מפרטים אופטיים מנוצלים לאורך כל התכנון והייצור של רכיב או מערכת כדי לאפיין עד כמה הם עומדים בדרישות ביצועים מסוימות.הם שימושיים משתי סיבות: ראשית, הם מציינים את הגבולות המקובלים של פרמטרים מרכזיים השולטים בביצועי המערכת;שנית, הם מציינים את כמות המשאבים (כלומר זמן ועלות) שיש להשקיע בייצור.מערכת אופטית יכולה לסבול מתת-מפרט או מפרט יתר, שניהם עלולים לגרום להוצאת משאבים מיותרת.Paralight Optics מספקת אופטיקה חסכונית כדי לענות על הדרישות המדויקות שלך.
כדי לקבל הבנה טובה יותר של מפרטים אופטיים, חשוב ללמוד מה הם בעצם מתכוונים.להלן הקדמה קצרה של המפרטים הנפוצים ביותר של כמעט כל האלמנטים האופטיים.
מפרטי ייצור
סובלנות קוטר
סובלנות הקוטר של רכיב אופטי עגול מספקת את טווח הערכים המקובל עבור הקוטר.לסובלנות הקוטר אין כל השפעה על הביצועים האופטיים של האופטיקה עצמה, אולם זוהי סובלנות מכנית חשובה מאוד שיש לקחת בחשבון אם האופטיקה עומדת להיות מותקנת בכל סוג של מחזיק.לדוגמה, אם הקוטר של עדשה אופטית חורג מערכה הנומינלי, ייתכן שניתן להזיז את הציר המכני מהציר האופטי במכלול מותקן, ובכך לגרום לחוסר מרכז.
איור 1: ריכוז האור המאוחד
מפרט ייצור זה יכול להשתנות בהתבסס על המיומנות והיכולות של היצרן המסוים.Paralight Optics יכולה לייצר עדשות מקוטר 0.5 מ"מ עד 500 מ"מ, סובלנות יכולה להגיע לגבולות של +/- 0.001 מ"מ.
| טבלה 1: סובלנות ייצור לקוטר | |
| סובלנות קוטר | ציון איכות |
| +0.00/-0.10 מ"מ | טיפוסי |
| +0.00/-0.050 מ"מ | דיוק |
| +0.000/-0.010 | דיוק גבוה |
סובלנות עובי מרכז
עובי המרכז של רכיב אופטי, בעיקר העדשות, הוא עובי החומר של הרכיב הנמדד במרכזו.עובי המרכז נמדד על פני הציר המכני של העדשה, המוגדר כציר בדיוק בין הקצוות החיצוניים שלה.שינוי בעובי מרכז העדשה יכול להשפיע על הביצועים האופטיים מכיוון שעובי המרכז, יחד עם רדיוס העקמומיות, קובע את אורך הנתיב האופטי של הקרניים העוברות בעדשה.
איור 2: דיאגרמות עבור CT, ET ו-FL
| טבלה 2: סובלנות ייצור לעובי מרכז | |
| סובלנות עובי מרכז | ציון איכות |
| +/-0.10 מ"מ | טיפוסי |
| +/-0.050 מ"מ | דיוק |
| +/-0.010 מ"מ | דיוק גבוה |
עובי קצה פסוקי עובי מרכז
מהדוגמאות לעיל של דיאגרמות המראות את עובי המרכז, בטח שמתם לב שעובי העדשה משתנה מהקצה למרכז האופטיקה.ברור שזו פונקציה של רדיוס העקמומיות והצניחה.עדשות מניסקוס פלנו-קמור, דו-קמור וחיובי בעלות עובי גדול יותר במרכזן מאשר בקצה.עבור עדשות מניסקוס פלנו-קעורות, דו-קעורות ושליליות, עובי המרכז תמיד דק יותר מעובי הקצה.מעצבים אופטיים מציינים בדרך כלל גם את הקצה וגם את עובי המרכז בציורים שלהם, תוך סובלנות לאחת מממדים אלה, תוך שימוש באחר כממד ייחוס.חשוב לציין שללא אחת מהממדים הללו, אי אפשר להבחין בצורתה הסופית של העדשה.
איור 3: דיאגרמות עבור CE, ET, BEF ו-EFL
הפרש עובי טריז/קצה (ETD)
Wedge, המכונה לפעמים ETD או ETV (Edge Thickness Variation), הוא מושג פשוט להבנה במונחים של עיצוב וייצור עדשות.בעיקרון, מפרט זה שולט עד כמה מקבילים שני המשטחים האופטיים של העדשה זה לזה.כל וריאציה מקבילית עלולה לגרום לאור המשודר לסטות ממסלולו, מכיוון שהמטרה היא למקד או לסטות אור בצורה מבוקרת, לכן טריז מציג סטייה לא רצויה בנתיב האור.ניתן לציין טריז במונחים של סטייה זוויתית (שגיאת מרכוז) בין שני משטחי השידור או סובלנות פיזית על וריאציה של עובי הקצה, זה מייצג את חוסר היישור בין הצירים המכני והאופטי של העדשה.
איור 4: שגיאת מרכוז
סגיטה (סאג)
רדיוס העקמומיות קשור ישירות ל-Sagitta, הנקרא בדרך כלל Sag בתעשייה האופטית.במונחים גיאומטריים, סגיטה מייצגת את המרחק ממרכזה המדויק של קשת למרכז הבסיס שלה.באופטיקה, סאג חל על העקמומיות הקמורה או הקעורה ומייצג את המרחק הפיזי בין נקודת הקודקוד (הנקודה הגבוהה ביותר או הנמוכה ביותר) לאורך העקומה לבין נקודת המרכז של קו המצויר בניצב לעיקול מקצה אחד של האופטי לקצה האופטי. אַחֵר.האיור שלהלן מציע תיאור ויזואלי של סאג.
איור 5: דיאגרמות של Sag
שקיעה חשובה מכיוון שהיא מספקת את המיקום המרכזי לרדיוס העקמומיות, ובכך מאפשרת ליצרנים למקם נכון את הרדיוס על האופטיקה, כמו גם לקבוע את עובי המרכז והקצה של האופטיקה כאחד.על ידי הכרת רדיוס העקמומיות, כמו גם, קוטר האופטיקה, ניתן לחשב את ה-Sag על ידי הנוסחה הבאה.
איפה:
R = רדיוס העקמומיות
d = קוטר
רדיוס עקמומיות
ההיבט החשוב ביותר של עדשה הוא רדיוס העקמומיות, זהו פרמטר בסיסי ופונקציונלי של משטחים אופטיים כדוריים, הדורש בקרת איכות במהלך הייצור.רדיוס העקמומיות מוגדר כמרחק בין קודקוד הרכיב האופטי למרכז העקמומיות.זה יכול להיות חיובי, אפס או שלילי, תלוי אם המשטח קמור, פלנו או קעור, בכבוד.
ידיעת הערך של רדיוס העקמומיות ועובי המרכז מאפשרת לקבוע את אורך הנתיב האופטי של הקרניים העוברות דרך העדשה או המראה, אך היא גם משחקת תפקיד גדול בקביעת הכוח האופטי של פני השטח, כלומר עד כמה חזק האופטי. המערכת מתכנסת או מביטה באור.מעצבים אופטיים מבחינים בין אורכי מוקד ארוכים וקצרים על ידי תיאור כמות הכוח האופטי של העדשות שלהם.אורכי מוקד קצרים, אלה שמכופפים את האור מהר יותר ולכן משיגים פוקוס במרחק קצר יותר ממרכז העדשה אמורים להיות בעלי כוח אופטי גדול יותר, בעוד שכאלה שממקדים את האור לאט יותר מתוארים כבעלי פחות כוח אופטי.רדיוס העקמומיות מגדיר את אורך המוקד של עדשה, דרך פשוטה לחישוב אורך מוקד עבור עדשות דקות ניתנת על ידי קירוב העדשה הדקה של הנוסחה של יצרן העדשות.שימו לב, נוסחה זו תקפה רק לעדשות שעובין קטן בהשוואה לאורך המוקד המחושב.
איפה:
f = אורך מוקד
n = מקדם השבירה של חומר העדשה
r1 = רדיוס העקמומיות למשטח הקרוב לאור הנופל
r2 = רדיוס העקמומיות עבור פני השטח הרחוקים ביותר מאור בולט
על מנת לשלוט בכל וריאציה באורך המוקד, אופטיקאים צריכים אפוא להגדיר את סבילות הרדיוס.השיטה הראשונה היא להחיל סובלנות מכנית פשוטה, לדוגמה, ניתן להגדיר רדיוס כ-100 +/-0.1 מ"מ.במקרה כזה, הרדיוס יכול להשתנות בין 99.9 מ"מ ל-100.1 מ"מ.השיטה השנייה היא להחיל סובלנות רדיוס במונחים של אחוזים.באמצעות אותו רדיוס של 100 מ"מ, אופטיקאי עשוי לציין שהעקמומיות לא עשויה להשתנות יותר מ-0.5%, כלומר הרדיוס חייב ליפול בין 99.5 מ"מ ל-100.5 מ"מ.השיטה השלישית היא להגדיר סובלנות על אורך המוקד, לרוב במונחים של אחוזים.לדוגמה, לעדשה עם אורך מוקד של 500 מ"מ עשויה להיות סובלנות של +/-1% המתורגמת ל-495 מ"מ עד 505 מ"מ.חיבור אורכי המוקד הללו למשוואת העדשה הדקה מאפשרת ליצרנים לגזור את הסובלנות המכנית על רדיוס העקמומיות.
איור 6: סובלנות רדיוס במרכז העקמומיות
| טבלה 3: סובלנות ייצור לרדיוס העקמומיות | |
| רדיוס של סובלנות עקמומיות | ציון איכות |
| +/-0.5 מ"מ | טיפוסי |
| +/-0.1% | דיוק |
| +/-0.01% | דיוק גבוה |
בפועל, יצרנים אופטיים משתמשים בכמה סוגים שונים של מכשירים כדי להכשיר את רדיוס העקמומיות בעדשה.הראשון הוא טבעת כדורית המחוברת למד מדידה.על ידי השוואת ההבדל בעקמומיות בין "טבעת" מוגדרת מראש לרדיוס העקמומיות של האופטיקה, המפיקים יכולים לקבוע אם יש צורך בתיקון נוסף כדי להשיג את הרדיוס המתאים.ישנם גם מספר ספירומטרים דיגיטליים בשוק לדיוק מוגבר.שיטה מדויקת נוספת היא מד מגע אוטומטי המשתמש בבדיקה כדי למדוד פיזית את קווי המתאר של העדשה.לבסוף, ניתן להשתמש בשיטת האינטרפרומטריה ללא מגע ליצירת תבנית שוליים המסוגלת לכמת את המרחק הפיזי בין המשטח הכדורי למרכז העקמומיות המקביל שלו.
ריכוז
ריכוז ידוע גם על ידי מרכוז או ריכוז.כפי שהשם מרמז, הריכוז שולט על דיוק המיקום של רדיוס העקמומיות.רדיוס מרוכז בצורה מושלמת יישר במדויק את הקודקוד (מרכז) העקמומיות שלו לקוטר החיצוני של המצע.לדוגמה, לעדשה פלנו-קמורה בקוטר של 20 מ"מ תהיה רדיוס ממורכז בצורה מושלמת אם הקודקוד היה ממוקם באופן ליניארי בדיוק 10 מ"מ מכל נקודה לאורך הקוטר החיצוני.מכאן נובע שיצרנים אופטיים חייבים לקחת בחשבון הן את ציר ה-X והן את ציר ה-Y בעת שליטה על הריכוז כפי שמוצג להלן.
איור 7: תרשים של ביטול ריכוז
כמות הדמרכז בעדשה היא התזוזה הפיזית של הציר המכני מהציר האופטי.הציר המכני של העדשה הוא פשוט הציר הגיאומטרי של העדשה ומוגדר על ידי הגליל החיצוני שלה.הציר האופטי של עדשה מוגדר על ידי המשטחים האופטיים והוא הקו המחבר את מרכזי העקמומיות של המשטחים.
איור 8: תרשים של ביטול ריכוז
| טבלה 4: סובלנות ייצור לריכוזיות | |
| ריכוז | ציון איכות |
| +/-5 דקות ארק | טיפוסי |
| +/-3 דקות ארק | דיוק |
| +/-30 שניות קשת | דיוק גבוה |
מַקבִּילוּת
מקביליות מתארת עד כמה שני משטחים מקבילים זה לזה.זה שימושי בציון רכיבים כגון חלונות ומקטבים שבהם משטחים מקבילים הם אידיאליים לביצועי המערכת מכיוון שהם ממזערים עיוותים שעלולים לפגוע באיכות התמונה או האור.סובלנות אופיינית נעה בין 5 דקות קשת עד לכמה שניות קשת כדלקמן:
| טבלה 5: סובלנות ייצור עבור מקביליות | |
| מקביליות סובלנות | ציון איכות |
| +/-5 דקות ארק | טיפוסי |
| +/-3 דקות ארק | דיוק |
| +/-30 שניות קשת | דיוק גבוה |
סובלנות זווית
ברכיבים כגון מנסרות ומפצלי קרניים, הזוויות בין המשטחים קריטיות לביצועי האופטיקה.סובלנות זווית זו נמדדת בדרך כלל באמצעות מכלול אוטוקולימטור, שמערכת מקור האור שלו פולטת אור מקוליט.האוטוקולימטור מסובב סביב פני השטח של האופטיקה עד שהשתקפות Fresnel שנוצרה בחזרה לתוכו מייצרת נקודה על גבי המשטח הנבדק.זה מוודא שהקרן המאוחדת פוגעת במשטח בשכיחות נורמלית בדיוק.לאחר מכן מסובבים את כל מכלול האוטוקולימטור סביב האופטי למשטח האופטי הבא ואותה הליך חוזר על עצמו.איור 3 מציג הגדרת אוטוקולימטור טיפוסית למדידת סובלנות זווית.ההבדל בזווית בין שני המצבים הנמדדים משמש לחישוב הסובלנות בין שני המשטחים האופטיים.ניתן להחזיק סובלנות זווית לסובלנות של כמה דקות קשת כל הדרך למטה עד כמה שניות קשת.
איור 9: הגדרת אוטוקולימטור מדידת סובלנות זווית
שִׁפּוּעַ
פינות המצע עשויות להיות שבריריות מאוד, לכן, חשוב להגן עליהן בעת טיפול או הרכבה של רכיב אופטי.הדרך הנפוצה ביותר להגנה על פינות אלו היא לשפוף את הקצוות.שוליים משמשים כחיפויי הגנה ומונעים שבבי קצה.אנא עיין בטבלה 5 הבאה עבור מפרט השיפוע עבור קטרים שונים.
| טבלה 6: מגבלות ייצור עבור רוחב פנים מקסימלי של שפוע | |
| קוֹטֶר | רוחב פנים מירבי של שפוע |
| 3.00 - 5.00 מ"מ | 0.25 מ"מ |
| 25.41 מ"מ - 50.00 מ"מ | 0.3 מ"מ |
| 50.01 מ"מ - 75.00 מ"מ | 0.4 מ"מ |
צמצם ברור
צמצם ברור קובע איזה חלק בעדשה חייב להתאים לכל המפרטים שתוארו לעיל.זה מוגדר כקוטר או גודל של רכיב אופטי, באופן מכני או באחוזים שחייב לעמוד במפרטים, מחוצה לו, היצרנים אינם מבטיחים שהאופטיקה תעמוד במפרטים האמורים.לדוגמה, לעדשה עשוי להיות קוטר של 100 מ"מ וצמצם ברור שצוין כ-95 מ"מ או 95%.כל אחת מהשיטות מקובלות אך חשוב לזכור ככלל, ככל שהצמצם הצלול גדול יותר, כך קשה יותר לייצר את האופטיקה שכן היא דוחפת את מאפייני הביצועים הנדרשים קרוב יותר ויותר לקצה הפיזי של האופטיקה.
בשל אילוצי ייצור, כמעט בלתי אפשרי לייצר צמצם ברור השווה בדיוק לקוטר, או לאורכה ברוחב, של אופטיקה.
איור 10: גרפיקה המציינת צמצם וקוטר ברורים של עדשה
| טבלה 7: סובלנות צמצם ברורה | |
| קוֹטֶר | צמצם ברור |
| 3.00 מ"מ - 10.00 מ"מ | 90% מהקוטר |
| 10.01 מ"מ - 50.00 מ"מ | קוטר - 1 מ"מ |
| ≥ 50.01 מ"מ | קוטר - 1.5 מ"מ |
למפרט מעמיק יותר, אנא עיין באופטיקה בקטלוג שלנו או במוצרים נבחרים.
זמן פרסום: 20 באפריל 2023