Optičke specifikacije koriste se kroz dizajn i proizvodnju komponente ili sustava kako bi se okarakteriziralo koliko dobro zadovoljava određene zahtjeve performansi.Oni su korisni iz dva razloga: prvo, određuju prihvatljive granice ključnih parametara koji upravljaju performansama sustava;drugo, određuju količinu resursa (tj. vremena i troškova) koje treba potrošiti na proizvodnju.Optički sustav može patiti od premale specifikacije ili prevelike specifikacije, što oboje može rezultirati nepotrebnim trošenjem resursa.Paralight Optics nudi isplativu optiku koja će zadovoljiti vaše zahtjeve.
Kako biste bolje razumjeli optičke specifikacije, važno je naučiti što one u osnovi znače.Slijedi kratak uvod u najčešće specifikacije gotovo svih optičkih elemenata.
Specifikacije proizvodnje
Tolerancija promjera
Tolerancija promjera kružne optičke komponente daje prihvatljiv raspon vrijednosti za promjer.Tolerancija promjera nema nikakvog utjecaja na optičku izvedbu same optike, međutim to je vrlo važna mehanička tolerancija koju treba uzeti u obzir ako se optika montira u bilo koju vrstu držača.Na primjer, ako promjer optičke leće odstupa od svoje nominalne vrijednosti, moguće je da se mehanička os može pomaknuti s optičke osi u montiranom sklopu, što uzrokuje decentralizaciju.
Slika 1: Decentriranje kolimiranog svjetla
Ova proizvodna specifikacija može varirati ovisno o vještini i sposobnostima određenog proizvođača.Paralight Optics može proizvoditi leće od promjera od 0,5 mm do 500 mm, tolerancije mogu doseći granice od +/-0,001 mm.
| Tablica 1: Tolerancije proizvodnje za promjer | |
| Tolerancije promjera | Ocjena kvalitete |
| +0,00/-0,10 mm | Tipično |
| +0,00/-0,050 mm | Preciznost |
| +0,000/-0,010 | Visoka preciznost |
Tolerancija središnje debljine
Središnja debljina optičke komponente, uglavnom leće, je debljina materijala komponente mjerena u središtu.Središnja debljina se mjeri duž mehaničke osi leće, definirane kao os točno između njezinih vanjskih rubova.Varijacija središnje debljine leće može utjecati na optičku izvedbu jer središnja debljina, zajedno s polumjerom zakrivljenosti, određuje duljinu optičkog puta zraka koje prolaze kroz leću.
Slika 2: Dijagrami za CT, ET & FL
| Tablica 2: Tolerancije proizvodnje za središnju debljinu | |
| Tolerancije središnje debljine | Ocjena kvalitete |
| +/-0,10 mm | Tipično |
| +/-0,050 mm | Preciznost |
| +/-0,010 mm | Visoka preciznost |
Debljina ruba stihova Debljina centra
Iz gornjih primjera dijagrama koji pokazuju središnju debljinu, vjerojatno ste primijetili da debljina leće varira od ruba do središta optike.Očito, ovo je funkcija polumjera zakrivljenosti i progiba.Planokonveksne, bikonveksne i leće pozitivnog meniskusa imaju veću debljinu u središtu nego na rubu.Za plano-konkavne, bikonkavne i negativne meniskus leće, središnja debljina je uvijek tanja od rubne debljine.Optički dizajneri općenito određuju i rubnu i središnju debljinu na svojim crtežima, tolerirajući jednu od ovih dimenzija, dok drugu koriste kao referentnu dimenziju.Važno je napomenuti da je bez jedne od ovih dimenzija nemoguće razaznati konačni oblik leće.
Slika 3: Dijagrami za CE, ET, BEF i EFL
Razlika debljine klina / ruba (ETD)
Wedge, koji se ponekad naziva ETD ili ETV (Edge Thickness Variation), je jednostavan koncept za razumijevanje u smislu dizajna i izrade leća.U osnovi, ova specifikacija kontrolira koliko su dvije optičke površine leće paralelne jedna s drugom.Svaka varijacija u odnosu na paralelu može uzrokovati odstupanje propuštene svjetlosti od svoje putanje, budući da je cilj fokusiranje ili divergiranje svjetlosti na kontrolirani način, stoga klin unosi neželjeno odstupanje u putanji svjetlosti.Klin se može specificirati u smislu kutnog odstupanja (pogreška centriranja) između dviju prijenosnih površina ili fizičke tolerancije na varijaciji debljine ruba, što predstavlja neusklađenost između mehaničke i optičke osi leće.
Slika 4: Pogreška centriranja
Sagitta (Sag)
Radijus zakrivljenosti izravno je povezan sa Sagittom, koja se u optičkoj industriji češće naziva Sag.U geometrijskom smislu, Sagitta predstavlja udaljenost od točnog središta luka do središta njegove baze.U optici, Sag se primjenjuje bilo na konveksnu ili konkavnu zakrivljenost i predstavlja fizičku udaljenost između vrha (najviše ili najniže točke) točke duž krivulje i središnje točke linije povučene okomito na krivulju od jednog ruba optike do drugo.Slika ispod nudi vizualni prikaz Saga.
Slika 5: Dijagrami Sag
Sag je važan jer osigurava središnju lokaciju radijusa zakrivljenosti, omogućujući proizvođačima da pravilno postave radijus na optici, kao i utvrđivanje središnje i rubne debljine optike.Poznavanjem polumjera zakrivljenosti, kao i promjera optike, Sag se može izračunati sljedećom formulom.
Gdje:
R = radijus zakrivljenosti
d = promjer
Polumjer zakrivljenosti
Najvažniji aspekt leće je radijus zakrivljenosti, to je temeljni i funkcionalni parametar sfernih optičkih površina, koji zahtijeva kontrolu kvalitete tijekom proizvodnje.Polumjer zakrivljenosti definiran je kao udaljenost između vrha optičke komponente i središta zakrivljenosti.Može biti pozitivan, nula ili negativan ovisno o tome je li površina konveksna, ravna ili konkavna.
Poznavanje vrijednosti polumjera zakrivljenosti i debljine središta omogućuje određivanje duljine optičkog puta zraka koje prolaze kroz leću ili zrcalo, ali također igra veliku ulogu u određivanju optičke snage površine, odnosno koliko je jako optičko sustav konvergira ili divergira svjetlost.Optički dizajneri razlikuju duge i kratke žarišne duljine opisujući količinu optičke snage svojih leća.Za male žarišne duljine, one koje brže savijaju svjetlost i stoga postižu fokus na kraćoj udaljenosti od središta leće, kaže se da imaju veću optičku snagu, dok se za one koje sporije fokusiraju svjetlost opisuje da imaju manju optičku snagu.Polumjer zakrivljenosti definira žarišnu duljinu leće, jednostavan način za izračunavanje žarišne duljine za tanke leće dan je aproksimacijom tanke leće formule proizvođača leće.Imajte na umu da ova formula vrijedi samo za leće čija je debljina mala u usporedbi s izračunatom žarišnom duljinom.
Gdje:
f = žarišna duljina
n = indeks loma materijala leće
r1 = radijus zakrivljenosti za površinu najbližu upadnoj svjetlosti
r2 = polumjer zakrivljenosti za površinu koja je najudaljenija od upadne svjetlosti
Kako bi kontrolirali bilo kakve varijacije u žarišnoj duljini, optičari moraju definirati toleranciju radijusa.Prva metoda je primjena jednostavne mehaničke tolerancije, na primjer, polumjer se može definirati kao 100 +/-0,1 mm.U tom slučaju radijus može varirati između 99,9 mm i 100,1 mm.Druga metoda je primjena tolerancije polumjera u smislu postotka.Koristeći isti radijus od 100 mm, optičar može odrediti da zakrivljenost ne smije varirati više od 0,5%, što znači da radijus mora biti između 99,5 mm i 100,5 mm.Treća metoda je definiranje tolerancije na žarišnu duljinu, najčešće u postocima.Na primjer, leća sa žarišnom duljinom od 500 mm može imati +/-1% tolerancije što znači 495 mm do 505 mm.Uključivanje ovih žarišnih duljina u jednadžbu tanke leće omogućuje proizvođačima da izvedu mehaničku toleranciju radijusa zakrivljenosti.
Slika 6: Tolerancija polumjera u središtu zakrivljenosti
| Tablica 3: Tolerancije proizvodnje za polumjer zakrivljenosti | |
| Tolerancije polumjera zakrivljenosti | Ocjena kvalitete |
| +/-0,5 mm | Tipično |
| +/-0,1% | Preciznost |
| +/-0,01% | Visoka preciznost |
U praksi proizvođači optičkih proizvoda koriste nekoliko različitih vrsta instrumenata za određivanje polumjera zakrivljenosti leće.Prvi je sferometarski prsten pričvršćen na mjerni mjerač.Uspoređujući razliku u zakrivljenosti između unaprijed definiranog "prstena" i radijusa zakrivljenosti optike, proizvođači mogu utvrditi je li potrebna daljnja korekcija za postizanje odgovarajućeg radijusa.Na tržištu postoji i niz digitalnih sferometara za veću točnost.Još jedna vrlo precizna metoda je automatizirani kontaktni profilometar koji koristi sondu za fizičko mjerenje obrisa leće.Konačno, beskontaktna metoda interferometrije može se koristiti za stvaranje rubnog uzorka koji može kvantificirati fizičku udaljenost između sferne površine i njezinog odgovarajućeg središta zakrivljenosti.
Centriranje
Centriranje je također poznato kao centriranje ili decentriranje.Kao što naziv implicira, centriranje kontrolira točnost lokacije polumjera zakrivljenosti.Savršeno centriran radijus precizno bi poravnao vrh (središte) svoje zakrivljenosti s vanjskim promjerom podloge.Na primjer, plankonveksna leća promjera 20 mm imala bi savršeno centriran radijus ako je vrh linearno postavljen točno 10 mm od bilo koje točke duž vanjskog promjera.Stoga slijedi da proizvođači optičkih proizvoda moraju uzeti u obzir i X i Y os kada kontroliraju centriranje kao što je prikazano u nastavku.
Slika 7: Dijagram decentriranja
Količina decentara u leći je fizički pomak mehaničke osi od optičke osi.Mehanička os leće jednostavno je geometrijska os leće i definirana je njezinim vanjskim cilindrom.Optička os leće određena je optičkim plohama i linija je koja spaja središta zakrivljenosti ploha.
Slika 8: Dijagram decentriranja
| Tablica 4: Proizvodna odstupanja za centriranje | |
| Centriranje | Ocjena kvalitete |
| +/-5 kutnih minuta | Tipično |
| +/-3 kutne minute | Preciznost |
| +/-30 kutnih sekundi | Visoka preciznost |
Paralelizam
Paralelizam opisuje koliko su dvije površine paralelne jedna s drugom.Korisno je u specificiranju komponenti kao što su prozori i polarizatori gdje su paralelne površine idealne za performanse sustava jer minimiziraju izobličenje koje inače može pogoršati kvalitetu slike ili svjetla.Uobičajene tolerancije kreću se od 5 kutnih minuta do nekoliko kutnih sekundi kako slijedi:
| Tablica 5: Tolerancije proizvodnje za paralelizam | |
| Tolerancije paralelizma | Ocjena kvalitete |
| +/-5 kutnih minuta | Tipično |
| +/-3 kutne minute | Preciznost |
| +/-30 kutnih sekundi | Visoka preciznost |
Tolerancija kuta
U komponentama kao što su prizme i razdjelnici snopa, kutovi između površina ključni su za rad optike.Ova tolerancija kuta obično se mjeri pomoću sklopa autokolimatora, čiji sustav izvora svjetlosti emitira kolimiranu svjetlost.Autokolimator se okreće oko površine optike sve dok rezultirajuća Fresnelova refleksija natrag u njega ne proizvede točku na vrhu površine koja se pregledava.Time se potvrđuje da kolimirana zraka pogađa površinu s točno normalnim upadom.Cijeli sklop autokolimatora zatim se okreće oko optike do sljedeće optičke površine i isti postupak se ponavlja.Slika 3 prikazuje tipičnu postavu autokolimatora za mjerenje tolerancije kuta.Razlika u kutu između dva izmjerena položaja koristi se za izračun tolerancije između dviju optičkih površina.Tolerancija kuta može se držati do tolerancije od nekoliko lučnih minuta pa sve do nekoliko lučnih sekundi.
Slika 9: Postavljanje autokolimatora za mjerenje tolerancije kuta
Bevel
Kutovi podloge mogu biti vrlo krhki, stoga ih je važno zaštititi prilikom rukovanja ili montiranja optičke komponente.Najčešći način zaštite ovih kutova je skošenje rubova.Kosine služe kao zaštitne skosine i sprječavaju kršenje rubova.Pogledajte sljedeću tablicu 5 za specifikacije kosina za različite promjere.
| Tablica 6: Ograničenja proizvodnje za maksimalnu širinu lica kosine | |
| Promjer | Maksimalna širina lica kosine |
| 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 |
Čisti otvor blende
Čisti otvor blende određuje koji dio objektiva mora biti u skladu sa svim gore opisanim specifikacijama.Definira se kao promjer ili veličina optičke komponente, bilo mehanički ili postotkom koji mora zadovoljiti specifikacije, izvan toga proizvođači ne jamče da će optika biti u skladu s navedenim specifikacijama.Na primjer, leća može imati promjer od 100 mm i čisti otvor blende naveden kao 95 mm ili 95%.Bilo koja metoda je prihvatljiva, ali važno je upamtiti kao opće pravilo, što je veći prozirni otvor, to je optiku teže proizvesti jer gura potrebne karakteristike performansi sve bliže i bliže fizičkom rubu optike.
Zbog ograničenja proizvodnje, praktički je nemoguće proizvesti prozirni otvor koji je točno jednak promjeru ili duljini po širini optike.
Slika 10: Grafik koji pokazuje čisti otvor blende i promjer leće
| Tablica 7: Tolerancije čistog otvora blende | |
| Promjer | Čisti otvor blende |
| 3,00 mm – 10,00 mm | 90% promjera |
| 10,01 mm - 50,00 mm | Promjer - 1 mm |
| ≥ 50,01 mm | Promjer - 1,5 mm |
Za detaljnije specifikacije pogledajte naš katalog optike ili istaknutih proizvoda.
Vrijeme objave: 20. travnja 2023