Tìm kiếm
viHai lăng kính có thể để lại cùng một đường đánh bóng với hình vẽ giống hệt nhau nhưng vẫn hoạt động khác nhau bên trong một dụng cụ hoàn thiện. Kính hiếm khi là lý do. Dung sai góc, hình dáng của các mặt được đánh bóng và cách lớp phủ tồn tại dưới chùm tia thực sẽ quyết định liệu bộ phận đó có giữ được sự thẳng hàng trong nhiều năm hay bị lệch khỏi thông số kỹ thuật trong vòng vài tháng hay không.
Lăng kính quang học là một chất rắn trong suốt được giới hạn bởi các bề mặt phẳng, được đánh bóng, gặp nhau ở các góc xác định. Ánh sáng đi vào một mặt bị khúc xạ ở ranh giới thủy tinh-không khí, truyền qua vật liệu và sau đó khúc xạ lại ở mặt ra hoặc phản xạ bên trong, do đó chùm tia có thể bị lệch, phân tán, quay hoặc gấp lại trong một thể tích rất nhỏ.
Định nghĩa lăng kính quang học: một phần tử rắn trong suốt có ít nhất hai bề mặt phẳng được đánh bóng, dùng để làm lệch, phân tán, xoay hoặc phản xạ ánh sáng thông qua khúc xạ có kiểm soát và phản xạ nội toàn phần.
Trong các hệ thống thực tế, định nghĩa duy nhất bao gồm năm công việc khác nhau và mỗi công việc sẽ đưa một thông số kỹ thuật khác nhau lên phía trước bản vẽ:
- Làm lệch chùm tia theo một góc cố định, thường là 90 hoặc 180 độ
- Phân tán ánh sáng trắng thành các bước sóng riêng biệt để đo
- Gấp một đường quang dài vào một đường bao cơ học ngắn
- Xoay hoặc đảo ngược hình ảnh mà không cần thêm ống kính
- Tách, kết hợp hoặc lấy mẫu chùm tia để theo dõi
Lăng kính quang học uốn cong ánh sáng như thế nào
Lăng kính bẻ cong ánh sáng vì thủy tinh có chiết suất cao hơn không khí, do đó chùm tia thay đổi hướng ở mọi bề mặt được đánh bóng mà nó đi qua.
Quy mô của sự thay đổi đó tuân theo định luật Snell, được áp dụng hai lần: một lần khi vào, một lần khi thoát. Tổng độ lệch phụ thuộc vào góc đỉnh của lăng kính, chiết suất của vật liệu và bước sóng của ánh sáng. Bởi vì chiết suất tăng khi bước sóng rút ngắn, ánh sáng xanh lệch nhiều hơn ánh sáng đỏ và chùm tia rời khỏi lăng kính lan truyền thành quang phổ. Mọi lăng kính phân tán, từ phần trình diễn trong lớp học đến mặt trước của máy quang phổ, đều hoạt động theo nguyên tắc đó.
Sự phản xạ toàn phần mang lại cho lăng kính vai trò thứ hai. Ở N-BK7, góc tới hạn nằm ở khoảng 41,2 độ, do đó ánh sáng chiếu vào mặt 45 độ bên trong sẽ phản chiếu gần như không bị mất mát và không có bất kỳ lớp phủ kim loại nào. Lăng kính góc vuông được sử dụng theo cách này sẽ thay thế gương, loại bỏ nguy cơ xuống cấp lớp phủ và giữ chùm tia phản xạ ở một vị trí cố định so với mặt vào.
Lăng kính đều 60 độ ở N-BK7 tạo ra độ lệch tối thiểu khoảng 38,7 độ ở bước sóng 587,6 nm. Thay đổi góc đỉnh một phút cung và chùm tia thoát ra cũng dịch chuyển theo nó, đó là lý do tại sao các hình vẽ lăng kính tính góc theo phút cung và giây cung thay vì tính bằng milimét.
Các loại lăng kính quang học và chức năng của từng loại
Hầu hết các thứ tự lăng kính rơi vào bảy dạng hình học tiêu chuẩn và mỗi dạng được điều chỉnh bởi một thông số kỹ thuật điều khiển khác nhau.
| Loại lăng kính | Hoạt động quang học | Ứng dụng điển hình | Đặc điểm kỹ thuật để kiểm soát |
| Lăng kính góc vuông | Làm lệch chùm tia 90 độ do phản xạ bên trong hoặc 180 độ khi sử dụng theo cặp | Kính tiềm vọng, kính ngắm, hệ thống lái chùm tia | Góc giữa hai chân và độ phẳng của cạnh huyền |
| lăng kính Porro | Hai phản xạ bên trong, độ lệch 180 độ, dựng hình ảnh | Ống nhòm, dụng cụ quan sát | Dung sai góc cặp phù hợp |
| lăng kính mái | Độ lệch 90 độ khi dựng hình dọc theo mép mái | Kính viễn vọng nhỏ gọn, máy ảnh | Lỗi góc mái tính bằng giây cung và giới hạn phoi mép mái |
| Lăng kính bồ câu | Xoay hình ảnh với tốc độ quay cơ học gấp đôi | Kính viễn vọng thẳng hàng, giao thoa kế | Độ song song của mặt cuối và tỷ lệ chiều dài trên khẩu độ |
| Lăng kính Pellin-Broca | Độ lệch không đổi 90 độ ở một bước sóng đã chọn | Quang phổ, chọn bước sóng | Góc đỉnh và sự phân tán vật liệu |
| Lăng kính tán sắc đều | Tách bước sóng bằng khúc xạ | Quang phổ, điều chỉnh laser, giảng dạy quang học | Góc đỉnh, độ đồng nhất của kính, chất lượng bề mặt |
| lăng kính nêm | Độ lệch chùm tia nhỏ, được kiểm soát | Điều khiển chùm tia, hiệu chỉnh quang học | Góc nêm tính bằng phút cung |
Hình học chỉ là một nửa của đặc điểm kỹ thuật. Lăng kính góc vuông tương tự có thể được cung cấp với các chân được đánh bóng hoặc mài mịn, có hoặc không có lớp phủ chống phản chiếu và có dung sai góc khác nhau theo một bậc độ lớn giữa cấp thông thường và cấp chính xác.
Trong trường hợp một thiết kế sử dụng nhiều lăng kính nối tiếp, dung sai sẽ cộng lại thay vì lấy trung bình. Một cặp lăng kính Porro được chấp nhận riêng lẻ vẫn có thể tạo ra hình ảnh nghiêng hoặc xoay khi chúng được gắn với nhau.
Phạm vi lăng kính quang học cho hướng và phân tán ánh sáng tùy chỉnh Khám phá lăng kính quang học và khối dẫn hướng ánh sáng để định hướng, phản xạ hoặc phân tán ánh sáng trong máy quang phổ, kính hiển vi, kính thiên văn, màn hình và hiệu chỉnh quang sai. Xem sản phẩm → Thông số kỹ thuật Người mua nên xác minh trước khi đặt hàng
Năm thông số kỹ thuật quyết định xem lăng kính có hoạt động trong hệ thống hay không: dung sai góc, độ phẳng bề mặt, chất lượng bề mặt, khẩu độ rõ ràng và hiệu suất lớp phủ. Mọi thứ khác trên bản vẽ chỉ là thứ yếu so với năm điều đó.
| Đặc điểm kỹ thuật | Phạm vi điển hình | Điều gì xảy ra nếu nó sai |
| Dung sai góc | Thông thường 3 phút cung, độ chính xác 30 giây cung, độ chính xác cao 5 cung giây | Lỗi trỏ chùm tia mà không có điều chỉnh gắn kết nào có thể khắc phục hoàn toàn |
| Độ phẳng bề mặt | Sóng một phần tư đến sóng thứ mười ở 632,8 nm | Biến dạng mặt sóng, kích thước điểm mở rộng, mất độ phân giải |
| Chất lượng bề mặt | 60-40 cho vết xước chung, 20-10 cho sử dụng laser | Phân tán, khuyết tật lớp phủ, giảm ngưỡng thiệt hại |
| Khẩu độ rõ ràng | 80 đến 90 phần trăm kích thước khuôn mặt | Làm mờ nét ảnh và cắt chùm tia ở các cạnh |
| vát mép | 0,2 đến 0,5 mm ở 45 độ | Sứt mẻ cạnh trở thành nguồn phân tán vĩnh viễn |
| Lớp phủ | Chống phản chiếu dưới 0,5 phần trăm trên mỗi bề mặt | Phản xạ bóng ma, mất thông lượng, lỗi lớp phủ khi có điện |
Sai số góc 30 cung giây sẽ dịch chuyển chùm tia khoảng 0,15 mm sau một mét di chuyển. Nhân số đó lên các bề mặt của một đoàn tàu gấp và nó không còn là một dung sai trừu tượng nữa mà trở thành một vấn đề căn chỉnh rõ ràng trên băng ghế thử nghiệm.
Kiểm tra đầu vào là nơi rẻ nhất để phát hiện những lỗi đó. Một trình tự ngắn, có thể lặp lại nắm bắt được hầu hết mọi thứ được đưa vào dây chuyền sản xuất:
- Ghép chứng chỉ vật liệu và cấp chỉ số với bản vẽ trước khi bắt đầu bất kỳ phép đo nào.
- Đo góc trên máy đo góc hoặc máy chuẩn trực tự động khi bộ phận vẫn còn trong lớp bọc bảo vệ.
- Kiểm tra hình ảnh bề mặt bằng giao thoa kế trên toàn bộ khẩu độ rõ ràng, không chỉ ở trung tâm.
- Xác minh khả năng truyền hoặc phản xạ của lớp phủ ở bước sóng thiết kế và xác nhận ngưỡng thiệt hại cho các chùm xung.
- Ghi lại kích thước, mặt vát và khả năng truy nguyên lô hàng vào nhật ký kiểm tra để lỗi sau này có thể được truy nguyên theo lô.
Phiên bản đầy đủ hơn của danh sách kiểm tra này, được viết cho các nhóm mua sắm và thiết kế, được trình bày trong hướng dẫn chọn lăng kính quang học tùy chỉnh .
Vật liệu và lớp phủ thay đổi hiệu suất
N-BK7 vẫn là vật liệu lăng kính mặc định cho công việc nhìn thấy và cận hồng ngoại; silica nung chảy, sapphire và kính có chỉ số cao chiếm ưu thế khi độ ổn định nhiệt, phạm vi truyền hoặc độ phân tán quan trọng hơn chi phí.
Lớp phủ thay đổi hiệu suất giống như chất nền và sự đánh đổi thường được quyết định bởi công suất chùm tia chứ không chỉ bởi chi phí.
lăng kính không tráng
- Phản xạ Fresnel khoảng 4% trên mỗi bề mặt trong N-BK7
- Chi phí đơn vị thấp nhất và thời gian thực hiện ngắn nhất
- Không có lớp phủ để xuống cấp hoặc đốt cháy
- Có thể chấp nhận cho công việc chiếu sáng, xem và trình diễn năng lượng thấp
Lăng kính phủ chống phản chiếu
- Phản xạ dưới 0,5% đối với một lớp, dưới 0,2% đối với thiết kế băng thông rộng
- Thông lượng cao hơn trên các tổ hợp đa lăng kính
- Giảm hình ảnh bóng ma và ánh sáng lạc
- Ngưỡng thiệt hại phải được chỉ định để sử dụng tia laser xung
Đối với laser xung, ngưỡng phá hủy lớp phủ quan trọng hơn khả năng truyền tải. Mất bốn phần trăm năng lượng là điều dễ chấp nhận; một lớp phủ bị hỏng ở cường độ mà chùm tia của bạn mang lại sẽ vĩnh viễn chấm dứt đường đi của ánh sáng.
Lăng kính quang học được sử dụng ở đâu
Lăng kính quang học xuất hiện ở bất cứ nơi nào chùm tia phải được gấp, tách hoặc ổn định trong không gian hạn chế, và bộ phận tương tự thường phục vụ các ngành công nghiệp trông không liên quan trên giấy tờ.
- Hình ảnh y tế và nội soi , trong đó các cụm lăng kính gấp đường dẫn hình ảnh bên trong các ống chỉ rộng vài mm
- Cảm biến ô tô và LiDAR , nơi lăng kính điều khiển và phân chia chùm tia mà không có bất kỳ bộ phận chuyển động nào
- Quang phổ và điều chỉnh laser , trong đó lăng kính phân tán các bước sóng riêng biệt để đo
- Ống nhòm, kính thiên văn và kính tiềm vọng , nơi lăng kính Porro, mái nhà và Dove dựng lên và xoay hình ảnh
- Gấp tia laser trên máy công cụ , trong đó lăng kính góc vuông được phủ giữ cho đường đi của chùm tia ngắn
- Thị giác máy và giao thoa kế , trong đó độ phẳng và độ ổn định góc đo độ chính xác của ổ đĩa
Bên trong ống nội soi y tế, cụm lăng kính phải gấp đường quang đi 90 độ trong một vỏ được đo bằng milimet. Chất lượng cạnh và hình học lắp đặt cuối cùng cũng quan trọng như hình ảnh quang học, bởi vì một góc bị sứt mẻ ở tỷ lệ đó sẽ ném thẳng vào hình ảnh.
Lăng kính hiếm khi được sử dụng một mình. Chúng thường được ghép nối với các thấu kính thực hiện lấy nét trong khi lăng kính xử lý hướng, độ phân tán hoặc hướng, do đó, một cụm lắp ráp đơn lẻ thường cần cả hai thành phần được chỉ định dựa trên cùng một ngân sách căn chỉnh.
Phạm vi ống kính quang học dành cho các ứng dụng lấy nét, chuẩn trực và tùy chỉnh Duyệt qua các thấu kính quang học từ phẳng-lồi đến các loại không hình cầu phức tạp dành cho an ninh, đo lường, điện tử tiêu dùng, hệ thống laser và các ứng dụng ô tô tùy chỉnh. Xem sản phẩm → Những gì cần gửi với RFQ lăng kính
Một trích dẫn lăng kính chỉ chính xác khi có hình vẽ đính kèm. Nhà cung cấp định giá dựa trên mức dung sai chứ không phải dựa trên hình dạng, do đó, một bản vẽ không đầy đủ sẽ tạo ra giá đệm hoặc một bộ phận bị lỗi khi đến nơi.
Đặc điểm quang học
- Lớp vật liệu và chỉ số
- Góc đỉnh có dung sai
- Độ phẳng bề mặt at the test wavelength
- Chất lượng bề mặt đào
- Khẩu độ rõ ràng as a percentage of face
- Lớp phủ curve and required reflectance or transmission
Đặc điểm kỹ thuật cơ khí
- Kích thước bên ngoài có dung sai
- vát mép size and angle
- Các mặt lắp và các cạnh tham chiếu
- Dấu định hướng để lắp ráp
- Giới hạn trọng lượng cho các công trình trên không hoặc cầm tay
Thông tin thương mại
- Nguyên mẫu và số lượng sản xuất
- Mức độ báo cáo kiểm tra yêu cầu
- Nhu cầu đóng gói và xử lý phòng sạch
- Lịch trình giao hàng và điểm đến
- Yêu cầu truy xuất nguồn gốc lô hàng
Nguyên mẫu và giá sản xuất của cùng một lăng kính thường chênh lệch từ 30% trở lên mỗi chiếc. Dụng cụ, thiết bị chặn và quá trình phủ được khấu hao theo số lượng khác nhau, do đó, việc trích dẫn từng giai đoạn riêng biệt sẽ mang lại bức tranh rõ ràng hơn so với một số liệu tổng hợp duy nhất.
Gửi bản vẽ cùng với bước sóng hoạt động và công suất chùm tia tới chúng tôi đội ngũ kỹ thuật và việc xem xét dung sai thường có thể được hoàn thành cùng với báo giá thay vì sau khi các bộ phận đầu tiên đến.
Câu hỏi thường gặp về lăng kính quang học
Sự khác biệt giữa lăng kính quang học và thấu kính là gì?
Một thấu kính có bề mặt cong và tạo thành hình ảnh bằng cách hội tụ hoặc phân kỳ ánh sáng. Lăng kính có bề mặt được đánh bóng phẳng và thay đổi hướng, độ phân tán hoặc hướng của ánh sáng mà không tự tạo thành hình ảnh. Cả hai thường được kết hợp trong một cụm: lăng kính gập lại và định hướng đường đi, ống kính thực hiện lấy nét.
Dung sai góc lăng kính phải chặt đến mức nào?
Làm việc ngược từ ngân sách hệ thống. Các dụng cụ chiếu sáng và quan sát thông thường thường chịu được vài phút cung. Hình ảnh, đo lường và giao thoa kế thường cần 30 giây cung hoặc cao hơn. Một lăng kính nằm bên trong một tổ hợp nhiều thành phần phải luôn thẳng hàng theo nhiệt độ có thể cần 5 giây cung và thiết kế ngàm phải hỗ trợ điều đó.
Tôi nên chọn vật liệu nào cho lăng kính?
N-BK7 bao gồm hầu hết các công việc nhìn thấy được và cận hồng ngoại ở nhiệt độ vừa phải. Silica hợp nhất phù hợp với khả năng truyền tia cực tím sâu, ổn định nhiệt và khả năng chống chịu tác hại của tia laser cao hơn. Sapphire xử lý các môi trường khắc nghiệt và dải hồng ngoại với chi phí xử lý khó hơn. Kính có chỉ số chiết suất cao như N-SF11 cho độ lệch lớn hơn so với góc đỉnh nhỏ hơn, giúp giữ cho lăng kính phân tán luôn nhỏ gọn.
Lăng kính tùy chỉnh có thể được sản xuất với số lượng nhỏ?
Đúng. Việc chạy thử một số mẫu nguyên mẫu là việc thường xuyên và các yếu tố hạn chế thường là kích thước lô sơn phủ và công cụ cần thiết để chặn và đánh bóng một hình dạng bất thường. Việc cung cấp một bản vẽ hoàn chỉnh với dung sai ở lần yêu cầu đầu tiên sẽ rút ngắn đường dẫn từ báo giá đến bài viết đầu tiên.
Yêu cầu báo cáo kiểm tra trước khi bạn tranh luận về giá cả. Một lăng kính rẻ tiền không đạt yêu cầu kiểm tra bài viết đầu tiên sẽ tốn nhiều thời gian chương trình bị mất hơn so với một lăng kính được chỉ định chính xác.
32041102000130