Οι οπτικές προδιαγραφές χρησιμοποιούνται σε όλη τη σχεδίαση και την κατασκευή ενός εξαρτήματος ή συστήματος για να χαρακτηριστεί πόσο καλά πληροί ορισμένες απαιτήσεις απόδοσης.Είναι χρήσιμα για δύο λόγους: πρώτον, καθορίζουν τα αποδεκτά όρια των βασικών παραμέτρων που διέπουν την απόδοση του συστήματος.Δεύτερον, καθορίζουν το ποσό των πόρων (δηλαδή του χρόνου και του κόστους) που πρέπει να δαπανηθεί για την κατασκευή.Ένα οπτικό σύστημα μπορεί να υποφέρει είτε από υποπροδιαγραφή είτε από υπερπροδιαγραφή, τα οποία και τα δύο μπορεί να οδηγήσουν σε περιττή δαπάνη πόρων.Η Paralight Optics παρέχει οικονομικά αποδοτικά οπτικά για να καλύψει τις ακριβείς απαιτήσεις σας.
Για να κατανοήσετε καλύτερα τις οπτικές προδιαγραφές, είναι σημαντικό να μάθετε τι σημαίνουν βασικά.Ακολουθεί μια σύντομη εισαγωγή των πιο κοινών προδιαγραφών σχεδόν όλων των οπτικών στοιχείων.
Προδιαγραφές Κατασκευής
Ανοχή διαμέτρου
Η ανοχή διαμέτρου ενός κυκλικού οπτικού στοιχείου παρέχει το αποδεκτό εύρος τιμών για τη διάμετρο.Η ανοχή διαμέτρου δεν έχει καμία επίδραση στην οπτική απόδοση του ίδιου του οπτικού, ωστόσο είναι μια πολύ σημαντική μηχανική ανοχή που πρέπει να ληφθεί υπόψη εάν το οπτικό θα τοποθετηθεί σε οποιοδήποτε τύπο βάσης.Για παράδειγμα, εάν η διάμετρος ενός οπτικού φακού αποκλίνει από την ονομαστική του τιμή, είναι πιθανό ότι ο μηχανικός άξονας μπορεί να μετατοπιστεί από τον οπτικό άξονα σε ένα συναρμολογημένο συγκρότημα, προκαλώντας έτσι αποκέντρωση.
Εικόνα 1: Αποκέντρωση Συγκεντρωμένου Φωτός
Αυτή η προδιαγραφή κατασκευής μπορεί να ποικίλλει ανάλογα με την ικανότητα και τις δυνατότητες του συγκεκριμένου κατασκευαστή.Η Paralight Optics θα μπορούσε να κατασκευάσει φακούς από 0,5 mm έως 500 mm, οι ανοχές μπορούν να φτάσουν τα όρια +/-0,001 mm.
| Πίνακας 1: Κατασκευαστικές ανοχές για διάμετρο | |
| Ανοχές διαμέτρου | Βαθμός ποιότητας |
| +0,00/-0,10 χλστ | Τυπικός |
| +0,00/-0,050 χλστ | Ακρίβεια |
| +0.000/-0.010 | Υψηλή ακρίβεια |
Ανοχή πάχους κέντρου
Το πάχος του κέντρου ενός οπτικού στοιχείου, κυρίως των φακών, είναι το πάχος υλικού του εξαρτήματος που μετράται στο κέντρο.Το πάχος του κέντρου μετράται κατά μήκος του μηχανικού άξονα του φακού, που ορίζεται ως ο άξονας ακριβώς μεταξύ των εξωτερικών άκρων του.Η διακύμανση του κεντρικού πάχους ενός φακού μπορεί να επηρεάσει την οπτική απόδοση επειδή το πάχος του κέντρου, μαζί με την ακτίνα καμπυλότητας, καθορίζουν το μήκος της οπτικής διαδρομής των ακτίνων που διέρχονται από τον φακό.
Εικόνα 2: Διαγράμματα για CT, ET & FL
| Πίνακας 2: Κατασκευαστικές ανοχές για πάχος κέντρου | |
| Ανοχές πάχους κέντρου | Βαθμός ποιότητας |
| +/-0,10 χλστ | Τυπικός |
| +/-0,050 χλστ | Ακρίβεια |
| +/-0,010 χλστ | Υψηλή ακρίβεια |
Πάχος άκρων Στίχοι Πάχος κέντρου
Από τα παραπάνω παραδείγματα διαγραμμάτων που δείχνουν το πάχος του κέντρου, πιθανότατα έχετε παρατηρήσει ότι το πάχος ενός φακού ποικίλλει από την άκρη έως το κέντρο του οπτικού.Προφανώς, αυτό είναι συνάρτηση της ακτίνας καμπυλότητας και κλίσης.Οι επιπεδωμένοι, αμφίκυρτοι και θετικοί φακοί μηνίσκου έχουν μεγαλύτερο πάχος στα κέντρα τους από ότι στην άκρη.Για φακούς επίπεδου κοίλου, αμφίκοιλου και αρνητικού μηνίσκου, το πάχος του κέντρου είναι πάντα πιο λεπτό από το πάχος της άκρης.Οι οπτικοί σχεδιαστές γενικά καθορίζουν τόσο το πάχος της άκρης όσο και του κέντρου στα σχέδιά τους, ανέχοντας τη μία από αυτές τις διαστάσεις, ενώ χρησιμοποιούν την άλλη ως διάσταση αναφοράς.Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι χωρίς μία από αυτές τις διαστάσεις, είναι αδύνατο να διακρίνουμε το τελικό σχήμα του φακού.
Εικόνα 3: Διαγράμματα για CE, ET, BEF και EFL
Διαφορά πάχους σφήνας/ακμής (ETD)
Το Wedge, που μερικές φορές αναφέρεται ως ETD ή ETV (Edge Thickness Variation), είναι μια απλή έννοια που πρέπει να κατανοηθεί από την άποψη του σχεδιασμού και της κατασκευής του φακού.Βασικά, αυτή η προδιαγραφή ελέγχει πόσο παράλληλες είναι οι δύο οπτικές επιφάνειες ενός φακού μεταξύ τους.Οποιαδήποτε διακύμανση από το παράλληλο μπορεί να προκαλέσει την απόκλιση του εκπεμπόμενου φωτός από τη διαδρομή του, καθώς ο στόχος είναι να εστιάσει ή να αποκλίνει το φως με ελεγχόμενο τρόπο, επομένως η σφήνα εισάγει ανεπιθύμητη απόκλιση στη φωτεινή διαδρομή.Η σφήνα μπορεί να προσδιοριστεί ως προς τη γωνιακή απόκλιση (σφάλμα κεντραρίσματος) μεταξύ των δύο επιφανειών εκπομπής ή μια φυσική ανοχή στη διακύμανση του πάχους της άκρης, αυτό αντιπροσωπεύει την κακή ευθυγράμμιση μεταξύ του μηχανικού και του οπτικού άξονα ενός φακού.
Εικόνα 4: Σφάλμα κεντραρίσματος
Sagitta (Sag)
Η ακτίνα καμπυλότητας σχετίζεται άμεσα με το Sagitta, που συνήθως ονομάζεται Sag στην οπτική βιομηχανία.Με γεωμετρικούς όρους, το Sagitta αντιπροσωπεύει την απόσταση από το ακριβές κέντρο ενός τόξου μέχρι το κέντρο της βάσης του.Στην οπτική, το Sag ισχύει είτε για την κυρτή είτε για την κοίλη καμπυλότητα και αντιπροσωπεύει τη φυσική απόσταση μεταξύ του σημείου κορυφής (υψηλότερο ή χαμηλότερο σημείο) κατά μήκος της καμπύλης και του κεντρικού σημείου μιας γραμμής που χαράσσεται κάθετα στην καμπύλη από το ένα άκρο της οπτικής γωνίας στο άλλα.Το παρακάτω σχήμα προσφέρει μια οπτική απεικόνιση του Sag.
Εικόνα 5: Διαγράμματα Sag
Το Sag είναι σημαντικό επειδή παρέχει την κεντρική θέση για την ακτίνα καμπυλότητας, επιτρέποντας έτσι στους κατασκευαστές να τοποθετούν σωστά την ακτίνα στο οπτικό, καθώς και να καθορίζουν το πάχος του κέντρου και της άκρης ενός οπτικού.Γνωρίζοντας την ακτίνα καμπυλότητας, καθώς και τη διάμετρο ενός οπτικού, το Sag μπορεί να υπολογιστεί με τον ακόλουθο τύπο.
Οπου:
R = ακτίνα καμπυλότητας
d = διάμετρος
Ακτίνα Καμπυλότητας
Η πιο σημαντική πτυχή ενός φακού είναι η ακτίνα καμπυλότητας, είναι μια θεμελιώδης και λειτουργική παράμετρος των σφαιρικών οπτικών επιφανειών, η οποία απαιτεί ποιοτικό έλεγχο κατά την κατασκευή.Η ακτίνα καμπυλότητας ορίζεται ως η απόσταση μεταξύ της κορυφής ενός οπτικού στοιχείου και του κέντρου καμπυλότητας.Μπορεί να είναι θετικό, μηδενικό ή αρνητικό ανάλογα με το αν η επιφάνεια είναι κυρτή, επίπεδη ή κοίλη, αντίστοιχα.
Η γνώση της τιμής της ακτίνας καμπυλότητας και του πάχους του κέντρου επιτρέπει σε κάποιον να προσδιορίσει το μήκος της οπτικής διαδρομής των ακτίνων που περνούν μέσα από τον φακό ή τον καθρέφτη, αλλά παίζει επίσης μεγάλο ρόλο στον προσδιορισμό της οπτικής ισχύος της επιφάνειας, δηλαδή πόσο ισχυρή είναι η οπτική σύστημα συγκλίνει ή αποκλίνει το φως.Οι σχεδιαστές οπτικών διακρίνουν μεταξύ μεγάλων και μικρών εστιακών αποστάσεων περιγράφοντας την ποσότητα της οπτικής ισχύος των φακών τους.Οι μικρές εστιακές αποστάσεις, αυτές που λυγίζουν το φως πιο γρήγορα και επομένως επιτυγχάνουν εστίαση σε μικρότερη απόσταση από το κέντρο του φακού, λέγεται ότι έχουν μεγαλύτερη οπτική ισχύ, ενώ εκείνες που εστιάζουν το φως πιο αργά περιγράφονται ότι έχουν λιγότερη οπτική ισχύ.Η ακτίνα καμπυλότητας καθορίζει την εστιακή απόσταση ενός φακού, ένας απλός τρόπος για τον υπολογισμό της εστιακής απόστασης για λεπτούς φακούς δίνεται από την Προσέγγιση Λεπτού Φακού της Φόρμουλας του Κατασκευαστή Φακών.Λάβετε υπόψη ότι αυτός ο τύπος ισχύει μόνο για φακούς των οποίων το πάχος είναι μικρό σε σύγκριση με την υπολογισμένη εστιακή απόσταση.
Οπου:
f = εστιακή απόσταση
n = δείκτης διάθλασης υλικού φακού
r1 = ακτίνα καμπυλότητας για επιφάνεια πλησιέστερη στο προσπίπτον φως
r2 = ακτίνα καμπυλότητας για την επιφάνεια που βρίσκεται πιο μακριά από το προσπίπτον φως
Για να ελέγξουν οποιαδήποτε διακύμανση στην εστιακή απόσταση, οι οπτικοί πρέπει επομένως να ορίσουν την ανοχή ακτίνας.Η πρώτη μέθοδος είναι η εφαρμογή μιας απλής μηχανικής ανοχής, για παράδειγμα, μια ακτίνα μπορεί να οριστεί ως 100 +/-0,1 mm.Σε μια τέτοια περίπτωση, η ακτίνα μπορεί να κυμαίνεται μεταξύ 99,9 mm και 100,1 mm.Η δεύτερη μέθοδος είναι η εφαρμογή μιας ανοχής ακτίνας ως ποσοστό.Χρησιμοποιώντας την ίδια ακτίνα 100 mm, ένας οπτικός μπορεί να καθορίσει ότι η καμπυλότητα δεν μπορεί να διαφέρει περισσότερο από 0,5%, που σημαίνει ότι η ακτίνα πρέπει να είναι μεταξύ 99,5 mm και 100,5 mm.Η τρίτη μέθοδος είναι ο καθορισμός μιας ανοχής στην εστιακή απόσταση, πιο συχνά ως ποσοστό.Για παράδειγμα, ένας φακός με εστιακή απόσταση 500 mm μπορεί να έχει ανοχή +/-1% που μεταφράζεται σε 495 mm έως 505 mm.Η σύνδεση αυτών των εστιακών αποστάσεων στην εξίσωση του λεπτού φακού επιτρέπει στους κατασκευαστές να εξάγουν τη μηχανική ανοχή στην ακτίνα καμπυλότητας.
Εικόνα 6: Ανοχή ακτίνας στο κέντρο της καμπυλότητας
| Πίνακας 3: Κατασκευαστικές ανοχές για την ακτίνα καμπυλότητας | |
| Ακτίνα ανοχών καμπυλότητας | Βαθμός ποιότητας |
| +/-0,5 mm | Τυπικός |
| +/-0,1% | Ακρίβεια |
| +/-0,01% | Υψηλή ακρίβεια |
Στην πράξη, οι κατασκευαστές οπτικών χρησιμοποιούν αρκετούς διαφορετικούς τύπους οργάνων για να προσδιορίσουν την ακτίνα καμπυλότητας ενός φακού.Το πρώτο είναι ένας δακτύλιος σφαιρόμετρου που συνδέεται με ένα μετρητή μέτρησης.Συγκρίνοντας τη διαφορά στην καμπυλότητα μεταξύ ενός προκαθορισμένου «δαχτυλιδιού» και της ακτίνας καμπυλότητας των οπτικών, οι κατασκευαστές μπορούν να προσδιορίσουν εάν απαιτείται περαιτέρω διόρθωση για να επιτευχθεί η κατάλληλη ακτίνα.Υπάρχει επίσης μια σειρά από ψηφιακά σφαιρόμετρα στην αγορά για αυξημένη ακρίβεια.Μια άλλη μέθοδος υψηλής ακρίβειας είναι ένα αυτοματοποιημένο προφίλόμετρο επαφής που χρησιμοποιεί έναν αισθητήρα για τη φυσική μέτρηση του περιγράμματος του φακού.Τέλος, η μέθοδος της συμβολομετρίας χωρίς επαφή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη δημιουργία ενός μοτίβου κροσσών ικανό να ποσοτικοποιήσει τη φυσική απόσταση μεταξύ της σφαιρικής επιφάνειας στο αντίστοιχο κέντρο καμπυλότητάς της.
συγκέντρωση
Η συγκέντρωση είναι επίσης γνωστή με κεντράρισμα ή αποκέντρωση.Όπως υποδηλώνει το όνομα, το centration ελέγχει την ακρίβεια θέσης της ακτίνας καμπυλότητας.Μια τέλεια κεντραρισμένη ακτίνα θα ευθυγραμμίσει με ακρίβεια την κορυφή (κέντρο) της καμπυλότητάς της με την εξωτερική διάμετρο του υποστρώματος.Για παράδειγμα, ένας επίπεδος-κυρτός φακός με διάμετρο 20 mm θα είχε μια τέλεια κεντραρισμένη ακτίνα εάν η κορυφή ήταν γραμμικά τοποθετημένη ακριβώς 10 mm από οποιοδήποτε σημείο κατά μήκος της εξωτερικής διαμέτρου.Επομένως, οι κατασκευαστές οπτικών πρέπει να λαμβάνουν υπόψη και τον άξονα Χ και Υ κατά τον έλεγχο της συγκέντρωσης όπως φαίνεται παρακάτω.
Εικόνα 7: Διάγραμμα Αποκέντρωσης
Η ποσότητα αποκέντρου σε έναν φακό είναι η φυσική μετατόπιση του μηχανικού άξονα από τον οπτικό άξονα.Ο μηχανικός άξονας ενός φακού είναι απλώς ο γεωμετρικός άξονας του φακού και ορίζεται από τον εξωτερικό του κύλινδρο.Ο οπτικός άξονας ενός φακού ορίζεται από τις οπτικές επιφάνειες και είναι η γραμμή που συνδέει τα κέντρα καμπυλότητας των επιφανειών.
Εικόνα 8: Διάγραμμα Αποκέντρωσης
| Πίνακας 4: Κατασκευαστικές ανοχές για Centration | |
| συγκέντρωση | Βαθμός ποιότητας |
| +/-5 Τοξόλεπτα | Τυπικός |
| +/-3 Τοξόλεπτα | Ακρίβεια |
| +/-30 Δευτερόλεπτα τόξου | Υψηλή ακρίβεια |
Παραλληλισμός
Ο παραλληλισμός περιγράφει πόσο παράλληλες είναι δύο επιφάνειες μεταξύ τους.Είναι χρήσιμο για τον καθορισμό εξαρτημάτων όπως παράθυρα και πολωτές όπου οι παράλληλες επιφάνειες είναι ιδανικές για την απόδοση του συστήματος, επειδή ελαχιστοποιούν την παραμόρφωση που διαφορετικά μπορεί να υποβαθμίσει την ποιότητα της εικόνας ή του φωτός.Οι τυπικές ανοχές κυμαίνονται από 5 λεπτά τόξου έως μερικά δευτερόλεπτα τόξου ως εξής:
| Πίνακας 5: Κατασκευαστικές ανοχές για Παραλληλισμό | |
| Ανοχές Παραλληλισμού | Βαθμός ποιότητας |
| +/-5 Τοξόλεπτα | Τυπικός |
| +/-3 Τοξόλεπτα | Ακρίβεια |
| +/-30 Δευτερόλεπτα τόξου | Υψηλή ακρίβεια |
Ανοχή γωνίας
Σε εξαρτήματα όπως πρίσματα και διαχωριστές δέσμης, οι γωνίες μεταξύ των επιφανειών είναι κρίσιμες για την απόδοση του οπτικού.Αυτή η ανοχή γωνίας τυπικά μετριέται χρησιμοποιώντας ένα συγκρότημα αυτόματου ρυθμιστή, του οποίου το σύστημα πηγής φωτός εκπέμπει ευθυγραμμισμένο φως.Ο αυτόματος αντικολλητής περιστρέφεται γύρω από την επιφάνεια του οπτικού, έως ότου η προκύπτουσα ανάκλαση Fresnel πίσω σε αυτό δημιουργήσει ένα σημείο στην κορυφή της επιφάνειας που επιθεωρείται.Αυτό επαληθεύει ότι η ευθυγραμμισμένη δέσμη χτυπά την επιφάνεια με ακριβώς κανονική πρόσπτωση.Στη συνέχεια, ολόκληρο το συγκρότημα του αυτόματου ρυθμιστή περιστρέφεται γύρω από το οπτικό στην επόμενη οπτική επιφάνεια και επαναλαμβάνεται η ίδια διαδικασία.Το Σχήμα 3 δείχνει μια τυπική ρύθμιση της ανοχής γωνίας μέτρησης του αυτόματου ρυθμιστή.Η διαφορά γωνίας μεταξύ των δύο μετρούμενων θέσεων χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της ανοχής μεταξύ των δύο οπτικών επιφανειών.Η ανοχή γωνίας μπορεί να διατηρηθεί σε ανοχές λίγων λεπτών τόξου μέχρι και μερικά δευτερόλεπτα τόξου.
Εικόνα 9: Ρύθμιση Autocollimator Measureing Angle Tolerance
Λοξεύω
Οι γωνίες του υποστρώματος μπορεί να είναι πολύ εύθραυστες, επομένως, είναι σημαντικό να τις προστατεύετε κατά το χειρισμό ή την τοποθέτηση ενός οπτικού στοιχείου.Ο πιο συνηθισμένος τρόπος προστασίας αυτών των γωνιών είναι η λοξότμηση των άκρων.Οι λοξοτμήσεις χρησιμεύουν ως προστατευτικές λοξοτομές και αποτρέπουν τα τσιπ άκρων.Δείτε τον παρακάτω πίνακα 5 για τις προδιαγραφές λοξοτομής για διαφορετικές διαμέτρους.
| Πίνακας 6: Κατασκευαστικά όρια για μέγιστο πλάτος όψης λοξοτομής | |
| Διάμετρος | Μέγιστο πλάτος λοξοτομής προσώπου |
| 3,00 - 5,00 χλστ | 0,25 χλστ |
| 25,41mm - 50,00mm | 0,3 χλστ |
| 50,01mm - 75,00mm | 0,4 χλστ |
Καθαρό διάφραγμα
Το καθαρό διάφραγμα καθορίζει το τμήμα ενός φακού που πρέπει να συμμορφώνεται με όλες τις προδιαγραφές που περιγράφονται παραπάνω.Ορίζεται ως η διάμετρος ή το μέγεθος ενός οπτικού εξαρτήματος είτε μηχανικά είτε κατά ποσοστό που πρέπει να πληροί τις προδιαγραφές, εκτός αυτού, οι κατασκευαστές δεν εγγυώνται ότι το οπτικό θα τηρεί τις αναφερόμενες προδιαγραφές.Για παράδειγμα, ένας φακός μπορεί να έχει διάμετρο 100 mm και καθαρό διάφραγμα που ορίζεται είτε ως 95 mm είτε ως 95%.Και οι δύο μέθοδοι είναι αποδεκτές, αλλά είναι σημαντικό να θυμάστε ως γενικό κανόνα, όσο μεγαλύτερο είναι το καθαρό διάφραγμα, τόσο πιο δύσκολο είναι να παραχθεί το οπτικό, καθώς ωθεί τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά απόδοσης όλο και πιο κοντά στο φυσικό άκρο του οπτικού.
Λόγω των περιορισμών κατασκευής, είναι πρακτικά αδύνατο να δημιουργηθεί ένα καθαρό άνοιγμα ακριβώς ίσο με τη διάμετρο ή το μήκος κατά πλάτος ενός οπτικού.
Εικόνα 10: Γραφικό που δείχνει το καθαρό διάφραγμα και τη διάμετρο ενός φακού
| Πίνακας 7: Καθαρές ανοχές διαφράγματος | |
| Διάμετρος | Καθαρό διάφραγμα |
| 3,00mm – 10,00mm | 90% της διαμέτρου |
| 10,01mm - 50,00mm | Διάμετρος - 1mm |
| ≥ 50,01 χλστ | Διάμετρος - 1,5 mm |
Για περισσότερες σε βάθος προδιαγραφές, δείτε τα οπτικά στοιχεία του καταλόγου μας ή τα επιλεγμένα προϊόντα.
Ώρα δημοσίευσης: Απρ-20-2023