Thông số kỹ thuật quang học được sử dụng trong suốt quá trình thiết kế và sản xuất một thành phần hoặc hệ thống để mô tả mức độ đáp ứng các yêu cầu hiệu suất nhất định của nó.Chúng hữu ích vì hai lý do: thứ nhất, chúng chỉ định các giới hạn có thể chấp nhận được của các tham số chính chi phối hoạt động của hệ thống;thứ hai, chúng xác định lượng tài nguyên (tức là thời gian và chi phí) nên dành cho sản xuất.Một hệ thống quang học có thể bị thiếu thông số kỹ thuật hoặc vượt quá thông số kỹ thuật, cả hai đều có thể dẫn đến tiêu tốn tài nguyên không cần thiết.Paralight Optics cung cấp hệ thống quang học tiết kiệm chi phí để đáp ứng các yêu cầu chính xác của bạn.
Để hiểu rõ hơn về các thông số kỹ thuật quang học, điều quan trọng là phải tìm hiểu ý nghĩa cơ bản của chúng.Sau đây là phần giới thiệu ngắn gọn về các thông số kỹ thuật phổ biến nhất của gần như tất cả các phần tử quang học.
Thông số kỹ thuật sản xuất
dung sai đường kính
Dung sai đường kính của một thành phần quang học hình tròn cung cấp phạm vi giá trị đường kính có thể chấp nhận được.Dung sai đường kính không có bất kỳ ảnh hưởng nào đến hiệu suất quang học của chính quang học, tuy nhiên, đây là dung sai cơ học rất quan trọng cần được xem xét nếu quang học sẽ được gắn vào bất kỳ loại giá đỡ nào.Ví dụ: nếu đường kính của thấu kính quang học sai lệch so với giá trị danh nghĩa của nó, thì có thể trục cơ học có thể bị dịch chuyển khỏi trục quang học trong cụm lắp ráp, do đó gây ra hiện tượng lệch tâm.
Hình 1: Phân chia ánh sáng chuẩn trực
Thông số kỹ thuật sản xuất này có thể thay đổi dựa trên kỹ năng và khả năng của nhà chế tạo cụ thể.Paralight Optics có thể sản xuất các thấu kính có đường kính từ 0,5mm đến 500mm, dung sai có thể đạt đến giới hạn +/- 0,001mm.
| Bảng 1: Dung sai sản xuất cho đường kính | |
| dung sai đường kính | Lớp chất lượng |
| +0,00/-0,10mm | Đặc trưng |
| +0,00/-0,050 mm | Độ chính xác |
| +0.000/-0.010 | Độ chính xác cao |
Dung sai độ dày trung tâm
Độ dày tâm của một thành phần quang học, chủ yếu là thấu kính, là độ dày vật liệu của thành phần được đo tại tâm.Độ dày trung tâm được đo trên trục cơ học của thấu kính, được định nghĩa là trục chính xác giữa các cạnh ngoài của nó.Sự thay đổi độ dày tâm của thấu kính có thể ảnh hưởng đến hiệu suất quang học vì độ dày tâm, cùng với bán kính cong, xác định độ dài đường quang của các tia đi qua thấu kính.
Hình 2: Biểu đồ cho CT, ET & FL
| Bảng 2: Dung sai sản xuất cho độ dày tâm | |
| Dung sai độ dày trung tâm | Lớp chất lượng |
| +/-0,10mm | Đặc trưng |
| +/-0,050mm | Độ chính xác |
| +/-0,010mm | Độ chính xác cao |
Độ dày cạnh Câu Độ dày trung tâm
Từ các ví dụ trên về biểu đồ hiển thị độ dày trung tâm, bạn có thể nhận thấy rằng độ dày của thấu kính thay đổi từ mép đến tâm quang học.Rõ ràng, đây là một hàm của bán kính cong và độ võng.Các thấu kính phẳng-lồi, hai mặt lồi và mặt khum dương có độ dày ở tâm lớn hơn ở rìa.Đối với thấu kính phẳng-lõm, hai mặt lõm và mặt khum âm, độ dày tâm luôn mỏng hơn độ dày cạnh.Các nhà thiết kế quang học thường chỉ định cả độ dày của cạnh và tâm trên bản vẽ của họ, chấp nhận một trong các kích thước này, trong khi sử dụng kích thước kia làm kích thước tham chiếu.Điều quan trọng cần lưu ý là nếu không có một trong các kích thước này thì không thể phân biệt được hình dạng cuối cùng của thấu kính.
Hình 3: Sơ đồ cho CE, ET, BEF và EFL
Chênh lệch độ dày cạnh / nêm (ETD)
Wedge, đôi khi được gọi là ETD hoặc ETV (Biến thể Độ dày Cạnh), là một khái niệm dễ hiểu về mặt thiết kế và chế tạo thấu kính.Về cơ bản, thông số kỹ thuật này kiểm soát mức độ song song của hai bề mặt quang học của thấu kính với nhau.Bất kỳ sự thay đổi nào so với song song có thể khiến ánh sáng truyền đi bị lệch khỏi đường đi của nó, vì mục tiêu là tập trung hoặc phân kỳ ánh sáng theo cách có kiểm soát, do đó, nêm tạo ra độ lệch không mong muốn trong đường đi của ánh sáng.Nêm có thể được chỉ định theo độ lệch góc (lỗi định tâm) giữa hai bề mặt truyền hoặc dung sai vật lý đối với sự thay đổi độ dày của cạnh, điều này thể hiện sự sai lệch giữa trục cơ học và quang học của ống kính.
Hình 4: Lỗi định tâm
Sagitta (Nhân Mã)
Bán kính cong có liên quan trực tiếp đến Sagitta, thường được gọi là Sag trong ngành quang học.Về mặt hình học, Sagitta biểu thị khoảng cách từ tâm chính xác của một cung đến tâm của đáy của nó.Trong quang học, Sag áp dụng cho độ cong lồi hoặc lõm và biểu thị khoảng cách vật lý giữa điểm đỉnh (điểm cao nhất hoặc điểm thấp nhất) dọc theo đường cong và tâm của đường thẳng được vẽ vuông góc với đường cong từ một cạnh của quang học đến khác.Hình dưới đây cung cấp một mô tả trực quan về Sag.
Hình 5: Sơ đồ Sag
Độ võng rất quan trọng vì nó cung cấp vị trí trung tâm cho bán kính cong, do đó cho phép các nhà chế tạo định vị chính xác bán kính trên quang học, cũng như thiết lập cả độ dày của tâm và cạnh của quang học.Bằng cách biết bán kính cong, cũng như đường kính của quang học, Sag có thể được tính theo công thức sau.
Ở đâu:
R = bán kính cong
d = đường kính
Bán kính cong
Khía cạnh quan trọng nhất của thấu kính là bán kính cong, đây là thông số cơ bản và chức năng của bề mặt quang học hình cầu, yêu cầu kiểm soát chất lượng trong quá trình sản xuất.Bán kính cong được định nghĩa là khoảng cách giữa đỉnh của thành phần quang học và tâm cong.Nó có thể dương, bằng 0 hoặc âm tùy thuộc vào bề mặt là lồi, phẳng hay lõm.
Biết giá trị của bán kính cong và độ dày tâm cho phép người ta xác định độ dài quang trình của các tia đi qua thấu kính hoặc gương, nhưng nó cũng đóng một vai trò lớn trong việc xác định công suất quang học của bề mặt, tức là cường độ quang học như thế nào. hệ thống hội tụ hoặc phân kỳ ánh sáng.Các nhà thiết kế quang học phân biệt giữa độ dài tiêu cự dài và ngắn bằng cách mô tả lượng công suất quang học của ống kính của họ.Độ dài tiêu cự ngắn, những tiêu cự bẻ cong ánh sáng nhanh hơn và do đó đạt được tiêu cự ở khoảng cách ngắn hơn từ tâm ống kính được cho là có công suất quang học lớn hơn, trong khi những tiêu cự tập trung ánh sáng chậm hơn được mô tả là có công suất quang học thấp hơn.Bán kính cong xác định độ dài tiêu cự của thấu kính, một cách đơn giản để tính độ dài tiêu cự cho thấu kính mỏng được đưa ra bởi Công thức gần đúng của thấu kính mỏng trong Công thức của nhà sản xuất thấu kính.Xin lưu ý, công thức này chỉ đúng với các thấu kính có độ dày nhỏ khi so sánh với độ dài tiêu cự tính toán.
Ở đâu:
f = độ dài tiêu cự
n = chiết suất của vật liệu thấu kính
r1 = bán kính cong của bề mặt gần ánh sáng tới nhất
r2 = bán kính cong của bề mặt xa ánh sáng tới nhất
Do đó, để kiểm soát bất kỳ sự thay đổi nào về độ dài tiêu cự, do đó, các bác sĩ nhãn khoa cần xác định dung sai bán kính.Phương pháp đầu tiên là áp dụng dung sai cơ học đơn giản, ví dụ: bán kính có thể được xác định là 100 +/- 0,1mm.Trong trường hợp như vậy, bán kính có thể thay đổi trong khoảng từ 99,9 mm đến 100,1 mm.Phương pháp thứ hai là áp dụng dung sai bán kính theo tỷ lệ phần trăm.Sử dụng cùng một bán kính 100 mm, bác sĩ nhãn khoa có thể chỉ định rằng độ cong không được thay đổi quá 0,5%, nghĩa là bán kính phải nằm trong khoảng từ 99,5 mm đến 100,5 mm.Phương pháp thứ ba là xác định dung sai trên độ dài tiêu cự, thường là theo tỷ lệ phần trăm.Ví dụ: một ống kính có tiêu cự 500mm có thể có dung sai +/-1% tương ứng với 495mm đến 505mm.Việc đưa các độ dài tiêu cự này vào phương trình thấu kính mỏng cho phép các nhà chế tạo tính được dung sai cơ học trên bán kính cong.
Hình 6: Dung sai bán kính tại tâm cong
| Bảng 3: Dung sai sản xuất đối với bán kính cong | |
| Bán kính dung sai độ cong | Lớp chất lượng |
| +/- 0,5mm | Đặc trưng |
| +/-0,1% | Độ chính xác |
| +/-0,01% | Độ chính xác cao |
Trong thực tế, các nhà chế tạo quang học sử dụng một số loại dụng cụ khác nhau để xác định bán kính cong trên thấu kính.Đầu tiên là một vòng spherometer được gắn vào một thước đo.Bằng cách so sánh sự khác biệt về độ cong giữa một “vòng” được xác định trước và bán kính cong của quang học, các nhà chế tạo có thể xác định xem có cần hiệu chỉnh thêm để đạt được bán kính thích hợp hay không.Ngoài ra còn có một số máy đo hình cầu kỹ thuật số trên thị trường để tăng độ chính xác.Một phương pháp có độ chính xác cao khác là máy đo cấu hình tiếp xúc tự động sử dụng đầu dò để đo vật lý đường viền của thấu kính.Cuối cùng, phương pháp giao thoa kế không tiếp xúc có thể được sử dụng để tạo ra một vân vân có khả năng định lượng khoảng cách vật lý giữa bề mặt hình cầu đến tâm cong tương ứng của nó.
trung tâm
Định tâm còn được gọi là định tâm hoặc định tâm.Như tên ngụ ý, định tâm kiểm soát độ chính xác vị trí của bán kính cong.Bán kính được định tâm hoàn hảo sẽ căn chỉnh chính xác đỉnh (tâm) của độ cong của nó với đường kính ngoài của chất nền.Ví dụ: một thấu kính phẳng-lồi có đường kính 20 mm sẽ có bán kính chính giữa hoàn hảo nếu đỉnh được định vị tuyến tính cách một điểm bất kỳ dọc theo đường kính ngoài một cách chính xác 10 mm.Do đó, các nhà chế tạo quang học phải tính đến cả trục X và Y khi điều khiển độ định tâm như minh họa bên dưới.
Hình 7: Sơ đồ Decentering
Mức độ lệch tâm trong ống kính là sự dịch chuyển vật lý của trục cơ học khỏi trục quang học.Trục cơ học của thấu kính chỉ đơn giản là trục hình học của thấu kính và được xác định bởi hình trụ bên ngoài của nó.Trục quang học của thấu kính được xác định bởi các bề mặt quang học và là đường nối các tâm cong của các bề mặt.
Hình 8: Sơ đồ Decentering
| Bảng 4: Dung sai sản xuất cho Centration | |
| trung tâm | Lớp chất lượng |
| +/-5 phút vòng cung | Đặc trưng |
| +/-3 phút Arc | Độ chính xác |
| +/-30 giây cung | Độ chính xác cao |
song song
Song song mô tả cách hai bề mặt song song đối với nhau.Nó hữu ích trong việc chỉ định các thành phần như cửa sổ và bộ phân cực trong đó các bề mặt song song là lý tưởng cho hiệu suất hệ thống vì chúng giảm thiểu biến dạng có thể làm giảm chất lượng hình ảnh hoặc ánh sáng.Dung sai điển hình dao động từ 5 phút cung xuống đến vài giây cung như sau:
| Bảng 5: Dung sai sản xuất cho Parallelism | |
| Dung sai song song | Lớp chất lượng |
| +/-5 phút vòng cung | Đặc trưng |
| +/-3 phút Arc | Độ chính xác |
| +/-30 giây cung | Độ chính xác cao |
dung sai góc
Trong các thành phần như lăng kính và bộ tách chùm tia, các góc giữa các bề mặt rất quan trọng đối với hiệu suất của quang học.Dung sai góc này thường được đo bằng cách sử dụng cụm bộ chuẩn trực tự động, có hệ thống nguồn sáng phát ra ánh sáng chuẩn trực.Bộ chuẩn trực tự động được xoay quanh bề mặt của quang học cho đến khi phản xạ Fresnel tạo thành trở lại nó tạo ra một điểm trên bề mặt được kiểm tra.Điều này xác minh rằng chùm chuẩn trực chạm vào bề mặt với tần suất chính xác bình thường.Toàn bộ cụm ống chuẩn trực tự động sau đó được xoay quanh quang học đến bề mặt quang học tiếp theo và quy trình tương tự được lặp lại.Hình 3 cho thấy thiết lập bộ chuẩn trực tự động điển hình để đo dung sai góc.Sự khác biệt về góc giữa hai vị trí đo được sử dụng để tính toán dung sai giữa hai bề mặt quang học.Dung sai góc có thể được giữ ở mức dung sai vài phút cung cho đến vài giây cung.
Hình 9: Thiết lập bộ chuẩn trực tự động Đo dung sai góc
vát
Các góc của chất nền có thể rất dễ vỡ, do đó, điều quan trọng là phải bảo vệ chúng khi xử lý hoặc lắp đặt một bộ phận quang học.Cách phổ biến nhất để bảo vệ các góc này là vát các cạnh.Các góc vát đóng vai trò là các đường vát bảo vệ và ngăn ngừa phoi cạnh.Vui lòng xem bảng 5 sau đây để biết thông số vát cho các đường kính khác nhau.
| Bảng 6: Giới hạn sản xuất đối với Chiều rộng mặt vát tối đa | |
| Đường kính | Bề rộng mặt vát tối đa |
| 3,00 - 5,00mm | 0,25mm |
| 25,41mm - 50,00mm | 0,3mm |
| 50,01mm - 75,00mm | 0,4mm |
khẩu độ rõ ràng
Khẩu độ rõ ràng điều chỉnh phần nào của thấu kính phải tuân thủ tất cả các thông số kỹ thuật được mô tả ở trên.Nó được định nghĩa là đường kính hoặc kích thước của một thành phần quang học về mặt cơ học hoặc theo tỷ lệ phần trăm phải đáp ứng các thông số kỹ thuật, bên ngoài nó, các nhà chế tạo không đảm bảo rằng quang học sẽ tuân thủ các thông số kỹ thuật đã nêu.Ví dụ: một ống kính có thể có đường kính 100mm và khẩu độ rõ ràng được chỉ định là 95mm hoặc 95%.Cả hai phương pháp đều được chấp nhận nhưng điều quan trọng cần nhớ là quy tắc chung, khẩu độ rõ ràng càng lớn thì càng khó tạo ra quang học vì nó đẩy các đặc tính hiệu suất cần thiết ngày càng gần hơn với cạnh vật lý của quang học.
Do những hạn chế về sản xuất, hầu như không thể tạo ra khẩu độ rõ nét chính xác bằng đường kính hoặc chiều dài theo chiều rộng của một quang học.
Hình 10: Đồ họa Biểu thị Khẩu độ Rõ ràng và Đường kính của thấu kính
| Bảng 7: Dung sai khẩu độ rõ ràng | |
| Đường kính | khẩu độ rõ ràng |
| 3.00mm – 10.00mm | 90% đường kính |
| 10,01mm - 50,00mm | Đường kính – 1mm |
| ≥ 50,01mm | Đường kính – 1.5mm |
Để biết thêm thông số kỹ thuật chuyên sâu, vui lòng xem danh mục quang học hoặc các sản phẩm nổi bật của chúng tôi.
Thời gian đăng: 20-04-2023