Uewerfläch Qualitéit
D'Uewerflächqualitéit vun enger optescher Uewerfläch beschreift seng kosmetesch Erscheinung an enthält esou Mängel wéi Kratzer a Gruef, oder Ausgruewungen.Am meeschte Fäll sinn dës Uewerfläch Mängel reng kosmetesch a beaflossen net d'Systemleistung wesentlech, awer si kënnen e klenge Verloscht am Systemduerchgang an eng kleng Erhéijung vum verstreetem Liicht verursaachen.Wéi och ëmmer, verschidde Flächen si méi empfindlech op dës Effekter wéi: (1) Flächen op Bildflächen well dës Mängel am Fokus sinn an (2) Flächen déi héich Kraaftniveauen gesinn well dës Mängel eng erhéicht Absorptioun vun Energie a Schued kënne verursaachen d'Optik.Déi heefegst Spezifizéierung, déi fir Uewerflächequalitéit benotzt gëtt, ass d'Schrack-Grav Spezifikatioun, déi vum MIL-PRF-13830B beschriwwe gëtt.D'Kratzbezeechnung gëtt festgeluegt andeems d'Kratzen op enger Uewerfläch mat enger Rei vu Standardkratzer ënner kontrolléierte Beliichtungsbedéngungen vergläicht.Dofir beschreift d'Schratzbezeechnung net den eigentleche Schrack selwer, mee vergläicht et éischter mat engem standardiséierte Schrummen no der MIL-Spec.D'Gravbezeechnung ass awer direkt mat der Gruef, oder klenge Gruef an der Uewerfläch.D'Gravbezeechnung gëtt am Duerchmiesser vum Gruef a Mikron gedeelt duerch 10 berechent. Scratch-Graf Spezifikatioune vun 80-50 ginn normalerweis als Standardqualitéit, 60-40 Präzisiounsqualitéit an 20-10 héich Präzisiounsqualitéit ugesinn.
| Dësch 6: Fabrikatioun Toleranzen fir Fläch Qualitéit | |
| Surface Qualitéit (Schratz-Graven) | Qualitéitsgrad |
| 80-50 | Typesch |
| 60-40 | Präzisioun |
| 40-20 | Héich Präzisioun |
Fläch Flächheet
Surface Flatness ass eng Zort Uewerfläch Genauegkeet Spezifizéierung déi d'Ofwäichung vun enger flaacher Uewerfläch moosst wéi déi vun engem Spigel, Fënster, Prisma oder Plano-Lens.Dës Ofwäichung kann mat enger optescher Flaach gemooss ginn, wat eng héichqualitativ, héich präzis flaach Referenzfläch ass, déi benotzt gëtt fir d'Flaachheet vun engem Teststéck ze vergläichen.Wann déi flaach Uewerfläch vun der Testoptik géint d'optesch Flaach plazéiert ass, erschéngen Fringe deenen hir Form d'Uewerflächeflächheet vun der Optik ënner Inspektioun diktéiert.Wann d'Frangen gläichméisseg verdeelt sinn, riicht an parallel, dann ass déi optesch Uewerfläch ënner Test op d'mannst sou flaach wéi d'Referenz optesch flaach.Wann d'Frange kromme sinn, weist d'Zuel vun de Frangen tëscht zwou imaginäre Linnen, eng Tangent zum Zentrum vun enger Frang an een duerch d'Enn vun deemselwechte Frang, de Flaachheetsfehler un.D'Ofwäichunge vun der Flaachheet ginn dacks a Wäerter vu Wellen (λ) gemooss, déi Multiple vun der Wellelängt vun der Testquell sinn.Ee Rand entsprécht ½ vun enger Welle, also 1 λ entsprécht 2 Rand.
| Dësch 7: Fabrikatioun Toleranzen fir Flatness | |
| Flaachheet | Qualitéitsgrad |
| 1 λ | Typesch |
| λ/4 | Präzisioun |
| λ/10 | Héich Präzisioun |
Muecht
Power ass eng Zort vun Uewerfläch Genauegkeet Spezifizéierung, gëlt fir kromme optesch Flächen, oder Flächen mat Kraaft.Et ass eng Messung vun der Krümmung op der Uewerfläch vun enger Optik an ënnerscheet sech vum Krümmungsradius an deem et op d'Mikroskalaabweichung an der Kugelform vun enger Lens gëllt.zB, betruecht de Radius vun der Krümmungstoleranz ass definéiert als 100 +/- 0,1 mm, eemol dëse Radius generéiert, poléiert a gemooss ass, fanne mir seng tatsächlech Krümmung op 99,95 mm déi an der spezifizéierter mechanescher Toleranz fällt.An dësem Fall wësse mer datt d'Brennwäit och richteg ass, well mir déi richteg Kugelform erreecht hunn.Awer just well de Radius an d'Brennwäit korrekt sinn, heescht net datt d'Objektiv funktionnéiert wéi entworf.Et geet also net duer, de Krümmungsradius einfach ze definéieren, mee och d'Konsistenz vun der Krümmung - a genee dat ass d'Kraaft entwéckelt fir ze kontrolléieren.Erëm mam selwechten 99.95mm Radius uewe genannten, kann en Optiker d'Genauegkeet vum refractéierte Liicht weider kontrolléieren andeems d'Kraaft op ≤ 1 λ limitéiert.Dëst bedeit datt iwwer de ganzen Duerchmiesser keng méi grouss Ofwäichung wéi 632,8nm (1λ = 632,8nm) an der Konsistenz vun der Kugelform ka sinn.Dëse méi strenge Kontrollniveau un d'Uewerflächform bäizefügen hëlleft fir sécherzestellen datt d'Liichtstrahlen op enger Säit vun der Lens net anescht briechen wéi déi op der anerer Säit.Zënter datt d'Zil et ass, e präzise Fokus vun all Incident Liicht z'erreechen, wat méi konsequent d'Form ass, dest méi präzis wäert d'Liicht sech behuelen wann se duerch d'Objektiv passéiert.
Optiker spezifizéieren Kraaftfehler a punkto Wellen oder Rand a moossen et mat engem Interferometer.Et gëtt op eng Manéier getest wéi d'Flächheet, an där eng kromme Uewerfläch mat enger Referenzfläch mat engem héich kalibréierte Krümmungsradius verglach gëtt.Mat dem selwechte Prinzip vun der Interferenz, déi duerch d'Loftlücken tëscht den zwou Flächen verursaacht gëtt, gëtt d'Interferenzmuster vu Fringe benotzt fir d'Ofwäichung vun der Testfläch vun der Referenzfläch ze beschreiwen (Figur 11).Eng Ofwäichung vum Referenzstéck wäert eng Serie vu Réng kreéieren, bekannt als Newton's Rings.Wat méi Réng präsent sinn, wat méi grouss ass d'Ofwäichung.D'Zuel vun däischter oder hell Réng, net d'Zomm souwuel hell an donkel, entsprécht der duebeler Zuel vun Feeler Wellen.
Figur 11: Kraaftfehler getest andeems Dir mat enger Referenzfläch vergläicht oder en Interferometer benotzt
Kraaftfehler ass mam Feeler am Krümmungsradius verbonne mat der folgender Equatioun wou ∆R de Radiusfehler ass, D den Objektiv Duerchmiesser ass, R den Uewerflächeradius ass, an λ d'Wellelängt ass (typesch 632.8nm):
Power Error [Wellen oder λ] = ∆R D²/8R²λ
Figur 12: Power Feeler iwwer Diamater vs Radius Feeler am Zentrum
Onregelméissegkeet
Onregelméissegkeet berücksichtegt déi kleng Skala Variatiounen op enger optescher Uewerfläch.Wéi Kraaft gëtt et a punkto Wellen oder Rand gemooss a mat engem Interferometer charakteriséiert.Konzeptuell ass et am einfachsten un Onregelméissegkeet ze denken als Spezifizéierung déi definéiert wéi eenheetlech glat eng optesch Uewerfläch muss sinn.Wärend déi allgemeng gemoossene Peaks an Däller op enger optescher Uewerfläch ganz konsequent an engem Gebitt kënne sinn, kann eng aner Sektioun vun der Optik eng vill méi grouss Ofwäichung weisen.An esou engem Fall kann d'Liicht, dat vun der Lens gebrach gëtt, sech anescht behuelen, ofhängeg vu wou et vun der Optik gebrach gëtt.Onregelméissegkeet ass dofir e wichtege Betrag beim Design vun Lënsen.Déi folgend Figur weist, wéi dës Uewerfläch Form Ofwäichung vun der perfekt Kugelgestalt kann mat enger Onregelméissegkeet PV Spezifizéierung charakteriséiert ginn.
Figur 13: Onregelméissegkeet PV Mooss
Onregelméissegkeet ass eng Zort Uewerfläch Genauegkeet Spezifizéierung beschreift wéi d'Form vun enger Uewerfläch vun der Form vun enger Referenz Uewerfläch deviéiert.Et gëtt aus der selwechter Miessung als Kraaft kritt.Regularitéit bezitt sech op d'Sphärizitéit vun de kreesfërmege Fränz, déi aus dem Verglach vun der Testfläch op d'Referenzfläch geformt ginn.Wann d'Kraaft vun enger Uewerfläch méi wéi 5 Fringe ass, ass et schwéier kleng Onregelméissegkeeten vu manner wéi 1 Frang z'entdecken.Dofir ass et allgemeng Praxis fir Flächen mat engem Verhältnis vu Kraaft an Onregelméissegkeet vun ongeféier 5:1 ze spezifizéieren.
Figur 14: Flatness vs Power vs Irregularitéit
RMS Verse PV Power an Irregularitéit
Wann Dir iwwer Kraaft an Onregelméissegkeet diskutéiert, ass et wichteg déi zwou Methoden z'ënnerscheeden, mat deenen se definéiert kënne ginn.Déi éischt ass en absolute Wäert.Zum Beispill, wann eng Optik als 1 Wellenonregelméissegkeet definéiert ass, kann et net méi wéi 1 Wellenënnerscheed tëscht dem héchsten an niddregsten Punkt op der optescher Uewerfläch oder Peak-zu-Dall (PV) sinn.Déi zweet Method ass d'Kraaft oder d'Onregelméissegkeet ze spezifizéieren als 1 Welle RMS (root mean squared) oder duerchschnëttlech.An dëser Interpretatioun kann eng optesch Uewerfläch, definéiert als 1 Welle RMS onregelméisseg, tatsächlech Peaks an Däller hunn, déi iwwer 1 Welle sinn, awer wann Dir déi ganz Uewerfläch ënnersicht, muss déi allgemeng duerchschnëttlech Onregelméissegkeet bannent 1 Welle falen.
Alles an allem, RMS an PV si béid Methoden fir ze beschreiwen wéi gutt d'Form vun engem Objet mat senger entworfender Krümmung entsprécht, respektiv "Uewerflächefigur" an "Uewerflächrauheet" genannt.Si ginn allebéid aus deene selwechte Donnéeën berechent, sou wéi eng Interferometermiessung, awer d'Bedeitunge si ganz anescht.PV ass gutt fir e "schlëmmste Fall-Szenario" fir d'Uewerfläch ze ginn;RMS ass eng Method fir déi duerchschnëttlech Ofwäichung vun der Uewerflächefigur vun der gewënschter oder Referenzfläch ze beschreiwen.RMS ass gutt fir d'Gesamtflächvariatioun ze beschreiwen.Et gëtt keng einfach Relatioun tëscht PV an RMS.Wéi och ëmmer, als allgemeng Regel ass e RMS-Wäert ongeféier 0,2 sou streng wéi den net-Duerchschnëttswäert wann et niewentenee vergläicht, dh 0,1 Welle onregelméisseg PV ass gläichwäerteg mat ongeféier 0,5 Welle RMS.
Uewerfläch Finish
Surface Finish, och bekannt als Surface Rauhheet, moosst kleng Skala Onregelméissegkeeten op enger Uewerfläch.Si sinn normalerweis en onglécklechen Nebenprodukt vum Polierprozess a Materialtyp.Och wann d'Optik als aussergewéinlech glat ugesi gëtt mat wéineg Onregelméissegkeeten iwwer d'Uewerfläch, bei enger noer Inspektioun, kann eng tatsächlech mikroskopesch Untersuchung vill Variatioun an der Uewerflächentextur opdecken.Eng gutt Analogie vun dësem Artefakt ass d'Uewerflächenrauheet mat Sandpapier Grit ze vergläichen.Wärend déi feinste Gritgréisst glat a reegelméisseg zum Touch fille kann, ass d'Uewerfläch tatsächlech aus mikroskopesche Peaks an Däller, bestëmmt vun der kierperlecher Gréisst vum Grit selwer.Am Fall vun Optik kann de "Grit" als mikroskopesch Onregelméissegkeeten an der Uewerflächentextur gedacht ginn, déi duerch d'Qualitéit vum Polnesch verursaacht ginn.Rau Flächen tendéieren méi séier wéi glat Flächen ze droen a kënnen net fir e puer Uwendungen gëeegent sinn, besonnesch déi mat Laser oder intensiver Hëtzt, wéinst méigleche Nukleatiounsplazen déi a klenge Rëss oder Onfeeler optrieden.
Am Géigesaz zu der Kraaft an der Onregelméissegkeet, déi a Wellen oder Fraktiounen vun enger Welle gemooss ginn, gëtt d'Uewerflächenrauheet, wéinst sengem extremen Noperfokus op Uewerflächentextur, op der Skala vun Angstrom gemooss an ëmmer a punkto RMS.Zum Verglach dauert et zéng Angström fir een Nanometer ze gläichen an 632,8 Nanometer fir eng Welle gläich ze sinn.
Figur 15: Fläch Roughness RMS Mooss
| Dësch 8: Fabrikatioun Toleranzen fir Surface Finish | |
| Surface Roughness (RMS) | Qualitéitsgrad |
| 50 Å | Typesch |
| 20 Å | Präzisioun |
| 5 Å | Héich Präzisioun |
Iwwerdroe Wavefront Feeler
Iwwerdroen Wavefront Feeler (TWE) gëtt benotzt fir d'Performance vun opteschen Elementer ze qualifizéieren wéi d'Liicht duerch passéiert.Am Géigesaz zu Uewerflächformmiessungen enthalen iwwerdroe Wellefrontmiessungen Feeler vun der viischter an hënneschter Uewerfläch, Keil an Homogenitéit vum Material.Dës Metrik vun der Gesamtleeschtung bitt e bessert Verständnis vun der realer Weltleistung vun enger Optik.
Wärend vill optesch Komponenten individuell fir Uewerflächeform oder TWE Spezifikatioune getest ginn, sinn dës Komponenten zwangsleefeg a méi komplex optesch Versammlungen mat eegene Leeschtungsfuerderunge gebaut.An e puer Uwendungen ass et akzeptabel op Komponentmiessungen an Toleranz ze vertrauen fir d'endgülteg Leeschtung virauszesoen, awer fir méi usprochsvoll Uwendungen ass et wichteg d'Versammlung wéi gebaut ze moossen.
TWE Miessunge gi benotzt fir ze bestätegen datt en opteschen System no Spezifizéierung gebaut ass a funktionnéiert wéi erwaart.Zousätzlech kënnen TWE Miessunge benotzt ginn fir Systemer aktiv auszegläichen, d'Versammlungszäit ze reduzéieren, wärend déi erwaart Leeschtung garantéiert gëtt.
Paralight Optik integréiert modernste CNC Schleifmaschinnen a Polierer, souwuel fir Standard Kugelformen, wéi och, asphäresch a fräi Form Konturen.Mat der fortgeschratter Metrologie abegraff Zygo Interferometer, Profilometer, TriOptics Opticentric, TriOptics OptiSpheric, etc. héich performant Optik fir déi erfuerderlech optesch Spezifizéierung vun de Clienten ze treffen.
Fir méi am-Déift Spezifizéierung, kuckt w.e.g. eise Katalogoptik oder Featured Produkter.
Post Zäit: Apr-26-2023