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Überlegungen zur Verwendung von Zylinderlinsen

Überlegungen zur Verwendung von Zylinderlinsen

In der Grundform besteht eine Zylinderlinse aus einem Glaszylinderausschnitt, wobei der Umfang des Zylinders die wirksame (gekrümmte) optische Fläche ist. Eine typische Zylinderlinse besitzt eine gekrümmte und eine plane Fläche, dadurch sind Produktion und Prüfung besonders flexibel. Ähnlich wie bei sphärischen Linsen kommt es bei der gekrümmten Fläche auf die Genauigkeit und Oberflächengüte nach der Feinpolitur an. Die Oberflächengenauigkeit wird definiert durch Formfehler und die Oberflächengüte, die gleich spezifiziert werden wie bei sphärischen Linsen. Für Zylinderlinsen gibt es im Gegensatz zu sphärischen Linsen zusätzliche Spezifikationen aufgrund ihrer speziellen Geometrie, welche eine gekrümmte Achse und eine plane Achse aufweist (Bild A). Mit diesen Achsen wird der Winkel zwischen den Oberflächen der Ebene definiert.

Example of plano and power axis in a cylinder lens
Bild A: Beispiel einer Zylinderlinse mit gekrümmter und planer Achse.

Diese Spezifikationen müssen je nach geplanter Anwendung zusätzlich berücksichtigt werden:

Keil der gekrümmten Achse (Dezentrierung)

Der Keil der gekrümmten Achse entsteht, wenn die gekrümmte Achse nicht orthogonal zur Dicke der Linse verläuft. Ähnlich wie bei der Dezentrierung einer gekrümmten Fläche in einer sphärischen Optik stellt der Keil der gekrümmten Achse eine Verkippung der eigentlichen optischen Achse dar. Ein Keilwinkel der gekrümmten Achse in einer Zylinderlinse ist ein Hinweis auf mechanische Fehler und optische Aberrationen in einem System, beispielsweise:

  • Ungleiche Liniendicke an den gegenüberliegenden Enden der Brennebene
  • Strahlabweichung in Richtung der gekrümmten Achse
Example of power axis in a cylinder lens
Figure 2: Example of power axis in a cylinder lens.

Keil der planen Achse

Ein Keil der planen Achse entsteht, wenn die plane Achse nicht orthogonal zur Dicke der Linse verläuft. Dieser Keil führt zu einer Winkelabweichung des Strahls und zu signifikanten Ausrichtungsfehlern in einem System. Ein Keil der planen Achse in einer Zylinderlinse ist ein Hinweis auf mehrere mechanische Fehler und optische Aberrationen in einem System, beispielsweise:

  • Ungleiche Liniendicke an den gegenüberliegenden Enden der Brennebene
  • Strahlabweichung in Richtung der planen Achse
  • Gekippte Brennebene
Example of plano axis in a cylinder lens
Figure 3: Example of plano axis in a cylinder lens.

Axiale Verdrehung

Eine axiale Verdrehung tritt ein, wenn die plane Achse nicht parallel zur Seitenkante der Linse liegt. Eine axiale Verdrehung stellt eine Drehung der gekrümmten Oberfläche der Zylinderlinse gegenüber den Außenmaßen dar. Besonders nachteilig ist dies bei Anwendungen, bei denen rechteckige Elemente mit ihren Außenseiten fixiert werden. Eine axiale Verdrehung in einer Zylinderlinse ist ein Hinweis auf folgende optische Aberration in einem System:

  • Drehung des Bildes um die optische Achse.
Example of axial twist in a cylinder lens
Figure 4: Example of axial twist in a cylinder lens.
Auswahlhilfe für Zylinderlinsen
Zentrierfehler Beleuchtungsqualität Strahlformungsqualität Ultrapräzisionsqualität
Keil der planen Achse N/A < 5 arcmin < 2 arcmin
Keil der gekrümmten Achse N/A < 5 arcmin < 2 arcmin
Axiale Kippung N/A < 3 arcmin < 2 arcmin

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Offered uncoated or with multiple anti-reflection coating options for the UV, visible, or IR spectrum. Achromatic, acylinder, plano-convex, plano-concave, or rod versions available.

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