Оптичните спецификации се използват по време на проектирането и производството на компонент или система, за да се характеризира колко добре отговаря на определени изисквания за производителност.Те са полезни по две причини: първо, те определят допустимите граници на ключови параметри, които управляват производителността на системата;второ, те определят количеството ресурси (т.е. време и разходи), които трябва да бъдат изразходвани за производството.Една оптична система може да страда от недостатъчна или свръхспецификация, като и двете могат да доведат до ненужен разход на ресурси.Paralight Optics предоставя рентабилна оптика, за да отговори на вашите точни изисквания.
За да разберете по-добре оптичните спецификации, е важно да научите какво основно означават.Следното е кратко въведение на най-често срещаните спецификации на почти всички оптични елементи.
Производствени спецификации
Толеранс на диаметъра
Допустимото отклонение на диаметъра на кръгъл оптичен компонент осигурява приемливия диапазон от стойности за диаметъра.Толерансът на диаметъра няма никакъв ефект върху оптичните характеристики на самата оптика, но е много важен механичен толеранс, който трябва да се има предвид, ако оптиката ще бъде монтирана в някакъв тип държач.Например, ако диаметърът на оптична леща се отклонява от номиналната си стойност, е възможно механичната ос да бъде изместена от оптичната ос в монтиран комплект, като по този начин причини децентриране.
Фигура 1: Децентриране на колимирана светлина
Тази производствена спецификация може да варира в зависимост от уменията и възможностите на конкретния производител.Paralight Optics може да произвежда лещи с диаметър от 0,5 mm до 500 mm, допуските могат да достигнат границите от +/-0,001 mm.
| Таблица 1: Производствени толеранси за диаметър | |
| Допустими отклонения в диаметъра | Качествен клас |
| +0,00/-0,10 мм | Типично |
| +0,00/-0,050 мм | Прецизност |
| +0,000/-0,010 | Висока прецизност |
Толеранс на централната дебелина
Централната дебелина на оптичен компонент, най-вече на лещите, е дебелината на материала на компонента, измерена в центъра.Централната дебелина се измерва напречно на механичната ос на лещата, определена като оста точно между нейните външни ръбове.Промяната на дебелината на центъра на лещата може да повлияе на оптичните характеристики, тъй като дебелината на центъра, заедно с радиуса на кривина, определя дължината на оптичния път на лъчите, преминаващи през лещата.
Фигура 2: Диаграми за CT, ET & FL
| Таблица 2: Производствени толеранси за централна дебелина | |
| Допустими отклонения на централната дебелина | Качествен клас |
| +/-0,10 мм | Типично |
| +/-0,050 мм | Прецизност |
| +/-0,010 мм | Висока прецизност |
Дебелина на ръба стихове Дебелина на центъра
От горните примери на диаграми, показващи централната дебелина, вероятно сте забелязали, че дебелината на лещата варира от ръба до центъра на оптиката.Очевидно това е функция на радиуса на кривината и провисването.Плоскоконвексните, двойноизпъкналите и положителните менискусни лещи имат по-голяма дебелина в центровете си, отколкото по ръба.За плоско-вдлъбнати, двойно-вдлъбнати и отрицателни менискови лещи, дебелината на центъра винаги е по-тънка от дебелината на ръба.Оптичните дизайнери обикновено определят дебелината на ръба и центъра на своите чертежи, като толерират един от тези размери, докато използват другия като референтен размер.Важно е да се отбележи, че без един от тези размери е невъзможно да се различи окончателната форма на лещата.
Фигура 3: Диаграми за CE, ET, BEF и EFL
Разлика в дебелината на клин / ръб (ETD)
Клинът, понякога наричан ETD или ETV (Edge Thickness Variation), е ясна концепция за разбиране по отношение на дизайна и производството на лещи.По принцип тази спецификация контролира колко успоредни са двете оптични повърхности на лещата една спрямо друга.Всяко отклонение от паралела може да доведе до отклонение на предаваната светлина от нейния път, тъй като целта е да се фокусира или разклони светлината по контролиран начин, следователно клинът въвежда нежелано отклонение в пътя на светлината.Клинът може да бъде определен от гледна точка на ъглово отклонение (грешка при центриране) между двете предаващи повърхности или физически толеранс на промяната на дебелината на ръба, което представлява несъответствието между механичната и оптичната ос на лещата.
Фигура 4: Грешка при центриране
Сагита (Sag)
Радиусът на кривина е пряко свързан със Sagitta, по-често наричан Sag в оптичната индустрия.От геометрична гледна точка Sagitta представлява разстоянието от точния център на дъга до центъра на нейната основа.В оптиката Sag се прилага както за изпъкналата, така и за вдлъбнатата кривина и представлява физическото разстояние между точката на върха (най-високата или най-ниската точка) по кривата и централната точка на линия, начертана перпендикулярно на кривата от единия ръб на оптиката до друго.Фигурата по-долу предлага визуално изображение на Sag.
Фигура 5: Диаграми на Sag
Провисването е важно, защото осигурява централното местоположение за радиуса на кривината, като по този начин позволява на производителите да позиционират правилно радиуса върху оптиката, както и да установят както централната, така и ръбовата дебелина на оптиката.Като се знае радиуса на кривината, както и диаметъра на оптиката, Sag може да се изчисли по следната формула.
Където:
R = радиус на кривина
d = диаметър
Радиус на кривина
Най-важният аспект на една леща е радиусът на кривина, той е основен и функционален параметър на сферичните оптични повърхности, който изисква качествен контрол по време на производството.Радиусът на кривината се определя като разстоянието между върха на оптичния компонент и центъра на кривината.Тя може да бъде положителна, нулева или отрицателна в зависимост от това дали повърхността е изпъкнала, плоска или вдлъбната, съответно.
Познаването на стойността на радиуса на кривината и дебелината на центъра позволява да се определи оптичната дължина на пътя на лъчите, преминаващи през лещата или огледалото, но също така играе голяма роля при определяне на оптичната сила на повърхността, което е колко силно е оптичното система конвергира или дивергира светлина.Оптичните дизайнери разграничават дълги и къси фокусни разстояния, като описват размера на оптичната мощност на техните лещи.Твърди се, че късите фокусни разстояния, тези, които огъват светлината по-бързо и следователно постигат фокус на по-късо разстояние от центъра на лещата, имат по-голяма оптична сила, докато тези, които фокусират светлината по-бавно, се описват като имащи по-малка оптична сила.Радиусът на кривината определя фокусното разстояние на лещата, прост начин за изчисляване на фокусното разстояние за тънки лещи е даден от приближението на тънките лещи от формулата на производителя на лещите.Моля, обърнете внимание, че тази формула е валидна само за лещи, чиято дебелина е малка в сравнение с изчисленото фокусно разстояние.
Където:
f = фокусно разстояние
n = коефициент на пречупване на материала на лещата
r1 = радиус на кривина за повърхност, най-близо до падаща светлина
r2 = радиус на кривина за най-отдалечената от падащата светлина повърхност
Следователно, за да контролират всяка промяна във фокусното разстояние, оптиците трябва да определят толеранса на радиуса.Първият метод е да се приложи прост механичен толеранс, например радиусът може да се дефинира като 100 +/-0,1 mm.В такъв случай радиусът може да варира между 99,9 mm и 100,1 mm.Вторият метод е да се приложи толеранс на радиуса като процент.Използвайки същия радиус от 100 mm, оптикът може да посочи, че кривината не може да варира повече от 0,5%, което означава, че радиусът трябва да е между 99,5 mm и 100,5 mm.Третият метод е да се определи толеранс на фокусното разстояние, най-често като процент.Например, обектив с фокусно разстояние 500 mm може да има +/-1% толеранс, което се превежда на 495 mm до 505 mm.Включването на тези фокусни разстояния в уравнението на тънката леща позволява на производителите да извлекат механичния толеранс на радиуса на кривината.
Фигура 6: Толеранс на радиуса в центъра на кривината
| Таблица 3: Производствени толеранси за радиус на кривина | |
| Допустими отклонения на радиуса на кривина | Качествен клас |
| +/-0,5 мм | Типично |
| +/-0,1% | Прецизност |
| +/-0,01% | Висока прецизност |
На практика производителите на оптика използват няколко различни типа инструменти, за да определят радиуса на кривина на лещата.Първият е сферометърен пръстен, прикрепен към измервателен уред.Чрез сравняване на разликата в кривината между предварително определен „пръстен“ и радиуса на кривината на оптиката, производителите могат да определят дали е необходима допълнителна корекция за постигане на подходящия радиус.На пазара има и редица цифрови сферометри за повишена точност.Друг много точен метод е автоматизиран контактен профилометър, който използва сонда за физическо измерване на контура на лещата.И накрая, безконтактният метод на интерферометрия може да се използва за създаване на модел на ресни, способен да определи количествено физическото разстояние между сферичната повърхност до съответния й център на кривина.
Центриране
Центрирането е известно също като центриране или децентриране.Както подсказва името, центрирането контролира точността на местоположението на радиуса на кривината.Перфектно центрираният радиус би изравнил точно върха (центъра) на неговата кривина спрямо външния диаметър на субстрата.Например плоско-изпъкнала леща с диаметър 20 mm би имала перфектно центриран радиус, ако върхът е линейно позициониран точно на 10 mm от всяка точка по външния диаметър.Следователно следва, че оптичните производители трябва да вземат предвид както X, така и Y оста, когато контролират центрирането, както е показано по-долу.
Фигура 7: Диаграма на децентриране
Размерът на децентъра в една леща е физическото изместване на механичната ос спрямо оптичната ос.Механичната ос на лещата е просто геометричната ос на лещата и се определя от нейния външен цилиндър.Оптичната ос на лещата се определя от оптичните повърхности и е линията, която свързва центровете на кривината на повърхностите.
Фигура 8: Диаграма на децентриране
| Таблица 4: Производствени толеранси за центриране | |
| Центриране | Качествен клас |
| +/-5 ъглови минути | Типично |
| +/-3 ъглови минути | Прецизност |
| +/-30 дъгови секунди | Висока прецизност |
Паралелизъм
Паралелизмът описва колко успоредни са две повърхности една спрямо друга.Полезно е при определяне на компоненти като прозорци и поляризатори, където паралелните повърхности са идеални за производителност на системата, тъй като минимизират изкривяването, което иначе може да влоши качеството на изображението или светлината.Типичните допустими отклонения варират от 5 ъглови минути до няколко ъглови секунди, както следва:
| Таблица 5: Производствени толеранси за паралелизъм | |
| Допустими отклонения на паралелизъм | Качествен клас |
| +/-5 ъглови минути | Типично |
| +/-3 ъглови минути | Прецизност |
| +/-30 дъгови секунди | Висока прецизност |
Ъглова толерантност
В компоненти като призми и разделители на лъчи, ъглите между повърхностите са критични за работата на оптиката.Този толеранс на ъгъла обикновено се измерва с помощта на автоколиматорен възел, чиято система от източници на светлина излъчва колимирана светлина.Автоколиматорът се върти около повърхността на оптиката, докато полученото френелово отражение обратно в него произведе петно върху повърхността, която се проверява.Това потвърждава, че колимираният лъч удря повърхността при точно нормален наклон.След това целият възел на автоколиматора се завърта около оптиката до следващата оптична повърхност и същата процедура се повтаря.Фигура 3 показва типична настройка на автоколиматор, измерващ толеранс на ъгъла.Разликата в ъгъла между двете измерени позиции се използва за изчисляване на толеранса между двете оптични повърхности.Ъгловият толеранс може да се поддържа до толеранс от няколко ъглови минути до няколко ъглови секунди.
Фигура 9: Толеранс на измерване на настройка на автоколиматора
Фаска
Ъглите на субстрата могат да бъдат много крехки, затова е важно да ги предпазите, когато работите или монтирате оптичен компонент.Най-често срещаният начин за защита на тези ъгли е скосяването на ръбовете.Скосовете служат като защитни фаски и предотвратяват отчупване на ръбовете.Моля, вижте следната таблица 5 за спецификациите на фаска за различни диаметри.
| Таблица 6: Производствени граници за максимална лицева ширина на фаската | |
| Диаметър | Максимална лицева ширина на фаската |
| 3,00 - 5,00 мм | 0,25 мм |
| 25,41 мм - 50,00 мм | 0,3 мм |
| 50,01 мм - 75,00 мм | 0,4 мм |
Ясна бленда
Чистата бленда определя каква част от обектива трябва да отговаря на всички спецификации, описани по-горе.Дефинира се като диаметър или размер на оптичен компонент или механично, или като процент, който трябва да отговаря на спецификациите, извън него производителите не гарантират, че оптиката ще се придържа към посочените спецификации.Например един обектив може да има диаметър от 100 mm и светла бленда, определена като 95 mm или 95%.И двата метода са приемливи, но е важно да запомните като общо правило, че колкото по-голяма е прозрачната бленда, толкова по-трудно е да се произвежда оптиката, тъй като тя избутва необходимите характеристики на производителност все по-близо и по-близо до физическия ръб на оптиката.
Поради производствени ограничения е практически невъзможно да се произведе чиста бленда, точно равна на диаметъра или дължината по ширина на оптика.
Фигура 10: Графика, показваща прозрачна бленда и диаметър на леща
| Таблица 7: Допустими отклонения на прозрачната бленда | |
| Диаметър | Ясна бленда |
| 3,00 мм – 10,00 мм | 90% от диаметъра |
| 10,01 мм - 50,00 мм | Диаметър – 1 мм |
| ≥ 50,01 mm | Диаметър – 1.5мм |
За по-задълбочени спецификации, моля, прегледайте нашия каталог с оптика или представени продукти.
Време на публикуване: 20 април 2023 г