Conoscopia

La conoscopia es una técnica óptica que permite realizar observaciones de un espécimen transparente en un cono de rayos de luz convergentes. Las distintas direcciones de propagación de la luz son observables simultáneamente.

Un conoscopio es un aparato para realizar observaciones y mediciones conoscópicas , a menudo realizadas mediante un microscopio con una lente Bertrand para la observación de la dirección de la imagen . La primera referencia al uso de la conoscopia (es decir, la observación en luz convergente con un microscopio de polarización con una lente Bertrand ) para la evaluación de las propiedades ópticas de las fases cristalinas líquidas (es decir, la orientación de los ejes ópticos) es de 1911, cuando fue utilizada por Charles-Victor Mauguin para investigar la alineación de las fases nemáticas y quirales-nemáticas . ^[1]

Se sabe que un haz de luz convergente (o divergente) es una superposición lineal de muchas ondas planas sobre un cono de ángulos sólidos. El trazado de rayos de la Figura 1 ilustra el concepto básico de la conoscopia : transformación de una distribución direccional de rayos de luz en el plano focal frontal en una distribución lateral ( imagen de direcciones ) que aparece en el plano focal posterior (que es más o menos curvado). Los haces paralelos elementales entrantes (ilustrados por los colores azul, verde y rojo) convergen en el plano focal posterior de la lente y la distancia de su punto focal desde el eje óptico es una función (monótona) del ángulo de inclinación del haz.

Esta transformación se puede deducir fácilmente a partir de dos reglas simples para la lente positiva delgada:

• Los rayos que pasan por el centro de la lente permanecen inalterados,
• Los rayos que pasan por el foco frontal se transforman en rayos paralelos.

El objeto de medición se encuentra generalmente en el plano focal frontal de la lente . Para seleccionar un área de interés específica en el objeto (es decir, definir un punto de medición o campo de medición), se puede colocar una abertura en la parte superior del objeto. En esta configuración, solo los rayos del punto de medición (abertura) inciden en la lente.

La imagen de la abertura se proyecta al infinito mientras que la imagen de la distribución direccional de la luz que pasa a través de la abertura (es decir, la imagen de las direcciones) se genera en el plano focal posterior de la lente. Cuando no se considera apropiado colocar una abertura en el plano focal frontal de la lente, es decir, sobre el objeto, la selección del punto de medición (campo de medición) también se puede lograr utilizando una segunda lente. Una imagen del objeto (ubicado en el plano focal frontal de la primera lente) se genera en el plano focal posterior de la segunda lente. El aumento, M, de esta formación de imágenes viene dado por la relación de las longitudes focales de las lentes L ₁ y L ₂ , M = f ₂ / f ₁ .

Una tercera lente transforma los rayos que pasan a través de la abertura (situada en el plano de la imagen del objeto) en una imagen de segunda dirección que puede ser analizada por un sensor de imagen (por ejemplo, una cámara electrónica).

La secuencia funcional es la siguiente:

• La primera lente forma la imagen de las direcciones (transformación de direcciones en ubicaciones),
• La segunda lente junto con la primera proyecta una imagen del objeto,
• La apertura permite seleccionar el área de interés (punto de medición) en el objeto,
• La tercera lente junto con la segunda imagen forman la imagen direccional de un sensor óptico bidimensional (por ejemplo, una cámara electrónica).

Esta sencilla disposición es la base de todos los dispositivos conoscópicos (conoscopios). Sin embargo, no es sencillo diseñar y fabricar sistemas de lentes que combinen las siguientes características:

• ángulo máximo de incidencia de la luz lo más alto posible (por ejemplo, 80°),
• diámetro del punto de medición hasta varios milímetros,
• Rendimiento acromático para todos los ángulos de inclinación,
• efecto mínimo de polarización de la luz incidente.

El diseño y la fabricación de este tipo de sistema de lentes complejo requieren la ayuda de modelos numéricos y un proceso de fabricación sofisticado.

Los dispositivos conoscópicos modernos y avanzados se utilizan para la medición y evaluación rápidas de las propiedades electroópticas de las pantallas LCD (por ejemplo, variación de luminancia , contraste y cromaticidad con la dirección de visualización ). ^{[ cita requerida ]}

• Pochi Yeh, Claire Gu: "Óptica de las pantallas de cristal líquido", John Wiley & Sons 1999, 4.5. Conoscopy, págs. 139
• Hartshorne & Stuart: "Cristales y el microscopio polarizador", Arnold, Londres, 1970, 8: El examen microscópico de cristales, (ii) Observaciones conoscópicas (con luz convergente)
• C. Burri: "Das Polarisationsmikroskop", Verlag Birkhäuser, Basilea 1950

• Polariscopio/Conoscopio - Proyecto de Gemología