5 Tipps für die Konstruktion mit Katalogoptiken | Edmund Optics

Autoren: Jeremy Govier

Die Verwendung von Standardoptiken aus dem Katalog bei Ihrer nächsten Konstruktion bringt viele Vorteile mit sich.
Wenn Sie aufgrund des Budgets oder des Zeitrahmens keine kundenspezifischen Optiken in Ihrer Anwendung einsetzen können, bieten sich Optiken aus dem Katalog an – diese sind jederzeit verfügbar und können problemlos in Ihr Design integriert werden. Hier einige Tipps, wie Sie einfach und erfolgreich mit Standardoptiken konstruieren:

1. VEREINFACHEN

Beginnen Sie auf dem Papier mit einem paraxialen Entwurf und teilen Sie diesen in Subsysteme mit endlich und unendlich konjugierten optischen Gruppen auf. Ermitteln Sie die benötigte Brennweite für jede Gruppe, bevor Sie versuchen, in einem Programm wie Zemax, Code V oder einem anderen Ray-Tracing-Programm Ihrer Wahl, das Design zu optimieren. Sobald Sie die benötigte Brennweite ermittelt haben, können Sie mit Hilfe der Abbildungsgleichungen in Kleinwinkelnäherung bereits die Standardlinsen mit den benötigten Brennweiten auswählen. Die meisten Ray-Tracing-Programme enthalten bereits eine Auswahl von Standardlinsen (Abbildung 1), mit denen Sie Ihr System modellieren und die Abstände optimieren können. Ist das nicht der Fall, können Sie die Linsen in der Regel anhand der vom Lieferanten bereitgestellten Informationen in die Software eingeben. Alle TECHSPEC^®-Komponenten von Edmund Optics sind in den meisten Konstruktionscodes erhältlich, Zemax-Dateien finden Sie auf unserer Website.

Bild 1: Zemax-Linsenkatalog

2. MONOCHROMATISCH ARBEITEN

Nutzen Sie, wenn möglich, eine monochromatische Lichtquelle, beispielsweise eine LED oder einen Laser, oder erzeugen Sie selbst eine monochromatische Lichtquelle mit Hilfe eines optischen Filters. Die Komplexität eines optischen Systems reduziert sich deutlich, wenn Sie mit monochromatischem Licht oder einem schmalen Wellenlängenband arbeiten. Als Faustregel gilt, dass die Reduktion der Bandbreite auf unter 50 nm die Verwendung von Einzellinsen in Ihrer Konstruktion ermöglicht. Chromatische Aberrationen erschweren das Design deutlich und Systeme, die keine breitbandige Lichtquelle benötigen, sind deutlich einfacher zu realisieren.

3. NUTZEN SIE FERTIGE SUBSYSTEME

Wenn Sie Standardprodukte wie Achromate, Mikroskopobjektive, Bildverarbeitungsobjektive, mehrteilige Relaisoptiken oder andere Subsysteme einsetzen, können Sie die Anforderungen Ihrer Anwendung hinsichtlich Farb- und Winkelkorrektur oder freier Apertur häufig bereits exakt einhalten. In vielen Fällen lassen sich diese Subsysteme sogar in Ihrer Software modellieren, wenn die Daten vom Lieferanten zur Verfügung gestellt werden (siehe Bild 2). Selbst wenn keine Daten verfügbar sind, können Sie das Subsystem mit einer paraxialen Fläche näherungsweise darstellen.

Bild 2: Designdaten einer EO-Mikrovideolinse (#58-204)

4. MONTAGEOPTIONEN BEACHTEN

Ob bei der Fertigung der ersten Prototypen oder dem Versuch, Zeit und Geld zu sparen, durch die Vermeidung kundenspezifischer Mechanik - berücksichtigen Sie die bereits fertig erhältlichen Optikhalterungen. Cage-Systeme (siehe Seite 232-237) erleichtern die Montage Ihrer optischen Komponenten und bieten einen großen Freiraum zur Einstellung der Abstände. Die meisten Standard-Cage-Systeme sind für optische Komponenten in den üblichen Größen sowie für den Anbau von Mikroskopobjektiven, Kameraobjektiven mit C-Mount und anderen Subkomponenten geeignet.

5. VERWENDEN SIE KOMPONENTEN DORT, WO DIESE FUNKTIONIEREN

Ab Katalog erhältliche Optikkomponenten, beispielsweise plankonvexe Linsen (PCX), plankonkave Linsen (PCV), doppelkonvexe Linsen (DCX), doppelkonkave Linsen (DCV) sowie Achromate (siehe Seiten 17-55) sind für kleine Sichtfelder und Aperturen optimiert. Diese Komponenten funktionieren am besten, wenn sie in Systeme integriert werden, bei denen keine großen Einfallswinkel auftauchen. Wenn Sie beispielsweise eine Relaisoptik mit hoher Vergrößerung konstruieren, verwenden Sie auf der Seite mit hoher numerischer Apertur ein komplexes Mehrelement-Subsystem und für die Seite mit der niedrigen numerischen Apertur einen Achromaten. Ein 15X-System beispielsweise (Bild 3) besteht objektseitig aus einem unendlich korrigierten 20X-Mikroskopobjektiv und einer achromatischen Linse mit 150 mm Brennweite auf der Bildseite. Diese Kombination ergibt ein sehr gut korrigiertes System.

Bild 3: Nutzen Sie für den schnellen Aufbau eines 15X-Mikroskops Standardkomponenten.