Optisches Design
Vielseitige Anwendungen in verschiedenen Branchen
Medizin, Laser, Sensorik, Automatisierung und Forschung werden vollständig unterstützt
Ingenieurorientiertes Denken
Schwerpunkt nicht nur auf der Theorie, sondern auch auf der Herstellbarkeit und Kostenkontrolle
Erfahrenes Team
Jahrelange, branchenübergreifende Erfahrung im Design von Objektiven mit fundierten Kenntnissen der Integration mehrerer Plattformen
Schneller Umschwung
Erste optische Designentwürfe können je nach Projektplan in nur einer Woche geliefert werden.
Optisches Design
Hobbite bietet optische Designdienstleistungen aus einer Hand, die das gesamte Spektrum von der Modellierung optischer Pfade über das Objektivdesign bis hin zur anwendungsspezifischen Entwicklung abdecken. Unser Ziel ist es, unsere Kunden bei der Verbesserung der Produktleistung, der Optimierung der Systemstruktur und der Verkürzung der Entwicklungszyklen zu unterstützen. Ganz gleich, ob Sie sich in der frühen Konzeptphase befinden oder bereits über klare Spezifikationen verfügen, wir bieten professionelle und zuverlässige Unterstützung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Das optische Design befasst sich in erster Linie mit folgenden Aspekten:
- Geringe optische Effizienz und hoher Energieverlust
- Unscharfe Abbildung, erhebliche Aberrationen und unzureichender Kontrast
- Ungenaue Strahlsteuerung oder Interferenzen durch Streu-/Reflexionslicht
- Mit optimierten optischen Layouts und Parameterberechnungen kann die Gesamtleistung des Systems erheblich verbessert werden, um auch anspruchsvollere Anwendungsszenarien zu erfüllen.
Sie können sich darauf verlassen, dass kein technischer Hintergrund erforderlich ist. Das Hobbite-Team hilft Ihnen bei der Klärung der Ziele, der Interpretation der technischen Spezifikationen und bietet umfassende Unterstützung während des gesamten Prozesses. Unsere kundenspezifischen optischen Designdienstleistungen sind transparent, zugänglich und speziell auf Produktmanager, Projektingenieure und Startup-Teams zugeschnitten.
Optisches Design kommt bei Bildgebungssystemen, Lasersystemen, Kommunikationsmodulen, medizinischen Geräten, Forschungsinstrumenten und vielem mehr zum Einsatz. Ganz gleich, ob Sie ein Objektivdesign für ein optisches Präzisionssystem oder eine kosteneffektive Lösung benötigen, wir passen unsere Designs an die spezifischen Anforderungen der Branche an.
Anpassungsprozess
Jede Komponente des Gesamtkonzepts für optische Linsen kann weiter untergliedert werden, und der Prozess der Linsenkonstruktion wird Schritt für Schritt durch diese stufenweise Zerlegung und Bewertung der Zugänglichkeit abgeschlossen. Während des Designprozesses müssen verschiedene Indikatoren abgewogen werden, um eine Stagnation der Optimierung zu vermeiden.
Anforderungen und Spezifikationen
Der erste Schritt beim Optikdesign besteht darin, die Anforderungen zu erfassen und die Spezifikationen aufzuschlüsseln. Verschiedene Objektivtypen erfordern unterschiedliche Konstruktionsspezifikationen. Zu den allgemeinen Spezifikationen gehören Brennweite, Sichtfeld, Betriebswellenlänge, Blendenzahl, Bildhöhe, Auflösung, Verzeichnung und Lichtdurchlässigkeit. In dieser Phase wird Ihr Konstrukteur eng mit Ihnen zusammenarbeiten, um die Leistungsziele und Systembeschränkungen zu klären.
Ursprüngliche Struktur
Die Rationalität der Ausgangsstruktur wirkt sich direkt auf die Effizienz der nachfolgenden Optimierung aus. Eine anfängliche optische Struktur ermöglicht eine schnelle Konvergenz und erleichtert die Aberrationskontrolle; eine schlechte Struktur kann jedoch dazu führen, dass die Optimierung in einem lokalen Minimum gefangen ist.
Es gibt drei gängige Ansätze, um die Ausgangsstruktur zu erhalten:
- PW-Methode: Geeignet für theoretische Forschung und komplexe Systeme, aber mit einem längeren Entwicklungszyklus.
- Literatur- oder Patenthinweise: Diese Methode kann durch Skalierung der Brennweite oder Anpassung der Parameter zu relativ ausgereiften strukturellen Lösungen führen und ist eine gängige und effiziente Methode.
- Parallele Plattenoptimierung: Auf der Grundlage umfangreicher Erfahrungen wird ausgehend von einem einfachen optischen Pfad die optimale Struktur durch Optimierung erreicht.
Zu den üblichen Anfangsstrukturen von Objektiven gehören Doppel-Gauß-, Tele-, umgekehrte Tele-, Telephoto- und Projektionskonfigurationen.
Analyse der optischen Aberration
Zu den üblichen Abbildungsfehlern in optischen Systemen gehören sphärische Aberration, Koma, Astigmatismus, Feldkrümmung, Verzerrung und chromatische Aberration. Die Auswirkungen dieser Aberrationen lassen sich durch die richtige Zuweisung der Brennweite, die Anpassung der Blendenposition und die Verwendung asphärischer oder verkitteter Linsen wirksam verringern. Sphärische Aberration und Koma können mit Hilfe von Blenden und asphärischen Linsen korrigiert werden, Astigmatismus und Bildfeldwölbung lassen sich durch Brennweitenteilung optimieren, und Verzeichnung und chromatische Aberration können durch Symmetrie oder zementierte Strukturen ausgeglichen werden. Bei einem umgekehrten Teleobjektiv beispielsweise arbeiten mehrere Linsengruppen zusammen, um Aberrationen zu korrigieren, und sorgen so für ein klares Bild und telezentrische Stabilität des Systems.
Toleranzanalyse und Bewertung der Verarbeitbarkeit
Die Toleranzanalyse in Software wie Zemax kann in zwei Kategorien unterteilt werden:
- Oberflächentoleranzen: wie Krümmungsradius, Mittendicke, Neigung und Exzentrizität.
- Bauteiltoleranzen: wie z. B. Montagespiel, Abstände und Positionierungsfehler.
Die wichtigsten Grundsätze:
- Oberflächentoleranzen müssen vollständig kommuniziert werden, um sowohl Leistung als auch Verarbeitbarkeit zu gewährleisten.
- Die Bauteiltoleranzen sollten angemessen gelockert werden, um eine einfache Montage zu gewährleisten und die Konstruktionsziele zu erreichen.
Bewertung von Geisterbildern
Die Streulichtanalyse zielt darauf ab, den Pfad und die Energieschwelle für die Entstehung von Geisterbildern in einem System zu ermitteln. Zu den häufig verwendeten Programmen gehören ASAP und TracePro. Wenn die Simulationsergebnisse darauf hindeuten, dass die Geisterbildenergie den festgelegten Schwellenwert überschreitet (z. B. <10-⁶ für Mobiltelefonobjektive und <10-⁵ für Spektrometer), muss das optische System neu kalibriert oder die Beschichtungsdurchlässigkeit verbessert werden.
Zeichnung und Prüfung
Auf der Grundlage der endgültigen Ergebnisse des optischen Entwurfs werden 2D-Zeichnungen erstellt, einschließlich Bauteil- und Montagezeichnungen. Diese Zeichnungen müssen den Spezifikationen für optische Zeichnungen entsprechen:
- Bohrung-Welle-Passung
- Negative Toleranz für den Außendurchmesser
Alle optischen Parameter und Toleranzanforderungen müssen festgelegt werden. In dieser Phase müssen auch die mechanische Struktur, der Bauraum und die Prüfmethoden berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass der Entwurf herstellbar ist.
Entwurf abgeschlossen
Nach Abschluss des optischen Entwurfs muss ein umfassender Bericht erstellt werden, der folgende Angaben enthält
- Diagramm des optischen Systems
- Ergebnisse der Bildgebung und Aberrationsanalyse
- Toleranz- und Streulichtanalyse
- Verarbeitungs- und Montageempfehlungen
Sobald die oben genannten Schritte abgeschlossen sind, ist der komplette optische Designprozess von den Anforderungen bis zur Herstellbarkeit erreicht.
Optische Designlösungen
Optimierung des optischen Pfades
Mithilfe von geometrischer Optik und Raytracing-Simulationen verfeinern wir die Strahlenausbreitungswege, um unnötige Reflexionen, Brechungen oder Energieverluste zu reduzieren. Dieser kundenspezifische optische Designansatz ist ideal für Laserbearbeitungssysteme, optische Kommunikationseinrichtungen und andere Anwendungen, bei denen die Lichteffizienz entscheidend ist.
Verbesserung der Bildqualität
Durch den Entwurf von Linsenkombinationen, die Anpassung der Blendenpositionen und die Kontrolle von Abbildungsfehlern verbessern wir die Bildauflösung, den Kontrast und die Kantenschärfe. Diese Art von Objektivdesign wird häufig in der Laserprojektion, bei Endoskopen und in der industriellen Bildverarbeitung eingesetzt.
Benutzerdefinierte Lichtfeldsteuerung
Für spezifische Beleuchtungsformen oder Energieverteilungen - wie gleichmäßige Beleuchtung, Fokussierung, Ringformen oder Linienquellen - entwickeln wir optische Strukturen und entsprechende Komponenten wie Freiformflächen, Zylinderlinsen und Mikrostrukturen. Diese kundenspezifischen optischen Designlösungen erfüllen präzise Anforderungen an die Strahlformung und Gleichmäßigkeit.
Technische Unterstützung und laufende Optimierung
Kooperatives Dienstleistungsmodell
Wir bieten nicht nur Lösungen an, sondern bauen auch enge Kommunikationskanäle mit Ihrem F&E-Team auf und bieten kontinuierliche Unterstützung, um sicherzustellen, dass die Implementierung des kundenspezifischen optischen Designs reibungslos verläuft und optimal abgestimmt ist.
Langfristige Leistungsverfolgung & Upgrades
Auf der Grundlage Ihres Nutzungsfeedbacks und der sich entwickelnden Markttrends verbessern wir kontinuierlich das ursprüngliche optische Design - sei es durch neue Materialien, erweiterte Wellenlängenbereiche oder verbesserte Systemkompatibilität - und stellen so sicher, dass Ihre Produkte an der Spitze der optischen Innovation bleiben.