远心镜头简介 | |
远心镜头,由Telecentric Lens翻译而来。“tele”是far,即中文的“远”;“centric”,翻译为“中心的”。“Telecentric Lens”直译即“远心镜头”。但按照字面,用户是比较难理解其准确含义。 从光学上定义,远心镜头是一种主轴主光线与光轴平行的成像镜头,其主要指标为远心度。 其光学定义比较抽象,我们可以从应用角度了解其特点。在应用端,即精密测量领域,远心镜头最突出的特点是可以在一定的物距范围内,图像放大倍率不发生变化,消除了其他光学镜头测量不准的状况。 | |
远心镜头可分为物方远心镜头、像方远心镜头和双远心镜头。下面从原理上来介绍下这三种产品的特点和区别: | |
物方远心镜头物方远心镜头,是将孔径光阑放置在光学系统的像方焦平面上,即入瞳位于物方无穷远处,所有进入镜头的物方发光点的主光线都和镜头的光轴平行,如图2所示。 该光路可以消除物方由于调焦不准确带来的读数误差,即在一定距离范围内,物距发生改变,但像高不变,即测得的物体尺寸不会发生变化。物方远心镜头用于工业精密测量,畸变极小,高性能的可以达到无畸变。 | |
图2 物方远心光学系统 | |
像方远心镜头像方远心镜头,是通过在物方焦平面上放置孔径光阑,即出瞳位于像方无穷远处,所有经过镜头进入到CCD的成像点的主光线都和镜头的光轴平行,如图3所示。该光路可以消除像方调焦不准引入的测量误差,即在一定范围内,虽然CCD的安装位置有改变,在CCD上成像大小不变。 | |
图3 像方远心光学系统 | |
双远心镜头双远心镜头,综合了物方远心镜头与像方远心镜头二者的优点,避免了两种方法产生的测量误差,保证了测量数据的精确度,如图4所示。双远心镜头主要用于机器视觉检测领域。 | |
图4 双远心光学系统 | |
远心镜头的技术指标 | |
远心镜头由于其独特的设计原理,具有高分辨率、超大景深,超低畸变等光学特征。选择远心镜头时,通常需要关注放大倍率、景深、远心度、畸变、分辨率等技术指标。 | |
放大倍率 | |
远心镜头的放大倍率,β=感光器直径/视野直径,感光器尺寸如图5所示,在选择远心镜头时,要求远心镜头兼容的传感器靶面大于或等于配套的相机靶面,否则会造成分辨率的浪费。 | |
图5 感光器尺寸比例大小 | |
远心度 | |
远心度描述了远心镜头主光线偏离于光轴的角度,角度越小远心度越好,成像的倍率误差就越小,测量也就越精确。 | |
景深 | |
景深指镜头能成清晰像的最近物点与最远物点之间的距离。由于远心镜头独特的设计原理,具有比普通工业镜头大得多的景深。 | |
畸变 | |
畸变是光学透镜固有的透视失真的总称,远心镜头具有很小的畸变,联合光科的远心镜头产品畸变都做到了0.06%以下。 | |
分辨率 | |
分辨率指远心镜头能分辨的两点的最小距离或1mm内可以分辨观察到黑白条纹的线对数。也可用传感器能分辨的最高空间频率表示,远心镜头的分辨率=1 / 2 x 像元尺寸。如:传感器像元大小3um,远心镜头的分辨率则是166lp/mm,根据高分辨率的要求,镜头的MTF需要在166lp/mm大于0.3。 | |
在选择远心镜头时,除了以上主要的技术指标外,远心镜头的接口类型、照明方式、F数等技术指标也需要满足要求。 | |
远心镜头选型 | |
由于远心镜头具有独特的技术优势,目前,在机械零件测量、塑料零件测量、玻璃制品与医药零件测量、电子元件测量等高精度检测方面均有应用。远心镜头与光源、相机一起构成一个图像采集系统,因此远心镜头的选择受到整个系统要求的制约,在进行选择时要综合判断:1. 镜头的视场≥被测物大小;同时考虑镜头放大倍率和兼容传感器尺寸;2. 镜头的景深大小≥被测物表面起伏高度;3. 镜头的分辨率、畸变、远心度匹配检测系统的检测精度;4. 镜头的工作距离、外形尺寸匹配安装的尺寸空间;5. 镜头的接口匹配相机接口;6. 还需要考虑系统的打光照明方式,有非同轴和同轴两种远心镜头可供选择,同时要考虑到镜头F数和照明接口尺寸。 | |
标准C接口的GA大视野双远心镜头和紧凑型高倍率双远心镜头,两个系列远心镜头均有同轴照明和非同轴照明两种版本,产品特点如下, | |
激光反射镜的选型和常规指标介绍
激光反射镜的简介 | |
高能激光技术经历了60年的飞速发展,激光系统中的反射镜也承受着越来越高的功率密度,传统的反射镜基片材料、表面镀膜层和表面质量标准等已不能完全适应高能激光系统的需要。激光辐射对反射镜(及其他光学元件)的损伤主要有三种形式:一是因光吸收导致的热效应;二是短脉冲激光辐射造成的介质击穿;三是超短脉冲材料激光下,因极高的峰值功率而直接导致物质化学键破坏。因此,反射镜在传输高能激光束时,由于激光辐射作用及反射镜材料的热膨胀、局部热应力以及反射镜固定时的机械应力等原因,会使反射镜面发生形变,影响光束的传输质量。 | |
激光反射镜是激光系统中的主要光学元件,包含单点波长激光反射镜、宽带激光反射镜,在激光光学系统中起到反射光线、折转光路等作用。广泛的应用在激光打标、激光焊接、激光微加工、非线性光学和各种以激光为光源的教育科研相关领域等。激光反射镜的好坏直接影响着激光系统的性能。 | |
激光反射镜技术指标 | |
在高能激光系统中,制约着反射镜性能的因素已不单单是反射率,还包括了激光损伤阈值、表面质量等。选择激光反射镜时,最重要也是最难选择的是激光损伤阈值。 | |
激光损伤阈值 | |
激光损伤阈值是衡量一个光学元件承受光辐射能力的参数,表示可以承受的最大光功率密度(连续光源)或最大能量密度(脉冲光源),单位分别是W/cm2和J/cm2。如下图,是联合光科的Zerodur激光线介质反射镜系列产品的激光损伤阈值及其他部分参数。 | |
图2 Zerodur激光线介质反射镜参数 | |
连续激光对光学元件的损伤,主要是由光吸收形成的热效应造成的,损伤阈值由最高可承受的激光功率密度表示。 | |
,单位是W/cm2,如,一个功率为100W的连续激光,光斑直径为5mm,则 | |
这样求得的是整个光斑上功率密度的平均值。 | |
脉冲激光对元件的损伤阈值,通常由最大可承受的脉冲能量密度来表示, | |
,单位是J/cm2,如,一个单位脉冲能量为0.5J的脉冲激光,脉宽为20ns,光斑直径为5mm,则 | |
,同样这也是一个平均值。 | |
对于脉冲宽度为皮秒(ps)和飞秒(fs)的超快激光,由于在激光脉冲内有极高的峰值功率和电场强度,其损伤阈值通常无法从纳秒脉冲的损伤阈值中计算得到,且损伤机制和脉冲宽度有很大关系,不易表征。 | |
在判断激光反射镜的激光损伤阈值是否满足要求时,有几点需要注意:1. 对于连续激光,对于连续激光,为了保险起见,通常在计算得到的激光功率密度上乘2,来表示高斯光束中心区域的功率密度。2. 对于连续激光,光学元件的激光损伤阈值随波长成比例关系,例如,在532nm处的损伤阈值大约是1064nm处阈值的一半。3. 对于脉冲激光光束,常有一些较高功率的热点,为了保证反射镜不被损坏,建议在计算得到的能量或功率密度乘上2或3倍的安全系数。4. 对于脉冲宽度在微秒(μs)和纳秒(ns)之间的脉冲激光,损伤阈值和脉冲的时域宽度的平方根成比例关系。例如,一个光学元件在1μs脉冲下的损伤阈值,是其在10ns脉冲下损伤阈值的10倍。5. 若激光脉冲宽度在毫秒(ms)和连续激光之间,则要同时满足激光反射镜的连续和脉冲激光损伤阈值。 | |
表面面型 | |
表面面型偏差指的是光学元件表面与理想标准面的偏差量,由光圈或表面平整度来表示。联合光科提供的激光反射镜标准品有两种面型精度,分别是λ/4@632.8nm和λ/10@632.8nm,对于平面反射镜来说,数值越小表示表面越平整。 | |
表面光洁度 | |
表面光洁度,表示光学表面的划痕和麻点,越小的值表示划痕和麻点的尺寸越小。对于激光系统,光学元件的高表面光洁度尤为重要,可以有效降低光的散射。联合光科提供的激光反射镜具有高表面光洁度,一般优于20-10,甚至在10-5范围内。 | |
激光反射镜应用和选型 | |
激光反射镜被应用于非常广泛的领域,包括:激光器、激光设备、医疗仪器、光通讯等。联合光科可提供多种应用于不同工作场景的激光反射镜,包括:工作波长:355nm、532nm、1064nm、266-20000nm;入射角:0°、45°、0-15°、0-45°;表面面型:λ/4@632.8nm、λ/10@632.8nm;反射率:具有多种不同高反射率大小的激光反射镜,通常反射率>99%;损伤阈值:不同激光类型有多种不同高损伤阈值的产品,如,500W/cm2for CW laser、5J/cm2for 10nsec pulses等;反射镜基底材料:根据应用的波长不同、功率不同、环境不同等因素,可以选择不同的反射镜基底,包括,熔融石英、紫外级熔融石英(UV Fused Silica)、微晶玻璃(Zerodur)、硼硅玻璃(Borofloat® 33)等;尺寸大小:直径为12.7mm、25.4mm、50.8mm和12.5mm、25mm、50mm等各种尺寸反射镜; 选择激光反射镜时,以上基底材料、反射率、面型、损伤阈值、相应工作环境等都是需要考虑的因素。 联合光科可以提供激光反射镜标准品如下:详细请点击链接——激光反射镜 | |
线扫系统及线扫镜头介绍
线扫镜头的介绍 | |||
对于刚接触视觉成像的人员,听到线扫系统,线扫相机,线扫镜头,往往会有很多疑问,不知道该如何理解这些技术与产品。此文章将为用户解释线扫系统及线扫镜头的特点。 | |||
线扫系统的定义 | |||
传统意义上,成像系统更多使用面阵相机,即相机的成像传感器为长方形,横纵尺寸上都有多个感光单元,可以采集一个方形区域的图像。使用面阵传感器的系统,我们可以统称为面阵系统。 | |||
图1:面阵系统示意图 | |||
而使用扫相机的成像系统,成像传感器为长条形,多个感光单元排成一行,可以采集一个细长条形区域的图像。我们可以称之为线扫系统。 当被检测物体与线扫系统有相对运动时,可以连续采集每一条数据,最终合成一张完整的图片。 | |||
图2:线扫系统示意图 | |||
线扫系统的由来 | |||
一般来说,一项技术的普及原因是解决了问题。那线扫系统解决了哪些问题呢? | |||
在工业检测系统中,工业相机的分辨率越高,检测精度更高。一些追求高精度的应用中,线扫系统比面阵系统更具成本优势和技术优势。 | |||
成像技术发展的几十年中,主流成像相机的分辨率通常为1K*1K,2K*2.5K。如果需要更高的分辨率,只能靠多个相机拼接的办法获得。在拼接系统里,图像拼接难度大、系统故障率高一直是个难以解决的难题。一般来说,在相同的检测精度下,线扫系统的相机数量更少,运行也更稳定,能比较好地解决这些问题。 | |||
随着芯片的更新换代,市场上有了更高分辨率的面阵工业相机。如5K*5K,或者1亿分辨率的工业相机。以5K*5K的工业相机为例,其横向分辨率是5K,但依然跟主流的8K,16K线扫相机有较大的差距。而新推出的1亿分辨率的工业相机成本是比较高的,并且配套的镜头并不十分完善,配套成本较高。线扫系统依然是一个更优的选择。 | |||
可以说,线扫系统以更低成本提高了系统精度,也提供了更稳定的检测系统。因此线扫系统在某些场合获得了广泛应用。 | |||
图3:面阵系统与线阵系统的工作原理 | |||
线扫系统的构成 | |||
线扫系统的构成有:线扫镜头,线扫相机,线扫光源,处理系统……等。 | |||
图4:线扫系统主要组成部分 | |||
线扫系统的应用 | |||
线扫系统的应用比较多,比较常见的有印刷检测,钞票检测,纺织品检测,铁路检测,公路检测等等。 | |||
出版印刷检测 | 纸币印刷质量检测 | 纺织品检测 | 铁道检测 |
线扫镜头介绍–线扫系统的核心部件之一 | |||
线扫镜头,可理解为与线扫相机搭配使用的镜头。本质上说,线扫镜头跟面阵镜头没有区别。线扫镜头的特点是最大像面尺寸比较大,常见的成像尺寸有43.2mm,60mm,80mm等。因为这个特点,线扫镜头的常规参数往往难以达到设计效果,需要投入更多研发。 | |||
图9:线扫镜头参数 | |||
随着检测水平的提高,对线扫镜头的要求也越来越高。但如何评价一个线扫镜头的性能却成为了一个难题,尤其是如何评价线扫镜头的成像质量。用户只能通过实拍测试的方法验证是否符合使用要求。实拍测试往往伴随着更高的时间成本,并且标准多样化,难以形成统一的标准。 | |||
鉴于此,联合光科的线扫镜头采取的是标准设备实测的方法,为用户提供量化的数据。 | |||
以我们的产品V8K系列举例: | |||
产品介绍–GAOPTICS V8K系列线扫镜头 | |||
图10:高光光学V8K线扫镜头 | |||
即使图10 列出这些参数,我们还是难以判断其性能,通常情况下,量化的数据更能说明线扫镜头的性能,更利于评估系统的性能。于是我们有了更详实的MTF测试报告。 | |||
在一些中高端的线扫应用,用户会要求每个镜头都提供MTF实测报告,MTF涵盖了对比度、分辨率、空间频率、色差等相当丰富的信息,并且非常详细地表达了镜头中心和边缘各处的光学质量。 | |||
以新产品V8K系列线620101为例,其MTF测试报告如下图所示: 1. 对数越大,对比度越高,镜头的分辨率越高。 2. 曲线越平滑,中心与边缘一致性越好。 | |||
图11:620101镜头 MTF测试数据 | |||
图12:镜头 MTF测试报告展示 | |||
除了MTF数据,我们还提倡线扫镜头的畸变,相对照度等关键参数也需要量化,让用户能更准确评估其系统的水平。 | |||
总结 | |||
在许多应用场景中,线扫系统能够以更低的成本获得更稳定的图像。线扫镜头作为线扫系统的重要组成部分,具有自身的特点,量化的数据更利于判断其性能。 | |||
图13:联合光科部分线扫产品&光源 |
声光Q开关的基本原理及产品介绍
基本原理简介 |
声光Q开关工作在激光腔内,通过主动控制谐振腔的品质Q因子(损耗)来产生高强度的脉冲光。是利用声光效应设计和制作的一种声光调制器件。 |
通俗来讲,声光效应是指光通过一块受到超声波扰动的介质时发生衍射的现象,这种现象是光波与介质中声波相互作用的结果,其原理较传统平面光栅更为复杂、抽象。 |
为了方便用户更好的选择产品,我们首先简单回忆一些与声光Q开关相关的原理知识。 |
声光效应 |
各向同性的光学介质在不受声场作用时,光学性质是稳定的。但当它受到声波场(如超声波)作用时其光学性质就要发生改变。当超声波通过介质时,介质中各点会出现随时间和空间发生周期变化的弹性应变,进而导致介质中产生随时间和空间呈周期变化的弹光效应,如图1所示,使得介质中各点的折射率n也会产生响应的周期变化。 |
n0为无应变情况下的晶体折射率。 |
图1 超声波在介质中的传播示意图 |
因此,当光通过有超声波作用的介质时,相位就要受到调制,如同光通过一个衍射光栅,光栅的间距等于声波波长λs,光束通过这个光栅时就要发生衍射,这就是声光效应。由于声波是运动的,因此介质应视为以声速运动的声光栅,由于声速仅为光速的十万分之一,所以对于入射光斑来说,运动的声光栅可以认为是静止的,其光栅方程为 |
声光栅的光栅常数等于声波的波长λs,θ和θi分别为入射光和衍射光与光栅平面的夹角,m是衍射级次,是光波波长。 |
依据超声波频率的高低与声波和光波作用长度的不同,声光衍射现象可以分为拉曼-纳斯(Raman-Nath)衍射和布拉格(Bragg)衍射。 |
拉曼-纳斯衍射 |
拉曼-纳斯衍射产生于超声频率较低且声光相互作用长度较短的情况。光束通过声光介质只发生折射和少量的反射,仍可将出射光波看成是平面波;但声波通过声光介质时,根据声光效应原理,声光介质如同一块声光栅,由于声光相互作用长度较短,认为声子和光子只作用一次,因此可以将声光介质看做平面光栅,光通过时产生多级衍射,如图2所示,由衍射原理可知,各级衍射波最大值方向满足条件 |
在入射光两侧出现与m=0,±1,±2,……相关的一些衍射极大值。 |
图2 拉曼-纳斯衍射 |
关于衍射效率,我们知道第m级衍射光强为 |
其中,Ιi为入射光强,λi为入射光波长,Jm(∆φ)为m阶贝塞尔函数,L为声光作用长度;衍射效率为 |
可以看出衍射效率与超声场的作用有关,纳曼-纳斯衍射声光作用长度L很小,衍射效率较低。 |
布拉格衍射 |
当声光作用长度L较大、超声波频率较高、而且光束与超声波波面以一定角度入射,光波在介质中要穿过几个声波面,可以认为声光介质具有体光栅的性质。根据体光栅的性质,超声波作用下的声光介质可以看做是间距为声波波长的一排排反射层,如图3所示,根据相邻波面衍射光的光程差等于光波波长整数倍的条件和光栅方程。 |
可得出布拉格衍射条件为: |
由于声波为正弦波,声光介质折射率在空间分布也是正弦函数,因此,布拉格衍射条件应为: |
表面出射波中只有唯一的一个峰(衍射极次m=+1或-1),这就是布拉格衍射波。 |
图3 布拉格衍射 |
关于布拉格衍射效率,布拉格衍射的零级和一级衍射光强为 |
其中Ιi为入射光强,δ为零级与一级衍射光之间的相位延迟,即光波通过超声场所产生的附加相位差。当δ=π时,I1=Ii,入射光的全部光能由于布拉格衍射全部转移到1级衍射上,这是比较理想的情况,此时,布拉格衍射效率可以达到100%。 |
而当入射波方向偏离布拉格衍射角θΒ时,入射波转换成衍射波的衍射效率将大大降低。 |
声光Q开关结构及工作原理简介 |
声光Q开关是利用声光效应以控制光腔损耗的Q开关技术。其基本结构如图4所示,主要由驱动电源、换能器、声光介质、吸声材料组成,另外还包括图中未显示的冷却单元。驱动电源工作时,产生高频的电信号;该高频电信号作用在换能器上,换能器将高频电信号转换为同频率的超声波;超声波作用于声光介质,使声光介质折射率发生周期性变化,对入射光起衍射作用。 |
图4 声光Q开关基本结构示意图 |
如图5所示,当声光调制开关工作时,入射光发生衍射偏离激光谐振腔,此时谐振腔处于高损耗,Q值下降,激光震荡不能形成。在泵浦源的作用下,上能级反转粒子数大量积累,当积累到最大值时突然关掉声光调Q开关,衍射效应立即消失, 腔内Q 值猛增, 激光振荡迅速恢复, 在极短的时间内反转粒子数被消耗,转换为腔内激光能量,从谐振腔输出端输出,获得脉冲极短,峰值功率很高的激光。 |
图5 声光Q开关工作原理示意图 |
声光Q开关产品介绍 |
联合光科推出了工作波长是1064nm,射频信号频率是27MHz、41 MHz、80 MHz的声光Q开关及声光Q开关驱动器。该系列声光Q开关产品结构紧凑、激光损伤阈值高、衍射效率高,与声光Q开关驱动器搭配使用可以应用到各种激光设备上对激光进行调制的领域,如,激光打标、激光切割、激光打孔等各类激光加工领域,以及教育科研、生命科学等相关领域。 |
工作频率27MHz声光Q开关具有光衍射损耗与入射光的偏振态无关的优点;工作频率为41 MHz、80 MHz的声光Q开关无需持续水冷却,且较小的驱动功率获取了较大的衍射损耗。 |
声光Q开关主要参数: |
消色差波片的基本原理及产品介绍
消色差波片的原理 |
我们之前写过一篇《波片的选型和常规指标的介绍》(详见列表),文章详细介绍了波片的原理、分类和选型,我们本文主要介绍我们推出的一款新产品——消色差波片,关于波片的原理这里我们就不再赘述。 |
消色差波片 |
波片一般由双折射材料制作,产生的相位延迟为 |
其中n0和ne分别是o光和e光的折射率,由于光学材料对不同波长的色光有不同的折射率,即n0和ne均为波长的函数,因此,波片厚度d也是波长的函数。根据以上理论,常用的1/4波片和1/2波片厚度一定,仅对单一波长使用,对别的波长就会产生误差,甚至完全不能使用,这对于非单色光谱工作就造成了困难。 |
消色差波片能有效减少波长对相位延迟的影响,实现同一波片在多个波段具有同一延迟量,在很宽的波长范围实现均匀的相位延迟。 |
消色差波片原理简介 |
消色差的概念对于几何光学领域的从业者来说再熟悉不过了,色差本质上是由于光学材料对不同波长的色光有不同的折射率(即色散)而带来的像差,如图2(a)所示,同一孔径不同色光经光学系统后与光轴有不同的交点,在任何像面位置,物点的像是一个彩色的弥散斑。图2(b)是一个典型的消色差透镜示意图,通过使用两片不同折射率的玻璃组合来补偿色差。 |
图2 (a)色差 (b)消色差透镜 |
“消色差波片”的“色差”与几何像差中描述的成像色差意义不同,它是指波长对相位延迟的影响。 |
单个双折射晶体波片的延迟可以简化表示为: |
其中,μ为材料双折射率,d为晶体厚度,λ为入射光波长。若能找到一种晶体材料,其双折射率随波长成线性变化,那么它的延迟就不再随波长变化。但现实中很难找到能够满足这种要求的双折射晶体。 |
与消色差透镜类似,不同晶体其双折射率随波长变化是不一致的,利用这一原理,采用两种不同材料的晶体,可以组成消色差波片。对不同波长光的相位延迟如下式: |
已知μ1、μ′1、μ2、μ′2、λ1、λ2时,可以求出d1、d2的厚度,保证在λ1、λ2两波长处得到相同的相位延迟,从而实现消色差的目的。 |
常用的消色差波片由石英晶体和氟化镁(MgF2)构成,通过将多级石英波片的快轴和氟化镁波片的慢轴对准,可以获得零级消色差波片,根据两块波片的光程差为λ/4和λ/2,分别获得λ/2和λ/4消色差波片。 |
图3 消色差波片示意图 |
消色差波片应用 |
消色差波片往往应用于一些复杂的物理光学仪器,如光谱椭圆偏振仪、双折射滤波器、太阳磁场望远镜等; |
消色差波片也常在红外激光领域,用于光谱整形、激光调谐和光通讯等; |
消色差波片产品介绍 |
联合光科推出了直径为25.4mm,满足400-700nm、700-1100nm、1100-1650nm三种工作波长范围的λ/2和λ/4消色差波片。该系列波片是由石英晶体和氟化镁(MgF2)构成,可以大幅降低色散,有效地减少波长对相位延迟的影响,具有整个工作波长范围内可得到近似平坦的光谱响应的优点。 |
非接触式测厚仪基本原理及产品介绍
在光学冷加工和镜头装调过程中,精确地测定透镜或镜组中心厚度、空气间隔对产品成像质量至关重要。以往,人们常采用机械法,如卡尺、百分表、千分表等量具来测定透镜的中心厚度和镜组的空气间隔。但机械法是接触测量,有划伤镜片、增加系统的杂散光的风险。且顶点位置找不准,或千分表测头对零件的压力不同会使得测量结果有较大误差,一般测量精度低于10um。因此,不少工业生产需要高精度的非接触式测量方法和仪器,如非接触式测厚仪、镜面定位仪。 | |
目前,光学加工领域最理想的非接触式测量厚度的方案之一,是在迈克尔逊干涉仪基础上设计的一种非接触式测量厚度的方法和仪器,如图1所示的光学干涉法非接触式测厚仪和镜面定位仪等,可以测量各种透明或半透明材料的厚度,具有无损伤、高精度的特点。 | |
图1 a.光学干涉法非接触式测厚仪 | b.镜面定位仪 |
迈克尔逊干涉仪原理回顾 | |
迈克尔逊干涉仪是最典型的双光束干涉仪,通过入射光分振幅形成双光束而产生干涉。其结构如图2所示,光源S发出光束,入射到分束板上,分别经反射和透射行程强度相等的光束①和光束②,再经过反射镜M1和 M2反射后即可在观察区域形成干涉图样。 | |
图2 迈克尔逊干涉仪原理示意图 | |
干涉仪等效于M1、M2’虚平板,M2’是M2经分束板反射面所成的虚像。通过调节M1、M2的相对位置,改变虚平板的厚度和楔角,可以实现平行平板的等倾干涉,实现楔板的混合型条纹,并且在楔板角度不大、板厚很小的条件下获得等厚干涉条纹。 | |
非接触式测厚仪原理 | |
非接触式测厚仪多采用短相干光源的迈克尔逊干涉仪原理,图3所示,短相干光源发出的短相干光束经过光纤耦合器可分成两束,两束光分别经透镜聚焦到测量臂(Measurement arm)和参考臂(Reference arm)上;在测量臂中,光束经被测镜组各个透镜表面反射,R1和R2为被测透镜前后表面的反射光信号;在参考臂中,光束经扫描反射镜反射,在光纤耦合器中,分别与R1和R2两束光产生干涉,两干涉信号经光电二极管转换为电信号再由显示器显示。 | |
图3 低相干光干涉测量原理 | |
来自被测镜组不同表面的反射信号具有不同的光程,通过调节扫描反射镜位置改变参考光的光程,当参考反射光与被测镜组某一表面反射光的光程差为零时产生干涉极大值信号,随着光程差的增加,相干信号迅速减小。 根据这一原理,通过调节扫描反射镜在光路上的位置,分别调出两干涉信号出现极大值的两个位置,此两极值的位置所对应的扫描反射镜在参考臂上的位置之差,即为待测镜组的光学厚度,其实际厚度为光学厚度除以其折射率。 系统中采用短相干,以获得足够短的相干长度,当相干长度小于待测镜组的光学厚度的2倍时,才能保证反射光束R1和R2相互不发生干涉,达到隔绝第二个表面对干涉条纹的影响的目的。如采用中心波长λ =1310nm,谱宽∆λ =83nm的发光二极管(SLD)光源,其相干长度lc=2ln2×λ²/(π×∆λ) =9um。 | |
非接触式测厚仪&镜面定位仪 | |
联合光科提供了两种测量厚度的理想方案,分别是LensThick测厚仪产品和TRIOPTICS公司设计的OptiSurf® 镜面定位仪。两者均利用光的独特的非接触式、非损伤测量特性,实现精确、可重复、可靠的透镜厚度、空气间隔等数据的测量。 | |
LensThick非接触式测厚仪 LensThick光学非接触式测厚仪,能够精确测量各种透明或半透明材料的厚度。测量时光束从光学探头发出,照射到被测样品,被每一个表面(上表面,底面和中间表面)反射回去的光束再次收集进入光学探头,通过光学干涉仪分析测量结果。这种非常精确的“光尺”测量每一个反射的不同光程即可确定总厚度和每一层的厚度。 | |
表1 LensThick非接触式测厚仪技术参数 | |
⑴ 定义为测量不确定度或最大厚度误差,置信度≥99.7%。⑵ 整个运行环境条件的不确定性。⑶ 60分钟测量周期的标准偏差。⑷ 取决于被测材料在1.3μm波长下的反射率。该规格书是在4%反射条件下给出的。 当反射条件较低时,重复性最坏会降低到约±0.15μm。 | |
图4为使用LensThick非接触式测厚仪测量管壁厚度的测量实例,趋势图可用于生产过程对厚度进行实时监控。 | |
图4 a. LensThick非接触式测厚仪 | b.测量软件界面 |
c. 管壁横截面示意图 | |
TRIOPTICS OptiSurf®LTM中心厚度测量仪 对于光学产品而言,高精度的光学系统需要高质量的单镜片。OptiSurf®LTM镜片厚度测量仪就是德国TRIOPTICS公司为此开发的一款能很好的适用于不同产品的非接触式单镜片中心厚度测量系统。 | |
图5 OptiSurf®LTM中心厚度测量仪 | |
产品主要参数如下: | |
表2 OptiSurf®LTM中心厚度测量仪技术参数 | |
TRIOPTICS OptiSurf®镜面定位仪 TRIOPTICS公司设计的OptiSurf®镜面定位仪是非接触式、高精度测量单镜头、平面关系和光学系统中心厚度与空气间隔的理想工具。基于低相干干涉原理设计,非接触式测量,是光学系统装调中检验和控制空气间隔最理想的工具。 | |
图6 OptiSurf®镜面定位仪 | b.测量软件界面 |
产品基于低相干光源的干涉仪系统,在一定光程范围内通过动镜扫描参考臂并精确测量动镜位移量,当测量臂中被测样品的某表面反射光光程与参考臂中的光程相等时会产生一个干涉极大峰,相邻峰值间的距离即为被测透镜中心厚度或空气间隔。 | |
表3 OptiSurf®镜面定位仪技术参数 | |
激光功率测量仪器基本原理及产品介绍
激光功率是激光器的一个重要参数,决定了其适用的领域和范围。激光器的功率能量计量技术随着科研、工业生产中激光技术的发展而不断的发展。激光,是受激产生的电磁辐射,本质上是一种能量,因此可以根据能量转换原理,将其转换成其他形式的能量(如热能、机械能、化学能和电能)进行测量。因此,也就有了常用的光电型、热电型、光辐射计型、体吸收型和流水式等不同工作方式下的激光功率测量方法。本文主要介绍基于热电堆传感器的热电偶功率计和基于光电二极管传感器的光电功率计测量激光功率的原理,以及一种基于积分球测量原理的高功率测量方法。 | |
激光功率测量基本原理 | |
✦ 热电型激光功率测量原理 | |
热电型激光功率计探头通过核心部件热电堆传感器先将光能转换成热能,再转换为电信号输出以表征激光功率的大小。热电堆传感器由多个串联的热电偶构成,表面涂有热电材料的吸收体,热电材料吸收激光能量并转化成热量,热量向热电偶传递并形成温度梯度场,热电堆探头内外两个节点由于温度差产生温差电动势,每对内外节点产生的温差电动势串联起来的总电压与入射光被膜层吸收转化的热量成比例,最终通过激光功率计表头显示器或应用显示终端得到可读取的激光功率值 | |
图1 热电堆传感器原理示意图 | |
热电堆传感器鉴于其工作原理,有以下特点:易受到周围环境热源的影响,对于低功率测量响应误差较大,更适于高功率激光功率测量,适应从毫瓦到万瓦级的激光功率测量;由于热传递需要时间,热电堆功率计响应时间相对较长,一般在秒或者毫秒量级。 光谱测量范围宽,从紫外到远红外波段均可使用;涂层易损伤。 | |
✦ 光电型激光功率测量原理 | |
光电型激光功率计探头是通过光电二极管,直接将光能转换为电流或者电压信号,以表征激光功率的大小。光电二极管传感器的核心部分是个PN结,如图2所示,光电二极管实际上是加了一个反向偏压的PN结,当反向偏压足够大时,耗尽区本征载流子被完全耗尽;由于缺乏载流子,PN结内无电流通过。当光照射到光电二极管的光敏面上时,电子或空穴摆脱束缚,在PN结内形成光生载流子,并在电场的作用下产生漂移而形成电流,光电流的大小与入射光的能力成比例,通过后续电路放大及转换等处理, 最终显示成可读取的激光功率值。 | |
图2 光电二极管工作原理示意图 | |
光电二极管基于光电效应,因此有以下特点:由于光量子直接转换为电流,光电二极管响应时间快,光灵敏度高;很容易电流饱和,只能测小功率;近红外范围测量材料锗、InGaAs等价格昂贵,因此,传感器尺寸受限;由于材料限制,测量波长受限(UV-NIR波段);与衰减器和积分球结合扩展功率测量范围,增加成本 | |
✦ 积分球光功率测量原理 | |
在高功率激光研究领域,通常需要快速、准确地对激光输出能量进行测量,且由于其极强的输出功率,容易造成材料的熔化损伤及气化损伤,这对高能激光功率的测量提出了很高的要求。积分球弥补了上述热电堆和光电二极管的缺陷。图3所示,积分球的基本结构是一个内部空心的球壳,内部均匀涂布聚合物或者金属涂层,球壁上开一个或多个窗孔作为进光口和放置光接收器的接收口。 | |
图3 积分球工作原理示意图 | |
激光进入积分球内,被内壁涂层多次反射,使光束被均匀散射到整个球面,用快速探测的光电功率计在球壁出口取样,它只接收进入积分球的部分激光功率,接收到的激光发生了以下重要改变:功率密度完全均匀。照射为非偏振光,即使入射辐射为偏振光。传感器上所接受的功率已经被极大削弱。因此,积分球和光电二极管组成的激光功率传感器,它既可以像光电二极管一样反应灵敏,又可以检测相当大的功率。 | |
激光功率测量仪器介绍 | |
联合光科的激光功率测量产品线涵盖了由德国Artifex高端高灵敏度的光电功率计,和GU OPTICS国产化热电偶功率计,实现了功率段和光谱的全覆盖。 | |
✦ Artifex OPM150光电功率计 | |
德国Artifex OPM150光功率计产品光谱范围覆盖190nm到2200nm,有多种不同类型探头,探头口径从3mm到9mm,能够测量低至1nW,配套OD衰减片测量最高1W,配套积分球能够测量最高20W功率,适用于实验室、现场和OEM集成应用。 | |
图4 Artifex OPM150光电功率计 | |
Artifex OPM150光功率计产品主要特点:接口:USB(供电,控制)可测光谱范围:190nm-2200nm,功率测量范围:1nW-20W增益控制:5增益范围,可加载5个单独滤光片曲线软件功能:图表/数字显示模式,平均,数据记录(多种存储格式)免费提供全套软件开发包(GUI应用源代码) ,丰富的配件选择 | |
表1 Artifex OPM150光电功率计参数 | |
了解产品更多参数:光功率计-OPM150了解产品使用方法:[视频]光功率计使用方法(OPM150) | |
✦Artifex激光应用积分球 | |
Artifex Engineering为激光应用提供高品质的镀金和聚合物积分球。在测试高功率激光应用时,积分球配套光电功率计能够提供us级别的快速响应时间。 | |
图5 Artifex a.镀金积分球 | b.聚合物积分球 |
镀金系列积分球设计用于高功率测量,光谱范围从近红外至中红外(NIR-MIR),可根据平均功率要求配备空气制冷和水冷。聚合物积分球由固体材料机加工而成(非喷涂),适用于测量可见光至近红外波段,尺寸从10mm到100mm不等。 | |
表2 Artifex 激光应用积分球参数 | |
了解积分球应用实例:快速可靠的高功率激光测量解决方案 | |
✦ Infinity系列热电偶激光功率计 | |
功率计包含激光收集的探测器和数据处理两部分。GU OPTICS可以提供国产化的彩色液晶Infinity读数表头、热电偶功率探头及不需要连接表头使用的USB和RS232接口激光功率计产品。 | |
热电偶功率探头 | |
GU OPTICS提供国产化IN系列激光功率探头,具有光谱响应范围宽、响应速度快、外形小巧、易安装等优点。 | |
图6 热电偶功率探头 | |
表3 IN系列激光功率探头参数 | |
Infinity读数表头 | |
GU OPTICS 的Infinity读数表头是一款配备了彩色液晶屏幕的显示表头,其将功率探头的信号进行采集、处理并直观的显示出来,既适合手持测量,也适合搭配整机在线测量的应用。 | |
图7 Infinity读数表头 | |
Infinity读数表头是一款通用的表头显示器,DB9接口可与IN系列激光功率计探头连接通讯,实时显示测量结果,具有强大的处理器和内存,并提供长时间曲线图显示。也能再通过USB数据线与电脑连接,同步测试和数据分析。现有中英文版本操作界面。 | |
表4 Infinity读数表头 | |
USB和RS232接口激光功率计 | |
GU OPTICS 的USB、RS232系列激光功率计不需要使用到Infinity读数表头,通过USB/RS232接口直接连接电脑,用户仅需安装测试软件至任意电脑,将探头放置在激光光路中,设置对应波长,打开激光,即可实现加工过程中实时测量监控。 | |
图8 LYNK系列激光功率计 | |
USB、RS232系列激光功率计具有以下特点:响应快(50W探头 0%~95%响应时间仅1.5sec)高损伤阈值 11KW/cm²@40W 1064nm结构紧凑、易于集成优化的热沉设计校正NIST溯源 | |
表5USB和RS232系列激光功率计参数 | |
自动表面光学疵病检测基本原理及产品介绍
光学元件表面质量的评价标准主要有面型偏差、表面粗糙度及表面疵病三个方面。其中,表面疵病在光学元件表面随机分布,对局部位置破坏性强,会对光学系统造成严重影响,因此,光学元件表面疵病的检测非常重要。 | |||
光学表面疵病的产生 | |||
根据国际标准ISO10110-7所述,表面疵病是在光学表面的有效孔径内的局部缺陷,是由于制作流程中或后的不当处理造成的。表面疵病包括擦痕、麻点、斑点、破边等局部加工缺陷。 | |||
a.划痕 | b.麻点 | ||
c.擦痕 | d.破边 | ||
图1 表面缺陷类型 | |||
光学元件的加工目前最常用的是传统的光学冷加工技术,加工流程如图2所示,其核心工艺为精密环形抛光工艺,在研磨、抛光等加工过程中,抛光粉(通常采用ZrO2或CeO2)与表面接触形成的压应力,会产生划痕或者麻点,具体的疵病断裂形貌应由应力场决定,应力的分布取决于抛光粉、研磨材料等的特性。 | |||
图2 光学冷加工流程 | |||
光学表面疵病的危害 | |||
对于相机和望远镜等光学系统中的元件而言,过多的表面疵病会残留微小的灰尘、微生物、抛光粉等杂质,将造成元件被腐蚀、生霉、生雾,影响视场清洁。 对于激光等强光中使用的光学元件,由于机械作用力产生的疵病(划痕、麻点等)会引起激光波前畸变,影响光斑质量;更严重的是,疵病对于入射的强激光进行调制,会导致亚表面损伤,损伤处会进一步对激光场进行调制,形成更严重的损伤;且疵病产生的散射光被系统其他光学元件吸收,从而造成元件的受光不均匀,当达到光学元件材料的损伤阈值时,会损坏光学元件,形成恶性循环,最终可能会导致整个强激光系统的失败。 对于微光成像系统,如夜视探测领域,因表面疵病造成的系统杂散光变多,会使得系统信噪比严重下降,影响系统性能。 除了影响系统的性能外,表面疵病会直接的影响光学产品的外部美观,比如对于手机屏幕、电视屏幕、眼镜片等,从而直接影响到产品的销售。 为了避免不必要的损失,疵病的检测是非常重要的。 | |||
光学表面疵病的检测原理 | |||
表面疵病最传统的、最直接的检测方法是人工目检的方法,即操作人员在暗场照明环境下,利用裸眼或利用放大镜观测光学元件表面,由自身经验判断疵病的等级。人工目检的方法操作性和灵活性强,但容易受人为主观因素的影响,灵敏度较低,也无法量化疵病具体的尺寸,且长时间检测容易使人眼睛疲劳,降低检测效率。整体来说,目视法的检测效率很低,检测精度不稳定。 随着超精密光学技术的发展,球面/非球面光学元件的应用日益广泛,同时超精密光学元件表面疵病检测的要求也越来越高,光学表面疵病自动检测技术也随之发展。 | |||
左. 表面无疵病光路示意图 | 右. 表面有疵病光路示意图 | ||
图3 散射法疵病检测原理图 | |||
目前针对光学元件表面疵病检测一种很常用的原理,是利用表面疵病对光的散射特性,当光学元件表面无疵病时,暗场环境中光学探头无法接收到光学信号,如图3所示。当光学元件表面有疵病时,平行光线照射到疵病会产生散射,有一部分光线进入光学探头内,实现表面疵病的检测。光学元件通过运动平台加持,对光学表面进行分区域检测,成像系统获取小区域图像后,通过运动平台的逐次扫描运动完成整个表面的快速检测,将分区扫描图像经过拼接、识别和评价后得到光学元件表面疵病的统计数据。 | |||
光学表面疵病的检测仪器 | |||
德国DIOPTIC公司ARGOS2光学元件表面质量检测仪,是一种设计用于自动分析透明和反射元件表面缺陷的系统,ARGOS2使用一台线扫描相机结合一个旋转台和高功率LED光源捕捉样品的高分辨率图像,按照ISO 10110-7 标准应用校准图像和处理算法识别和确认光学元件的表面缺陷。能显著减轻质检员费时、费力进行表面缺陷检验的工作,质检员可通过测试结果,给出生产线上的纠正错误,提高测试样品质量。 | |||
▲ ARGOS Fiber Cable QBH端面缺陷检测系统◀ ARGOS 2 光学元件表面疵病检测系统 | |||
图4 ARGOS2光学元件表面质量检测仪 | |||
ARGOS2光学元件表面质量检测仪能够满足不同面型、多种表面疵病检测:平面、球面、非球面、柱面及其他复杂面型疵病检测光学元件内部缺陷(如气泡、杂质)检测光学元件表面缺陷(如划痕、边缘裂缝、镀膜孔)检测玻璃、金属、半导体等光滑表面检测 | |||
a. 麻点 | b. 长划痕 | c. 密集缺陷 | d. 崩边 |
图5 ARGOS2分析典型缺陷类型 | |||
ARGOS2光学元件表面质量检测仪主要参数如表1,除此之外,可根据客户需求增加如下可选项:气流去除灰尘真空电动聚焦轴自动聚焦(圆形元件)2轴依次扫描EDOF(扩展景深)自动上下料 | |||
表1 ARGOS2主要参数 | |||
如何定量分析镜头光学性能?
MTF的理解
光学传递函数(OTF)包括调制传递函数(MTF)和相位传递函数(PTF)两部分,其中MTF代表物像频谱对比度之比,表明各种频率传递情况,PTF代表目标物经过光学系统成像后相位的变化。
对于镜头成像质量影响最大的是镜头的分辨率和对比度,两者是鱼和熊掌的关系,提高其一必将降低其二。分辨率和对比度又是一个不可分割的整体,对于一系列的黑白条纹,真正能够分辨开他们的是对比度。假如将黑线变亮而白线变暗,最终将不能再分清线条的存在。换句话说,如果在一张白纸上画一根白线的话,是根本无法分辨的。因为没有任何的分辨率可言。因此,去除了对比度而单独讨论分辨率是没有意义的。
MTF解释了镜头的分辨率和对比度之间复杂的关系,它直接、定量、客观地表述了光学系统的成像质量,是目前公认的分析镜头解像能力比较科学的方法。如图1所示,为典型镜头的MTF曲线,一个理想的镜头能够将通过它的光线100%的传递过去,但是,理想的镜头是不存在的,对于实际镜头,损耗永远是存在的。当从对比度的角度来衡量这种损耗时,它被称为对比度调制度,当测得不同空间频率上的调制度后(比如0-100lp/mm),便得到了镜头的MTF曲线。
图1 典型镜头的MTF曲线图
MTF曲线在低空间频率处(如5或10lp/mm)的读数代表了该镜头的对比度传递性能;在较高(如40lp/mm)或更高空间频率处的读数代表了镜头的锐度性能,即分辨能力。MTF测量原理
目前像质评价的方法有很多,主要的有星点检验、分辨率测量、阴影法、光学传递函数测量等等。MTF测量法作为评定光学系统成像质量的一种方法,不像目视星点检测和分辨率测量法,测量结果很大程度上取决于观察者的分辨差异,MTF测量法能给出定量的判断;而且,在相同的测试条件下,镜头的MTF可以与设计的MTF或其他仪器测量得到的MTF进行对比,故应用广泛。
光学传递函数的基本理论
MTF的测量是基于传递函数的定义,因此,首先我们先来回顾一下光学传递函数的基本含义。
用一个与位置有关的函数h(x,y)来表示脉冲响应的光强分布,用“*”表示成像过程的卷积操作,则一个理想输入f(x,y)经过光学系统成像后在像面的强度分布g(x,y)可以表示成:
对上式两端分别进行二维傅里叶变换,将空域中的信息转换为频域信息,有
H()
上式中,,H()分别是,的傅里叶变换,是频域中沿两个坐标方向的空间频率。函数H()就是光学传递函数(OTF),反映了光学系统对各个频率的传递量。
OTF是一个包括实数和虚数两部分的复变函数,可以写成
其中,实数部分即为调制传递函数MTF,而指数部分为相位传递函数。
以上关系,可以用图3简化表示:
图2 成像系统输入和输出与光学传递函数的关系
点光源
点扩展函数PSF、线扩展函数LSP、边缘扩展函数ESP是与MTF密切相关的几个重要概念,分别对应测试系统采用点光源、狭缝光源、刃边光源,常用的MTF测试方法也是基于这几个函数之间的关系进行计算。
当测试光源为点光源时,一个理想的点光源可以看成在x和y方向上无限小的物体,其能量分布用二维脉冲函数δ(x,y)表示,理想点光源经过光学系统后,由于衍射的限制,所成的像不再是一个理想的点,而是一个弥散斑,称之为星点像。星点像的光强分布即是光学系统的脉冲响应,也就是点扩散函数PSF(x,y),如图3所示。根据上述光学传递函数的基本理论,点扩散函数PSF的傅里叶变换即为光学传递函数OTF,即
图3 点光源成像过程
狭缝光源
PSF是表征成像系统最有用的特征,也是获取MTF的一种方法,而且一次测试可以同时得到子午和弧矢两个方向的MTF。但在实际应用中,由于点光源提供的能量较弱,而且得到理想的点光源比较困难,进行二维光学传递函数计算较为繁琐,所以很少应用。
常用的方法是利用狭缝像替代星点像,从而获得线扩散函数及其一维方向上的光学传递函数。如图4所示,狭缝光源可以看成是多个不相干的点光源沿y方向排列而成,狭缝光源可以看成y方向为常量,以x为变量的delta函数,可以表示为
图4 狭缝光源
与点光源类似,狭缝光源通过光学系统成像后,亮度是往两侧散开的,其散开情况取决于成像系统的点扩散情况,线光源上的每个点在像平面产生一个PSF,这些线排列的PSF在单一方向叠加形成了线扩展函数LSF(x),即狭缝像的光强分布,
根据系统的线性叠加原理,y为常量的卷积等价于沿x方向的积分,因此,
由傅里叶变换的卷积定理可以得到一维光学传递函数
刃边光源
如果在某些条件下狭缝提供的能量还是不够,那么就需要用到刃边作为光源体,其经过光学系统的二维像光强分布就是边缘扩散函数ESF,可以理解成刃边光源上每条透光带在像的位置产生一个LSF,所有经过唯一的LSF在水平方向互相交叠,累积形成ESF。要从ESF获得MTF,必先对ESF求导得到LSF,
然后由LSF经过傅里叶变换得到MTF。
可以将PSF、LSF、ESF和MTF四者之间的关系用下图概括。
图5 PSF、LSF、ESF和MTF四者之间的关系MTF测量仪光路
下图为典型的MTF测试系统,主要包括光源、基于离轴抛物面反射镜设计的平行光管、目标物(点、狭缝、刃边)、被测系统、大数值孔径的平场复消色差显微镜、CCD及图像处理系统、运动导轨及控制系统等。
图6 典型MTF测试系统图
以点光源为例,点源目标经过被测透镜后形成艾里斑,由于点光源成像后的图像非常小,如果采用CCD直接采集点光源的成像,不利于图像的分析处理,会降低系统的测试精度。因此,在CCD采集图像之前,利用大数值孔径平场复消色差显微物镜将光斑放大汇聚在CCD上。通过图像采集卡将图像传至计算机,形成数字图像。图像处理系统读取图像沿艾里斑直径方向上像素点的灰度值,可以将每行像素点的灰度值数据作为所测得的光通量,用得到的光强分布结果求解光学传递函数。MTF测量仪产品
联合光科可为您提供德国TRIOPTICS GmbH公司设计的Image Master®系列光学传递函数测量仪可测量绝大多数光学元件、光学镜头和光学系统中所提到的参数。以Image Master®HR MTF测量仪为例,Image Master®HR是Image Master®光学传递函数测量仪系列产品中的高端产品。
图6 Image Master® HR系统结构示意图
Image Master® HRMTF测量仪主要结构如图6所示,采用立式结构设计,整体结构紧凑一体化,维护保养方便,特别适于手机镜头、数码相机镜头、车载镜头、CCTV镜头等小口径透镜或镜头小批量、高精度的研发和量产应用。可测量光学参数包括镜头的有效焦距EFL,轴上光学传递函数MTF,轴外光学传递函数MTF,离焦光学传递函数MTF,相位传递函数PTF,畸变,色差,像散,视场角,相对透过率,线扩散函数LSF,主光束角度,相对照度和场曲等。
ImageMaster® HR MTF测量仪主要参数如下:
表1 ImageMaster® HR MTF测量仪参数表
ImageMaster® HR主要参数 | ||
系统配置 | 无限-有限共轭系统 | 有限-有限共轭系统 |
样品焦距/放大倍率范围 | 0.5-100mm(可扩展至150mm) | 0.001-0.5 |
视场角 | ±105°(可扩展至±110°) | ±40°(可扩展至±70°) |
EFL/放大倍率测量精度 | ±0.2% | ±0.001 |
光谱范围 | VIS(450-750nm)、NIR(750-1000nm) | |
最大通光口径 | 45mm | |
MTF测量精度 | ±0.02MTF(轴上)、±0.03MTF(轴外) | |
MTF测量重复性 | 0.01MTF | |
空间频率 | 0-500lp/mm | |
样品承载重量 | 2kg | |
测量方位角 | 360° | |
测量模式 | 全自动 |
根据用户在不同场景的需求,可选配不同的测量模块,也可分为研发型,紧凑型,红外光学测量仪,高精度温控型,工业型,多视场型,VR镜头光学参数测量仪。
肖特(SCHOTT)玻璃
通过优异的疫情防控,中国正在从新冠疫情中快速恢复,随着疫苗接种工作的持续推进,张文宏医生表示:或许明年大家就可以摘下口罩了。新冠疫苗的接种,俨然成了大国竞赛的核心项目。除了疫苗研发难度大,疫苗的储存运输都需要用到一种特殊材质的玻璃——中硼硅玻璃,而全球超过四分之三的中硼硅玻璃疫苗瓶,都来自于一家叫肖特(SCHOTT)的德国公司。
一百多年前,这家公司把“做玻璃”从一种工艺,提升到了科学的高度。当我们期待疫苗能战胜疫情时,这家做特种玻璃的公司,值得我们去了解。说到肖特公司,就不得不提公司的创始人——现代玻璃材料科学之父奥托·肖特。
肖特1851年12月17日出生在德国西部的维滕市,父亲是个传统的玻璃工匠,这样的家庭环境显然对肖特今后的职业生涯产生了重要影响。1870年,19岁的肖特前往亚琛工业大学开始了他的大学生涯。1873年,为了追随在那里任教的工业化学家瓦格纳,肖特转至维尔茨堡大学。但是令肖特失望的是,瓦格纳在维尔茨堡大学的研究偏重理论而非实践,没有自己的实验室,看重实验操作验证的肖特于是便又转到莱比锡大学,很快于1874年6月向莱比锡大学提交了关于玻璃制造的博士论文,莱比锡大学评审委员会认为制作玻璃是一种工艺而不是一门科学,结果不予通过。肖特于1875年1月将论文递交给了耶拿大学评审,耶拿大学评审委员会最终认为肖特的论文合格,同年2月肖特顺利通过答辩,当天即获得了博士证书。 拿到博士头衔的肖特继续从事玻璃研究,并发表了多篇论著。1879年,他给耶拿大学的物理教授恩斯特·阿贝写信,说他最近制得了一种锂成分含量较高的轻质玻璃,可能具有优异的光学性能,想请阿贝帮助检测一下该玻璃的物理性能,并随信寄去了样品。 |
那么肖特为什么要找阿贝教授呢?阿贝当时39岁已经是耶拿大学教授,担任耶拿天文台台长,业界著名的物理学家。阿贝提出的阿贝正弦学说能够大大改善透镜品质,但是当时没有合适的玻璃可以测试这个学说。并且阿贝当时与设在耶拿的蔡司工厂关系密切(1875年阿贝成为蔡司工厂的合伙人)。从主动写信给阿贝教授这件事上,我们不得不佩服肖特的积极进取精神和敏锐的商业嗅觉。
阿贝的检测结果和回信鼓舞了肖特,后来肖特在玻璃熔体中系统地添加了各种当时所能得到的矿物元素,分别试验了磷酸玻璃,硼酸玻璃,硅酸玻璃和硼硅酸玻璃。在这过程中,阿贝提供理论指导,瞄准技术方向,肖特攻克工业化生产的难题。肖特于1882年1月移居耶拿,开始了与蔡司公司的深度合作。1885年7月,肖特、阿贝和蔡司父子在耶拿正式成立肖特及同伴玻璃技术实验室,后来发展为肖特及同伴玻璃厂以及今天的肖特股份公司(SCHOTT AG)。
经过100多年的发展,肖特玻璃被广泛应用于包括生物疫苗的各行各业,在光学行业肖特玻璃更是应用到了激光光学,生物光学,机器视觉,计量光学等各个细分领域。使用肖特玻璃制作的光学元件更是高品质的代名词。联合光科也推出了使用肖特Zerodur,Borofloat材料制作的激光反射镜,具有更宽光谱范围、更大入射角度、更高反射率等特点,使其满足多种激光应用场合需求。
更多关于肖特Zerodur,Borofloat激光反射镜产品信息,请看产品分类激光反射镜