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Asphären übernehmen den Markt

Die Zeit ist gekommen sphärische Optiken durch asphärische Linsen zu ersetzen

 

Sphärische Linsen werden zunehmend durch asphärische Linsen ersetzt, um Systemgröße und -gewicht zu reduzieren.

 

Eine einzelne asphärische Linse kann ein komplexes System aus mehreren sphärischen Linsen ersetzen.

 

Dank technischer Fortschritte in der Herstellung asphärischer Elemente können die durch Schleifen und Polieren hergestellten Asphären inzwischen sehr viel kostengünstiger gefertigt werden.

 

Geringere Systemkosten und reduziertes Gewicht bei gleichbleibender oder sogar verbesserter Leistung

Asphärische Linsen werden seit Jahrzehnten zur Reduzierung der sphärischen Aberration und Verbesserung der Leistung optischer Systeme verwendet. Für viele Anwendungsfälle kamen sie jedoch bisher aus Kostengründen nicht in Frage. Aktuelle Fortschritte im asphärischen Schleifen und Polieren ermöglichen neuartige Subapertur-Polierverfahren und damit die Herstellung qualitativ hochwertiger Asphären ohne magnetorheologisches Polieren (MRF), wodurch die Herstellungskosten erheblich gesenkt werden konnten. Eine einzige dieser erschwinglicheren asphärischen Hochleistungslinsen kann mehrere sphärische Linsen bei gleichbleibender oder sogar besserer Leistung ersetzen. Damit sind leichtere, kleinere und weniger komplexe Systeme zu niedrigeren Kosten als bisher möglich.

Vereinfachte Systeme durch weniger Komponenten

Einer der Hauptvorteile von asphärischen Linsen ist die verbesserte Kontrolle von Aberrationen, welche Optikingenieuren die Systementwicklung mit bedeutend weniger Elementen erlaubt, als wenn herkömmliche sphärische Optiken verwendet werden. Asphären können zum Beispiel eine Handvoll sphärischer Linsen in einer komplexen Optikbaugruppe ersetzen, die in der Regel zehn oder mehr Linsen umfasst. Gleichzeitig bietet die Umstellung auf Asphären eine vergleichbare oder sogar bessere Leistung (Abbildung 1). Damit wird die Montage von Optiksystemen wesentlich vereinfacht und deren Gewicht und Größe reduziert. Durch die verringerte Anzahl an Elementen ergibt sich außerdem eine geringere Anzahl von Oberflächen, an denen Reflexionen innerhalb einer Optikbaugruppe auftreten können, wodurch sich der Lichtdurchsatz erhöht.

Asphären mögen komplizierter erscheinen als sphärische Linsen, eine einzige Asphäre kann jedoch mehrere sphärische Linsen in einer Optikbaugruppe ersetzen. Das System wird damit letztendlich einfacher, kompakter und leichter.
Abbildung 1: Asphären mögen komplizierter erscheinen als sphärische Linsen, eine einzige Asphäre kann jedoch mehrere sphärische Linsen in einer Optikbaugruppe ersetzen. Das System wird damit letztendlich einfacher, kompakter und leichter.

Verbesserte Wirtschaftlichkeit durch Kosteneinsparungen

Eine einzelne asphärische Linse ist zweifellos teurer als eine sphärische Linse. Fortschritte in der Herstellung asphärischer Linsen ermöglichen jetzt jedoch die Fertigung von Hochleistungsasphären zu deutlich verringerten Kosten. Zuvor konnten durch vollflächiges Schleifen und Polieren von sphärischen Optiken Unregelmäßigkeits-Passfehler von λ/4 erzielt werden, während das Schleifen und Polieren von asphärischen Flächen nur Unregelmäßigkeits-Passfehler von 1λ ermöglichte. Asphären von höherer Qualität und mit einem Unregelmäßigkeits-Passfehler von bis zu λ/20 konnten ausschließlich durch magnetorheologisches Polieren (MRF) gefertigt werden, ein deterministischer Prozess für die Feinbearbeitung, bei dem Material selektiv mit höchster Präzision unter genauer Prüfung abgetragen wird. Das MRF-Verfahren erhöht die Herstellungskosten von Asphären jedoch erheblich. Durch fortschrittliche asphärische Subapertur-Schleif- und -Poliertechniken sind jetzt dieselben Unregelmäßigkeitswerte wie durch vollflächiges Schleifen und Polieren von sphärischen Elementen erreichbar. Das ermöglicht eine Produktion von hochwertigen Asphären zu reduzierten Kosten. Diese Kostensenkung bei der Herstellung von Asphären macht Lösungen, bei denen mehrere sphärische Linsen durch wenige asphärische Linsen ersetzt werden, noch wirtschaftlicher und attraktiver, weshalb Optikingenieure zunehmend asphärische Linsen in ihre Systeme integrieren. MRF ist nicht generell zur Herstellung von Asphären erforderlich, jedoch notwendig, um Asphären von höchster Qualität und Oberflächengüte herzustellen, deren Spezifikation gewöhnlich nur durch die Empfindlichkeit und Präzision der jeweils verfügbaren Messtechnik beschränkt wird.

Dank der Verbesserungen von asphärischen Schleif- und Polierverfahren ersetzen Optikingenieure zunehmend mehrere sphärische Elemente durch eine geringere Anzahl von Asphären.
Abbildung 2: Dank der Verbesserungen von asphärischen Schleif- und Polierverfahren ersetzen Optikingenieure zunehmend mehrere sphärische Elemente durch eine geringere Anzahl von Asphären.

High-End-Asphärendesign unter dem Aspekt der Herstellbarkeit – Webinar

Nehmen Sie an unserem Webinar mit Oleg Leonov, Leiter der Geschäftsentwicklung im Bereich Asphären, und der Optikingenieurin Amy Frantz teil, um die Vorteile der Verwendung von Asphären bei der Entwicklung optischer Systeme kennenzulernen und zu erfahren, welche Faktoren während des Designprozesses berücksichtigt werden müssen.

Zeit für Asphären bei Edmund Optics®

Fertigungsmöglichkeiten für Asphären

Fertigungsmöglichkeiten für Asphären

Die Fertigungszelle von EO für asphärische Linsen ist rund um die Uhr in Betrieb und produziert jeden Monat Tausende von Asphären. Ganz gleich, ob Sie eine Standardkomponente aus unserem riesigen Bestand an über 600 asphärischen Linsen, die Sonderanfertigung einer Linse nach Kundenzeichnung oder eine vollständig nach Kundenvorgaben entwickelte Asphäre benötigen, EO hat die richtige Lösung und die Fertigungsmöglichkeiten, um Ihre einzigartigen Anforderungen zu erfüllen – entweder mittels Gießen, Diamantdrehen oder Subapertur-Schleifen und -Polieren.

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MRF-Technologie

MRF-Technologie

Die Fortschritte im asphärischen Subapertur-Schleifen und -Polieren sind zwar immens, doch ist magnetorheologisches Polieren (MRF) noch immer erforderlich, um Präzisionsasphären von höchster Qualität zu fertigen. MRF ist ein deterministischer und computergesteuerter Prozess, bei dem viele manuelle Schritte und Mutmaßungen entfallen, die gewöhnlich für die präzise Feinbearbeitung einer anspruchsvollen optischen Oberfläche erforderlich sind.

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Messtechnik

Messtechnik

Messtechnik

EO nutzt eine breite Palette an Messtechniken, um die Qualität von Asphären und anderen optischen Bauteilen sicherzustellen, die in unseren Fertigungsstätten weltweit hergestellt werden, einschließlich Interferometrie, Profilometrie, Koordinatenmessmaschinen (KMM) und computergenerierte Holographie.

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FAQ's

FAQ  Asphären gibt es schon seit Jahrzehnten. Was hat es mit dem aktuellen Trend auf sich?
Asphärische Linsen gibt es zwar bereits seit Jahrzehnten, dank neuester Fortschritte im asphärischen Subapertur-Schleifen und -Polieren sind sie inzwischen jedoch wesentlich erschwinglicher früher. Das macht auch asphärische Lösungen, die zunächst unerschwinglich waren, heute breiter zugänglich. Mehrere sphärische Bauteile werden dabei durch eine geringere Anzahl an Asphären ersetzt, wodurch Größe und Gewicht optischer Systeme reduziert werden, während die Leistung gleich bleibt oder sogar verbessert wird.
FAQ  Welche Messtechniken verwendet EO genau, um die Fertigung von Asphären zu unterstützen?

EO nutzt bei der Asphärenherstellung ein weites Spektrum an Messtechniken, darunter Talysurf PGI 1240 Profilometer, QED ASI™ Aspheric-Stitching-Interferometer (ASI), Zygo® NewView Weißlichtinterferometer, OptiPro UltraSurf 4X 100 kontaktlose Profilometer, TRIOPTICS Opticentric® Zentriermaschinen, Zeiss Contura G2 Koordinatenmessmaschinen (KMM), Olympus MX51 Mikroskope, designspezifische, computergenerierte Hologramme (CGHs) und Null-Linsen.

FAQ  Welche Fertigungstoleranzen hält EO ein?

Eine vollständige Liste mit den Fertigungstoleranzen von EO finden Sie auf unserer Seite zu den Fertigungsmöglichkeiten von Asphären.

FAQ   Verwendet EO noch magnetorheologisches Polieren (MRF) zur Fertigung hochwertiger Asphären?

Ja, zur Herstellung von Asphären höchster Qualität nutzen wir noch immer magnetorheologisches Polieren (MRF), womit eine Präzision von über λ/20 erzielt werden kann.

FAQ  Welche unterschiedlichen Arten von asphärischen Linsen gibt es?

In der folgenden Tabelle sind die zahlreichen unterschiedlichen Arten asphärischer Linsen mit jeweiligen Vor- und Nachteilen aufgeführt:

AsphärentypBeschreibungRelativer Preis
Präzise asphärische Achromate Beugungsbegrenzte und farbkorrigierte Doppellinse mit asphärischer Oberfläche für Breitbandanwendungen €€€€
Asphären für Laseranwendungen <λ/10 transmittierte Wellenfront €€€
Präzisionspolierte Asphären Gängigster Asphären-Typ mit ausgeglichenem Preis-Leistungsverhältnis €€
Best Form Asphären Modifizierte plankonvexe oder plankonkave Linsen mit einer asphärischen Oberfläche €€
Diamantgedrehte Asphären Gefertigt aus High-End-Kunststoffen und kristallinen Materialien €€
Asphärische Hybridachromate Kostengünstige Doppellinse mit gepresster lichtbrechender Kunststoffoberfläche zur Minimierung chromatischer Aberrationen
Gepresste Asphären Kostengünstige Kunststoff- oder Glasasphären für hohe Stückzahlen

Tipps & Downloads

Anwendungshinweise

Technical information and application examples including theoretical explanations, equations, graphical illustrations, and much more.

All About Aspheric Lenses
Lesen  

EO Preferred Glass Types
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Benötigen Sie schnell eine bestimmte Asphäre?
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Asphärische Achromate
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Videos

Informative corporate or instructional videos ranging from simple tips to application-based demonstrations of product advantages.

The Making Of An Aspheric Lens
Ansehen  

Aspheric Lenses Review
Ansehen  

Treffen Sie Jeremy Govier, unseren Asphären-Guru
Ansehen  

Technical Articles

Links to technical articles appearing in industry publications authored by Edmund Optics or featuring contributions from EO's engineering team and key management

"The Long and the Short of It: Techniques for Measuring Aspheres" von Amy Frantz - Photonics Spectra
Lesen  

"Optimizing the Design of Aspheric Lenses" von Jeremy Govier - Photonics Spectra
Lesen  

"Design Considerations for Aspheric Lenses" von Jeremy Govier - Photonics Spectra
Lesen  

 

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