Free form optika – systémy budoucnosti

Volně formované optické plochy bez rotační symetrie umožňují pro oblast optických systémů realizaci zcela inovativních konceptů. Používání free form optiky může vést k redukci počtu prvků v optickém systému, čímž je možné vyrábět menší, lehčí a efektivnější systémy. Optický design a výroba free form optiky předpokládají nejvyšší míru přesnosti a výrobního know-how.

Free form optika od asphericon

Objevte výhody free form optiky a systémů, které mohou být vyráběny inovativními technologiemi asphericon.

Nekonvenční tvary téměř ze všech materiálů (také keramiky a IR materiálů)
Čočky, zrcadla, monolitické prvky s průměry až 300 mm
Multifokální kompaktní systémy
Vynikající kvalita povrchu (až min. RMSi 50 nm)
Měření bez CGH včetně všech tolerancí pozic
Individuální tenké vrstvy a koncepty uchycení
Poradenství optického designu pro systémový design optimalizovaný z hlediska výroby

Ukázka měření naší free form optické plochy. Na obrázku je zobrazena naměřená optická plocha, společně s tolerancemi po dvou korekčních leštěních. (Cílená hodnota: RMS WFE < 35 mλ)

Systém Alvarez

Objevte také naše free form systémy na bázi Alvarezových čoček. Takové systémy přesvědčí především svou kompaktní konstrukcí. Díky tvaru povrchu je možné stupňovitě variabilně měnit optickou funkci. Příkladem toho je dynamická změna ohniskové vzdálenosti systému, kompenzace divergence laserových svazků, jakož i vytváření kvadratických profilů Top-Hat. Dotazy k našim Alvarezovým čočkám vám rádi zodpovíme při osobním kontaktu.

Sjednání schůzky

[Translate to Czech:] System layout and surface sag of the freeform optical system

Specifikace free form čočky

Free form optika jsou transmisní a reflexní povrchy, které se zřetelně liší od sférických a asférických geometrií. Výroba free form začíná definicí povrchu. K výrobě je vedle jasného popisu optiky třeba rovnice, shluk bodů nebo 3D-model.

Možná forma free form optiky je decentrované použití v podstatě rotačně symetrické čočky, která se tak přizpůsobí na oblast Off-Axis. Opticky relevantní část je vyříznuta (obr. 1), aby došlo v systémech k úspoře místa. Vzhledem k výrobě je symetrická čočka tímto způsobem vyrobitelná nákladově příznivěji a jednodušeji. Co se týká optického designu, je její povrch na základě docíleného optického efektu již free form. Jako vedlejší efekt takovéto decentrované čočky je však nárůst aberace u šikmo dopadajícího světla, což v důsledku rychle vede ke zhoršení kvality obrazu. Velkou výhodou „pravé“ free form optiky je, že díky speciální geometrii a velkému počtu stupňů volnosti umožňují velmi dobrou kvalitu zobrazení. Požadavky na optický design a výrobní proces jsou však v porovnání s běžnými symetrickými čočkami podstatně komplexnější a náročnější.

Evolution of different lens shapes from sphere to freeform optics — Obr. 1: Evoluce různých tvarů čoček od sférické až po free form optiku (stoupání komplexnosti zleva doprava)

Výhody a výzvy free form optiky

Na základě svého speciálního tvaru povrchu může free form optika plnit funkce, které nejsou s klasickou optikou realizovatelné. Zvláště u optických systémů, které vyžadují skládání dráhy svazku, jako např. u monolitů jsou free form optické plochy extrémní výhodou a mohou nahradit stávající větší uspořádání jako zrcadlové systémy. Pro názornost zobrazuje následující obrázek optický design monolitického systému skládajícího se se tří asférických povrchů a jednoho free form povrchu se simulovaným skládáním dráhy svazku. Vznikl znázorněný monolit v rámci Wachstumskern fo+.

Design of fo+ monolith — Obr. 2: Optický design monolitického systému. Vzniklý v rámci Wachstumskern fo+.

V porovnání se sférami a asférami mohou být nasazením free form optiky docílena zlepšení týkající se zorného pole (FOV) a numerické apertury (NA), jakož i velikosti a hmotnosti (porovnej obr. 3). Vysoká kvalita free form optiky je přitom nezbytným předpokladem pro stejně vysokou kvalitu optického systému.

Comparison in terms of field of view (FOV), numerical aperture (NA) and size. — Obr. 3: Porovnání mezi sférou, asférou a free form optikou, co se týká zorného pole (FOV), numerické apertury (NA) a velikosti.

Výhody free form optiky spočívají zejména v

jejich kompaktním tvaru,
potenciálním zmenšení optických systémů a
umožnění nových optických funkcí.

Díky svým optickým tvarům/plochám, které jsou uspořádány pouze málo nebo dokonce vůbec symetricky, vykazuje free form optika mnoho stupňů volnosti. Jejich výroba se podobá vysoce komplexním asférám. Tvar povrchu a lokální změna sklonu ovlivňují komplexnost geometrie a výrobního postupu, jakož i měření. Díky moderním výrobním a měřicím zařízením vyrábí asphericon i nekonvenční free form optiku a systémy. Navíc nabízíme poradenství v oblasti designu optiky, optických tenkých vrstev, objímky a rámečky a měření bez CGH (kompletní komponenty včetně všech tolerancí pozic).

Hledáte free form optiku pro projekt, který je skutečnou výzvou?

Zadat individuální poptávku

Porovnání

	Standardní kvalita	Přesná kvalita	Diamond-Turning
Průměr	8 – 300 mm	4 – 300 mm	1 - 150 mm
Tolerance průměru	± 0.1 mm	± 0.01 mm
Středová tloušťka	2 - 60 mm	2 - 60 mm	from 0,5 mm
Tolerance středové tloušťky	± 0.1 mm	± 0.05 mm
RMSi	0.75 – 0.3 µm	0.09 µm	0.1 µm
RMSi	2.0 – 3.0 nm	1.5 – 2.0 nm	up to 1 nm
Celoplošné interferometrické měření	volitelná opce	volitelná opce	volitelná opce
Tenké vrstvy	dle přání zákazníka	dle přání zákazníka	dle přání zákazníka
Materiál	dle přání zákazníka (včetně keramiky)	dle přání zákazníka (včetně keramiky)	dle přání zákazníka (včetně keramiky)
Objímky & rámečky	dle přání zákazníka	dle přání zákazníka	dle přání zákazníka
	Technický list ke stažení