Simulering av optiska system med hög precision och plastlinser

Imos Gubela har många års erfarenhet av utveckling av optiska system med hög precision. Företaget simulerar och producerar optiska system med hög precision med plastlinser från prototyper till serietillverkning. Optikspecialisten förlitar sig på ett simuleringsverktyg som tar hänsyn till material- och produktionsrelaterade toleranser.

Modern plast erbjuder en mängd fördelar jämfört med glas för produktion av optiska system. Plastlinser är betydligt lättare, kan produceras snabbt i stora kvantiteter och är förhållandevis enkla att montera ihop till komplexa system. För optimal utformning av linsen och ramen måste dock materialspecifika egenskaper beaktas. Fukt, omgivningstemperatur och mekanisk påfrestning orsakad av felaktig montering av linserna påverkar den optiska strålgången lättare än med glaslinser. För utvecklingen av optiska enheter med hög precision som sensorer kan optiska system enkelt simuleras, åtminstone på ytan, tack vare modern datorkraft. Men i praktiken finns det oundvikliga avvikelser från de idealiska förhållandena vid tillverkningen av linser och förhållandena på användningsplatsen spelar också in.

Utöver de teoretiska grunderna tar det simuleringsverktyg som används även hänsyn till alla material- och tillverkningsrelaterade toleranser. I den tillhörande produktionen kan sedan även komplexa linssystem av plast tillverkas exakt i serieproduktion utifrån simuleringen. Så här är det till exempel: B. avvikelsen för en dubbellins med två olika brännvidder är endast 3 μm. Statistiskt sett avviker endast en eller två optik av en miljon linser från det beräknade värdet.

När man implementerar en optikidé tar simuleringen hänsyn till en mängd olika parametrar som inte nödvändigtvis är omedelbart igenkännbara, beroende på de efterföljande driftsförhållandena. Till exempel förändras de vanliga optiska plasterna som PMMA (plexiglas) i sin expansion när det finns fluktuationer i temperatur eller luftfuktighet (plaster andas). För exakta sensorer som används över hela världen i olika klimatzoner måste detta beaktas under utvecklingen. En kombination av linser som t.ex. B. Att kompensera för varandra vid temperaturfluktuationer är en lösning. Linssystemets ram ingår också i beräkningsprocessen. Är det praktiskt eller orsakar det möjligen spänningar, vrids enheten när den är uppvärmd eller fuktig? Är toleranserna för linsfästet, ljuskällan och detektorn sådana att det optiska systemet fungerar som förväntat? Även de minsta avvikelserna på mindre än 1/10 mm är avgörande här. Specialisterna simulerar interaktionen av alla influenser från linsen till ramen till tätningen.