As especificacións ópticas utilízanse ao longo do deseño e fabricación dun compoñente ou sistema para caracterizar o ben que cumpre determinados requisitos de rendemento.Son útiles por dous motivos: primeiro, especifican os límites aceptables dos parámetros clave que rexen o rendemento do sistema;en segundo lugar, especifican a cantidade de recursos (é dicir, tempo e custo) que se deben gastar na fabricación.Un sistema óptico pode sufrir unha subespecificación ou unha sobreespecificación, que poden producir un gasto innecesario de recursos.Paralight Optics ofrece ópticas rendibles para satisfacer os seus requisitos exactos.
Para comprender mellor as especificacións ópticas, é importante coñecer o que significan basicamente.A seguinte é unha breve introdución das especificacións máis comúns de case todos os elementos ópticos.
Especificacións de fabricación
Tolerancia de diámetro
A tolerancia de diámetro dun compoñente óptico circular proporciona o rango aceptable de valores para o diámetro.A tolerancia de diámetro non ten ningún efecto sobre o rendemento óptico da propia óptica, non obstante é unha tolerancia mecánica moi importante a ter en conta se a óptica se vai montar en calquera tipo de soporte.Por exemplo, se o diámetro dunha lente óptica se desvía do seu valor nominal, é posible que o eixe mecánico poida desprazarse do eixe óptico nun conxunto montado, provocando así un descentramento.
Figura 1: Descentramento da luz colimada
Esta especificación de fabricación pode variar segundo a habilidade e as capacidades do fabricante en particular.Paralight Optics podería fabricar lentes de diámetros de 0,5 mm a 500 mm, as tolerancias poden alcanzar os límites de +/- 0,001 mm.
| Táboa 1: Tolerancias de fabricación para o diámetro | |
| Tolerancias de diámetro | Grao de calidade |
| +0,00/-0,10 mm | Típico |
| +0,00/-0,050 mm | Precisión |
| +0,000/-0,010 | Alta precisión |
Tolerancia de grosor do centro
O grosor central dun compoñente óptico, principalmente as lentes, é o grosor do material do compoñente medido no centro.O espesor do centro mídese a través do eixe mecánico da lente, definido como o eixe exactamente entre os seus bordos exteriores.A variación do grosor do centro dunha lente pode afectar o rendemento óptico porque o grosor do centro, xunto co raio de curvatura, determina a lonxitude do camiño óptico dos raios que atravesan a lente.
Figura 2: Diagramas para CT, ET e FL
| Táboa 2: Tolerancias de fabricación para o espesor do centro | |
| Tolerancias de espesor do centro | Grao de calidade |
| +/-0,10 mm | Típico |
| +/-0,050 mm | Precisión |
| +/-0,010 mm | Alta precisión |
Espesor do bordo versus grosor do centro
A partir dos exemplos anteriores de diagramas que mostran o grosor do centro, probablemente teñas notado que o grosor dunha lente varía dende o bordo ata o centro da óptica.Obviamente, esta é unha función do raio de curvatura e do sag.As lentes plano-convexas, biconvexas e de menisco positivo teñen maior grosor nos seus centros que no bordo.Para lentes plano-cóncavas, bicóncavas e de menisco negativo, o grosor do centro sempre é máis fino que o grosor do bordo.Os deseñadores ópticos xeralmente especifican tanto o grosor do bordo como do centro nos seus debuxos, tolerando unha destas dimensións, mentres usan a outra como dimensión de referencia.É importante ter en conta que sen unha destas dimensións, é imposible discernir a forma final da lente.
Figura 3: Diagramas para CE, ET, BEF e EFL
Diferenza de espesor de cuña/borde (ETD)
A cuña, ás veces denominada ETD ou ETV (Edge Thickness Variation), é un concepto sinxelo de entender en termos de deseño e fabricación de lentes.Basicamente, esta especificación controla o paralelo entre as dúas superficies ópticas dunha lente.Calquera variación do paralelo pode facer que a luz transmitida se desvíe da súa traxectoria, xa que o obxectivo é enfocar ou diverxer a luz dun xeito controlado, polo tanto, a cuña introduce unha desviación non desexada no camiño da luz.A cuña pódese especificar en termos de desviación angular (erro de centrado) entre as dúas superficies transmisoras ou unha tolerancia física sobre a variación do grosor do bordo, isto representa o desalineamento entre os eixes mecánico e óptico dunha lente.
Figura 4: Erro de centrado
Sagitta (Sag)
O radio de curvatura está directamente relacionado con Sagitta, máis comunmente chamado Sag na industria óptica.En termos xeométricos, Sagitta representa a distancia desde o centro exacto dun arco ata o centro da súa base.En óptica, Sag aplícase á curvatura convexa ou cóncava e representa a distancia física entre o punto do vértice (punto máis alto ou máis baixo) ao longo da curva e o punto central dunha liña trazada perpendicular á curva desde un bordo da óptica ata o punto central da curva. outra.A figura seguinte ofrece unha representación visual de Sag.
Figura 5: Diagramas de Sag
Sag é importante porque proporciona a localización central para o raio de curvatura, permitindo así aos fabricantes posicionar correctamente o raio na óptica, así como establecer o grosor do centro e do bordo dunha óptica.Coñecendo o raio de curvatura, así como o diámetro dunha óptica, o Sag pódese calcular coa seguinte fórmula.
Onde:
R = raio de curvatura
d = diámetro
Raio de curvatura
O aspecto máis importante dunha lente é o raio de curvatura, é un parámetro fundamental e funcional das superficies ópticas esféricas, que require un control de calidade durante a fabricación.O raio de curvatura defínese como a distancia entre o vértice dun compoñente óptico e o centro de curvatura.Pode ser positivo, cero ou negativo dependendo de se a superficie é convexa, plana ou cóncava, respectando.
Coñecer o valor do raio de curvatura e do espesor do centro permite determinar a lonxitude do camiño óptico dos raios que pasan pola lente ou o espello, pero tamén ten un papel importante na determinación da potencia óptica da superficie, que é a forza da óptica. sistema converxe ou diverxe luz.Os deseñadores ópticos distinguen entre distancias focales longas e curtas ao describir a cantidade de potencia óptica das súas lentes.Dise que as distancias focales curtas, aquelas que curvan a luz máis rápido e, polo tanto, logran o foco a unha distancia máis curta do centro da lente, dise que teñen maior potencia óptica, mentres que as que enfocan a luz máis lentamente descríbense como menos potencia óptica.O raio de curvatura define a distancia focal dunha lente, unha forma sinxela de calcular a distancia focal para lentes delgadas vén dada pola aproximación de lente fina da fórmula do fabricante de lentes.Ten en conta que esta fórmula só é válida para lentes cuxo grosor é pequeno en comparación coa distancia focal calculada.
Onde:
f = distancia focal
n = índice de refracción do material da lente
r1 = raio de curvatura para a superficie máis próxima á luz incidente
r2 = raio de curvatura para a superficie máis afastada da luz incidente
Para controlar calquera variación na distancia focal, os ópticos deben definir a tolerancia do radio.O primeiro método é aplicar unha tolerancia mecánica sinxela, por exemplo, un raio pódese definir como 100 +/-0,1 mm.Neste caso, o raio pode variar entre 99,9 mm e 100,1 mm.O segundo método é aplicar unha tolerancia de radio en termos de porcentaxe.Usando o mesmo raio de 100 mm, un óptico pode especificar que a curvatura non pode variar máis do 0,5 %, o que significa que o raio debe estar entre 99,5 e 100,5 mm.O terceiro método consiste en definir unha tolerancia sobre a distancia focal, a maioría das veces en termos de porcentaxe.Por exemplo, unha lente cunha distancia focal de 500 mm pode ter unha tolerancia de +/-1 % que se traduce en 495 mm a 505 mm.Conectar estas distancias focais na ecuación da lente fina permite aos fabricantes obter a tolerancia mecánica sobre o raio de curvatura.
Figura 6: Tolerancia de radio no centro de curvatura
| Táboa 3: Tolerancias de fabricación para o radio de curvatura | |
| Tolerancias de radio de curvatura | Grao de calidade |
| +/-0,5 mm | Típico |
| +/-0,1 % | Precisión |
| +/-0,01 % | Alta precisión |
Na práctica, os fabricantes de ópticas usan varios tipos diferentes de instrumentos para cualificar o raio de curvatura dunha lente.O primeiro é un anel de esferómetro unido a un calibre de medición.Ao comparar a diferenza de curvatura entre un "anel" predefinido e o raio de curvatura da óptica, os fabricantes poden determinar se é necesaria unha corrección adicional para acadar o raio axeitado.Tamén hai unha serie de esferómetros dixitais no mercado para aumentar a precisión.Outro método altamente preciso é un perfilómetro de contacto automatizado que usa unha sonda para medir fisicamente o contorno da lente.Finalmente, o método de interferometría sen contacto pódese utilizar para crear un patrón de franxas capaz de cuantificar a distancia física entre a superficie esférica ao seu correspondente centro de curvatura.
Centración
A centración tamén se coñece por centrar ou descentrar.Como o nome indica, o centrado controla a precisión da localización do raio de curvatura.Un raio perfectamente centrado aliñaría con precisión o vértice (centro) da súa curvatura co diámetro exterior do substrato.Por exemplo, unha lente plano-convexa cun diámetro de 20 mm tería un raio perfectamente centrado se o vértice estivese colocado linealmente exactamente a 10 mm de calquera punto ao longo do diámetro exterior.Polo tanto, os fabricantes de ópticas deben ter en conta o eixe X e Y cando controlan o centrado como se mostra a continuación.
Figura 7: Diagrama de descentramento
A cantidade de descentramento nunha lente é o desprazamento físico do eixe mecánico do eixe óptico.O eixe mecánico dunha lente é simplemente o eixe xeométrico da lente e defínese polo seu cilindro exterior.O eixe óptico dunha lente está definido polas superficies ópticas e é a liña que une os centros de curvatura das superficies.
Figura 8: Diagrama de descentramento
| Táboa 4: Tolerancias de fabricación para Centración | |
| Centración | Grao de calidade |
| +/-5 minutos de arco | Típico |
| +/-3 minutos de arco | Precisión |
| +/-30 segundos de arco | Alta precisión |
Paralelismo
O paralelismo describe como son paralelas dúas superficies unha con respecto á outra.É útil para especificar compoñentes como fiestras e polarizadores onde as superficies paralelas son ideais para o rendemento do sistema porque minimizan a distorsión que, doutro xeito, pode degradar a calidade da imaxe ou da luz.As tolerancias típicas varían de 5 minutos de arco ata uns poucos segundos de arco como segue:
| Táboa 5: Tolerancias de fabricación para o paralelismo | |
| Tolerancias de paralelismo | Grao de calidade |
| +/-5 minutos de arco | Típico |
| +/-3 minutos de arco | Precisión |
| +/-30 segundos de arco | Alta precisión |
Tolerancia angular
En compoñentes como prismas e divisores de feixe, os ángulos entre as superficies son críticos para o rendemento da óptica.Esta tolerancia do ángulo mídese normalmente usando un conxunto autocolimador, cuxo sistema de fonte de luz emite luz colimada.O autocolimador rótase sobre a superficie da óptica ata que a reflexión de Fresnel resultante de novo nela produce un punto na parte superior da superficie que se inspecciona.Isto verifica que o feixe colimado está golpeando a superficie cunha incidencia exactamente normal.A continuación, todo o conxunto do autocolimador rótase ao redor da óptica ata a seguinte superficie óptica e repítese o mesmo procedemento.A Figura 3 mostra unha configuración típica de autocolimador que mide a tolerancia do ángulo.A diferenza de ángulo entre as dúas posicións medidas utilízase para calcular a tolerancia entre as dúas superficies ópticas.A tolerancia do ángulo pódese manter ata tolerancias duns poucos minutos de arco ata uns poucos segundos de arco.
Figura 9: Configuración do autocolimador para medir a tolerancia do ángulo
Bisel
As esquinas do substrato poden ser moi fráxiles, polo tanto, é importante protexelas ao manipular ou montar un compoñente óptico.A forma máis común de protexer estas esquinas é biselar os bordos.Os biseles serven como chafláns protectores e evitan que os bordes se rompan.Consulte a seguinte táboa 5 para coñecer as especificacións de bisel para os diferentes diámetros.
| Táboa 6: Límites de fabricación para o ancho máximo da cara do bisel | |
| Diámetro | Ancho máximo da cara do bisel |
| 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 |
Apertura clara
A apertura clara rexe a parte dunha lente que debe cumprir todas as especificacións descritas anteriormente.Defínese como o diámetro ou tamaño dun compoñente óptico, xa sexa mecánicamente ou por porcentaxe que debe cumprir as especificacións, fóra del, os fabricantes non garanten que a óptica se adhira ás especificacións indicadas.Por exemplo, unha lente pode ter un diámetro de 100 mm e unha abertura clara especificada como 95 mm ou 95 %.Calquera método é aceptable, pero é importante lembrar como regra xeral, canto maior sexa a apertura clara, máis difícil será a óptica de producir, xa que achega as características de rendemento requiridas cada vez máis preto do bordo físico da óptica.
Debido ás limitacións de fabricación, é practicamente imposible producir unha abertura clara exactamente igual ao diámetro, ou a lonxitude por ancho, dunha óptica.
Figura 10: Gráfico que indica a apertura clara e o diámetro dunha lente
| Táboa 7: Tolerancias claras de apertura | |
| Diámetro | Apertura clara |
| 3,00 mm - 10,00 mm | 90% do diámetro |
| 10,01 mm - 50,00 mm | Diámetro - 1 mm |
| ≥ 50,01 mm | Diámetro - 1,5 mm |
Para obter especificacións máis detalladas, consulte o noso catálogo óptico ou produtos destacados.
Hora de publicación: 20-Abr-2023