Prehliadka
skDva hranoly môžu zanechať rovnakú leštiacu líniu s rovnakými kresbami a stále sa vo vnútri hotového nástroja správajú odlišne. Sklo je zriedka dôvodom. Tolerancia uhla, tvar leštených plôch a spôsob, akým povlak prežije skutočný lúč, rozhodujú o tom, či súčiastka drží zarovnanie roky, alebo sa v priebehu mesiacov odchyľuje od špecifikácií.
Optický hranol je priehľadné teleso ohraničené plochými, leštenými povrchmi, ktoré sa stretávajú v definovaných uhloch. Svetlo vstupujúce do jednej plochy sa láme na hranici sklo-vzduch, prechádza materiálom a potom sa buď opäť láme na výstupnej ploche, alebo sa odráža vnútorne, takže lúč možno odchýliť, rozptýliť, otočiť alebo zložiť vo veľmi malom objeme.
Definícia optického hranolu: pevný priehľadný prvok s najmenej dvoma plochými leštenými povrchmi, ktorý sa používa na odchýlku, rozptýlenie, rotáciu alebo odraz svetla prostredníctvom riadeného lomu a úplného vnútorného odrazu.
V praktických systémoch táto jediná definícia pokrýva päť rôznych úloh a každá úloha posúva na začiatok výkresu inú špecifikáciu:
- Vychýlenie lúča o pevný uhol, najčastejšie 90 alebo 180 stupňov
- Disperzia bieleho svetla do samostatných vlnových dĺžok na meranie
- Skladanie dlhej optickej dráhy do krátkeho mechanického obalu
- Otočenie alebo prevrátenie obrázka bez pridania šošoviek
- Rozdelenie, kombinovanie alebo vzorkovanie lúča na monitorovanie
Ako optický hranol ohýba svetlo
Hranol ohýba svetlo, pretože sklo má vyšší index lomu ako vzduch, takže lúč mení smer na každom leštenom povrchu, ktorý prejde.
Veľkosť tejto zmeny sa riadi Snellovým zákonom, ktorý sa uplatňuje dvakrát: raz pri vstupe, raz pri výstupe. Celková odchýlka závisí od vrcholového uhla hranola, indexu lomu materiálu a vlnovej dĺžky svetla. Pretože index stúpa so skracovaním vlnovej dĺžky, modré svetlo sa odchyľuje viac ako červené svetlo a lúč opúšťajúci hranol sa šíri do spektra. Na tomto princípe funguje každý rozptylový hranol, od ukážkového kusu v triede až po prednú časť spektrometra.
Úplný vnútorný odraz dáva hranolom druhú úlohu. V N-BK7 je kritický uhol približne 41,2 stupňa, takže svetlo dopadajúce na vnútornú 45-stupňovú tvár sa odráža takmer bez straty a bez akéhokoľvek kovového povlaku. Takto použitý pravouhlý hranol nahrádza zrkadlo, odstraňuje riziko degradácie povlaku a udržiava odrazený lúč v pevnej polohe vzhľadom na vstupnú plochu.
60-stupňový rovnostranný hranol v N-BK7 vytvára minimálnu odchýlku približne 38,7 stupňa pri 587,6 nm. Posuňte vrcholový uhol o jednu oblúkovú minútu a výstupný lúč sa posunie spolu s tým, čo je dôvod, prečo kresby hranolov uvádzajú uhly v oblúkových minútach a oblúkových sekundách, a nie v milimetroch.
Typy optických hranolov a čo každý z nich robí
Väčšina objednávok hranolov spadá do siedmich štandardných geometrií a každá sa riadi inou špecifikáciou riadenia.
| Typ hranola | Optická akcia | Typická aplikácia | Špecifikácia na ovládanie |
| Pravouhlý hranol | Odchýli lúč o 90 stupňov vnútorným odrazom alebo o 180 stupňov pri použití v pároch | Periskopy, hľadáčiky, lúčové riadenie | Uhol medzi dvoma nohami a rovinnosť prepony |
| Porro hranol | Dva vnútorné odrazy, odchýlka 180 stupňov, erekcia obrazu | Ďalekohľady, pozorovacie prístroje | Tolerancia párového uhla |
| Strešný hranol | 90 stupňová odchýlka so vztýčením obrazu pozdĺž okraja strechy | Kompaktné teleskopy, fotoaparáty | Chyba uhla strechy v oblúkových sekundách a limit triesky na okraji strechy |
| Holubičí hranol | Otočí obrázok dvojnásobnou rýchlosťou mechanického otáčania | Zarovnávacie teleskopy, interferometre | Rovnobežnosť čelných plôch a pomer dĺžky k otvoru |
| Pellin-Brocov hranol | 90 stupňová konštantná odchýlka pri jednej zvolenej vlnovej dĺžke | Spektroskopia, výber vlnovej dĺžky | Vrcholový uhol a rozptyl materiálu |
| Rovnostranný rozptylový hranol | Oddeľuje vlnové dĺžky lomom | Spektrometria, laserové ladenie, výučba optiky | Vrcholový uhol, homogenita skla, kvalita povrchu |
| Klinový hranol | Malá, kontrolovaná odchýlka lúča | Riadenie lúča, optická korekcia | Uhol klinu v oblúkových minútach |
Geometria je len polovica špecifikácie. Rovnaký pravouhlý hranol môže byť dodaný s leštenými alebo jemne brúsenými nohami, s alebo bez antireflexného povlaku a s toleranciami uhla, ktoré sa líšia rádovo medzi všeobecnou triedou a presnou triedou.
Ak dizajn používa niekoľko hranolov v sérii, tolerancie sa skôr zlúčia, než spriemerujú. Pár Porro hranolov, z ktorých každý je prijateľný sám o sebe, môže stále vytvárať naklonený alebo otočený obraz, keď sú namontované spolu.
Rozsah optických hranolov pre vlastný smer a rozptyl svetla Preskúmajte optické hranoly a svetlovodné bloky na smerovanie, odrážanie alebo rozptyl svetla v spektrometroch, mikroskopoch, teleskopoch, displejoch a na korekciu aberácií. Zobraziť produkt → Špecifikácie Kupujúci by si mali overiť pred objednávkou
O tom, či hranol funguje v systéme, rozhoduje päť špecifikácií: tolerancia uhla, rovinnosť povrchu, kvalita povrchu, čistý otvor a výkon povlaku. Všetko ostatné na výkrese je vedľa tých piatich.
| Špecifikácia | Typický rozsah | Čo sa stane, ak je to nesprávne |
| Uhlová tolerancia | 3 oblúkové minúty všeobecné, presnosť 30 oblúkových sekúnd, vysoká presnosť 5 oblúkových sekúnd | Chyba smerovania lúča, ktorú nemôže úplne opraviť žiadne nastavenie montáže |
| Plochosť povrchu | Štvrťvlna až jedna desatina vlny pri 632,8 nm | Skreslenie čela vlny, zväčšená veľkosť bodu, stratené rozlíšenie |
| Kvalita povrchu | 60-40 na škrabanie všeobecne, 20-10 na laserové použitie | Rozptyl, defekty povlaku, znížený prah poškodenia |
| Jasná clona | 80 až 90 percent rozmeru tváre | Vinetácia a orezávanie lúčov na okrajoch |
| Skosenie | 0,2 až 0,5 mm pri 45 stupňoch | Odlamovanie hrán, ktoré sa stáva trvalým zdrojom rozptylu |
| Náter | Antireflexná vrstva pod 0,5 percenta na povrch | Odrazy duchov, strata priepustnosti, porucha povlaku pod prúdom |
Chyba uhla 30 oblúkových sekúnd posunie lúč asi o 0,15 mm po jednom metre dráhy. Vynásobte to cez povrchy v skladacom vlaku a prestane to byť abstraktná tolerancia a stane sa viditeľným problémom zarovnania na skúšobnej stolici.
Prichádzajúca kontrola je najlacnejším miestom na zachytenie týchto chýb. Krátka opakovateľná sekvencia zachytí takmer všetko, čo sa dostane na výrobnú linku:
- Pred začatím akéhokoľvek merania priraďte certifikát materiálu a indexovú triedu k výkresu.
- Zmerajte uhol na goniometri alebo autokolimátore, kým je diel stále v ochrannom obale.
- Skontrolujte obrazec povrchu pomocou interferometra cez celú priehľadnú apertúru, nielen v strede.
- Overte priepustnosť alebo odrazivosť povlaku pri navrhovanej vlnovej dĺžke a potvrďte prah poškodenia pre pulzné lúče.
- Zaznamenajte rozmery, skosenie a sledovateľnosť šarže do kontrolného denníka, aby sa neskoršie zlyhanie dalo vysledovať k šarži.
Úplná verzia tohto kontrolného zoznamu, napísaná pre obstarávacie a dizajnérske tímy, je uvedená v našom sprievodca výberom vlastného optického hranolu .
Materiály a nátery, ktoré menia výkon
N-BK7 zostáva predvoleným hranolovým materiálom pre prácu vo viditeľnej a blízkej infračervenej oblasti; tavený oxid kremičitý, zafírové a vysokoindexové sklá prevezmú úlohu, keď tepelná stabilita, rozsah prenosu alebo disperzia sú viac ako náklady.
Povlak mení výkon rovnako ako substrát a o kompromise zvyčajne rozhoduje výkon lúča a nie samotné náklady.
Nepotiahnutý hranol
- Fresnelov odraz približne 4 percentá na povrch v N-BK7
- Najnižšie jednotkové náklady a najkratšia dodacia lehota
- Žiadna krycia vrstva, ktorá by sa degradovala alebo spálila
- Prijateľné na osvetlenie, sledovanie a demonštračné práce s nízkou spotrebou energie
Hranol s antireflexnou vrstvou
- Odraz pod 0,5 percenta pre jednu vrstvu, pod 0,2 percenta pre širokopásmové návrhy
- Vyššia priepustnosť naprieč zostavami s viacerými hranolmi
- Znížený počet duchov a rozptýlené svetlo
- Pre použitie pulzného lasera musí byť špecifikovaný prah poškodenia
Pre pulzné lasery je prah poškodenia povlaku dôležitý viac ako prenos. Stratu štyroch percent energie je ľahké akceptovať; Povlak, ktorý zlyhá pri prúdení vášho lúča, natrvalo ukončí svetelnú dráhu.
Kde sa používajú optické hranoly
Optické hranoly sa objavujú všade tam, kde je potrebné zložiť, rozdeliť alebo stabilizovať lúč v obmedzenom priestore a tá istá časť často slúži odvetviam, ktoré na papieri vyzerajú ako nesúvisiace.
- Lekárske zobrazovanie a endoskopia , kde hranolové zostavy preložia dráhu obrazu vo vnútri trubíc širokých len niekoľko milimetrov
- Automobilové snímanie a LiDAR , kde hranoly riadia a delia nosníky bez akýchkoľvek pohyblivých častí
- Spektroskopia a laserové ladenie , kde disperzné hranoly oddeľujú vlnové dĺžky na meranie
- Ďalekohľady, teleskopy a periskopy , kde Porro, roof a Dove hranoly vztyčujú a otáčajú obrázky
- Ohýbanie laserovým lúčom na obrábacích strojoch , kde potiahnutý pravouhlý hranol udržuje dráhu lúča krátku
- Strojové videnie a interferometria , kde rovinnosť a stabilita uhla riadi presnosť merania
Vo vnútri lekárskeho endoskopu musí zostava hranola zložiť optickú dráhu o 90 stupňov v rámci krytu meraného v milimetroch. Na kvalite hrán a montážnej geometrii záleží takmer rovnako ako na optickom obrazci, pretože odštiepený roh v tejto mierke vrhá rozptyl priamo do obrazu.
Hranoly sa zriedka používajú samostatne. Normálne sú spárované so šošovkami, ktoré zaostrujú, zatiaľ čo hranol riadi smer, rozptyl alebo orientáciu, takže jedna zostava často vyžaduje špecifikáciu oboch komponentov za rovnaký rozpočet na zarovnanie.
Rozsah optických šošoviek na zaostrovanie, kolimáciu a vlastné aplikácie Prezrite si optické šošovky od planokonvexných až po zložité nesférické typy pre bezpečnosť, meranie, spotrebnú elektroniku, laserové systémy a zákazkové automobilové aplikácie. Zobraziť produkt → Čo poslať s Prism RFQ
Cenová ponuka hranola je len taká presná, ako je k nej pripojený výkres. Dodávatelia ceny podľa tolerančného zásobníka, nie podľa tvaru, takže neúplný výkres vytvára buď vyplnenú cenu alebo časť, ktorá zlyhá pri príchode.
Optická špecifikácia
- Materiál a indexová trieda
- Vrcholový uhol s toleranciou
- Plochosť povrchu at the test wavelength
- Kvalita povrchu Scratch-dig
- Jasná clona as a percentage of face
- Náter curve and required reflectance or transmission
Mechanická špecifikácia
- Vonkajšie rozmery s toleranciami
- Skosenie size and angle
- Montážne plochy a referenčné hrany
- Orientačné značky pre montáž
- Hmotnostný limit pre vzdušné alebo ručné zostavy
Obchodné informácie
- Prototyp a výrobné množstvá
- Vyžaduje sa úroveň správy o inšpekcii
- Potreby balenia a manipulácie v čistých priestoroch
- Harmonogram dodania a miesto určenia
- Požiadavky na sledovateľnosť
Prototypové a výrobné ceny za rovnaký hranol sa často líšia o 30 percent a viac za kus. Nástroje, blokovacie prípravky a série náterov sa amortizujú v rôznych množstvách, takže uvedenie každej fázy oddelene poskytuje jasnejší obraz ako jeden zmiešaný údaj.
Pošlite nám výkres spolu s prevádzkovou vlnovou dĺžkou a výkonom lúča inžiniersky tím a kontrola tolerancie môže byť zvyčajne dokončená spolu s cenovou ponukou, a nie po doručení prvých častí.
Často kladené otázky o optických hranoloch
Aký je rozdiel medzi optickým hranolom a šošovkou?
Šošovka má zakrivené povrchy a vytvára obraz zbiehaním alebo rozbiehavým svetlom. Hranol má ploché leštené povrchy a mení smer, rozptyl alebo orientáciu svetla bez toho, aby sám vytvoril obraz. Tieto dva sa často kombinujú v jednej zostave: hranol sa skladá a orientuje dráhu, šošovka zaostruje.
Aká tesná by mala byť tolerancia uhla hranola?
Pracujte spätne zo systémového rozpočtu. Všeobecné osvetlenie a zobrazovacie prístroje zvyčajne tolerujú niekoľko oblúkových minút. Zobrazovanie, metrológia a interferometria bežne potrebujú 30 oblúkových sekúnd alebo viac. Hranol sediaci vo vnútri viacprvkovej zostavy, ktorá musí zostať zarovnaná nad teplotou, môže potrebovať 5 oblúkových sekúnd a dizajn držiaka to musí podporovať.
Aký materiál si mám vybrať na hranol?
N-BK7 pokrýva väčšinu viditeľnej a infračervenej oblasti pri miernej teplote. Tavený oxid kremičitý vyhovuje hlbokému prenosu ultrafialového žiarenia, tepelnej stabilite a vyššej odolnosti voči poškodeniu laserom. Sapphire zvláda drsné prostredie a infračervené pásma za cenu náročnejšieho spracovania. Sklo s vysokým indexom, ako je N-SF11, poskytuje väčšiu odchýlku od menšieho vrcholového uhla, vďaka čomu sú rozptylové hranoly kompaktné.
Dajú sa hranoly na zákazku vyrábať v malom množstve?
áno. Prototypové série niekoľkých kusov sú rutinou a limitujúcimi faktormi sú zvyčajne veľkosti šarže náterov a nástroje potrebné na blokovanie a leštenie nezvyčajnej geometrie. Dodanie kompletného výkresu s toleranciami pri prvom dopyte skracuje cestu od cenovej ponuky k prvému článku.
Správu o kontrole si vypýtajte skôr, ako sa budete hádať o cene. Lacný hranol, ktorý zlyhá pri kontrole prvého článku, stojí viac strateného času programu ako správne špecifikovaný.
苏公网安备 32041102000130 号