Optilisi spetsifikatsioone kasutatakse kogu komponendi või süsteemi projekteerimisel ja valmistamisel, et iseloomustada, kui hästi see vastab teatud jõudlusnõuetele.Need on kasulikud kahel põhjusel: esiteks määravad nad süsteemi jõudlust reguleerivate põhiparameetrite vastuvõetavad piirid;teiseks määravad nad kindlaks ressursside (st aja ja kulude) koguse, mis tuleks tootmisele kulutada.Optiline süsteem võib kannatada kas ala- või ülespetsifikatsiooni tõttu, mis mõlemad võivad põhjustada tarbetuid ressursse.Paralight Optics pakub kuluefektiivset optikat, mis vastab teie täpsetele nõuetele.
Optiliste spetsifikatsioonide paremaks mõistmiseks on oluline teada, mida need põhimõtteliselt tähendavad.Järgnev on peaaegu kõigi optiliste elementide levinumate spetsifikatsioonide lühitutvustus.
Tootmisspetsifikatsioonid
Läbimõõdu tolerants
Ringikujulise optilise komponendi läbimõõdu tolerants annab läbimõõdu jaoks vastuvõetava väärtusvahemiku.Läbimõõdu tolerants ei mõjuta optika enda optilist jõudlust, kuid see on väga oluline mehaaniline tolerants, mida tuleb arvestada, kui optikat paigaldatakse mis tahes tüüpi hoidikusse.Näiteks kui optilise läätse läbimõõt erineb selle nimiväärtusest, on võimalik, et mehaaniline telg saab monteeritud koostu optilisest teljest nihutada, põhjustades seega detsentri langust.
Joonis 1: Kollimeeritud valguse detsentreerimine
See tootmisspetsifikatsioon võib erineda sõltuvalt konkreetse tootja oskustest ja võimalustest.Paralight Optics suudab toota objektiive läbimõõduga 0,5 mm kuni 500 mm, tolerantsid võivad ulatuda +/-0,001 mm piirini.
| Tabel 1: läbimõõdu tootmistolerantsid | |
| Läbimõõdu tolerantsid | Kvaliteediklass |
| +0,00/-0,10 mm | Tüüpiline |
| +0,00/-0,050 mm | Täpsus |
| +0,000/-0,010 | Kõrge täpsus |
Keskmise paksuse tolerants
Optilise komponendi, enamasti läätsede, keskpunkti paksus on komponendi materjali paksus mõõdetuna keskelt.Keskpunkti paksust mõõdetakse läätse mehaanilise telje ulatuses, mis on määratletud kui telg täpselt selle välisservade vahel.Läätse keskosa paksuse varieerumine võib mõjutada optilist jõudlust, kuna keskpunkti paksus koos kõverusraadiusega määrab läätse läbivate kiirte optilise tee pikkuse.
Joonis 2: CT, ET ja FL diagrammid
| Tabel 2: Keskmise paksuse tootmistolerantsid | |
| Keskuse paksuse tolerantsid | Kvaliteediklass |
| +/-0,10 mm | Tüüpiline |
| +/-0,050 mm | Täpsus |
| +/-0,010 mm | Kõrge täpsus |
Serva paksus salmid Keskmise paksus
Ülaltoodud skeemide näidetest, mis näitavad keskosa paksust, olete ilmselt märganud, et läätse paksus varieerub optika servast keskmesse.Ilmselgelt on see kõverusraadiuse ja nõtkumise funktsioon.Plano-kumerad, kaksikkumerad ja positiivsed meniski läätsed on nende keskpunktides suurema paksusega kui servadel.Plano-nõgusate, kaksiknõgusate ja negatiivse meniski läätsede puhul on keskosa paksus alati õhem kui serva paksus.Optilised disainerid määravad oma joonistel üldiselt nii serva kui ka keskpunkti paksuse, lubades üht neist mõõtmetest, kasutades teist võrdlusmõõtmena.Oluline on märkida, et ilma ühe nimetatud mõõtmeteta on objektiivi lõplikku kuju võimatu eristada.
Joonis 3: CE, ET, BEF ja EFL diagrammid
Kiilu/serva paksuse erinevus (ETD)
Wedge, mida mõnikord nimetatakse ETD-ks või ETV-ks (Edge Thickness Variation), on objektiivi disaini ja valmistamise osas lihtne mõiste.Põhimõtteliselt reguleerib see spetsifikatsioon seda, kui paralleelsed on objektiivi kaks optilist pinda üksteisega.Igasugune paralleelse erinevus võib põhjustada läbiva valguse oma teelt kõrvalekaldumist, kuna eesmärk on valgust kontrollitult fokuseerida või hajutada, mistõttu kiil põhjustab valguse teele soovimatut kõrvalekallet.Kiilu saab määrata kahe ülekandepinna vahelise nurgahälbe (tsentreerimisviga) või serva paksuse varieerumise füüsilise tolerantsi järgi, mis tähistab läätse mehaanilise ja optilise telje vahelist kõrvalekallet.
Joonis 4: Tsentreerimise viga
Sagitta (Sag)
Kumerusraadius on otseselt seotud Sagittaga, mida optikatööstuses sagedamini nimetatakse Sagiks.Geomeetrilises mõttes tähistab Sagitta kaugust kaare täpsest keskpunktist selle aluse keskpunktini.Optikas kehtib Sag kas kumera või nõgusa kõveruse suhtes ja see tähistab füüsilist kaugust piki kõvera tipu (kõrgeima või madalaima punkti) punkti ja optika ühest servast optika servani kõveraga risti tõmmatud joone keskpunkti vahel. muud.Alloleval joonisel on Sagi visuaalne kujutis.
Joonis 5: Sag diagrammid
Langus on oluline, kuna see annab kõverusraadiuse keskkoha, võimaldades tootjatel raadiust optikale õigesti positsioneerida ning määrata nii optika keskpunkti kui ka serva paksuse.Teades kõverusraadiust ja optika läbimõõtu, saab Sag arvutada järgmise valemiga.
Kus:
R = kõverusraadius
d = läbimõõt
Kumerusraadius
Objektiivi kõige olulisem aspekt on kõverusraadius, see on sfääriliste optiliste pindade põhiline ja funktsionaalne parameeter, mis nõuab valmistamisel kvaliteedikontrolli.Kumerusraadius on defineeritud kui kaugus optilise komponendi tipu ja kõveruskeskme vahel.See võib olla positiivne, null või negatiivne sõltuvalt sellest, kas pind on kumer, tasane või nõgus.
Kumerusraadiuse ja keskpunkti paksuse väärtuse teadmine võimaldab määrata läätse või peeglit läbivate kiirte optilise teekonna pikkust, kuid see mängib suurt rolli ka pinna optilise võimsuse määramisel, mis tähendab, kui tugevalt on optiline tugevus. süsteem läheneb või hajutab valgust.Optilised disainerid eristavad pikki ja lühikesi fookuskaugusi, kirjeldades oma läätsede optilise võimsuse suurust.Väidetavalt on lühikesed fookuskaugused, mis painutavad valgust kiiremini ja saavutavad fookuse objektiivi keskpunktist lühemal kaugusel, omavad suuremat optilist võimsust, samas kui need, mis fokusseerivad valgust aeglasemalt, on väiksema optilise võimsusega.Kumerusraadius määrab objektiivi fookuskauguse. Lihtsa mooduse õhukeste läätsede fookuskauguse arvutamiseks annab objektiivi valmistaja valemi Thin Lens Approximation.Pange tähele, et see valem kehtib ainult objektiivide puhul, mille paksus on arvutatud fookuskaugusega võrreldes väike.
Kus:
f = fookuskaugus
n = läätse materjali murdumisnäitaja
r1 = langevale valgusele lähima pinna kõverusraadius
r2 = langevast valgusest kõige kaugemal asuva pinna kõverusraadius
Fookuskauguse kõikumise kontrollimiseks peavad optikud seetõttu määratlema raadiuse tolerantsi.Esimene meetod on lihtsa mehaanilise tolerantsi rakendamine, näiteks raadius võib olla 100 +/-0,1 mm.Sellisel juhul võib raadius varieeruda vahemikus 99,9–100,1 mm.Teine meetod on raadiuse tolerantsi rakendamine protsentides.Kasutades sama 100 mm raadiust, võib optik määrata, et kumerus ei tohi erineda rohkem kui 0,5%, mis tähendab, et raadius peab jääma vahemikku 99,5–100,5 mm.Kolmas meetod on fookuskauguse tolerantsi määratlemine, enamasti protsentides.Näiteks 500 mm fookuskaugusega objektiivi tolerants võib olla +/-1%, mis tähendab 495 mm kuni 505 mm.Nende fookuskauguste ühendamine õhukese läätse võrrandiga võimaldab tootjatel tuletada kõverusraadiuse mehaanilist tolerantsi.
Joonis 6: Raadiuse tolerants kõveruskeskmes
| Tabel 3: Kumerusraadiuse tootmistolerantsid | |
| Kumeruse tolerantside raadius | Kvaliteediklass |
| +/-0,5 mm | Tüüpiline |
| +/-0,1% | Täpsus |
| +/-0,01% | Kõrge täpsus |
Praktikas kasutavad optikatootjad läätse kõverusraadiuse kvalifitseerimiseks mitut erinevat tüüpi instrumente.Esimene on sferomeetri rõngas, mis on kinnitatud mõõteriista külge.Võrreldes kõveruse erinevust eelmääratletud "rõnga" ja optika kõverusraadiuse vahel, saavad tootjad kindlaks teha, kas sobiva raadiuse saavutamiseks on vaja täiendavat korrigeerimist.Suurema täpsuse tagamiseks on turul ka mitmeid digitaalseid sferomeetreid.Teine väga täpne meetod on automaatne kontaktprofiilomeeter, mis kasutab läätse kontuuri füüsiliseks mõõtmiseks sondi.Lõpuks saab mittekontaktset interferomeetria meetodit kasutada ääremustri loomiseks, mis suudab kvantifitseerida sfäärilise pinna ja selle vastava kõveruskeskme vahelist füüsilist kaugust.
Tsentreerimine
Tsentreerimist tuntakse ka tsentreerimise või detsentreerimise all.Nagu nimigi ütleb, kontrollib tsentreerimine kõverusraadiuse asukoha täpsust.Täiuslikult tsentreeritud raadius joondaks selle kõveruse tipu (keskpunkti) täpselt substraadi välisläbimõõduga.Näiteks 20 mm läbimõõduga tasapinnalise kumera läätse raadius oleks ideaalselt tsentreeritud, kui tipp oleks lineaarselt paigutatud täpselt 10 mm kaugusele mis tahes punktist piki välisläbimõõtu.Sellest järeldub, et optikatootjad peavad tsentreerimise juhtimisel, nagu allpool näidatud, arvesse võtma nii X- kui ka Y-telge.
Joonis 7: Detsentreerimise skeem
Detsentri suurus läätses on mehaanilise telje füüsiline nihkumine optilisest teljest.Objektiivi mehaaniline telg on lihtsalt läätse geomeetriline telg ja selle määrab selle välimine silinder.Objektiivi optiline telg on määratletud optiliste pindade abil ja see on joon, mis ühendab pindade kõveruskeskmeid.
Joonis 8: Detsentreerimise skeem
| Tabel 4: tsentreerimise tootmistolerantsid | |
| Tsentreerimine | Kvaliteediklass |
| +/-5 kaareminutit | Tüüpiline |
| +/-3 kaareminutit | Täpsus |
| +/-30 kaaresekundit | Kõrge täpsus |
Paralleelsus
Paralleelsus kirjeldab, kui paralleelsed on kaks pinda üksteise suhtes.See on kasulik selliste komponentide nagu aknad ja polarisaatorid määramisel, kus paralleelsed pinnad sobivad ideaalselt süsteemi jõudluseks, kuna need vähendavad moonutusi, mis võivad muidu pildi- või valguskvaliteeti halvendada.Tüüpilised tolerantsid ulatuvad 5 kaareminutist kuni mõne kaaresekundini järgmiselt:
| Tabel 5: Paralleelsuse tootmistolerantsid | |
| Paralleelsuse tolerants | Kvaliteediklass |
| +/-5 kaareminutit | Tüüpiline |
| +/-3 kaareminutit | Täpsus |
| +/-30 kaaresekundit | Kõrge täpsus |
Nurga tolerants
Sellistes komponentides nagu prismad ja kiirjaoturid on pindadevahelised nurgad optika jõudluse seisukohalt kriitilised.Seda nurga tolerantsi mõõdetakse tavaliselt autokollimaatoriga, mille valgusallika süsteem kiirgab kollimeeritud valgust.Autokollimaatorit pööratakse ümber optika pinna, kuni sellest tulenev Fresneli peegeldus sellesse tagasi tekitab kontrollitava pinna peal laigu.See kinnitab, et kollimeeritud kiir tabab pinda täpselt normaalse sagedusega.Seejärel pööratakse kogu autokollimaatori koost ümber optika järgmisele optilisele pinnale ja sama protseduuri korratakse.Joonis 3 näitab tüüpilist autokollimaatori seadistuse nurga mõõtmise tolerantsi.Kahe mõõdetud positsiooni nurga erinevust kasutatakse kahe optilise pinna vahelise tolerantsi arvutamiseks.Nurkade tolerantsi saab hoida mõne kaareminutiga kuni mõne kaaresekundini.
Joonis 9: Autokollimaatori häälestuse mõõtmise nurga tolerants
Kaldus
Substraadi nurgad võivad olla väga haprad, seetõttu on oluline neid optilise komponendi käsitsemisel või paigaldamisel kaitsta.Kõige tavalisem viis nende nurkade kaitsmiseks on servade kaldus kallutamine.Kalded toimivad kaitsvate faasidena ja hoiavad ära servalaastude teket.Erinevate läbimõõtude kaldpinna spetsifikatsiooni leiate järgmisest tabelist 5.
| Tabel 6: kaldpinna maksimaalse laiuse tootmispiirangud | |
| Läbimõõt | Kaldpinna maksimaalne laius |
| 3,00 - 5,00 mm | 0,25 mm |
| 25,41 mm - 50,00 mm | 0,3 mm |
| 50,01 mm - 75,00 mm | 0,4 mm |
Selge ava
Selge ava määrab, milline objektiivi osa peab vastama kõigile ülalkirjeldatud spetsifikatsioonidele.See on määratletud kui optilise komponendi läbimõõt või suurus kas mehaaniliselt või protsentides, mis peavad vastama spetsifikatsioonidele, väljaspool seda ei garanteeri tootjad, et optika vastab esitatud spetsifikatsioonidele.Näiteks võib objektiivi läbimõõt olla 100 mm ja läbipaistev ava on määratud kas 95 mm või 95%.Mõlemad meetodid on vastuvõetavad, kuid üldreeglina on oluline meeles pidada, et mida suurem on läbipaistev ava, seda keerulisem on optikat toota, kuna see surub nõutavad jõudlusnäitajad optika füüsilisele servale aina lähemale.
Tootmispiirangute tõttu on praktiliselt võimatu luua selget ava, mis on täpselt võrdne optika läbimõõduga või pikkuse ja laiusega.
Joonis 10: graafika, mis näitab objektiivi selget ava ja diameetrit
| Tabel 7: Ava selged tolerantsid | |
| Läbimõõt | Selge ava |
| 3,00 mm - 10,00 mm | 90% läbimõõdust |
| 10,01 mm - 50,00 mm | Läbimõõt - 1 mm |
| ≥ 50,01 mm | Läbimõõt - 1,5 mm |
Põhjalikuma spetsifikatsiooni saamiseks vaadake meie kataloogi optikat või esiletoodud tooteid.
Postitusaeg: 20. aprill 2023