광학 시스템에는 빛을 두 축에 집중시키는 렌즈가 항상 필요한 것은 아닙니다. 목표가 레이저 라인 생성, 선형 검출기 조명, 빔 종횡비 수정 또는 시준된 빔을 한 방향으로만 집중시키는 것인 경우 구면 렌즈는 원치 않는 광학 효과를 유발할 수 있습니다. 그 힘은 두 축 모두에 작용하지만 많은 빔 형성 응용 분야에서는 하나만 제어해야 합니다.

이것이 바로 평면볼록 원통형 렌즈가 유용해지는 곳입니다. 이를 범용 포커싱 요소로 취급하는 대신 광학 엔지니어는 필요한 광 출력, 작동 거리, 빔 크기, 파장 및 표면 사양에 따라 이를 선택해야 합니다. 라인 위치와 빔 품질이 중요한 시스템의 경우 초점 거리 허용 오차 및 표면 정확도와 같은 매개변수는 공칭 렌즈 직경만큼 중요할 수 있습니다.

Plano-Convex Cylindrical Lens가 한 축에서 빛을 제어하는 ​​방법

평면 볼록 원통형 렌즈는 양의 원통형 광학 출력을 가지며, 이는 직교 축은 실질적으로 영향을 받지 않고 한 축을 따라 빛의 전파를 주로 변경한다는 의미입니다. 이 동작은 기존 구면 렌즈와 근본적으로 다릅니다.

점 광원이 적절하게 배치되면 원통형 렌즈는 점을 선 이미지로 변환할 수 있습니다. 시준된 입력광을 사용하면 설계된 초점 위치에서 라인 초점을 생성할 수 있습니다. 동일한 단일 축 광 출력은 이미지의 한 차원을 압축하거나 확장할 수도 있으므로 렌즈는 빔 종횡비를 변경하는 데 유용합니다.

이 원리는 레이저 시스템에서 특히 중요합니다. 레이저 라인 생성에서 초점 거리는 들어오는 빔과 라인 초점 사이의 관계를 결정합니다. 초점 거리가 짧을수록 일반적으로 수렴이 더 강해지고 광학 배열이 더욱 컴팩트해지며, 초점 거리가 길수록 작동 거리가 길어지고 빔 형상이 달라집니다.

라인 검출기 조명의 목적은 단순히 가능한 가장 좁은 라인을 생성하는 것이 아닙니다. 초점 위치, 라인 균일성, 빔 직경 및 검출기 형상이 모두 일치해야 합니다. 초점 거리가 부적합한 렌즈는 렌즈 자체가 공칭 사양을 충족하더라도 라인이 활성 감지 평면 외부에 배치될 수 있습니다.

레이저 프로젝션 및 아나모픽 빔 성형에도 동일한 고려 사항이 적용됩니다. 광 출력은 한 축에서 작용하므로 평면-볼록 원통형 렌즈는 다른 축에 동일한 포커싱 출력을 적용하지 않고도 타원형 또는 비대칭 빔의 너비 대 높이 비율을 수정할 수 있습니다.

ECOPTIK은 이러한 유형의 제어된 광학 동작이 필요한 응용 분야를 위한 정밀 광학 부품을 제조합니다. 이 회사는 15년 동안 광학 부품 제조 기술을 연구해 왔으며 원통형 거울, 구면 렌즈, 돔 광학, 미세 광학 부품, 필터, 프리즘, 윈도우 및 기타 정밀 광학 부품을 생산하고 있습니다. 재료 기능에는 Schott 및 CDGM 광학 유리, Corning 유리, 사파이어, CaF2, MgF2, 용융 실리카, 실리콘, ZnSe 및 ZnS가 포함됩니다.

어떤 Plano-Convex Cylindrical Lens 사양이 중요합니까?

사양서는 독립적인 숫자의 집합이 아닌 광학 시스템에 따라 평가되어야 합니다.

투과율은 파장에 크게 좌우되기 때문에 재료를 가장 먼저 고려해야 합니다. N-BK7/H-K9L은 가시광선 및 근적외선 광학 시스템에 일반적으로 선택되는 반면, 용융 실리카는 자외선 투과 또는 더 넓은 파장 성능이 필요할 때 특히 유용합니다. CaF2는 자외선 및 적외선 영역에 걸쳐 적절한 투과 특성이 필요한 응용 분야에 고려될 수 있습니다.

ECOPTIK의 평면 볼록 원통형 렌즈에 사용 가능한 직경 범위는 2mm ~ 300mm입니다. 적절한 직경은 입사 빔 크기와 필요한 투명 조리개에 따라 달라집니다. 불필요하게 큰 직경은 패키지 크기와 비용을 증가시킬 수 있으며, 조리개가 부족하면 빔이 잘리고 원치 않는 회절이나 강도 변화가 발생할 수 있습니다.

초점 거리는 또 다른 기본 선택 매개변수이며, 사용 가능한 값은 4mm에서 1000mm까지입니다. 올바른 초점 거리는 단순히 특정 수치 사양을 제공하기 때문에 선택하는 것이 아니라 필요한 작동 거리와 빔 형상에서 파생되어야 합니다.

예를 들어, 소형 레이저 포커싱 어셈블리는 짧은 초점 거리를 선호할 수 있는 반면, 더 긴 작동 거리를 갖는 투영 또는 검사 시스템은 실질적으로 더 긴 초점 거리를 요구할 수 있습니다. 아나모픽 빔 성형에서는 초점 거리도 들어오는 빔 크기 및 원하는 종횡비 변화와 함께 고려해야 합니다.

직경 공차는 일반적으로 +0.0/-0.1mm로 지정됩니다. 이 매개변수는 많은 광학 계산에서 초점 거리보다 영향력이 적을 수 있지만 원통형 렌즈가 정밀 기계 배럴 또는 정렬 구조에 장착되는 경우 관련이 있습니다.

초점 거리 허용 오차와 표면 품질이 중요한 이유

공칭 초점 길이는 제조된 모든 렌즈가 정확히 이론적 위치에 광학 초점을 배치한다는 의미는 아닙니다. ECOPTIK은 고정밀 요구 사항의 경우 ±1%에서 덜 까다로운 응용 분야의 경우 ±3% 범위의 초점 거리 허용 오차를 제공할 수 있습니다.

이 허용오차의 실제 효과는 광학 시스템에 따라 달라집니다. 레이저 라인 포커싱 시스템에서 초점 거리 편차는 예상되는 라인 초점 위치를 변경합니다. 조립하는 동안 추가적인 기계적 조정이 필요할 수 있습니다. 조정 이동 거리가 제한된 시스템에서 더 큰 초점 거리 허용 오차는 단순한 제조 사양보다는 설계 제약이 될 수 있습니다.

표면 품질과 표면 정확도도 서로 다른 매개변수로 취급되어야 합니다.

40-20 또는 60-40으로 제공되는 표면 품질은 긁힘이나 흠집 등 눈에 보이는 표면 결함과 관련이 있습니다. 이러한 결함은 산란 및 미광의 원인이 될 수 있으며, 이는 광학 시스템이 원치 않는 빛에 대해 상대적으로 높은 감도를 갖는 레이저 응용 분야에서 더욱 눈에 띄게 됩니다.

표면 정확도는 광학 표면이 의도한 모양에서 벗어난 정도를 나타냅니다. ECOPTIK은 632.8nm에서 λ/2 및 λ/4 사양을 제공합니다. 표면 정확도가 높을수록 광학 파면을 더 효과적으로 제어할 수 있으며, 이는 원통형 렌즈가 정밀 포커싱, 레이저 프로젝션 또는 이미징 용도에 사용될 때 특히 중요합니다.

따라서 적절한 사양은 시스템 감도에 따라 결정됩니다. 실험실 광학 설정에는 일반 조명 시스템보다 더 엄격한 표면 정확도가 필요할 수 있습니다. 그러나 모든 애플리케이션에 대해 사용 가능한 최고 사양을 구입한다고 해서 그에 비례하는 시스템 수준 이점이 자동으로 제공되는 것은 아닙니다.

평면-오목 렌즈와 평면-볼록 렌즈의 차이점은 무엇입니까?

외모의 차이보다는 기능의 차이가 더 중요합니다.

평면-볼록 원통형 렌즈는 양의 원통형 파워를 제공하고 빛이 한 축을 따라 수렴되도록 합니다. 따라서 라인 포커싱, 라인 생성, 슬릿 조명 및 1축 빔 압축과 같은 애플리케이션에 적합합니다.

평면 오목 원통형 렌즈는 음의 원통형 파워를 제공하고 빛이 한 축을 따라 발산하도록 합니다. 라인 초점을 생성하는 대신 빔의 한 차원을 확장하거나 기존 빔 형상을 보정하는 데 사용할 수 있습니다.

이러한 이유로 선택은 빔 전파에 필요한 변경으로 시작되어야 합니다.

1축 수렴 또는 라인 포커싱 필요 → 평볼록 원통형 렌즈

1축 발산 또는 빔 확장 필요 → 평면오목 원통형 렌즈

그런 다음 들어오는 빔 상태를 고려해야 합니다. 라인 초점이 필요한 시준된 레이저 빔은 제어된 확장이 필요한 이미 발산하는 빔과 다른 구성을 요구합니다. 따라서 렌즈 방향, 작동 거리, 초점 거리, 빔 직경을 함께 평가해야 합니다.

예를 들어 아나모픽 시스템에서는 평면-오목 원통형 렌즈가 먼저 한 축을 확장할 수 있는 반면 포지티브 원통형 요소는 이후에 제어된 수렴을 제공할 수 있습니다. 광학 설계는 하나의 요소 또는 조합이 적절한지 여부를 결정합니다.

용도에 맞게 렌즈 맞추기

레이저 라인 포커싱의 경우 초점 거리와 표면 정확도는 라인이 형성되는 위치와 광학 시스템이 빔을 얼마나 정확하게 제어하는지에 영향을 미치기 때문에 특별한 주의를 기울여야 합니다.

라인 검출기 또는 슬릿 조명의 경우 주요 고려 사항은 단일 축 포커싱, 선명한 조리개, 라인 균일성 및 초점면과 검출기 표면 간의 관계로 이동합니다.

레이저 투영의 경우 광학 시스템이 투영 경로에서 의도한 라인이나 이미지 형상을 유지해야 하기 때문에 작동 거리, 초점 거리, 재료 투과 및 표면 품질이 더욱 중요해집니다.

아나모픽 빔 성형에는 또 다른 수준의 고려가 필요합니다. 엔지니어는 초기 빔 종횡비, 수정이 필요한 축, 대상 종횡비 및 사용 가능한 광학 경로 길이를 알아야 합니다. 이러한 요구 사항을 정의하지 않고 직경이나 초점 거리만으로 원통형 렌즈를 선택하면 부적합한 빔 프로필이 발생할 수 있습니다.

ECOPTIK은 이러한 유형의 애플리케이션 중심 광학 맞춤화를 지원합니다. 제조 및 검사 기능에는 ZYGO 레이저 간섭계, ZEISS CMM Spectrum 및 Agilent Cary 7000 UMS가 포함되어 있어 프로젝트 요구 사항에 따라 치수, 표면 및 스펙트럼 특성을 평가하고 보고할 수 있습니다. 광학 부품을 개별 요소로 공급하기보다는 더 큰 어셈블리에 통합해야 하는 경우에도 렌즈 어셈블리 서비스를 이용할 수 있습니다.

적합한 Plano-Convex Cylindrical Lens 선택

광학 엔지니어의 경우 올바른 평면-볼록 원통형 렌즈는 단일 축 광학 출력이 시스템의 나머지 부분과 상호 작용하는 방식에 따라 결정됩니다. 직경은 사용 가능한 조리개를 정의하고, 초점 거리는 초점 기하학적 구조를 설정하고, 재료는 파장 적합성을 결정하며, 제조 허용 오차는 물리적 구성 요소가 광학 설계와 얼마나 밀접하게 일치하는지에 영향을 미칩니다.

직경 2~300mm, 초점 거리 4~1000mm, 초점 거리 허용 오차 ±1%~±3%, 표면 품질 40~20 또는 60~40, 632.8nm에서 λ/2 또는 λ/4 표면 정확도 등의 사용 가능한 사양 범위는 레이저, 이미징, 조명 및 빔 성형 요구 사항에 대한 다양한 옵션을 제공합니다.

엔지니어는 크기나 공칭 초점 거리만을 기준으로 원통형 렌즈를 선택하는 대신 빔 직경, 파장, 작동 거리, 필요한 라인 위치, 대상 빔 종횡비, 파면 오류 및 산란에 대한 시스템 감도부터 시작해야 합니다. 평면-볼록형 원통형 광학 장치와 평면-오목형 원통형 광학 장치의 기능적 차이를 이해하면 용도에 맞는 적절한 광 출력과 사양 수준을 선택할 수 있습니다.