Specificațiile optice sunt utilizate pe parcursul proiectării și fabricării unei componente sau a unui sistem pentru a caracteriza cât de bine îndeplinește anumite cerințe de performanță.Ele sunt utile din două motive: în primul rând, ele specifică limitele acceptabile ale parametrilor cheie care guvernează performanța sistemului;în al doilea rând, ele specifică cantitatea de resurse (adică timpul și costul) care ar trebui cheltuită pentru producție.Un sistem optic poate suferi fie de subspecificare, fie de supraspecificare, ambele putând duce la cheltuirea inutilă a resurselor.Paralight Optics oferă optice rentabile pentru a satisface cerințele dumneavoastră exacte.
Pentru a înțelege mai bine specificațiile optice, este important să aflați ce înseamnă ele în principiu.Următoarea este o scurtă introducere a celor mai comune specificații ale aproape tuturor elementelor optice.
Specificații de fabricație
Toleranța la diametru
Toleranța de diametru a unei componente optice circulare oferă intervalul acceptabil de valori pentru diametru.Toleranța de diametru nu are niciun efect asupra performanței optice a opticei în sine, totuși este o toleranță mecanică foarte importantă care trebuie luată în considerare dacă optica urmează să fie montată în orice tip de suport.De exemplu, dacă diametrul unei lentile optice deviază de la valoarea sa nominală, este posibil ca axa mecanică să poată fi deplasată de axa optică într-un ansamblu montat, provocând astfel decentrarea.
Figura 1: Decentrarea luminii colimate
Această specificație de fabricație poate varia în funcție de abilitățile și capacitățile unui anumit producător.Paralight Optics ar putea produce lentile cu diametrul de la 0,5 mm la 500 mm, toleranțele pot atinge limitele de +/- 0,001 mm.
| Tabelul 1: Toleranțe de fabricație pentru diametru | |
| Toleranțe de diametru | Gradul de calitate |
| +0,00/-0,10 mm | Tipic |
| +0,00/-0,050 mm | Precizie |
| +0,000/-0,010 | Precizie ridicata |
Toleranță la grosimea centrului
Grosimea centrală a unei componente optice, mai ales a lentilelor, este grosimea materialului componentei măsurată la centru.Grosimea centrului este măsurată pe axa mecanică a lentilei, definită ca axa exact dintre marginile sale exterioare.Variația grosimii centrale a unei lentile poate afecta performanța optică, deoarece grosimea centrului, împreună cu raza de curbură, determină lungimea căii optice a razelor care trec prin lentilă.
Figura 2: Diagrame pentru CT, ET și FL
| Tabelul 2: Toleranțe de fabricație pentru grosimea centrului | |
| Toleranțe pentru grosimea centrului | Gradul de calitate |
| +/-0,10 mm | Tipic |
| +/-0,050 mm | Precizie |
| +/-0,010 mm | Precizie ridicata |
Grosimea marginii versus grosimea centrului
Din exemplele de mai sus de diagrame care arată grosimea centrului, probabil ați observat că grosimea unei lentile variază de la marginea la centrul opticei.Evident, aceasta este o funcție a razei de curbură și a sag-ului.Lentilele plano-convexe, biconvexe și menisc pozitive au o grosime mai mare în centru decât la margine.Pentru lentilele plano-concave, biconcave și negative pentru menisc, grosimea centrului este întotdeauna mai subțire decât grosimea marginii.Designerii optici specifică în general atât grosimea marginii, cât și a centrului pe desenele lor, tolerând una dintre aceste dimensiuni, în timp ce o folosesc pe cealaltă ca dimensiune de referință.Este important de reținut că, fără una dintre aceste dimensiuni, este imposibil să discerneți forma finală a lentilei.
Figura 3: Diagrame pentru CE, ET, BEF și EFL
Diferența de grosime a panei / marginii (ETD)
Wedge, denumit uneori ETD sau ETV (Edge Thickness Variation), este un concept simplu de înțeles în ceea ce privește proiectarea și fabricarea lentilelor.Practic, această specificație controlează cât de paralele sunt cele două suprafețe optice ale unui obiectiv una față de cealaltă.Orice variație de la paralel poate determina abaterea luminii transmise de la calea sa, deoarece scopul este de a focaliza sau diverge lumina într-o manieră controlată, prin urmare wedge introduce o abatere nedorită în calea luminii.Pena poate fi specificată în termeni de abatere unghiulară (eroare de centrare) între cele două suprafețe de transmisie sau o toleranță fizică asupra variației grosimii muchiei, aceasta reprezintă dezalinierea între axele mecanice și optice ale unei lentile.
Figura 4: Eroare de centrare
Sageta (Sag)
Raza de curbură este direct legată de Sagitta, numită mai frecvent Sag în industria optică.În termeni geometrici, Sagitta reprezintă distanța de la centrul exact al unui arc până la centrul bazei sale.În optică, Sag se aplică fie curburii convexe, fie concave și reprezintă distanța fizică dintre punctul de vârf (punctul cel mai înalt sau cel mai jos) de-a lungul curbei și punctul central al unei linii trasate perpendicular pe curbă de la o margine a opticii la alte.Figura de mai jos oferă o reprezentare vizuală a Sag.
Figura 5: Diagramele Sag
Sag este important deoarece oferă locația centrală pentru raza de curbură, permițând astfel producătorilor să poziționeze corect raza pe optică, precum și să stabilească atât grosimea centrului, cât și a marginii unei optice.Cunoscând raza de curbură, precum și diametrul unei optice, Sag-ul poate fi calculat prin următoarea formulă.
Unde:
R = raza de curbură
d = diametru
Raza de curbură
Cel mai important aspect al unei lentile este raza de curbură, este un parametru fundamental și funcțional al suprafețelor optice sferice, care necesită controlul calității în timpul producției.Raza de curbură este definită ca distanța dintre vârful unei componente optice și centrul de curbură.Poate fi pozitiv, zero sau negativ, în funcție de faptul dacă suprafața este convexă, plană sau concavă, respectuos.
Cunoașterea valorii razei de curbură și a grosimii centrului permite determinarea lungimii căii optice a razelor care trec prin lentilă sau oglindă, dar joacă, de asemenea, un rol important în determinarea puterii optice a suprafeței, care este cât de puternic este optică. sistemul converge sau diverge lumina.Designerii optici disting între distanțe focale lungi și scurte, descriind cantitatea de putere optică a lentilelor lor.Distanțe focale scurte, cele care îndoaie lumina mai repede și, prin urmare, ating focalizarea la o distanță mai mică de centrul lentilei, se spune că au o putere optică mai mare, în timp ce cele care focalizează lumina mai lent sunt descrise ca având o putere optică mai mică.Raza de curbură definește distanța focală a unui obiectiv, un mod simplu de a calcula distanța focală pentru lentile subțiri este dat de Thin Lens Aproximation a Lens-Maker's Formula.Vă rugăm să rețineți că această formulă este valabilă numai pentru lentilele a căror grosime este mică în comparație cu distanța focală calculată.
Unde:
f = distanta focala
n = indicele de refracție al materialului lentilei
r1 = raza de curbură pentru suprafața cea mai apropiată de lumina incidentă
r2 = raza de curbură pentru suprafața cea mai îndepărtată de lumina incidentă
Pentru a controla orice variație a distanței focale, opticienii trebuie să definească toleranța razei.Prima metodă este de a aplica o toleranță mecanică simplă, de exemplu, o rază poate fi definită ca 100 +/-0,1 mm.Într-un astfel de caz, raza poate varia între 99,9 mm și 100,1 mm.A doua metodă este aplicarea unei toleranțe de rază în termeni de procent.Folosind aceeași rază de 100 mm, un optician poate specifica că curbura nu poate varia mai mult de 0,5%, adică raza trebuie să se încadreze între 99,5 mm și 100,5 mm.A treia metodă este de a defini o toleranță pe distanța focală, cel mai adesea în termeni de procente.De exemplu, un obiectiv cu o distanță focală de 500 mm poate avea o toleranță de +/-1% care se traduce la 495 mm până la 505 mm.Conectarea acestor distanțe focale în ecuația lentilei subțiri permite producătorilor să obțină toleranța mecanică pe raza de curbură.
Figura 6: Toleranța razei la centrul de curbură
| Tabelul 3: Toleranțe de fabricație pentru raza de curbură | |
| Raza toleranțelor de curbură | Gradul de calitate |
| +/-0,5 mm | Tipic |
| +/-0,1% | Precizie |
| +/-0,01% | Precizie ridicata |
În practică, producătorii optici folosesc mai multe tipuri diferite de instrumente pentru a califica raza de curbură a unei lentile.Primul este un inel sferometru atașat la un manometru.Comparând diferența de curbură dintre un „inel” predefinit și raza de curbură a opticii, producătorii pot determina dacă este necesară o corecție suplimentară pentru a obține raza corespunzătoare.Există, de asemenea, o serie de sferometre digitale pe piață pentru o precizie sporită.O altă metodă extrem de precisă este un profilometru de contact automat care utilizează o sondă pentru a măsura fizic conturul lentilei.În cele din urmă, metoda fără contact de interferometrie poate fi utilizată pentru a crea un model de franjuri capabil să cuantifice distanța fizică dintre suprafața sferică și centrul său de curbură corespunzător.
Centrare
Centrarea este cunoscută și prin centrare sau decentrare.După cum sugerează și numele, centrarea controlează precizia locației razei de curbură.O rază perfect centrată ar alinia cu precizie vârful (centrul) curburii sale la diametrul exterior al substratului.De exemplu, o lentilă plan-convexă cu un diametru de 20 mm ar avea o rază perfect centrată dacă vârful ar fi poziționat liniar la exact 10 mm de orice punct de-a lungul diametrului exterior.Prin urmare, rezultă că producătorii optici trebuie să ia în considerare atât axa X, cât și axa Y atunci când controlează centrarea, așa cum se arată mai jos.
Figura 7: Diagrama decentrării
Cantitatea decentrării dintr-o lentilă este deplasarea fizică a axei mecanice față de axa optică.Axa mecanică a lentilei este pur și simplu axa geometrică a lentilei și este definită de cilindrul său exterior.Axa optică a unei lentile este definită de suprafețele optice și este linia care leagă centrele de curbură ale suprafețelor.
Figura 8: Diagrama decentrării
| Tabelul 4: Toleranțe de fabricație pentru Centration | |
| Centrare | Gradul de calitate |
| +/-5 minute de arc | Tipic |
| +/-3 minute de arc | Precizie |
| +/-30 Arcsecunde | Precizie ridicata |
Paralelism
Paralelismul descrie cât de paralele sunt două suprafețe una față de cealaltă.Este util în specificarea componentelor, cum ar fi ferestrele și polarizatoarele, unde suprafețele paralele sunt ideale pentru performanța sistemului, deoarece reduc la minimum distorsiunile care altfel ar putea degrada calitatea imaginii sau a luminii.Toleranțe tipice variază de la 5 minute de arc până la câteva secunde de arc, după cum urmează:
| Tabelul 5: Toleranțe de fabricație pentru paralelism | |
| Toleranțe de paralelism | Gradul de calitate |
| +/-5 minute de arc | Tipic |
| +/-3 minute de arc | Precizie |
| +/-30 Arcsecunde | Precizie ridicata |
Toleranța unghiului
În componente precum prismele și separatoarele de fascicule, unghiurile dintre suprafețe sunt critice pentru performanța opticii.Această toleranță a unghiului este de obicei măsurată folosind un ansamblu autocolimator, al cărui sistem de sursă de lumină emite lumină colimată.Autocolimatorul este rotit în jurul suprafeței opticei până când reflexia Fresnel rezultată înapoi în ea produce un punct deasupra suprafeței supuse inspecției.Acest lucru verifică dacă fasciculul colimat lovește suprafața cu o incidență exact normală.Întregul ansamblu autocolimator este apoi rotit în jurul opticii la următoarea suprafață optică și se repetă aceeași procedură.Figura 3 prezintă o configurație tipică de autocolimator care măsoară toleranța unghiului.Diferența de unghi dintre cele două poziții măsurate este utilizată pentru a calcula toleranța dintre cele două suprafețe optice.Toleranța unghiului poate fi menținută la toleranțe de câteva minute de arc până la câteva secunde de arc.
Figura 9: Configurarea autocolimatorului Măsurarea toleranței unghiului
Teşit
Colțurile substratului pot fi foarte fragile, prin urmare, este important să le protejați atunci când manipulați sau montați o componentă optică.Cel mai comun mod de a proteja aceste colțuri este teșirea marginilor.Teșiturile servesc ca teșituri de protecție și previn așchiile marginilor.Consultați următorul tabel 5 pentru specificațiile de teșire pentru diferite diametre.
| Tabelul 6: Limitele de fabricație pentru lățimea maximă a feței teșitului | |
| Diametru | Lățimea maximă a feței de teșire |
| 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 |
Diafragma clară
Diafragma clară guvernează porțiunea unui obiectiv care trebuie să respecte toate specificațiile descrise mai sus.Este definită ca diametrul sau dimensiunea unei componente optice, fie mecanic, fie în procente, care trebuie să îndeplinească specificațiile, în afara acesteia, producătorii nu garantează că optica va adera la specificațiile menționate.De exemplu, un obiectiv poate avea un diametru de 100 mm și o deschidere clară specificată fie ca 95 mm, fie 95%.Oricare dintre metode este acceptabilă, dar este important să ne amintim, ca regulă generală, cu cât deschiderea clară este mai mare, cu atât optica este mai dificil de produs, deoarece împinge caracteristicile de performanță necesare din ce în ce mai aproape de marginea fizică a opticei.
Din cauza constrângerilor de fabricație, este practic imposibil să se producă o deschidere clară exact egală cu diametrul, sau lungimea pe lățime, a unei optice.
Figura 10: Grafic care indică deschiderea clară și diametrul unui obiectiv
| Tabelul 7: Toleranțe clare de deschidere | |
| Diametru | Diafragma clară |
| 3,00 mm – 10,00 mm | 90% din diametru |
| 10,01 mm - 50,00 mm | Diametru - 1 mm |
| ≥ 50,01 mm | Diametru - 1,5 mm |
Pentru specificații mai detaliate, vă rugăm să consultați catalogul nostru optice sau produsele prezentate.
Ora postării: 20-apr-2023