia de Acomodo Visual (mm)
Pupila de Salida (mm)
Campo de Visión Real (º)
Campo de Visión Aparente (º)
Campo de Visión Lineal (m @ 1 km)
Aumento total calculado (fobjetivo / focular)
Aumento total máximo
Lente inversora (aumento)
Lente de Barlow
Buscador (aumento x diámetro)
Si es Telescopio Terrestre: Sistema erector
Límite de resolución
(para λ = 550 nm)
espacial (dmin @ 1 km, mm)
angular (θmin, º)
11.2
1.1e-5
Corrección de aberraciones
Materiales ópticos
Disco de Airy (mm)
0.0192
Observaciones
3600
9*
35 - 52
5*
∞*
ND
20x – 45x*
ND
zoom
ND
3*
2*
40*
35*
ND
45X*
No*
No*
No*
ND
ND
Vidrio ED = Extra-Low Dispersión*
MC = Multi-layer Coating
Equivalente a un teleobjetivo
largo.Altas prestaciones en uso diurno.
* = Dato extraído directamente del dispositivo / las especificaciones técnicas.
ND = Dato no disponible.
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CASO 7 - Tipo de Instrumento:
MICROSCOPIO (Marca: ZUZI)
Tipo de Microscopio Monocular*
Objetivo
Ocular
Aumento 4x* 40x* 100x*
Distancia Focal (mm) 40
4
1.6
Diámetro (mm)
ND
Tipo
ND
Aumentos
Distancia Focal (mm)
Diámetro (mm)
AN
Tipo
Soporte portaoculares
Aumento del sistema completo
con objetivo de …
Límite de resolución
(para λ = 550 nm)
espacial (dmin, mm)
angular (θmin, º)
Disco de Airy (mm)
Enfoque macro
Enfoque micro
Longitud de Tubo (OTL, mm)
Distancia de Trabajo (mm)
ND
ND
ND
Sí*
Sí*
Diámetro de Campo (mm)
Corrección de aberraciones
Materiales ópticos
Observaciones
Sistema de iluminación
5x*
50
ND
ND
4x
40x
100x
20x
200x
500x
10x*
25
ND
ND
Huygens*
Tipo “revólver”*
40x
400x
1000x
160*
16x*
15.6
ND
ND
64x
640x
1600x*
ND
ND
Objetivos acromáticos*
Microscopio “biológico” de uso general.
Condensador Abbe y espejo plano cóncavo de 50 mm
NOTA: Estos Casos Prácticos han sido seleccionados únicamente como material de apoyo al estudio del Curso de Óptica impartido por el autor. En ningún caso pueden entenderse
como recomendación o evaluación (positiva ni negativa) de los dispositivos o instrumentos mostrados ni de sus características, propiedades o presentación comercial. Todas las
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