在元件或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中利用
光學(xué)參數(shù)規(guī)格可使該元件或系統(tǒng)精確達(dá)到特定的性能要求。 光學(xué)參數(shù)規(guī)格非 常有用,原因有以下兩點(diǎn): 首先,它們可以指定決定系統(tǒng)性能的可接受的關(guān)鍵參數(shù)限值;其次,它們能夠確定應(yīng)花在生產(chǎn)上的資源的數(shù)量(即時(shí)間和成本)。
%nUN 光學(xué)系統(tǒng)的參數(shù)規(guī)格過(guò)低或過(guò)高都會(huì)影響其性能,從而造成不必要的資源浪費(fèi)。如果未正確設(shè)定所有必要的參數(shù),則會(huì)導(dǎo)致規(guī)格過(guò)低,從而使性能降低。 如果過(guò)于嚴(yán)格地定義系統(tǒng)參數(shù)而不考慮光學(xué)或機(jī)械要求中的任 何變化,則會(huì)導(dǎo)致規(guī)格過(guò)高,從而使成本和生產(chǎn)難度增加。
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)R/ 為了了解光學(xué)規(guī)格,首先弄清楚它們的含義是非常重要的。 為了簡(jiǎn)化日益繁多的數(shù)字,請(qǐng)考慮為
透鏡、 反射鏡和窗口片使用最常用的生產(chǎn)規(guī)格、表面規(guī)格和材料規(guī)格。 濾光片、偏振片、棱鏡、分光鏡、光柵也具有許多這類光學(xué)規(guī)格,因此了解最常用的規(guī)格將為 您了解幾乎所有光學(xué)產(chǎn)品的規(guī)格提供最堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
V=fh;p bbjEQby 直徑公差
8G$BQ 8JQ\eF$ma 圓形光學(xué)元件的直徑公差提供了一個(gè)可接受的直徑值范圍。 此生產(chǎn)規(guī)格會(huì)因制作光學(xué)產(chǎn)品的某些光學(xué)加工公司的技術(shù)水平和能力而有所不同。雖然直徑公差不會(huì)對(duì)光學(xué)產(chǎn)品本身的光學(xué)性能產(chǎn)生任何影響,但如果要在任何一種固定器上安裝光學(xué)產(chǎn)品,則它是您必須考慮的一種非常重要的機(jī)械公差。 例如,如果透鏡的直徑與其標(biāo)稱值存有偏差,則有可能使已安裝的組件中的機(jī)械軸偏離光學(xué)軸,從而導(dǎo)致光的偏心(圖1)。 通常,直徑的生產(chǎn)公差為:+0.00/-0.10 mm表示一般質(zhì)量,+0.00/-0.050 mm表示精密質(zhì)量,+0.000/-0.010 mm則為高質(zhì)量.
u{HO6s\S ZXo;E 圖1: 平行光的偏心
"doiD=b 0=U|7%dOL 中心厚度公差
&RbPN^ KkTE -$- 光學(xué)元件(最典型的是透鏡)的中心厚度,測(cè)量的是光學(xué)元件中心部分的材料厚度。中心厚度是通過(guò)透鏡的機(jī)械軸來(lái)測(cè)量的,該機(jī)械軸是作為透鏡外部邊緣之間的軸來(lái)定義的。 透鏡中心厚度的變化會(huì)影響光學(xué)性 能,這是因?yàn)橹行暮穸燃捌淝拾霃綍?huì)決定光線穿過(guò)透鏡的光學(xué)路徑長(zhǎng)度。通常,中心厚度的生產(chǎn)公差為: +/-0.20 mm表示一般質(zhì)量,+/-0.050 mm表示精密質(zhì)量,+/-0.010 mm則為高質(zhì)量.
u^MRKLn qe(gKKA%q 曲率半徑
/9gn)q2f( }pf|GdL 曲率半徑是指光學(xué)元件的頂點(diǎn)與曲率中心之間的距離。該半徑可以為正值、零或負(fù)值,具體要取決于該表面是凸面、平面還是凹面。如果知道曲率半徑值,則可以確定光線穿過(guò)透鏡或反射鏡的光學(xué)路徑長(zhǎng)度,同時(shí)還對(duì)表面功率起著重要的決定作用。 曲率半徑的生產(chǎn)容差通常為+/-0.5,但在精確應(yīng)用中也可低至+/-0.1%,或在需要極高的質(zhì)量情況下為+/-0.01%。
qAd=i0{N h3>中心
04}8x[t 透鏡的中心也稱為向心性或離心性,是根據(jù)光束偏差δ(方程式1)而指定的。一旦給定了光束偏差,則可以通過(guò)一種簡(jiǎn)單的關(guān)系來(lái)計(jì)算楔角W(方程式2)。 透鏡的離心量是機(jī)械軸與光學(xué)軸物理偏離的距離。透鏡的機(jī)械軸僅為透鏡的幾何軸,是由其外部的柱面來(lái)定義的。 透鏡的光學(xué)軸是由光學(xué)表面來(lái)定義的,它是連接各表面曲率中心的線。要進(jìn)行向心性測(cè)試,請(qǐng)將透鏡置于茶杯中,對(duì)其施壓。 對(duì)透鏡施加的壓力會(huì)自動(dòng)聚集在茶杯中心第一個(gè)表面的曲率中心,并且該中心還會(huì)與 旋轉(zhuǎn)軸對(duì)齊(圖2)。沿著此旋轉(zhuǎn)軸射入的平行光將會(huì)穿過(guò)透鏡,到達(dá)后焦平面的焦點(diǎn)處。當(dāng)透鏡隨著茶杯的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)時(shí),透鏡中的任何離心性都會(huì)使聚焦光束分散,并在后焦平面形成一個(gè)半徑為 Δ 的圓軌跡(圖1)。
?+yM3As9_V >l%8d'=Jl 圖2: 中心度測(cè)量
WcT= 5G C+M]"{Y+ (1)(其中W表示楔角,通報(bào)告為弧分,n表示折射率。
JvvN>bg |qj"p 平行度
/TPtPq<7:# (_@]- 平行度描述的是兩個(gè)平行表面之間的相互關(guān)系。它在指定窗口片和偏振片等元件時(shí)很有用,其中平行表面是提高系統(tǒng)性能的理想平面,這是因?yàn)樗鼈兛梢宰畲笙薅鹊販p少畸變,否則該畸變會(huì)降低圖像或光的 質(zhì)量。通常,該容差范圍從5弧分直至幾弧秒。
.`_iWfK p/nATvh$ 角度公差
HnjA78%i 479X5Cl 在棱鏡和分光鏡等元件中,各表面之間所產(chǎn)生的角度對(duì)光學(xué)產(chǎn)品的性能具有重要的影響。角度公差通常使用準(zhǔn)直
望遠(yuǎn)鏡組件進(jìn)行測(cè)量,其
光源系統(tǒng)會(huì)發(fā)射平行光。 準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡將圍繞光學(xué)產(chǎn)品的表面進(jìn)行旋轉(zhuǎn),直至所產(chǎn)生的菲涅爾反射回到該表面,在檢測(cè)的表面頂部產(chǎn)生一個(gè)光點(diǎn)。這就驗(yàn)證了平行光束正好垂直入射到該表面。然后,整個(gè)準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡組件會(huì)繞著光學(xué)產(chǎn)品旋轉(zhuǎn)至下一個(gè)光學(xué)表面,并且會(huì)重復(fù)此過(guò)程。圖3顯示了用于測(cè)量角度公差的通用準(zhǔn)直望遠(yuǎn)鏡設(shè)置。可以使用兩個(gè)測(cè)量位置之間的角度差來(lái)計(jì)算兩個(gè)光學(xué)表面的公差。 角度公差的范圍可以從幾弧分降至幾弧秒。
#C. ,W[J@4. 圖3: 用于測(cè)量角度公差的自準(zhǔn)直儀
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