Vyhledávání
csDva hranoly mohou zanechat stejnou leštící linii se stejnými kresbami a přesto se uvnitř hotového nástroje chovat odlišně. Sklo je zřídka důvodem. Tolerance úhlu, tvar leštěných ploch a způsob, jakým povlak přežije skutečný paprsek, rozhodují o tom, zda díl vydrží vyrovnání po celá léta, nebo se během měsíců vychýlí ze specifikace.
Optický hranol je průhledná pevná látka ohraničená plochými, leštěnými povrchy, které se setkávají v definovaných úhlech. Světlo vstupující do jedné plochy se láme na rozhraní sklo-vzduch, prochází materiálem a pak se buď znovu láme na výstupní ploše, nebo se odráží vnitřně, takže paprsek lze vychýlit, rozptýlit, otočit nebo složit ve velmi malém objemu.
Definice optického hranolu: pevný průhledný prvek s alespoň dvěma plochými leštěnými povrchy, který se používá k odchylování, rozptylování, otáčení nebo odrážení světla prostřednictvím řízeného lomu a úplného vnitřního odrazu.
V praktických systémech tato jediná definice pokrývá pět různých úloh a každá úloha tlačí do popředí výkresu jinou specifikaci:
- Odchylování paprsku o pevný úhel, nejčastěji 90 nebo 180 stupňů
- Rozptyl bílého světla do samostatných vlnových délek pro měření
- Složení dlouhé optické dráhy do krátké mechanické obálky
- Otočení nebo převrácení obrázku bez přidání čoček
- Rozdělení, kombinování nebo vzorkování paprsku pro monitorování
Jak optický hranol ohýbá světlo
Hranol ohýbá světlo, protože sklo má vyšší index lomu než vzduch, takže paprsek mění směr na každém leštěném povrchu, který projde.
Velikost této změny se řídí Snellovým zákonem aplikovaným dvakrát: jednou při vstupu, jednou při výstupu. Celková odchylka závisí na vrcholovém úhlu hranolu, indexu lomu materiálu a vlnové délce světla. Protože index stoupá se zkracující se vlnovou délkou, modré světlo se odchyluje více než červené světlo a paprsek opouštějící hranol se šíří do spektra. Na tomto principu funguje každý rozptylovací hranol, od ukázky ve třídě až po přední část spektrometru.
Totální vnitřní odraz dává hranolům druhou roli. U N-BK7 je kritický úhel asi 41,2 stupňů, takže světlo dopadající na vnitřní 45stupňovou tvář se odráží téměř beze ztrát a bez jakéhokoli kovového povlaku. Takto použitý pravoúhlý hranol nahrazuje zrcadlo, odstraňuje riziko degradace povlaku a udržuje odražený paprsek v pevné poloze vzhledem ke vstupní ploše.
Rovnostranný hranol 60 stupňů v N-BK7 vytváří minimální odchylku zhruba 38,7 stupňů při 587,6 nm. Posuňte vrcholový úhel o jednu úhlovou minutu a výstupní paprsek se posouvá s tím, což je důvod, proč výkresy hranolů uvádějí úhly v úhlových minutách a úhlových sekundách spíše než v milimetrech.
Typy optických hranolů a co každý z nich dělá
Většina objednávek hranolů spadá do sedmi standardních geometrií a každá se řídí jinou řídicí specifikací.
| Typ hranolu | Optické působení | Typická aplikace | Specifikace k ovládání |
| Pravoúhlý hranol | Odchyluje paprsek o 90 stupňů vnitřním odrazem nebo o 180 stupňů při použití ve dvojicích | Periskopy, hledáčky, paprskové řízení | Úhel mezi oběma nohama a rovinnost přepony |
| Porro hranol | Dva vnitřní odrazy, odchylka 180 stupňů, erekce obrazu | Dalekohledy, pozorovací přístroje | Tolerance párového úhlu |
| Střešní hranol | Odchylka 90 stupňů se vztyčením obrazu podél okraje střechy | Kompaktní dalekohledy, kamery | Chyba úhlu střechy v obloukových sekundách a limit třísek hrany střechy |
| Holubičí hranol | Otočí obraz dvojnásobnou rychlostí mechanického otáčení | Zaměřovací dalekohledy, interferometry | Rovnoběžnost čelních ploch a poměr délky k otvoru |
| Pellin-Brocův hranol | Konstantní odchylka 90 stupňů při jedné zvolené vlnové délce | Spektroskopie, výběr vlnových délek | Vrcholový úhel a rozptyl materiálu |
| Rovnostranný rozptylový hranol | Odděluje vlnové délky lomem | Spektrometrie, laserové ladění, výuka optiky | Vrcholový úhel, homogenita skla, kvalita povrchu |
| Klínový hranol | Malá, kontrolovaná odchylka paprsku | Řízení paprsku, optická korekce | Úhel klínu v úhlových minutách |
Geometrie je jen polovina specifikace. Stejný pravoúhlý hranol lze dodat s leštěnými nebo jemně broušenými nohami, s antireflexní vrstvou nebo bez ní a s úhlovými tolerancemi, které se liší řádově mezi obecnou jakostí a přesnou jakostí.
Pokud návrh používá několik hranolů v sérii, tolerance se spíše slučují než zprůměrují. Pár Porro hranolů, z nichž každý je přijatelný sám o sobě, může stále vytvářet nakloněný nebo otočený obraz, když jsou spojeny dohromady.
Rozsah optického hranolu pro vlastní směr a rozptyl světla Prozkoumejte optické hranoly a světlovodné bloky pro směrování, odrážení nebo rozptylování světla ve spektrometrech, mikroskopech, dalekohledech, displejích a korekci aberace. Zobrazit produkt → Specifikace Kupující by si měli ověřit před objednávkou
O tom, zda hranol funguje v systému, rozhoduje pět specifikací: úhlová tolerance, rovinnost povrchu, kvalita povrchu, čistý otvor a výkon povlaku. Všechno ostatní na výkresu je podružné vůči těm pěti.
| Specifikace | Typický rozsah | Co se stane, když je to špatně |
| Úhlová tolerance | 3 úhlové minuty obecné, 30 úhlových sekund přesnost, 5 úhlových sekund vysoká přesnost | Chyba nasměrování paprsku, kterou nelze zcela opravit žádným nastavením montáže |
| Rovinnost povrchu | Čtvrtvlna až jedna desetina vlny na 632,8 nm | Zkreslení čela vlny, zvětšená velikost bodu, ztracené rozlišení |
| Kvalita povrchu | 60-40 škrábání obecně, 20-10 pro laserové použití | Rozptyl, defekty povlaku, snížený práh poškození |
| Jasná clona | 80 až 90 procent rozměru obličeje | Vinětace a ořezávání paprsků na okrajích |
| Zkosení | 0,2 až 0,5 mm při 45 stupních | Odlamování hran, které se stává trvalým zdrojem rozptylu |
| Povlak | Antireflexní vrstva pod 0,5 procenta na povrch | Odrazy duchů, ztráta propustnosti, selhání povlaku pod proudem |
Chyba úhlu 30 úhlových sekund posune paprsek asi o 0,15 mm po jednom metru dráhy. Vynásobte to přes povrchy ve skládacím vlaku a přestane to být abstraktní tolerance a stane se viditelným problémem seřízení na zkušební stolici.
Příchozí kontrola je nejlevnějším místem pro zachycení těchto chyb. Krátká, opakovatelná sekvence zachytí téměř vše, co se dostane na výrobní linku:
- Před zahájením měření porovnejte certifikát materiálu a indexovou třídu s výkresem.
- Změřte úhel na goniometru nebo autokolimátoru, dokud je díl stále v ochranném obalu.
- Zkontrolujte tvar povrchu pomocí interferometru přes celou čistou aperturu, nejen ve středu.
- Ověřte propustnost nebo odrazivost povlaku při navržené vlnové délce a potvrďte práh poškození pro pulzní paprsky.
- Zaznamenejte rozměry, zkosení a sledovatelnost šarže do inspekčního protokolu, aby bylo možné později vysledovat selhání v šarži.
Plnější verze tohoto kontrolního seznamu, napsaného pro týmy nákupu a návrhů, je uvedena v našem průvodce výběrem vlastního optického hranolu .
Materiály a povlaky, které mění výkon
N-BK7 zůstává výchozím hranolovým materiálem pro práci ve viditelné a blízké infračervené oblasti; tavený oxid křemičitý, safírová a vysokoindexová skla převezmou roli, když na tepelné stabilitě, dosahu přenosu nebo disperzi záleží více než na nákladech.
Povlak mění výkon stejně jako substrát a o kompromisu obvykle rozhoduje výkon paprsku spíše než samotná cena.
Nepotažený hranol
- Fresnelův odraz zhruba 4 procenta na povrch v N-BK7
- Nejnižší jednotkové náklady a nejkratší dodací lhůta
- Žádná povrchová vrstva, která by degradovala nebo hořela
- Přijatelné pro osvětlení, prohlížení a demonstrační práce s nízkou spotřebou
Prizma s antireflexní vrstvou
- Odraz pod 0,5 procenta u jedné vrstvy, pod 0,2 procenta u širokopásmových návrhů
- Vyšší propustnost napříč vícehranolovými sestavami
- Snížení počtu duchů a rozptýleného světla
- Pro použití pulzního laseru musí být specifikován práh poškození
U pulzních laserů záleží na prahu poškození povlaku více než na přenosu. Ztráta čtyř procent energie je snadno akceptovatelná; povlak, který selže při toku vašeho paprsku, trvale ukončí dráhu světla.
Kde se používají optické hranoly
Optické hranoly se objevují všude tam, kde je třeba paprsek složit, rozdělit nebo stabilizovat v omezeném prostoru a stejná část často slouží odvětvím, která na papíře nevypadají jako nesouvisející.
- Lékařské zobrazování a endoskopie , kde hranolové sestavy ohýbají dráhu obrazu uvnitř trubek o šířce jen několik milimetrů
- Automobilové snímání a LiDAR , kde hranoly řídí a rozdělují nosníky bez jakýchkoli pohyblivých částí
- Spektroskopie a laserové ladění , kde disperzní hranoly oddělují vlnové délky pro měření
- Dalekohledy, dalekohledy a periskopy , kde hranoly Porro, střecha a Dove vztyčují a otáčí obrazy
- Skládání laserovým paprskem na obráběcích strojích , kde potažený pravoúhlý hranol udržuje dráhu paprsku krátkou
- Strojové vidění a interferometrie , kde rovinnost a stabilita úhlu řídí přesnost měření
Uvnitř lékařského endoskopu musí sestava hranolu ohnout optickou dráhu o 90 stupňů v pouzdru měřeném v milimetrech. Kvalita hran a montážní geometrie jsou nakonec důležité téměř stejně jako optické číslo, protože odštípnutý roh v tomto měřítku vrhá rozptyl přímo do obrazu.
Hranoly se zřídka používají samostatně. Normálně jsou spárovány s čočkami, které zaostřují, zatímco hranol řídí směr, rozptyl nebo orientaci, takže jedna sestava často vyžaduje specifikaci obou komponent za stejný rozpočet na zarovnání.
Rozsah optických čoček pro ostření, kolimaci a vlastní aplikace Prohlédněte si optické čočky od planokonvexních až po složité nesférické typy pro zabezpečení, měření, spotřební elektroniku, laserové systémy a zakázkové automobilové aplikace. Zobrazit produkt → Co poslat s Prism RFQ
Cenová nabídka hranolu je pouze tak přesná jako výkres k ní připojený. Dodavatelé oceňují podle tolerančního zásobníku, nikoli podle tvaru, takže neúplný výkres vytváří buď vycpanou cenu, nebo součást, která selže při dodání.
Optická specifikace
- Materiál a indexová třída
- Vrcholový úhel s tolerancí
- Rovinnost povrchu at the test wavelength
- Kvalita povrchu Scratch-dig
- Jasná clona as a percentage of face
- Povlak curve and required reflectance or transmission
Mechanická specifikace
- Vnější rozměry s tolerancemi
- Zkosení size and angle
- Montážní plochy a referenční hrany
- Orientační značky pro montáž
- Hmotnostní limit pro letecké nebo ruční konstrukce
Komerční informace
- Prototyp a výrobní množství
- Je vyžadována úroveň inspekční zprávy
- Potřeby balení a manipulace v čistých prostorách
- Plán doručení a místo určení
- Požadavky na sledovatelnost
Prototypové a výrobní ceny stejného hranolu se často liší o 30 procent i více za kus. Nástroje, blokovací přípravky a běhy povlaků jsou amortizovány v různých množstvích, takže uvádění každé fáze zvlášť poskytuje jasnější obrázek než jeden smíšený údaj.
Pošlete nám výkres spolu s provozní vlnovou délkou a výkonem paprsku inženýrský tým a kontrola tolerance může být obvykle dokončena spolu s cenovou nabídkou, spíše než po příchodu prvních dílů.
Často kladené otázky o optických hranolech
Jaký je rozdíl mezi optickým hranolem a čočkou?
Čočka má zakřivené povrchy a vytváří obraz sbíhavým nebo rozbíhavým světlem. Hranol má ploché leštěné povrchy a mění směr, rozptyl nebo orientaci světla, aniž by sám o sobě vytvořil obraz. Tyto dva jsou často kombinovány v jedné sestavě: hranol se skládá a orientuje dráhu, čočka provádí zaostřování.
Jak těsná by měla být tolerance úhlu hranolu?
Pracujte zpětně z rozpočtu systému. Obecné osvětlení a pozorovací přístroje obvykle tolerují několik úhlových minut. Zobrazování, metrologie a interferometrie běžně potřebují 30 úhlových sekund nebo lepší. Hranol sedící uvnitř víceprvkové sestavy, která musí zůstat vyrovnaná i přes teplotu, může potřebovat 5 úhlových sekund a konstrukce držáku to musí podporovat.
Jaký materiál zvolit pro hranol?
N-BK7 pokrývá většinu viditelného a blízkého infračerveného záření při mírné teplotě. Tavený oxid křemičitý vyhovuje hlubokému ultrafialovému přenosu, tepelné stabilitě a vyšší odolnosti proti poškození laserem. Sapphire zvládá drsná prostředí a infračervená pásma za cenu tvrdšího zpracování. Sklo s vysokým indexem, jako je N-SF11, poskytuje větší odchylku od menšího vrcholového úhlu, což udržuje rozptylovací hranoly kompaktní.
Lze vyrobit hranoly na zakázku v malých množstvích?
Ano. Prototypové série několika kusů jsou rutinní záležitostí a limitujícími faktory jsou obvykle velikosti šarže povlaků a nástroje potřebné k zablokování a vyleštění neobvyklé geometrie. Dodání kompletního výkresu s tolerancemi při prvním dotazu zkracuje cestu od nabídky k prvnímu artiklu.
Než se budete hádat o ceně, vyžádejte si kontrolní zprávu. Levný hranol, který selže při kontrole prvního článku, stojí více ztraceného času programu než správně specifikovaný.
苏公网安备 32041102000130 号