기존의 단일 렌즈는 간단한 포커싱이나 시준에는 충분하지만 광학 시스템이 여러 파장에 걸쳐 작동해야 하는 경우에는 그 한계가 더욱 분명해집니다. 서로 다른 파장이 서로 다른 양으로 굴절되기 때문에 파란색, 녹색 및 빨간색 빛은 서로 다른 축 위치에서 초점을 형성할 수 있습니다. 결과적으로 색 초점 이동으로 인해 점 크기가 증가하고 대비가 감소하며 색상 줄무늬 또는 흐릿한 세부 묘사가 발생할 수 있습니다.

형광 현미경, 광학 검사, 이미지 릴레이 및 분광학의 경우 이러한 효과는 측정 및 이미징 정확도에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이것이 바로 Achromatic Cemented Lens가 유용해지는 곳입니다. 다양한 분산 특성을 지닌 광학 크라운 유리와 부싯돌 유리를 결합함으로써 무채색 디자인은 선택된 파장을 공통 초점에 더 가깝게 만듭니다. 또한 접합된 2매 구조는 구면 수차를 제어하는 ​​데 도움이 되며 적절한 시스템 조건에서 동급 단일 렌즈보다 더 작은 스폿 크기를 생성합니다.

Achromatic Cemented Lens가 수차를 제어하는 ​​방법

Achromatic lens의 광학 원리는 단순히 두 번째 유리 조각을 추가하는 것이 아닙니다. 두 요소를 광학 쌍으로 선택하고 설계해야 합니다. 크라운 유리는 일반적으로 분산이 낮은 반면 플린트 유리는 분산이 더 높습니다. 광학 설계자는 굴절 및 분산 특성을 결합하여 각 개별 요소에 의해 발생하는 색 분산의 일부를 보상할 수 있습니다.

이는 다음과 같은 실용적인 질문에 대한 답입니다: 무색 렌즈의 목적은 무엇입니까?

주요 목적은 색수차를 줄여서 다양한 파장이 보다 일관된 포커싱과 이미징을 생성하도록 하는 것입니다. 적절하게 설계된 시스템에서 이는 축 색상을 줄이고 의도한 스펙트럼 범위 전체에서 더 작고 제어된 초점을 유지하는 데 도움이 됩니다.

두 번째 이점은 구면 수차 제어가 향상되었다는 것입니다. 싱글렛은 초점 거리, 조리개, 수차 보정 간의 절충이 필요할 수 있습니다. 두 개의 광학 요소를 사용하면 다양한 유리 유형과 표면 간에 광 출력을 분배할 수 있습니다. 이는 설계자에게 색수차와 단색 수차를 모두 제어할 수 있는 더 많은 자유도를 제공합니다.

접합된 구조는 기계적으로도 중요합니다. 에어 갭으로 분리된 두 개의 광학 요소를 두는 대신 요소가 하나의 어셈블리로 광학적으로 결합됩니다. 이는 공기-유리 인터페이스의 수를 줄이고 컴팩트한 광학 장치를 제공할 수 있지만 적절한 구성은 궁극적으로 파장, 전력 수준, 환경 조건 및 시스템 요구 사항에 따라 달라집니다.

정밀 응용 분야의 경우 광학 설계도 마찬가지로 정밀한 제조를 통해 뒷받침되어야 합니다. ECOPTIK은 직경 6mm ~ 200mm, 초점 거리 50mm ~ 2000mm의 무색 접합 렌즈를 생산합니다. 표면 정확도는 632.8nm 또는 532nm에서 λ/2부터 λ/10까지 지정할 수 있으며, 표면 품질 옵션에는 60/40, 40/20 및 20/10이 포함됩니다.

이 사양은 단순한 카탈로그 수치가 아닙니다. 파면 품질과 이미지 충실도가 중요한 경우 더 높은 표면 정확도가 중요할 수 있습니다. 예를 들어, 20/10 표면 품질 요구 사항은 60/40 사양보다 표면 결함을 더 엄격하게 제어할 수 있으며 까다로운 이미징 또는 레이저 관련 시스템에 적합할 수 있습니다. 올바른 사양은 기본적으로 최고 등급을 선택하기보다는 광학 예산에 따라 결정되어야 합니다.

Achromatic Cemented Lens와 Doublet: 차이점은 무엇입니까?

"이중선"은 두 요소로 구성된 광학 구조를 설명하고 "무색"은 광학 교정 대물렌즈를 설명하기 때문에 용어가 혼동을 일으킬 수 있습니다. 따라서 무색 접합 렌즈 자체가 무색 이중 렌즈가 될 수 있습니다.

이중 렌즈는 공기 공간이 있는 두 개의 개별 렌즈 요소로 구성되거나 두 요소가 함께 접합될 수 있습니다. 두 요소가 보완적인 광학 유리를 사용하고 색수차를 줄이도록 설계된 경우 어셈블리는 무색 이중선으로 설명될 수 있습니다.

이는 보다 유용한 엔지니어링 비교를 만듭니다.

무색 접착 렌즈 대 싱글렛: 접착 무색 디자인은 두 개의 유리 요소를 사용하여 색 보정 및 수차 관리에 훨씬 더 큰 자유를 제공합니다.

접합된 무색 이중선 대 공기 간격 이중선: 둘 다 색 보정을 제공할 수 있지만 기계적 구조, 광학 표면, 환경 요구 사항 및 사용 가능한 보정 유연성이 다릅니다.

컴팩트함, 공기-유리 인터페이스 감소 및 통합 단순성이 중요한 경우 접합형 디자인이 매력적일 수 있습니다. 공기 공간 설계는 수차 보정을 위한 추가적인 자유도를 제공하거나 특수 시스템에서 더 큰 유연성을 제공할 수 있습니다. 어느 건설도 보편적으로 우수하지는 않습니다. 적절한 선택은 파장 범위, 개구수, 이미지 요구 사항, 전력 수준 및 기계적 환경에 따라 달라집니다.

"왜 싱글렛 대신 무색 렌즈를 사용합니까?"라고 묻는 엔지니어들에게 대답은 주로 광학 성능에 관한 것입니다. 시스템이 의미 있는 파장 범위에서 작동하고 이미지 품질이 색 초점 이동으로 인해 제한되는 경우 단일항으로 인해 설계자는 타협을 받아들일 수 있습니다. 무채색 디자인은 선택한 파장의 초점을 더 가깝게 하여 이미지 일관성을 향상시킬 수 있습니다.

형광현미경

형광 현미경 검사에는 스펙트럼적으로 분리된 여기 및 방출 파장을 처리하기 위한 광학 부품이 필요한 경우가 많습니다. 색수차 보정이 제대로 이루어지지 않으면 서로 다른 파장이 서로 다른 위치에 집중되어 등록 및 이미지 선명도에 영향을 줄 수 있습니다.

무색 접합 렌즈는 설계된 파장 범위 전체에서 보다 일관된 초점을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. 따라서 현미경 제조업체의 경우 관련 사양은 단순히 초점 거리가 아닙니다. 유리 선택, 코팅 대역폭, 표면 정확도, 명확한 조리개 및 중심 편차 모두가 전체 광학 경로와 일치해야 합니다.

이미지 릴레이 및 머신 비전

이미지 릴레이 시스템에서는 가장자리 선명도 감소 또는 색상에 따른 이미지 변위로 인해 소량의 색 초점 이동이 눈에 띄게 나타날 수 있습니다. 머신 비전 시스템은 치수 측정이 일관된 이미지 대비와 특징 경계에 따라 달라질 때 더욱 민감할 수 있습니다.

초점 거리가 제어되고 중심 편차가 낮은 렌즈는 나머지 광학 계열과의 정렬을 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다. ECOPTIK은 3 arc min 미만에서 30 arc sec까지의 중심 편차 사양을 지원하므로 정밀 광학 어셈블리에 대한 더 엄격한 정렬 요구 사항을 해결할 수 있습니다.

분광학

분광 시스템은 의도적으로 상대적으로 넓은 파장 범위에서 작동할 수 있습니다. 이러한 시스템에서 색채 거동은 부수적인 문제라기보다는 광학 설계의 일부입니다. 정의된 스펙트럼 대역 전체에 걸쳐 향상된 포커싱 일관성이 필요한 용도에서는 achromatic lens를 선택할 수 있습니다.

그러나 무색소화는 모든 파장이 하나의 초점에서 완벽하게 일치한다는 의미는 아닙니다. 엔지니어는 실제 작동 파장 범위와 광학 설계에 지정된 잔류 색수차를 평가해야 합니다.

Achromatic Lens 성능에 영향을 미치는 것은 무엇입니까?

achromatic lens 선택은 렌즈 카탈로그보다는 광학 시스템부터 시작해야 합니다.

유리 조합에 따라 색수차 보정이 결정됩니다. Crown 및 Flint Glass는 굴절률, 아베수, 파장 범위 및 필요한 광 출력 분포에 따라 선택해야 합니다. ECOPTIK은 Schott, CDGM, Corning을 포함한 공급업체의 광학 재료뿐만 아니라 용융 실리카, 사파이어, CaF², MgF², 실리콘, ZnSe 및 ZnS와 같은 재료를 사용하여 광범위한 광학 맞춤 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

직경과 투명 구경은 부품을 통과할 수 있는 광학 빔의 양을 결정합니다. ECOPTIK은 직경의 85%보다 큰 투명 조리개로 6mm ~ 200mm의 직경을 제공합니다. 더 큰 렌즈가 자동으로 더 나은 이미지를 생성하지는 않습니다. 사용 가능한 조리개는 빔 크기 및 시스템 개구수와 일치해야 합니다.

초점 거리는 배율, 수렴 각도, 작동 거리 및 시스템 형상에 직접적인 영향을 미칩니다. 50~2000mm의 사용 가능한 범위에는 소형 이미징 구성 요소는 물론 더 긴 초점 거리의 광학 구성도 포함됩니다. 초점 위치에 대한 시스템의 민감도와 함께 초점 거리 허용 오차도 고려해야 합니다.

표면 품질과 표면 정확도는 산란 및 파면 품질에 영향을 미칩니다. 60/40 ~ 20/10 및 λ/2 ~ λ/10 범위의 사양을 사용하면 모든 응용 분야에 하나의 사양을 적용하는 대신 구성 요소를 다양한 성능 수준에 맞출 수 있습니다.

중심 편차는 렌즈가 광축과 정확하게 정렬된 상태를 유지해야 할 때 특히 중요합니다. 표면 품질이 뛰어난 렌즈라도 광학 축이 기계적 기준에 비해 충분히 제어되지 않으면 시스템 성능이 저하될 수 있습니다.

코팅은 실제 작동 파장, 입사각, 편광 요구 사항 및 환경 조건에 따라 선택해야 합니다. 하나의 스펙트럼 영역에 맞게 설계된 코팅이 자동으로 다른 스펙트럼 영역에 적합한 것으로 처리되어서는 안 됩니다.

신뢰할 수 있는 Achromatic Lens 제조업체를 선택하는 방법

광학 조달팀의 경우 제조업체는 견적 단가 이상으로 평가를 받아야 합니다. 신뢰할 수 있는 공급업체는 재료 선택, 렌즈 제작, 접착, 코팅, 치수 공차, 광학 테스트 및 배치 일관성에 대한 통제력을 입증할 수 있어야 합니다.

ECOPTIK은 광학 부품 제조 분야에서 15년의 경험을 보유하고 있으며 맞춤형 광학 부품 및 렌즈 조립 서비스를 제공합니다. 제조 범위에는 구면 렌즈, 돔 광학, 미세 광학 부품, 원통형 거울, 필터, 프리즘, 창 및 기타 정밀 광학이 포함됩니다.

품질 검증을 위해 ECOPTIK은 광학 및 치수 테스트와 제품 보고를 위해 ZYGO 레이저 간섭계, ZEISS CMM Spectrum, Agilent Cary 7000 UMS 등의 장비를 사용합니다. 이 테스트 기능은 조달 사양에 표면 정확도, 치수 공차, 중심 편차 또는 전송 관련 요구 사항이 포함될 때 특히 관련이 있습니다.

궁극적으로 최고의 Achromatic Cemented Lens는 반드시 사양이 가장 엄격하거나 가격이 가장 높은 렌즈가 아닙니다. 유리 조합, 초점 거리, 조리개, 표면 품질, 파면 정확도, 정렬 허용 오차, 코팅 및 기계적 구성이 광학 시스템에 적절하게 일치하는 구성 요소입니다. 엔지니어와 조달 팀의 경우 이러한 요소를 함께 평가하는 것이 개별 렌즈 사양을 개별적으로 비교하는 것보다 일관된 이미징 성능을 얻을 수 있는 더 안정적인 경로를 제공합니다.

결론: Achromatic Cemented Lens는 많은 광학 설계에서 동급 단일 렌즈보다 구면 수차 및 스팟 크기에 대한 더 나은 제어를 지원하는 동시에 색 초점 일관성을 향상시키는 실용적인 방법을 제공합니다. achromatic lens와 doublet 사이의 관계를 이해하는 것도 마찬가지로 중요합니다. "doublet"는 두 요소로 구성된 구조를 나타내고 "achromatic"은 의도된 색 보정을 나타냅니다. 현미경, 검사, 이미지 릴레이 및 분광학의 경우 최종 선택은 파장 범위, 유리 조합, 초점 거리, 조리개, 표면 품질, 파면 정확도, 정렬, 코팅 및 전체 광학 시스템의 실제 성능 요구 사항을 기반으로 해야 합니다.