광학 부품에 대한 일반적인 사양

구성 요소 또는 시스템이 특정 성능 요구 사항을 정확하게 충족시킬 수 있도록 구성 요소 또는 시스템의 설계 및 생산에 광학 사양이 사용됩니다. 광학 사양은 두 가지 이유로 유용합니다. 첫째, 시스템의 성능을 결정하는 주요 매개 변수에 대해 허용 가능한 한계를 지정할 수 있습니다. 둘째, 리소스의 양을 결정할 수 있습니다 (i.e., 시간과 비용) 생산에 소비해야합니다.

선두에서 광학 시스템의 매개 변수광학 부품 회사아래에 있거나 과도하게 지정된 것은 성능에 영향을 미쳐 불필요한 자원 낭비를 초래할 수 있습니다. 필요한 모든 매개 변수를 올바르게 설정하지 않으면 성능이 저하 될 수 있습니다. 광학 또는 기계적 요구 사항의 변화를 고려하지 않고 시스템 매개 변수를 너무 엄격하게 정의하면 과도한 사양으로 이어질 수 있으며 이는 비용 및 생산 어려움을 증가시킬 수 있습니다. 광학 사양을 이해하려면 먼저 그 의미를 이해하는 것이 중요합니다. 따라서 가장 일반적으로 사용되는 사양을 아는 것은 거의 모든 광학 제품의 사양을 이해하기위한 가장 강력한 기반을 제공 할 것입니다.

광학 부품 생산 사양

1. 직경 공차

원형 광학에 대한 직경 공차는 허용 가능한 직경 값의 범위를 제공한다. 이 생산 사양은 광학을 만드는 특정 광학 처리 회사의 기술 수준과 능력에 따라 다릅니다. 직경 허용 오차는 광학 자체의 광학 성능에 영향을 미치지 않지만, 어떤 종류의 고정 장치에 광학 장치를 장착하는 경우 고려해야 할 매우 중요한 기계적 허용 오차입니다. 예를 들어, 렌즈의 직경이 공칭 값에서 벗어나면 장착 된 어셈블리의 기계적 축이 광학 축에서 벗어날 위험이 있습니다. 빛의 편심을 초래합니다. 일반적으로 직경에 대한 생산 공차는 일반 품질의 경우 + 0.00/-0.10mm, 정밀 품질의 경우 + 0.00/-0.050mm, 하이 퀄리티 경우 + 0.000/-0.010 mm입니다.

2. 중심 두께 공차 광학 요소 (가장 전형적으로 렌즈) 의 중심 두께는 광학 요소의 중심 부분에서 재료의 두께를 측정한다. 중심 두께는 렌즈의 기계적 축에 의해 측정되며, 이는 렌즈의 외부 가장자리 사이의 축으로 정의된다. 렌즈의 중심 두께의 변화는 중심 두께와 그 곡률 반경이 렌즈를 통과하는 빛의 광 경로의 길이를 결정하기 때문에 광학 성능에 영향을 미친다. 일반적으로 중심 두께에 대한 생산 공차는 평균 품질의 경우 +/-0.20mm, 정밀 품질의 경우 +/-0.050mm, 하이 퀄리티 경우 +/-0.010 mm입니다.

2. 곡률의 반경

곡률 반경은 광학 요소의 정점과 곡률 중심 사이의 거리입니다. 반경은 표면이 볼록하거나 평평하거나 오목한지 여부에 따라 양, 0 또는 음수 일 수 있습니다. 곡률 반경의 값이 알려지면, 렌즈 또는 미러를 통한 광선의 광로의 길이가 결정될 수 있고, 또한 표면 파워를 결정하는데 중요한 역할을 한다. 곡률 반경에 대한 생산 허용 오차는 일반적으로 +/-0.5 정확한 응용 프로그램의 경우 +/-0.1% 또는 매우 하이 퀄리티 필요한 경우 +/-0.01% 만큼 낮을 수 있습니다. h3> 중심 렌즈의 중심은 중심 렌즈의 중심 (centripetal 또는 off-center) 으로도 알려져 있으며, 빔 편차 (δ) 에 기초하여 지정된다 (수학식 1). 빔 편차가 주어지면, 쐐기 각도 (W) 는 간단한 관계에 의해 계산될 수 있다 (수학식 2).

렌즈의 원심량은 기계적 축이 광축으로부터 물리적으로 벗어나는 거리이다. 렌즈의 기계적 축은 단순히 외부 원통형 표면에 의해 정의 된 렌즈의 기하학적 축입니다. 렌즈의 광축은 각 표면의 곡률 중심을 연결하는 선인 광학 표면에 의해 정의된다. 구심 테스트를 수행하려면 렌즈를 찻잔에 넣고 압력을 가하십시오. 렌즈에 가해지는 압력은 찻잔 중앙의 첫 번째 표면의 곡률 중심에 자동으로 수렴되며, 이 중심은 회전 축과도 정렬됩니다. 이 회전축을 따라 들어오는 평행 광은 렌즈를 통과하여 후방 초점면에서 초점에 도달합니다. 렌즈가 찻잔의 회전과 함께 회전함에 따라 렌즈의 모든 이심률은 집중된 빔과 cr을 분산시킵니다.후방 초점 평면에서 반경 Δ의 원형 궤적을 나타냅니다.

광학 부품 표면 사양

1. 표면 품질

광학 표면의 품질은 광학 제품의 표면 특성을 측정하는 데 사용되며 스크래치 및 피트와 같은 많은 결함을 포함합니다. 이러한 표면 결함의 대부분은 순전히 화장품이며 시스템 성능에 큰 영향을 미치지 않지만 시스템 처리량이 약간 감소하고 산란 된 빛의 미세한 산란을 유발할 수 있습니다. 그러나 일부 표면은 (1) 이미지 평면이있는 표면과 같은 이러한 효과에 더 민감합니다. 이러한 결함으로 인해 초점이 맞춰질 수 있고 (2) 높은 전력 레벨을 가진 표면, 이러한 결점은 에너지 흡수를 증가시키고 광학 제품을 망칠 수 있습니다. 표면 품질에 가장 일반적으로 사용되는 사양은 MIL-PRF-13830B 나타내는 스크래치 및 피팅 사양입니다.

스크래치 이름은 표면의 스크래치를 제어 된 조명 조건에서 제공되는 일련의 표준 스크래치와 비교하여 결정됩니다. 따라서, 스크래치 명칭은 실제 스크래치를 기술하기보다 MIL 사양에 기초한 표준 스크래치와 비교한다. 그러나 구덩이 이름은 표면의 점이나 작은 구덩이와 직접 관련이 있습니다. 구덩이의 직경을 10 미크론으로 나누어 구덩이의 이름을 계산합니다. 일반적으로 80 과 50 사이의 스크래치 피트 사양은 표준 품질로 간주되며 60 과 40 사이의 정확한 품질이며 20 과 10 사이의 고정밀 품질로 간주됩니다.

2. 표면 평탄도

P> 표면 평탄도는 거울, 창 조각, 프리즘 또는 평면 거울과 같은 평평한 표면의 편차를 측정하는 데 사용되는 표면 정확도를 측정하기위한 사양 유형입니다. 표본의 부드러움을 비교하기위한 고품질의 고정밀 기준 평면 인 광학 플랫 크리스탈을 사용하여이 편차를 측정 할 수 있습니다. 시험중인 광학 제품의 평평한 표면이 광학 플랫 크리스탈에 대항하여 놓이면 줄무늬가 나타납니다. 그 모양은 시험중인 광학 제품의 표면의 평활함을 나타냅니다. 줄무늬가 동등하게 이격되고 평행한 직선이라면, 시험된 광학 표면은 적어도 기준 광학 평탄한 결정만큼 평평하다.

줄무늬가 구부러진 경우 두 개의 점선 사이의 줄무늬 수 (하나의 점선은 스트라이프의 중간 점에 접하고 다른 점선은 동일한 스트라이프의 끝점을 통과합니다) 부드러움 오류를 가리 킵니다. 평활도의 편차는 일반적으로 테스트 소스의 다중 파장으로 구성된 리플 값 (λ) 으로 측정됩니다. 하나의 스트라이프는 파장의 1/2 에 대응한다. 1λ 의 평활도는 일반적인 품질 수준을 나타내며, λ/4 의 평활성은 정확한 품질 수준을 나타내고; λ/20 의 평활성은 높은 정밀도 품질 수준을 나타낸다.

3. 조리개 번호

조리개 수는 곡면 광학 표면 또는 전력으로 표면에 적용 할 수있는 표면 정확도를 측정하기위한 사양 유형입니다. 개구 수 시험은 표면이 곡률 반경을 갖는 기준 표면과 비교된다는 점에서 평탄도 시험과 유사하다. 두 표면 사이의 갭에 의해 생성된 간섭의 동일한 원리를 사용하여, 스트라이프 간섭 패턴이 기준 표면으로부터 시험 표면의 편차를 나타내기 위해 사용된다. 참조와의 편차는 Newton's ring이라는 일련의 고리를 생성합니다. 고리가 많을수록 편차가 커집니다. 어두운 고리와 밝은 고리의 총 수보다 어둡거나 밝은 고리의 수는 파장 오차의 두 배에 해당합니다.

4. 불규칙성

불규칙성은 표면의 정확도를 측정하고 기준 표면 형상에서 표면 형상의 편차를 설명하는 일종의 사양으로, 구경수와 같은 방식으로 불규칙성을 측정한다. 불규칙성은 시험 표면을 기준 표면과 비교함으로써 형성된 구형 원형 줄무늬이다. 표면이 5 개 이상의 줄무늬의 개구수를 갖는 경우, 1 스트라이프보다 작은 작은 불규칙한 형상을 검출하는 것은 어려울 것이다. 따라서, 표면의 불규칙성에 대한 개구의 수의 비율을 대략 5:1 것이 일반적이다. 표면 거칠기라고도 알려진 표면 마감은 표면의 작은 불규칙성 중 일부를 측정하는 데 사용됩니다. 그들은 일반적으로 열악한 연마 공정의 결과입니다. 거친 표면은 매끄러운 표면보다 내마모성이 높으며 일부 응용 분야, 특히 레이저를 사용하거나 과열 된 환경에서 적합하지 않을 수 있습니다. 핵 생성 부위에서 작은 휴식 또는 결함의 가능성 때문에. 표면 마감을위한 50 ÅRMS의 생산 허용 오차는 20 ÅRMS ind에서 평균 품질을 나타냅니다.정확한 품질, 5 Å에서 RMS는 하이 퀄리티 나타냅니다.

광학 부품 재료 사양

1. 굴절률

매체의 굴절률은 진공 내의 빛의 속도와 매체의 빛의 속도의 비율입니다. 유리의 굴절률은 일반적으로 1.4 내지 4.0 범위이며, 비전 유리의 굴절률 범위는 적외선에 대해 최적화된 유리의 굴절률 범위보다 다소 작다. 예를 들어, N-BK7 (범용 가시 유리) 의 굴절률은 1.517 이지만 게르마늄 (범용 적외선 유리) 굴절률이 4.003. 광학 유리의 굴절률은 광학 표면의 출력이 반경의 차이에서 파생되기 때문에 중요한 특성입니다. 표면의 곡률과 표면의 양쪽에있는 매체의 굴절률. 유리 제조업체는 유리의 굴절률의 변화로 불균일성을 지정합니다. 비균질성은 등급과 불균질성이 서로 반비례하여 등급이 증가함에 따라 불균질성이 감소하는 다른 등급에 따라 지정됩니다.

2. 분산 계수

유리의 다른 재료 특성은 분산 계수이며, 이는 유리에 의해 제시된 분산액의 양을 정량하는데 사용된다. 이것은 파장 f (486.1nm), d (587.6nm) 및 c (656.3nm) 에서의 물질의 굴절률이다 (수학식 3). (4) vd = nd-1nf-ncvd = nd-1nf-nc 대한 분산 계수 값의 범위는 보통 25 내지 65 이다. 유리의 분산 계수가 55 보다 클 때 (더 적은 분산), 유리는 코로나 유리로 간주되고 분산 계수가 50 미만인 유리는 (더 많은 분산) 부싯돌 유리로 간주됩니다. 분산으로 인해, 유리의 굴절률은 파장에 따라 변할 것이다. 분산의 가장 중요한 결과는 시스템의 초점 거리가 다른 파장의 빛에 대해 약간 다를 것이라는 것입니다. h3> 레이저 손상 임계 값레이저 손상 임계 값은 레이저 손상 전에 각 영역의 표면에 의해 허용 될 수있는 레이저 전력의 최대 양입니다.

펄스 레이저와 연속파 (CW) 레이저는 모두 해당 레이저 손상 임계 값을 갖습니다. 레이저 손상 임계 값은 다른 광학 장치보다는 레이저 제품과 함께 사용된다는 사실 때문에 거울에 대한 매우 중요한 재료 사양입니다. 모든 레이저 등급 광학은 임계 값을 제공합니다. 예를 들어, 150 펨토초 펄스 및 100kW/cm2 CW 0.5 J/cm2 의 손상 등급 임계치를 갖는 Ti: 사파이어 레이저 반사기를 고려한다. 이것은 반사기가 평방 센티미터 당 0.5J 의 에너지 밀도로 들어오는 높은 반복 펨토초 펄스 레이저를 견딜 수 있음을 나타냅니다. 또는 평방 센티미터 당 100kW 의 에너지 밀도를 가진 고출력 CW 레이저. 레이저 빔이 더 작은 영역에 집중되는 경우, 전체 임계값이 지정된 값에 의해 초과되지 않도록 하기 위한 측정이 고려되어야 한다.

다른 생산, 표면 및 재료 사양의 범위가 있지만 가장 일반적으로 사용되는 광학 사양을 이해하면 혼란을 크게 피할 수 있습니다. 렌즈, 거울, 창, 필터, 편광자, 프리즘, 빔 스플리터, 격자 및 광섬유는 다양한 속성을 가지고 있습니다. 따라서 서로 관련된 방식과 전체 시스템 성능에 미치는 영향을 이해하면 광학, 이미징 또는 광전자 응용 프로그램에 통합 할 수있는 최상의 구성 요소를 선택할 수 있습니다.