광학 사양은 구성 요소 또는 시스템의 설계 및 제조 전반에 걸쳐 활용되어 특정 성능 요구 사항을 얼마나 잘 충족하는지 특성화합니다.두 가지 이유로 유용합니다. 첫째, 시스템 성능을 제어하는 주요 매개변수의 허용 가능한 한계를 지정합니다.둘째, 제조에 투입해야 하는 자원의 양(예: 시간 및 비용)을 지정합니다.광학 시스템은 과소 사양 또는 과잉 사양으로 인해 어려움을 겪을 수 있으며, 둘 다 불필요한 리소스 지출을 초래할 수 있습니다.Paralight Optics는 정확한 요구 사항을 충족하는 비용 효율적인 광학 제품을 제공합니다.
광학 사양을 더 잘 이해하려면 기본적으로 의미하는 바를 배우는 것이 중요합니다.다음은 거의 모든 광학 요소의 가장 일반적인 사양에 대한 간략한 소개입니다.
제조 사양
직경 공차
원형 광학 부품의 직경 공차는 허용 가능한 직경 값 범위를 제공합니다.직경 공차는 옵틱 자체의 광학 성능에 영향을 미치지 않지만 옵틱을 어떤 유형의 홀더에도 장착하려는 경우 고려해야 할 매우 중요한 기계적 공차입니다.예를 들어, 광학 렌즈의 직경이 공칭 값에서 벗어나면 기계 축이 장착된 어셈블리의 광학 축에서 변위되어 중심이 틀어질 수 있습니다.
그림 1: 시준된 빛의 편심
이 제조 사양은 특정 제작자의 기술과 능력에 따라 달라질 수 있습니다.Paralight Optics는 직경 0.5mm에서 500mm까지의 렌즈를 제조할 수 있으며 허용 오차는 +/-0.001mm의 한계에 도달할 수 있습니다.
| 표 1: 직경에 대한 제조 공차 | |
| 직경 공차 | 품질 등급 |
| +0.00/-0.10mm | 전형적인 |
| +0.00/-0.050mm | 정도 |
| +0.000/-0.010 | 높은 정밀도 |
중심 두께 공차
대부분 렌즈인 광학 부품의 중심 두께는 중심에서 측정된 부품의 재료 두께입니다.중심 두께는 외부 가장자리 사이의 축으로 정의되는 렌즈의 기계적 축을 가로질러 측정됩니다.렌즈 중심 두께의 변화는 곡률 반경과 함께 중심 두께가 렌즈를 통과하는 광선의 광경로 길이를 결정하기 때문에 광학 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.
그림 2: CT, ET 및 FL용 다이어그램
| 표 2: 센터 두께에 대한 제조 공차 | |
| 중심 두께 공차 | 품질 등급 |
| +/-0.10mm | 전형적인 |
| +/-0.050mm | 정도 |
| +/-0.010mm | 높은 정밀도 |
가장자리 두께 대 중심 두께
중심 두께를 보여주는 위 다이어그램의 예에서 렌즈의 두께가 옵틱의 가장자리에서 중심까지 다양함을 눈치챘을 것입니다.분명히 이것은 곡률 반경과 처짐의 함수입니다.Plano-convex, biconvex 및 positive meniscus lens는 가장자리보다 중앙에서 더 두껍습니다.plano-concave, biconcave 및 negative meniscus lens의 경우 중심 두께는 항상 가장자리 두께보다 얇습니다.광학 설계자는 일반적으로 도면에 가장자리와 중심 두께를 모두 지정하고 이러한 치수 중 하나는 허용 오차를 허용하고 다른 치수는 참조 치수로 사용합니다.이러한 치수 중 하나가 없으면 렌즈의 최종 모양을 식별하는 것이 불가능하다는 점에 유의해야 합니다.
그림 3: CE, ET, BEF 및 EFL에 대한 다이어그램
웨지/에지 두께 차이(ETD)
ETD 또는 ETV(Edge Thickness Variation)라고도 하는 Wedge는 렌즈 설계 및 제조 측면에서 이해하기 쉬운 개념입니다.기본적으로 이 사양은 렌즈의 두 광학 표면이 서로 얼마나 평행한지를 제어합니다.평행에서 벗어나면 전송된 빛이 경로에서 벗어날 수 있습니다. 목표는 제어된 방식으로 빛의 초점을 맞추거나 발산하는 것이기 때문에 쐐기는 빛의 경로에 원치 않는 편차를 발생시킵니다.Wedge는 두 투과 표면 사이의 각도 편차(센터링 오류) 또는 가장자리 두께 변화에 대한 물리적 허용 오차로 지정할 수 있습니다. 이는 렌즈의 기계적 축과 광학 축 사이의 오정렬을 나타냅니다.
그림 4: 센터링 오류
Sagitta (새그)
곡률 반경은 Sagitta와 직접적인 관련이 있으며, 광학 산업에서는 Sag라고 더 일반적으로 불립니다.기하학적 용어로 Sagitta는 아크의 정확한 중심에서 베이스 중심까지의 거리를 나타냅니다.광학에서 Sag는 볼록 또는 오목 곡률에 적용되며 곡선을 따라 꼭지점(가장 높거나 낮은 지점)과 광학의 한 가장자리에서 곡선에 수직으로 그려진 선의 중심점 사이의 물리적 거리를 나타냅니다. 다른.아래 그림은 Sag의 시각적 묘사를 제공합니다.
그림 5: 처짐 다이어그램
처짐은 곡률 반경의 중심 위치를 제공하므로 제작자가 옵틱의 반경을 올바르게 배치할 수 있을 뿐만 아니라 옵틱의 중심 및 가장자리 두께를 설정할 수 있기 때문에 중요합니다.곡률 반경과 옵틱의 직경을 알면 새그는 다음 공식으로 계산할 수 있습니다.
어디:
R = 곡률 반경
d = 직경
곡률 반경
렌즈의 가장 중요한 측면은 곡률 반경으로, 이는 제조 과정에서 품질 관리가 필요한 구면 광학 표면의 기본적이고 기능적인 매개변수입니다.곡률 반경은 광학 부품의 정점과 곡률 중심 사이의 거리로 정의됩니다.표면이 각각 볼록한지, 평면인지, 오목한지에 따라 양수, 0 또는 음수가 될 수 있습니다.
곡률반경과 중심두께의 값을 알면 렌즈나 거울을 통과하는 광선의 광경로 길이를 알 수 있지만, 표면의 광파워를 결정하는데도 큰 역할을 하는데, 시스템은 빛을 수렴하거나 발산합니다.광학 설계자는 렌즈의 광학 출력 양을 설명하여 장초점 거리와 단초점 거리를 구분합니다.짧은 초점 거리, 즉 빛을 더 빨리 구부려 렌즈 중앙에서 더 짧은 거리에 초점을 맞추는 초점 거리가 더 큰 광학력을 갖는다고 하는 반면, 빛을 더 천천히 초점을 맞추는 것은 더 적은 광학력을 갖는다고 설명됩니다.곡률 반경은 렌즈의 초점 거리를 정의합니다. 얇은 렌즈의 초점 거리를 계산하는 간단한 방법은 Lens-Maker's Formula의 Thin Lens Approximation으로 제공됩니다.이 공식은 계산된 초점 거리와 비교할 때 두께가 작은 렌즈에만 유효합니다.
어디:
에프 = 초점 거리
n = 렌즈 재료의 굴절률
r1 = 입사광에 가장 가까운 표면의 곡률 반경
r2 = 입사광에서 가장 멀리 떨어진 표면의 곡률 반경
따라서 초점 거리의 변화를 제어하기 위해 안경사는 반경 허용 오차를 정의해야 합니다.첫 번째 방법은 간단한 기계적 공차를 적용하는 것입니다. 예를 들어 반경은 100 +/-0.1mm로 정의될 수 있습니다.이 경우 반경은 99.9mm에서 100.1mm 사이에서 변할 수 있습니다.두 번째 방법은 백분율로 반지름 공차를 적용하는 것입니다.동일한 100mm 반경을 사용하여 안경사는 곡률이 0.5% 이상 변화하지 않도록 지정할 수 있습니다. 즉, 반경은 99.5mm에서 100.5mm 사이여야 합니다.세 번째 방법은 초점 거리에 대한 허용 오차를 정의하는 것인데 대부분 백분율로 표시됩니다.예를 들어, 초점 거리가 500mm인 렌즈는 495mm에서 505mm로 변환되는 +/-1% 허용 오차를 가질 수 있습니다.이러한 초점 거리를 얇은 렌즈 방정식에 연결하면 제작자가 곡률 반경에 대한 기계적 허용 오차를 도출할 수 있습니다.
그림 6: 곡률 중심에서 반경 공차
| 표 3: 곡률 반경에 대한 제조 공차 | |
| 곡률 허용 오차 반경 | 품질 등급 |
| +/-0.5mm | 전형적인 |
| +/-0.1% | 정도 |
| +/-0.01% | 높은 정밀도 |
실제로 광학 제작자는 렌즈의 곡률 반경을 확인하기 위해 여러 가지 다른 유형의 장비를 사용합니다.첫 번째는 측정 게이지에 부착된 구면계 링입니다.사전 정의된 "링"과 광학 제품의 곡률 반경 사이의 곡률 차이를 비교함으로써 제작자는 적절한 반경을 달성하기 위해 추가 수정이 필요한지 여부를 결정할 수 있습니다.정확도를 높이기 위해 시중에는 다양한 디지털 구면계가 있습니다.매우 정확한 또 다른 방법은 프로브를 사용하여 렌즈의 윤곽을 물리적으로 측정하는 자동 접촉 프로파일로미터입니다.마지막으로, 간섭계의 비접촉 방법을 사용하여 구형 표면과 해당 곡률 중심 사이의 물리적 거리를 정량화할 수 있는 프린지 패턴을 생성할 수 있습니다.
중심점
중심화는 중심화 또는 중심화로도 알려져 있습니다.이름에서 알 수 있듯이 중심화는 곡률 반경의 위치 정확도를 제어합니다.완벽하게 중앙에 있는 반경은 곡률의 꼭지점(중심)을 기판의 외부 직경에 정확하게 정렬합니다.예를 들어 직경이 20mm인 평면 볼록 렌즈는 정점이 외부 직경을 따라 임의의 지점에서 정확히 10mm에 선형으로 배치된 경우 반경이 완벽하게 중앙에 위치합니다.따라서 광학 제작자는 아래와 같이 중앙 집중을 제어할 때 X축과 Y축을 모두 고려해야 합니다.
그림 7: 탈중심화 다이어그램
렌즈의 편심량은 광축에서 기계적 축의 물리적 변위입니다.렌즈의 기계적 축은 단순히 렌즈의 기하학적 축이며 외부 실린더로 정의됩니다.렌즈의 광학 축은 광학 표면에 의해 정의되며 표면의 곡률 중심을 연결하는 선입니다.
그림 8: 탈중심화 다이어그램
| 표 4: Centration에 대한 제조 공차 | |
| 중심점 | 품질 등급 |
| +/-5분 | 전형적인 |
| +/-3분 | 정도 |
| +/-30각초 | 높은 정밀도 |
병행
평행도는 두 표면이 서로에 대해 얼마나 평행한지를 설명합니다.평행한 표면이 시스템 성능에 이상적인 창 및 편광판과 같은 구성 요소를 지정하는 데 유용합니다. 그렇지 않으면 이미지 또는 조명 품질을 저하시킬 수 있는 왜곡을 최소화하기 때문입니다.일반적인 공차 범위는 다음과 같이 5 arcminutes에서 몇 arcseconds까지입니다.
| 표 5: 평행성에 대한 제조 공차 | |
| 병렬 공차 | 품질 등급 |
| +/-5분 | 전형적인 |
| +/-3분 | 정도 |
| +/-30각초 | 높은 정밀도 |
각도 공차
프리즘 및 빔 스플리터와 같은 구성 요소에서 표면 사이의 각도는 광학 성능에 매우 중요합니다.이 각도 공차는 일반적으로 광원 시스템이 시준된 빛을 방출하는 자동 시준기 어셈블리를 사용하여 측정됩니다.오토콜리메이터는 결과적인 프레넬 반사가 다시 검사 대상 표면의 상단에 스폿을 생성할 때까지 광학 표면 주위로 회전합니다.이것은 시준된 빔이 정확히 수직 입사각으로 표면에 부딪치고 있음을 확인합니다.그런 다음 전체 autocollimator 어셈블리가 다음 광학 표면으로 광학 주위를 회전하고 동일한 절차가 반복됩니다.그림 3은 각도 공차를 측정하는 일반적인 자동 시준기 설정을 보여줍니다.측정된 두 위치 사이의 각도 차이는 두 광학 표면 사이의 공차를 계산하는 데 사용됩니다.각도 공차는 몇 arcminutes의 공차에서 몇 arcseconds까지 유지될 수 있습니다.
그림 9: Autocollimator 설정 측정 각도 공차
사각
기판 모서리는 매우 약할 수 있으므로 광학 부품을 취급하거나 장착할 때 모서리를 보호하는 것이 중요합니다.이러한 모서리를 보호하는 가장 일반적인 방법은 모서리를 경사지게 만드는 것입니다.베벨은 보호 모따기 역할을 하고 가장자리 칩을 방지합니다.다른 직경에 대한 베벨 사양은 다음 표 5를 참조하십시오.
| 표 6: 베벨의 최대 면 너비에 대한 제조 제한 | |
| 지름 | 베벨의 최대 페이스 폭 |
| 3.00 - 5.00mm | 0.25mm |
| 25.41mm - 50.00mm | 0.3mm |
| 50.01mm~75.00mm | 0.4mm |
클리어 조리개
Clear Aperture는 위에서 설명한 모든 사양을 준수해야 하는 렌즈 부분을 결정합니다.광학 구성 요소의 직경 또는 크기로 정의되며 기계적으로 또는 사양을 충족해야 하는 백분율로 정의되며, 제작자는 광학 부품이 명시된 사양을 준수할 것이라고 보장하지 않습니다.예를 들어 렌즈의 직경은 100mm이고 명확한 조리개는 95mm 또는 95%로 지정될 수 있습니다.두 방법 모두 허용되지만 일반적으로 clear aperture가 클수록 필요한 성능 특성을 옵틱의 물리적 가장자리에 점점 더 가깝게 밀기 때문에 옵틱을 생산하기가 더 어렵다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.
제조상의 제약으로 인해 옵틱의 직경 또는 폭과 길이가 정확히 일치하는 선명한 조리개를 생산하는 것은 사실상 불가능합니다.
그림 10: 명확한 조리개와 렌즈 직경을 나타내는 그래픽
| 표 7: 명확한 조리개 허용 오차 | |
| 지름 | 클리어 조리개 |
| 3.00mm – 10.00mm | 직경의 90% |
| 10.01mm - 50.00mm | 직경 - 1mm |
| ≥ 50.01mm | 직경 - 1.5mm |
더 자세한 사양은 당사 카탈로그 광학 또는 주요 제품을 참조하십시오.
게시 시간: 2023년 4월 20일