Optisia spesifikaatioita hyödynnetään koko komponentin tai järjestelmän suunnittelussa ja valmistuksessa sen määrittelemiseksi, kuinka hyvin se täyttää tietyt suorituskykyvaatimukset.Ne ovat hyödyllisiä kahdesta syystä: Ensinnäkin ne määrittelevät järjestelmän suorituskykyä säätelevien avainparametrien hyväksyttävät rajat;Toiseksi ne määrittelevät resurssien määrän (eli aika ja kustannukset), jotka pitäisi käyttää valmistukseen.Optinen järjestelmä voi kärsiä joko ali- tai ylimäärittelystä, jotka molemmat voivat aiheuttaa tarpeettomia resursseja.Paralight Optics tarjoaa kustannustehokasta optiikkaa, joka täyttää tarkat vaatimukset.
Optisten eritelmien ymmärtämiseksi on tärkeää oppia, mitä ne pohjimmiltaan tarkoittavat.Seuraavassa on lyhyt esittely lähes kaikkien optisten elementtien yleisimmistä teknisistä tiedoista.
Valmistustiedot
Halkaisijan toleranssi
Pyöreän optisen komponentin halkaisijatoleranssi tarjoaa halkaisijalle hyväksyttävän arvoalueen.Halkaisijatoleranssilla ei ole mitään vaikutusta itse optiikan suorituskykyyn, mutta se on erittäin tärkeä mekaaninen toleranssi, joka on otettava huomioon, jos optiikka asennetaan minkä tahansa tyyppiseen pidikkeeseen.Jos esimerkiksi optisen linssin halkaisija poikkeaa nimellisarvostaan, on mahdollista, että mekaaninen akseli voi siirtyä optisesta akselista asennetussa kokoonpanossa, mikä aiheuttaa epäkeskoa.
Kuva 1: Kollimoidun valon hajauttaminen
Tämä valmistusspesifikaatio voi vaihdella tietyn valmistajan taitojen ja kykyjen mukaan.Paralight Optics pystyi valmistamaan linssejä halkaisijaltaan 0,5 mm - 500 mm, toleranssit voivat saavuttaa +/-0,001 mm.
| Taulukko 1: Halkaisijan valmistustoleranssit | |
| Halkaisijan toleranssit | Laatuluokka |
| +0,00/-0,10 mm | Tyypillinen |
| +0,00/-0,050 mm | Tarkkuus |
| +0,000/-0,010 | Korkean tarkkuuden |
Keskipaksuuden toleranssi
Optisen komponentin, enimmäkseen linssien, keskipaksuus on komponentin materiaalin paksuus mitattuna keskeltä.Keskipaksuus mitataan linssin mekaanisen akselin poikki, joka määritellään tarkasti sen ulkoreunojen väliseksi akseliksi.Linssin keskipaksuuden vaihtelu voi vaikuttaa optiseen suorituskykyyn, koska keskustan paksuus yhdessä kaarevuussäteen kanssa määrää linssin läpi kulkevien säteiden optisen reitin pituuden.
Kuva 2: CT-, ET- ja FL-kaaviot
| Taulukko 2: Keskipaksuuden valmistustoleranssit | |
| Keskipaksuuden toleranssit | Laatuluokka |
| +/-0,10 mm | Tyypillinen |
| +/-0,050 mm | Tarkkuus |
| +/-0,010 mm | Korkean tarkkuuden |
Reunan paksuus säkeet Keskipaksuus
Yllä olevista esimerkeistä kaavioista, joissa näkyy keskipaksuus, olet todennäköisesti huomannut, että linssin paksuus vaihtelee optiikan reunasta keskustaan.Ilmeisesti tämä on kaarevuussäteen ja painuman funktio.Tasokuperien, kaksoiskupereiden ja positiivisten meniskilinssien keskiosien paksuus on suurempi kuin reunassa.Tasokoveria, kaksoiskoveria ja negatiivisia menisk-linssejä varten keskipaksuus on aina ohuempi kuin reunan paksuus.Optiset suunnittelijat määrittävät yleensä piirustuksissaan sekä reunan että keskipisteen paksuuden, sallien toisen näistä mitoista ja käyttävät toista vertailumitana.On tärkeää huomata, että ilman yhtä näistä mitoista on mahdotonta erottaa linssin lopullista muotoa.
Kuva 3: Kaaviot CE:lle, ET:lle, BEF:lle ja EFL:lle
Kiilan/reunan paksuusero (ETD)
Wedge, jota joskus kutsutaan nimellä ETD tai ETV (Edge Thickness Variation), on suoraviivainen käsite, joka on ymmärrettävä objektiivin suunnittelun ja valmistuksen kannalta.Pohjimmiltaan tämä spesifikaatio määrää, kuinka samansuuntaiset linssin kaksi optista pintaa ovat keskenään.Mikä tahansa vaihtelu rinnakkaissuuntaisuudesta voi saada lähetetyn valon poikkeamaan tieltään, koska tavoitteena on tarkentaa tai hajottaa valoa hallitusti, kiila aiheuttaa siksi ei-toivottua poikkeamaa valopolulle.Kiila voidaan määritellä kahden lähettävän pinnan välisen kulmapoikkeaman (keskitysvirhe) tai reunan paksuuden vaihtelun fyysisen toleranssin perusteella, mikä edustaa linssin mekaanisen ja optisen akselin välistä epäkohdistusta.
Kuva 4: Keskitysvirhe
Sagitta (Sag)
Kaarevuussäde liittyy suoraan Sagittaan, jota kutsutaan optiikkateollisuudessa yleisemmin Sag-kuvioksi.Geometrisesti Sagitta edustaa etäisyyttä kaaren tarkasta keskipisteestä sen pohjan keskustaan.Optiikassa Sag koskee joko kuperaa tai koveraa kaarevuutta ja edustaa fyysistä etäisyyttä käyrän kärjen (korkeimman tai alimman pisteen) pisteen ja optiikan yhdestä reunasta optiikan reunaan kohtisuoraan käyrän kanssa piirretyn linjan keskipisteen välillä. muu.Alla oleva kuva tarjoaa visuaalisen kuvan Sagista.
Kuva 5: Sag-kaaviot
Laskeutuminen on tärkeä, koska se tarjoaa kaarevuussäteen keskipisteen, jolloin valmistajat voivat sijoittaa säteen oikein optiikkaan sekä määrittää optiikan keskipisteen ja reunan paksuuden.Tuntemalla kaarevuussäteen sekä optiikan halkaisijan, voidaan laskea painuma seuraavalla kaavalla.
Missä:
R = kaarevuussäde
d = halkaisija
Kaarevuussäde
Linssin tärkein näkökohta on kaarevuussäde, se on pallomaisten optisten pintojen perus- ja toiminnallinen parametri, joka edellyttää laadunvalvontaa valmistuksen aikana.Kaarevuussäde määritellään optisen komponentin kärjen ja kaarevuuden keskipisteen väliseksi etäisyydeksi.Se voi olla positiivinen, nolla tai negatiivinen riippuen siitä, onko pinta kupera, tasainen vai kovera.
Kaarevuussäteen ja keskipaksuuden arvon tunteminen mahdollistaa linssin tai peilin läpi kulkevien säteiden optisen polun pituuden määrittämisen, mutta sillä on myös suuri rooli pinnan optisen tehon määrittämisessä, eli kuinka vahvasti optinen järjestelmä konvergoi tai hajottaa valoa.Optiset suunnittelijat erottavat pitkät ja lyhyet polttovälit kuvaamalla linssiensä optisen tehon.Lyhyillä polttovälillä, jotka taivuttavat valoa nopeammin ja saavuttavat siten tarkennuksen lyhyemmällä etäisyydellä linssin keskustasta, sanotaan olevan suurempi optinen teho, kun taas niillä, jotka tarkentavat valoa hitaammin, kuvataan vähemmän optista tehoa.Kaarevuussäde määrittelee linssin polttovälin. Yksinkertainen tapa laskea polttoväli ohuille linsseille on annettu Lens-Makerin kaavan Thin Lens Approximation avulla.Huomaa, että tämä kaava pätee vain linsseille, joiden paksuus on pieni verrattuna laskettuun polttoväliin.
Missä:
f = polttoväli
n = linssimateriaalin taitekerroin
r1 = tulevaa valoa lähinnä olevan pinnan kaarevuussäde
r2 = kauimpana tulevasta valosta olevan pinnan kaarevuussäde
Polttovälin mahdollisen vaihtelun hallitsemiseksi optikkojen on siksi määritettävä säteen toleranssi.Ensimmäinen menetelmä on soveltaa yksinkertaista mekaanista toleranssia, esimerkiksi säde voidaan määritellä 100 +/-0,1 mm.Tällaisessa tapauksessa säde voi vaihdella välillä 99,9 mm ja 100,1 mm.Toinen tapa on soveltaa säteen toleranssia prosentteina.Samaa 100 mm sädettä käytettäessä optikko voi määrittää, että kaarevuus ei saa vaihdella enempää kuin 0,5 %, mikä tarkoittaa, että säteen on oltava välillä 99,5 mm ja 100,5 mm.Kolmas tapa on määrittää polttovälin toleranssi, useimmiten prosentteina.Esimerkiksi objektiivilla, jonka polttoväli on 500 mm, voi olla +/-1 % toleranssi, mikä tarkoittaa 495 mm - 505 mm.Kun nämä polttovälit kytketään ohuen linssin yhtälöön, valmistajat voivat johtaa kaarevuussäteen mekaanisen toleranssin.
Kuva 6: Säteen toleranssi kaarevuuskeskuksessa
| Taulukko 3: Valmistustoleranssit kaarevuussäteelle | |
| Kaarevuussäteen toleranssit | Laatuluokka |
| +/-0,5 mm | Tyypillinen |
| +/-0,1 % | Tarkkuus |
| +/-0,01 % | Korkean tarkkuuden |
Käytännössä optiset valmistajat käyttävät useita erityyppisiä instrumentteja linssin kaarevuussäteen määrittämiseen.Ensimmäinen on sferometrirengas, joka on kiinnitetty mittauslaitteeseen.Vertaamalla ennalta määritellyn "renkaan" ja optiikan kaarevuussäteen välistä kaarevuuseroa valmistajat voivat määrittää, tarvitaanko lisäkorjauksia sopivan säteen saavuttamiseksi.Markkinoilla on myös useita digitaalisia sferometrejä tarkkuuden parantamiseksi.Toinen erittäin tarkka menetelmä on automatisoitu kontaktiprofilometri, joka mittaa linssin ääriviivat fyysisesti anturin avulla.Lopuksi kosketuksetonta interferometriamenetelmää voidaan käyttää luomaan hapsukuvio, joka pystyy mittaamaan fyysisen etäisyyden pallomaisen pinnan ja sitä vastaavan kaarevuuskeskipisteen välillä.
Keskitys
Keskittäminen tunnetaan myös keskittämisellä tai decenterillä.Kuten nimestä voi päätellä, keskitys ohjaa kaarevuussäteen paikannustarkkuutta.Täysin keskitetty säde kohdistaisi tarkasti sen kaarevuuden kärjen (keskipisteen) substraatin ulkohalkaisijaan.Esimerkiksi tasokuperalla linssillä, jonka halkaisija on 20 mm, olisi täydellisesti keskitetty säde, jos kärki sijoittuisi lineaarisesti tarkalleen 10 mm:n etäisyydelle ulkohalkaisijan kohdasta.Tästä seuraa, että optisten valmistajien on otettava huomioon sekä X- että Y-akseli säädessään keskitystä alla esitetyllä tavalla.
Kuva 7: Decentering-kaavio
Decenterin määrä linssissä on mekaanisen akselin fyysinen siirtymä optisesta akselista.Linssin mekaaninen akseli on yksinkertaisesti linssin geometrinen akseli, ja sen määrittää sen ulkosylinteri.Linssin optisen akselin määrittelevät optiset pinnat ja se on viiva, joka yhdistää pintojen kaarevuuskeskipisteet.
Kuva 8: Decentering-kaavio
| Taulukko 4: Keskityksen valmistustoleranssit | |
| Keskitys | Laatuluokka |
| +/-5 kaariminuuttia | Tyypillinen |
| +/-3 kaariminuuttia | Tarkkuus |
| +/-30 kaarisekuntia | Korkean tarkkuuden |
Rinnakkaisuus
Parallelismi kuvaa kuinka yhdensuuntaiset kaksi pintaa ovat keskenään.Se on hyödyllinen määritettäessä komponentteja, kuten ikkunoita ja polarisaattoreita, joissa rinnakkaiset pinnat ovat ihanteellisia järjestelmän suorituskyvylle, koska ne minimoivat vääristymät, jotka voivat muuten heikentää kuvan tai valon laatua.Tyypilliset toleranssit vaihtelevat 5 kaariminuutista muutamaan kaarisekuntiin seuraavasti:
| Taulukko 5: Rinnakkaisuuden valmistustoleranssit | |
| Parallelismin toleranssit | Laatuluokka |
| +/-5 kaariminuuttia | Tyypillinen |
| +/-3 kaaren minuuttia | Tarkkuus |
| +/-30 kaarisekuntia | Korkean tarkkuuden |
Kulman toleranssi
Komponenteissa, kuten prismoissa ja säteenjakajissa, pintojen väliset kulmat ovat kriittisiä optiikan suorituskyvyn kannalta.Tämä kulmatoleranssi mitataan tyypillisesti autokollimaattorikokoonpanolla, jonka valonlähdejärjestelmä lähettää kollimoitua valoa.Autokollimaattoria pyöritetään optiikan pinnan ympäri, kunnes tuloksena oleva Fresnel-heijastus takaisin siihen tuottaa täplän tarkastettavan pinnan päälle.Tämä varmistaa, että kollimoitu säde osuu pintaan täsmälleen normaalisti.Koko autokollimaattorikokoonpanoa kierretään sitten optiikan ympäri seuraavalle optiselle pinnalle ja sama toimenpide toistetaan.Kuva 3 esittää tyypillisen autokollimaattorin asennuksen mittauskulman toleranssin.Kahden mitatun asennon välistä kulmaeroa käytetään laskemaan kahden optisen pinnan välinen toleranssi.Kulman toleranssi voidaan pitää muutaman kaariminuutin toleransseina aina muutamaan kaarisekuntiin asti.
Kuva 9: Autocollimator Setup mittauskulman toleranssi
Viiste
Alustan kulmat voivat olla erittäin hauraita, joten on tärkeää suojata niitä käsiteltäessä tai asennettaessa optista komponenttia.Yleisin tapa suojata nämä kulmat on viistää reunat.Viistot toimivat suojaviisteinä ja estävät reunahalkeamia.Katso eri halkaisijoiden viistetiedot seuraavasta taulukosta 5.
| Taulukko 6: Valmistusrajat viisteen enimmäisleveydelle | |
| Halkaisija | Viisteen enimmäisleveys |
| 3,00 - 5,00 mm | 0,25 mm |
| 25,41 mm - 50,00 mm | 0,3 mm |
| 50,01-75,00 mm | 0,4 mm |
Kirkas aukko
Kirkas aukko määrää, minkä osan linssistä tulee noudattaa kaikkia yllä kuvattuja vaatimuksia.Se määritellään optisen komponentin halkaisijaksi tai kooksi joko mekaanisesti tai prosentteina, joiden on täytettävä spesifikaatiot, sen ulkopuolella valmistajat eivät takaa, että optiikka noudattaa ilmoitettuja vaatimuksia.Esimerkiksi objektiivin halkaisija voi olla 100 mm ja kirkas aukko joko 95 mm tai 95 %.Kumpi tahansa menetelmä on hyväksyttävissä, mutta on tärkeää muistaa yleissääntönä, että mitä suurempi kirkas aukko on, sitä vaikeampi on optiikan valmistaminen, koska se työntää vaaditut suorituskykyominaisuudet lähemmäs ja lähemmäksi optiikan fyysistä reunaa.
Valmistusrajoituksista johtuen on käytännössä mahdotonta tuottaa kirkasta aukkoa, joka on täsmälleen yhtä suuri kuin optiikan halkaisija tai pituus ja leveys.
Kuva 10: Grafiikka, joka osoittaa objektiivin kirkkaan aukon ja halkaisijan
| Taulukko 7: Selkeät aukon toleranssit | |
| Halkaisija | Kirkas aukko |
| 3,00 mm - 10,00 mm | 90 % halkaisijasta |
| 10,01-50,00 mm | Halkaisija - 1 mm |
| ≥ 50,01 mm | Halkaisija - 1,5 mm |
Tarkempia tietoja saat tutustumalla esittelyoptiikkaamme tai esiteltyihin tuotteisiin.
Postitusaika: 20.4.2023