
Free form optika
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
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.
![[Translate to Czech:] System layout and corresponding surface sag of freeform optical system [Translate to Czech:] System layout and surface sag of the freeform optical system](/fileadmin/_processed_/d/6/csm_Freeforms_AvarezSystem_ee0387ad0e.jpg)
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.

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+.

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.

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?
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 |

FREE FORM OPTIKA PRO TERMOGRAFICKÝ SYSTÉM
Referenční projekt
Detaily projektu
Pro prodej optických systémů free form optiky pro tuzemské a mezinárodní zákazníky měla být v rámci Wachstumskern fo+ vyvinuta technologie opracování k výrobě pro free form optiky z nejrůznějších materiálů (UV, VIS, IR). Výsledkem je monolit z germania ke zjednodušení polohování IR optiky (např. u termografických systémů).
Realizace projektu
- Optický design: zachování původní kvality zobrazení při současném zmenšení systému (úspora prostoru zástavby a hmotnosti až o 50 %)
- Výroba: správné polohování (poloha, naklápění) všech ploch k sobě, současné měření všech stupňů volnosti ve vztahu k referenčním strukturám
- Optimalizace celkového procesního řetězce při zohlednění „Design to cost“ a „Design to manufacturing“
- Vytvoření směrnic pro popisování free form optiky (DIN ISO 10110-19)
asphericon GmbH
Stockholmer Str. 9
07747 Jena
phone +49 (0) 3641 3100 500
fax +49 (0) 3641 3100 501
sales[at]asphericon.com