การผลิตและการทดสอบทางแสง

Q: ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การผลิตและการทดสอบทางแสง

การผลิตและการทดสอบทางด้านทัศนศาสตร์ คือกระบวนการผลิตและทดสอบ ชิ้นส่วน ทางด้านทัศนศาสตร์ ซึ่งครอบคลุมขั้นตอนการผลิตและการกำหนดค่าการทดสอบทางด้านทัศนศาสตร์ที่หลากหลาย

Q: เทคนิคการผลิต

เทคนิคที่ไม่ธรรมดา ได้แก่ การกลึงเพชรจุดเดียว (SPDT) และ การขัดเงาด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (MRF) [ 3 ]

การผลิตและการทดสอบทางด้านทัศนศาสตร์คือกระบวนการผลิตและทดสอบ ชิ้นส่วน ทางด้านทัศนศาสตร์ซึ่งครอบคลุมขั้นตอนการผลิตและการกำหนดค่าการทดสอบทางด้านทัศนศาสตร์ที่หลากหลาย

การผลิตเลนส์ ทรงกลมแบบดั้งเดิม มักเริ่มต้นด้วยการสร้างรูปทรงคร่าวๆ ของเลนส์โดยการเจียรชิ้นงานแก้ว^{[ 1 ]}ตัวอย่างเช่น สามารถทำได้ด้วยเครื่องมือวงแหวน จากนั้น พื้นผิวเลนส์จะถูกขัดเงาให้ได้รูปทรงสุดท้าย โดยทั่วไปจะทำโดยการขัดแบบ Lapping —การหมุนและถูพื้นผิวเลนส์ที่หยาบกับเครื่องมือที่มีรูปทรงพื้นผิวที่ต้องการ โดยใช้ส่วนผสมของสารขัดถูและของเหลวระหว่างกัน โดยทั่วไปจะใช้เครื่องมือแกะสลักที่ทำจากยางมะตินเพื่อขัดเงาพื้นผิวของเลนส์ ส่วนผสมของสารขัดถูเรียกว่าสารละลาย และโดยทั่วไปจะทำจากซีเรียมหรือเซอร์โคเนียมออกไซด์ในน้ำโดยเติมสารหล่อลื่นเพื่อช่วยให้เครื่องมือยางมะตินเคลื่อนที่ได้โดยไม่ติดเลนส์ ขนาดอนุภาคในสารละลายจะถูกปรับเพื่อให้ได้รูปทรงและผิวสำเร็จที่ต้องการ

ประเภทของการขัดเงา ได้แก่ การขัดเงาแบบดาวเคราะห์ การขัดเงาแบบสองด้าน และการขัดเงาแบบทรงกระบอก^{[ 2 ]}

ในระหว่างการขัดเงา เลนส์อาจถูกทดสอบเพื่อยืนยันว่าได้รูปทรงที่ต้องการ และเพื่อให้แน่ใจว่ารูปทรงสุดท้ายมีรูปทรงที่ถูกต้องภายในความแม่นยำที่อนุญาต การเบี่ยงเบนของพื้นผิวเลนส์จากรูปทรงที่ถูกต้องมักจะแสดงเป็นเศษส่วนของความยาวคลื่นสำหรับความยาวคลื่นแสงที่สะดวก (อาจเป็นความยาวคลื่นที่เลนส์จะถูกใช้งาน หรือความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ซึ่งมีแหล่งกำเนิดแสง) เลนส์ราคาถูกอาจมีการเบี่ยงเบนของรูปทรงมากถึงหลายความยาวคลื่น (λ, 2λ เป็นต้น) เลนส์อุตสาหกรรมทั่วไปจะมีค่าเบี่ยงเบนไม่เกินหนึ่งในสี่ของความยาวคลื่น (λ/4) เลนส์ที่มีความแม่นยำสูงสำหรับใช้ในงานต่างๆ เช่นเลเซอร์อินเตอร์เฟอโรเมตรและโฮโลแกรมมีพื้นผิวที่มีความคลาดเคลื่อนหนึ่งในสิบของความยาวคลื่น (λ/10) หรือดีกว่านั้น นอกจากลักษณะพื้นผิวแล้ว เลนส์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านคุณภาพพื้นผิว (รอยขีดข่วน รอยบุ๋ม จุดด่าง เป็นต้น) และความแม่นยำของขนาดด้วย

เทคนิคการผลิต

การผลิตแผ่นกระจกเปล่า
- การผสมแบบเป็นชุด
- เทคนิคการหล่อ
- ตาราง การอบอ่อนและอุปกรณ์
- เทคนิคการกำหนดลักษณะทางกายภาพ
- การวัด ดัชนีหักเหและการคำนวณลำดับวงศ์ของโลหะหลอมเหลว
เทคนิคการ ขึ้นรูปเพชร
- กระบวนการและอุปกรณ์การสร้างเส้นโค้งด้วยล้อเพชร
- กระบวนการและอุปกรณ์การลับคมเพชร
เทคนิค การผลิตเม็ดทรายแบบหลวม :
- การบดหยาบ
- การบดละเอียด
- การขัดเงาและการปรับแต่ง
เทคนิคการ ขึ้นรูปแก้ว
- การขึ้นรูปกระจกที่มีความแม่นยำสูง

เทคนิคที่ไม่ธรรมดา ได้แก่การกลึงเพชรจุดเดียว (SPDT) และการขัดเงาด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า (MRF) ^{[ 3 ]}

การเจียรแบบไม่มีสารขัดถู

การเจียรด้วยสารขัดอิสระเป็นเทคนิคการเจียรพื้นผิวของวัสดุก่อนการขัดเงา โดยเกี่ยวข้องกับการใช้อนุภาคขนาดเล็กของเม็ดทรายเพื่อเจียรเศษวัสดุขนาดเล็กออกจากพื้นผิวของชิ้นงานทางแสง อนุภาคเม็ดทรายเหล่านี้เรียกว่าสารขัดอิสระ โดยจะเติมอนุภาคเหล่านี้ลงในสารละลายเหลว ซึ่งจะอยู่ระหว่างแผ่นเจียรและวัสดุ จะใช้การเคลื่อนที่แบบเลื่อนระหว่างแผ่นเจียรและวัสดุ^{[ 4 ]}

หลังจากเจียรแล้ว จะมีความหยาบผิวเล็กน้อย ซึ่งขึ้นอยู่กับขนาดของเม็ดเจียร นอกจากนี้ยังมีการแตกร้าวเล็กน้อยใต้พื้นผิวของวัสดุ ซึ่งเรียกว่าความเสียหายใต้พื้นผิว (SSD) ^{[ 4 ]}

เพื่อลดปริมาณความหยาบของพื้นผิวและความเสียหายใต้พื้นผิว สามารถทำการเจียรเพิ่มเติมด้วยขนาดเม็ดทรายที่เล็กลงได้^{[ 4 ]}โดยทั่วไปจะใช้การเจียรสองหรือสามขั้นตอน โดยขั้นตอนที่สองและสามจะมีขนาดเม็ดทรายที่ลดลง ตัวอย่างเช่น ชุดขนาดเม็ดทรายทั่วไปคือ 30 ไมโครเมตร จากนั้น 15 ไมโครเมตร จากนั้น 9 ไมโครเมตร ชุดขนาดเม็ดทรายอีกชุดหนึ่งคือ 20 ไมโครเมตร จากนั้น 12 ไมโครเมตร จากนั้น 5 ไมโครเมตร^{[ 4 ]}

ประเภทของสารขัดถู ได้แก่อะลูมิเนียมออกไซด์เพชรอุตสาหกรรม และซิลิคอนคาร์ไบด์โดยทั่วไปแล้ว เพชรจะใช้สำหรับการเจียรวัสดุที่แข็งมาก หรือสำหรับผลึกบางชนิดเท่านั้น^{[ 5 ]}

การขัดเงา

เลนส์จะถูกขัดเงาในสารละลายของอนุภาคขัดถู ของเหลวที่เป็นตัวนำ และสารเติมแต่งเพิ่มเติม^{[ 6 ]}ประเภทของอนุภาคขัดถูที่สามารถใช้ได้ ได้แก่เซเรียม(IV) ออกไซด์เพชร อะลูมิเนียมออกไซด์ และซิลิกาคอลลอยด์^{[ 6 ]}สารเติมแต่งเพิ่มเติม ได้แก่ สารแขวนลอย สารหล่อลื่น และสารซักฟอก^{[ 6 ]}

วัสดุ

มีวัสดุหลายชนิดที่สามารถใช้สำหรับส่วนประกอบทางแสงได้ รวมถึงแก้วชนิดต่างๆซิลิกาหลอมเหลว ซิลิคอน และควอตซ์ผลึก [ 7 ^]^{แคลเซียม}^ฟลูออไรด์ (CaF _{2 ) สามารถใช้เป็นวัสดุทางแสง}ได้แม้ว่าจะแตกหักและเป็นรอยขีดข่วนได้ง่าย^[⁷^]

วัสดุสำหรับส่วนประกอบออปติกอินฟราเรด ได้แก่ซิงค์เซเลไนด์ (ZnSe), ซิงค์ซัลไฟด์ (ZnS) และแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) ^{[ 7 ]}

ข้อกำหนด

ข้อกำหนดเฉพาะสำหรับชิ้นส่วนทางแสงจะแตกต่างกันไปตามประเภทของชิ้นส่วนนั้นๆ:

ข้อกำหนดสำหรับปริซึมประกอบด้วยข้อผิดพลาดแบบพีระมิด เส้นทางลำแสง การเคลื่อนและการเบี่ยงเบนของลำแสง มุมฐาน เศษขอบหลังคา หน้าคลื่น และโพลาไรเซชัน^{[ 8 ]}

ข้อกำหนดสำหรับเลนส์แอสเฟอริกประกอบด้วยรัศมีฐานพร้อมค่าความคลาดเคลื่อน สัมประสิทธิ์โคนและพหุนาม การอ้างอิงทรงกลมที่เหมาะสมที่สุด การอ้างอิงตารางความโค้ง ค่าความคลาดเคลื่อนของข้อผิดพลาดความโค้ง ข้อผิดพลาดความชันเทียบกับแบนด์วิดท์ หน้าคลื่นต่อการทดสอบที่กำหนด การเอียง และการเบี่ยงเบนศูนย์กลาง^{[ 8 ]}

ข้อกำหนดการเคลือบทางแสงประกอบด้วยรูรับแสง การสะท้อน การส่งผ่าน การดูดซับ การเปลี่ยนเฟส การยึดเกาะ ความต้านทานต่อการสึกหรอ และขีดจำกัดความเสียหาย^{[ 8 ]}

เพื่อหลีกเลี่ยงการสูญเสียที่แก้ไขไม่ได้จากการมีความหนาน้อยกว่าขั้นต่ำ ช่างเลนส์จึงพยายามปฏิบัติตามข้อกำหนดอื่นๆ ทั้งหมดสำหรับส่วนประกอบทางแสงที่ความหนาสูงสุดที่อนุญาตภายในค่าความคลาดเคลื่อน^{[ 9 ]}

คุณภาพพื้นผิว

คุณภาพพื้นผิวคือสภาพของพื้นผิวของส่วนประกอบทางแสง ซึ่งบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของข้อบกพร่อง เช่น รอยขีดข่วนและหลุม^{[ 10 ]}โดยทั่วไปจะให้คะแนนตามข้อกำหนดรอยขีดข่วน-หลุม (SD) ^{[ 11 ]}

มาตรฐานสำหรับการระบุคุณภาพพื้นผิว ได้แก่ ข้อกำหนดประสิทธิภาพทางทหารของสหรัฐฯ MIL-PRF-13830B และ ISO 10110 ^{[ 10 ]} MIL-PRF-13830B เดิมคือ MIL-O-13830a มาตรฐานอื่นๆ ได้แก่ MIL-C-48497a และ MIL-F-48616 ซึ่งปัจจุบันไม่ใช้งานแล้วและใช้ได้เฉพาะกับสารเคลือบเท่านั้น^{[ 11 ]}มาตรฐานทางทหารทั้งสามฉบับนี้ขาดข้อกำหนดสำหรับพารามิเตอร์พื้นผิวทางสถิติ เช่น ความหยาบเฉลี่ยกำลังสอง ข้อผิดพลาดของความลาดชัน และคลื่น^{[ 11 ]}ส่วนขยายและการปรับปรุงของ MIL-PRF คือมาตรฐาน ANSI/OEOSC OP1.002 ^{[ 11 ]}

เทคนิคการทดสอบ

การวัดโปรไฟล์พื้นผิวโดยตรง
การสำรวจพื้นผิวโดยตรง (โดยไม่มีอุปกรณ์ทางแสงใดๆ มาเกี่ยวข้อง เช่นการทดสอบขอบมีดของฟูโกต์ การ ทดสอบรอนชีการทดสอบคอสติก )
อุปกรณ์ช่วยทางแสง ( ตัวแก้ไขจุดบกพร่อง , โฮโลแกรมที่สร้างด้วยคอมพิวเตอร์ฯลฯ)
การทดสอบด้วยอินเตอร์เฟอโรเมตริก

อินเตอร์เฟอโรเมตร Fizeauเป็นอินเตอร์เฟอโรเมตรประเภทมาตรฐานที่ใช้ในการผลิตทางแสง^{[ 12 ]}

สามารถใช้การแทรกสอดแบบต่อภาพเพื่อทดสอบเลนส์แอสเฟียร์ได้ โดยเกี่ยวข้องกับการทดสอบย่อยรูรับแสงที่นำมาต่อกันเป็นภาพความละเอียดสูงภาพเดียว^{[ 13 ]}

ดูเพิ่มเติม

หมายเหตุและเอกสารอ้างอิง

^ Shorey, Aric B.; Golini, Don; Kordonski, William (ตุลาคม 2550). "การตกแต่งพื้นผิวของเลนส์ที่ซับซ้อน" Optics and Photonics News . 18 (10). Optical Society of America: 14– 16.
^ Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 45–48 ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ ^a ^b ^c ^d Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 26 ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสง คู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 27 ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ ^a ^b ^c Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 38 ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ ^a ^b ^c Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 8 ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ ^a ^b ^c Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 10 ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสง คู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 11 ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ ^a ^b "การทำความเข้าใจข้อกำหนดคุณภาพพื้นผิว" . Edmund Optics . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 16 ธันวาคม 2023
^ ^a ^b ^c ^d Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 7 ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสง คู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 87 ISBN 978-0-8194-8676-9.
^ Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสง คู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 12 ISBN 978-0-8194-8676-9.

Malacara, D., การทดสอบร้านแว่นตา - ฉบับที่ 2 , John Wiley and Sons, 1992, ISBN 0-471-52232-5

ลิงก์ภายนอก

โรงงานผลิตเลนส์เสมือนจริง พิพิธภัณฑ์กล้องแคนนอนวิดีโอแนะนำขั้นตอนต่างๆ ภายในเว็บอินเทอร์เฟซแบบ Flash

[OPN-1] Shorey, Aric B.; Golini, Don; Kordonski, William (ตุลาคม 2550). "การตกแต่งพื้นผิวของเลนส์ที่ซับซ้อน" Optics and Photonics News . 18 (10). Optical Society of America: 14– 16.

[Lapping-2] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 45–48 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[FieldGuide-3] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE ISBN 978-0-8194-8676-9.

[FreeAbrasiveGrinding-4] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 26 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[AbrasiveTypes-5] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสง คู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 27 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[PolishingCompounds-6] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 38 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[OpticsMaterialsTable-7] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 8 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[OpticsSpecifications-8] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 10 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[Tolerances-9] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสง คู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 11 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[EdmundSurfaceQuality-10] "การทำความเข้าใจข้อกำหนดคุณภาพพื้นผิว" . Edmund Optics . เก็บถาวรจากต้นฉบับเมื่อวันที่ 16 ธันวาคม 2023

[SurfaceQuality-11] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตทางแสงคู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 7 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[Interferometry-12] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสง คู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 87 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[DesigningAspheres-13] Williamson, Ray (2011). คู่มือภาคสนามสำหรับการผลิตอุปกรณ์ทางแสง คู่มือภาคสนามของ SPIE เบลลิงแฮม วอชิงตัน: สำนักพิมพ์ SPIE หน้า 12 ISBN 978-0-8194-8676-9.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]