Optične specifikacije se uporabljajo v celotnem načrtovanju in izdelavi komponente ali sistema, da se opredeli, kako dobro izpolnjuje določene zahteve glede zmogljivosti.Uporabni so iz dveh razlogov: prvič, določajo sprejemljive meje ključnih parametrov, ki urejajo delovanje sistema;drugič, določajo količino virov (tj. časa in stroškov), ki jih je treba porabiti za proizvodnjo.Optični sistem lahko trpi zaradi premajhnih ali prevelikih specifikacij, kar lahko povzroči nepotrebno porabo virov.Paralight Optics ponuja stroškovno učinkovito optiko, ki ustreza vašim natančnim zahtevam.
Da bi bolje razumeli optične specifikacije, je pomembno, da se naučite, kaj v bistvu pomenijo.Sledi kratek uvod v najpogostejše specifikacije skoraj vseh optičnih elementov.
Proizvodne specifikacije
Toleranca premera
Toleranca premera krožne optične komponente zagotavlja sprejemljivo območje vrednosti premera.Toleranca premera nima nikakršnega vpliva na optično zmogljivost same optike, vendar je to zelo pomembna mehanska toleranca, ki jo je treba upoštevati, če bo optika nameščena v katero koli vrsto držala.Na primer, če premer optične leče odstopa od svoje nominalne vrednosti, je možno, da se mehanska os premakne z optične osi v nameščenem sklopu, kar povzroči decentracijo.
Slika 1: Decentriranje kolimirane svetlobe
Ta proizvodna specifikacija se lahko razlikuje glede na spretnosti in sposobnosti posameznega proizvajalca.Paralight Optics lahko izdeluje leče od premera 0,5 mm do 500 mm, tolerance lahko dosežejo meje +/-0,001 mm.
| Tabela 1: Proizvodna toleranca za premer | |
| Tolerance premera | Kakovostni razred |
| +0,00/-0,10 mm | Tipično |
| +0,00/-0,050 mm | Natančnost |
| +0,000/-0,010 | Visoka natančnost |
Toleranca sredinske debeline
Sredinska debelina optične komponente, večinoma leč, je debelina materiala komponente, izmerjena v središču.Sredinska debelina se meri vzdolž mehanske osi leče, ki je definirana kot os natančno med njenimi zunanjimi robovi.Sprememba debeline središča leče lahko vpliva na optično zmogljivost, saj debelina središča skupaj s polmerom ukrivljenosti določa dolžino optične poti žarkov, ki prehajajo skozi lečo.
Slika 2: Diagrami za CT, ET & FL
| Tabela 2: Proizvodna toleranca za sredinsko debelino | |
| Tolerance sredinske debeline | Kakovostni razred |
| +/-0,10 mm | Tipično |
| +/-0,050 mm | Natančnost |
| +/-0,010 mm | Visoka natančnost |
Debelina roba verze Debelina središča
Iz zgornjih primerov diagramov, ki prikazujejo sredinsko debelino, ste verjetno opazili, da se debelina leče spreminja od roba do središča optike.Očitno je to funkcija polmera ukrivljenosti in povešanja.Planokonveksne, bikonveksne in pozitivne meniskusne leče imajo večjo debelino v središču kot na robu.Pri planokonkavnih, bikonkavnih in negativnih meniskusnih lečah je sredinska debelina vedno tanjša od debeline roba.Oblikovalci optike na svojih risbah na splošno določijo debelino roba in središča, pri čemer tolerirajo eno od teh dimenzij, drugo pa uporabijo kot referenčno dimenzijo.Pomembno je vedeti, da brez ene od teh dimenzij ni mogoče razbrati končne oblike leče.
Slika 3: Diagrami za CE, ET, BEF in EFL
Razlika v debelini klina/roba (ETD)
Wedge, včasih imenovan tudi ETD ali ETV (Edge Thickness Variation), je preprost koncept, ki ga je mogoče razumeti v smislu oblikovanja in izdelave leč.V bistvu ta specifikacija nadzira, kako vzporedni sta obe optični površini leče med seboj.Vsako odstopanje od vzporednice lahko povzroči, da prepuščena svetloba odstopi od svoje poti, saj je cilj nadzorovano fokusiranje ali razhajanje svetlobe, zato klin povzroči neželeno odstopanje na svetlobni poti.Zagozdo je mogoče določiti glede na kotno odstopanje (napaka centriranja) med obema oddajnima površinama ali fizično toleranco pri variaciji debeline roba, kar predstavlja neusklajenost med mehansko in optično osjo leče.
Slika 4: Napaka pri centriranju
Sagitta (Sag)
Polmer ukrivljenosti je neposredno povezan s Sagitto, ki se v optični industriji pogosteje imenuje Sag.V geometrijskem smislu Sagitta predstavlja razdaljo od točnega središča loka do središča njegove osnove.V optiki se Sag uporablja za konveksno ali konkavno ukrivljenost in predstavlja fizično razdaljo med točko oglišča (najvišjo ali najnižjo točko) vzdolž krivulje in središčem črte, ki je narisana pravokotno na krivuljo od enega roba optike do drugo.Spodnja slika ponuja vizualni prikaz Saga.
Slika 5: Diagrami Sag
Povešanje je pomembno, ker zagotavlja središčno lokacijo za radij ukrivljenosti, s čimer proizvajalcem omogoča, da pravilno postavijo radij na optiko, kot tudi določijo debelino središča in roba optike.Če poznamo polmer ukrivljenosti in premer optike, lahko Sag izračunamo po naslednji formuli.
Kje:
R = polmer ukrivljenosti
d = premer
Polmer ukrivljenosti
Najpomembnejši vidik leče je polmer ukrivljenosti, je temeljni in funkcionalni parameter sferičnih optičnih površin, ki zahteva nadzor kakovosti med izdelavo.Polmer ukrivljenosti je opredeljen kot razdalja med vrhom optične komponente in središčem ukrivljenosti.Lahko je pozitiven, nič ali negativen, odvisno od tega, ali je površina konveksna, ravna ali konkavna.
Poznavanje vrednosti radija ukrivljenosti in debeline središča omogoča določitev dolžine optične poti žarkov, ki gredo skozi lečo ali zrcalo, igra pa tudi veliko vlogo pri določanju optične moči površine, to je, kako močno optično sistem konvergira ali divergira svetlobo.Oblikovalci optike razlikujejo med dolgimi in kratkimi goriščnimi razdaljami z opisom količine optične moči svojih leč.Kratke goriščne razdalje, tiste, ki hitreje ukrivijo svetlobo in tako dosežejo fokus na krajši razdalji od središča leče, naj bi imele večjo optično moč, tiste, ki počasneje fokusirajo svetlobo, pa imajo manjšo optično moč.Polmer ukrivljenosti določa goriščno razdaljo leče, preprost način za izračun goriščne razdalje za tanke leče je podan s približkom tanke leče formule izdelovalca leč.Upoštevajte, da ta formula velja samo za leče, katerih debelina je majhna v primerjavi z izračunano goriščno razdaljo.
Kje:
f = goriščna razdalja
n = lomni količnik materiala leče
r1 = polmer ukrivljenosti za površino, ki je najbližja vpadni svetlobi
r2 = polmer ukrivljenosti za površino, ki je najbolj oddaljena od vpadne svetlobe
Zato morajo optiki določiti toleranco polmera, da bi nadzorovali kakršno koli spremembo goriščne razdalje.Prva metoda je uporaba preproste mehanske tolerance, na primer polmer je lahko definiran kot 100 +/-0,1 mm.V tem primeru lahko polmer variira med 99,9 mm in 100,1 mm.Druga metoda je uporaba tolerance polmera v odstotkih.Z uporabo istega polmera 100 mm lahko optik določi, da se ukrivljenost ne sme spreminjati za več kot 0,5 %, kar pomeni, da mora biti polmer med 99,5 mm in 100,5 mm.Tretji način je določitev tolerance na goriščno razdaljo, največkrat v odstotkih.Na primer, objektiv z goriščno razdaljo 500 mm ima lahko +/-1 % tolerance, kar pomeni 495 mm do 505 mm.Vključitev teh goriščnih razdalj v enačbo tanke leče omogoča proizvajalcem, da izpeljejo mehansko toleranco za polmer ukrivljenosti.
Slika 6: Toleranca polmera v središču ukrivljenosti
| Tabela 3: Proizvodna toleranca za polmer ukrivljenosti | |
| Tolerance polmera ukrivljenosti | Kakovostni razred |
| +/-0,5 mm | Tipično |
| +/-0,1 % | Natančnost |
| +/-0,01 % | Visoka natančnost |
V praksi izdelovalci optike uporabljajo več različnih vrst instrumentov za določanje polmera ukrivljenosti na leči.Prvi je sferometrski obroč, pritrjen na merilno merilo.S primerjavo razlike v ukrivljenosti med vnaprej določenim "obročem" in polmerom ukrivljenosti optike lahko izdelovalci ugotovijo, ali je za dosego ustreznega polmera potreben nadaljnji popravek.Na trgu so tudi številni digitalni sferometri za večjo natančnost.Druga zelo natančna metoda je avtomatiziran kontaktni profilometer, ki uporablja sondo za fizično merjenje obrisa leče.Končno se lahko brezkontaktna metoda interferometrije uporabi za ustvarjanje robnega vzorca, ki je sposoben kvantificirati fizično razdaljo med sferično površino in njenim ustreznim središčem ukrivljenosti.
Centriranje
Centriranje poznamo tudi kot centriranje ali decentriranje.Kot pove že ime, centriranje nadzira natančnost lokacije polmera ukrivljenosti.Popolnoma centriran radij bi natančno poravnal vrh (središče) svoje ukrivljenosti z zunanjim premerom podlage.Na primer, plankonveksna leča s premerom 20 mm bi imela popolnoma centriran polmer, če bi bilo vrh linearno postavljen točno 10 mm od katere koli točke vzdolž zunanjega premera.Iz tega sledi, da morajo izdelovalci optike pri nadzoru centriranja upoštevati tako os X kot Y, kot je prikazano spodaj.
Slika 7: Diagram decentriranja
Količina decenterja v leči je fizični odmik mehanske osi od optične osi.Mehanska os leče je preprosto geometrijska os leče in jo določa njen zunanji valj.Optična os leče je določena z optičnimi ploskvami in je črta, ki povezuje središča ukrivljenosti ploskev.
Slika 8: Diagram decentriranja
| Tabela 4: Proizvodna toleranca za centriranje | |
| Centriranje | Kakovostni razred |
| +/-5 kotnih minut | Tipično |
| +/-3 kotne minute | Natančnost |
| +/-30 ločnih sekund | Visoka natančnost |
Paralelizem
Paralelizem opisuje, kako vzporedni sta dve površini druga glede na drugo.Uporaben je pri določanju komponent, kot so okna in polarizatorji, kjer so vzporedne površine idealne za delovanje sistema, saj zmanjšajo popačenje, ki lahko sicer poslabša kakovost slike ali svetlobe.Tipične tolerance segajo od 5 kotnih minut do nekaj kotnih sekund, kot sledi:
| Tabela 5: Proizvodna toleranca za vzporednost | |
| Tolerance vzporednosti | Kakovostni razred |
| +/-5 kotnih minut | Tipično |
| +/-3 kotne minute | Natančnost |
| +/-30 ločnih sekund | Visoka natančnost |
Toleranca kota
Pri komponentah, kot so prizme in cepilniki žarkov, so koti med površinami ključni za delovanje optike.Ta toleranca kota se običajno meri s sklopom avtokolimatorja, katerega sistem svetlobnega vira oddaja kolimirano svetlobo.Avtokolimator se vrti okoli površine optike, dokler posledični Fresnelov odboj nazaj v njem ne ustvari točke na vrhu pregledane površine.To potrjuje, da kolimirani žarek zadene površino z natanko normalnim vpadom.Celoten sklop avtokolimatorja se nato zavrti okoli optike do naslednje optične površine in isti postopek se ponovi.Slika 3 prikazuje tipično nastavitev avtokolimatorja za merjenje tolerance kota.Razlika v kotu med izmerjenima položajema se uporabi za izračun tolerance med obema optičnima površinama.Toleranca kota je lahko omejena na tolerance od nekaj kotnih minut vse do nekaj kotnih sekund.
Slika 9: Nastavitev avtokolimatorja za merjenje tolerance kota
Bevel
Vogali podlage so lahko zelo krhki, zato je pomembno, da jih zaščitite pri rokovanju ali namestitvi optične komponente.Najpogostejši način zaščite teh vogalov je zarezovanje robov.Poševni robovi služijo kot zaščitni robovi in preprečujejo ostružke robov.Glejte naslednjo tabelo 5 za specifikacije poševnega roba za različne premere.
| Tabela 6: Proizvodne omejitve za največjo širino ploskve poševnega roba | |
| Premer | Največja širina poševnega obraza |
| 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 |
Čista zaslonka
Čista zaslonka določa, kateri del objektiva mora ustrezati vsem zgoraj opisanim specifikacijam.Opredeljen je kot premer ali velikost optične komponente, mehansko ali v odstotkih, ki mora izpolnjevati specifikacije, zunaj tega proizvajalci ne jamčijo, da bo optika ustrezala navedenim specifikacijam.Na primer, leča ima lahko premer 100 mm in svetlo zaslonko, določeno kot 95 mm ali 95 %.Katera koli metoda je sprejemljiva, vendar si je pomembno zapomniti splošno pravilo, da večja ko je čista zaslonka, težje je izdelati optiko, saj zahtevane karakteristike delovanja potiska vedno bližje fizičnemu robu optike.
Zaradi proizvodnih omejitev je praktično nemogoče izdelati čisto odprtino, ki je natančno enaka premeru ali dolžini in širini optike.
Slika 10: Grafika, ki prikazuje svetlo zaslonko in premer leče
| Tabela 7: Čista toleranca zaslonke | |
| Premer | Čista zaslonka |
| 3,00 mm – 10,00 mm | 90 % premera |
| 10,01 mm - 50,00 mm | Premer - 1 mm |
| ≥ 50,01 mm | Premer - 1,5 mm |
Za bolj poglobljene specifikacije si oglejte naš katalog optike ali predstavljenih izdelkov.
Čas objave: 20. aprila 2023