Diseño óptico
Aplicaciones versátiles en todos los sectores
Campos médico, láser, detección, automatización e investigación totalmente compatibles
Pensamiento orientado a la ingeniería
Centrado no sólo en la teoría, sino también en la fabricabilidad y el control de costes
Equipo experimentado
Años de experiencia en el diseño de objetivos intersectoriales con un profundo conocimiento de la integración multiplataforma
Respuesta rápida
Los borradores iniciales del diseño óptico pueden entregarse en tan sólo una semana, en función del calendario del proyecto.
Diseño óptico
Hobbite ofrece servicios integrales de diseño óptico, que abarcan todo el espectro, desde el modelado de trayectorias ópticas y el diseño de lentes hasta el desarrollo de aplicaciones específicas. Nuestro objetivo es ayudar a los clientes a mejorar el rendimiento del producto, optimizar la estructura del sistema y acortar los ciclos de desarrollo. Tanto si se encuentra en la fase inicial de concepto como si ya dispone de especificaciones claras, le ofrecemos un apoyo profesional y fiable.
Preguntas más frecuentes (FAQ)
El diseño óptico aborda principalmente las siguientes cuestiones:
- Baja eficiencia óptica y alta pérdida de energía
- Imágenes borrosas, aberraciones significativas y contraste insuficiente
- Control impreciso del haz o interferencia de luz parásita/reflejada
- Gracias a la optimización de la disposición óptica y el cálculo de los parámetros, el rendimiento global del sistema puede mejorarse considerablemente para responder a los escenarios de aplicación más exigentes.
Tenga la seguridad de que no se requieren conocimientos técnicos previos. El equipo de Hobbite le guiará en la clarificación de objetivos, la interpretación de especificaciones técnicas y la prestación de un apoyo integral a lo largo de todo el proceso. Nuestros servicios de diseño óptico personalizado son transparentes, accesibles y están especialmente diseñados para jefes de producto, ingenieros de proyecto y equipos de nuevas empresas.
El diseño óptico se aplica a sistemas de imagen, sistemas láser, módulos de comunicación, dispositivos médicos, instrumentos de investigación y mucho más. Tanto si necesita un diseño de lente para un sistema óptico de precisión como una solución rentable, adaptamos nuestros diseños a los requisitos específicos del sector.
Proceso de personalización
Cada componente del marco general de diseño de lentes ópticas puede desglosarse aún más, y el proceso de diseño de lentes se completa paso a paso mediante esta descomposición por niveles y la evaluación de la accesibilidad. Durante el proceso de diseño, es necesario equilibrar varios indicadores para evitar el estancamiento de la optimización.
Requisitos y especificaciones
El primer paso en el diseño óptico es introducir los requisitos y desglosar las especificaciones. Los distintos tipos de objetivos requieren especificaciones de diseño diferentes. Las especificaciones más comunes son la distancia focal, el campo de visión, la longitud de onda operativa, el número f, la altura de la imagen, la resolución, la distorsión y la transmitancia. Durante esta fase, el ingeniero de diseño colaborará estrechamente con usted para aclarar los objetivos de rendimiento y las limitaciones del sistema.
Estructura inicial
La racionalidad de la estructura inicial influye directamente en la eficacia de la optimización posterior. Una estructura óptica inicial permite una convergencia rápida y facilita el control de las aberraciones; una estructura deficiente, sin embargo, puede hacer que la optimización quede atrapada en un mínimo local.
Existen tres enfoques comunes para obtener la estructura inicial:
- Método PW: Adecuado para la investigación teórica y los sistemas complejos, pero con un ciclo de diseño más largo.
- Referencia bibliográfica o de patente: Este método, mediante el escalado de la distancia focal o el ajuste de los parámetros, puede dar lugar a soluciones estructurales relativamente maduras y es un método común y eficaz.
- Optimización de placas paralelas: Basándose en una amplia experiencia, partiendo de un camino óptico sencillo se obtiene la estructura óptima mediante optimización.
Entre las estructuras iniciales de objetivo más comunes se incluyen las configuraciones de doble Gauss, teleobjetivo, teleobjetivo inverso, teleobjetivo y proyección.
Análisis de aberraciones ópticas
Las aberraciones más comunes en los sistemas ópticos son la aberración esférica, el coma, el astigmatismo, la curvatura de campo, la distorsión y la aberración cromática. Los efectos de estas aberraciones pueden reducirse eficazmente asignando adecuadamente la potencia focal, ajustando la posición de apertura y empleando diseños de lentes asféricas o cementadas. La aberración esférica y el coma pueden corregirse utilizando aperturas y lentes asféricas, el astigmatismo y la curvatura de campo pueden optimizarse mediante la separación de la potencia focal, y la distorsión y la aberración cromática pueden equilibrarse mediante la simetría o las estructuras cementadas. Por ejemplo, en un teleobjetivo invertido, varios grupos de lentes trabajan juntos para corregir las aberraciones, garantizando la claridad de la imagen y la estabilidad telecéntrica del sistema.
Análisis de tolerancia y evaluación de la procesabilidad
El análisis de tolerancia en software como Zemax puede dividirse en dos categorías:
- Tolerancias de superficie: como el radio de curvatura, el grosor del centro, la inclinación y la excentricidad.
- Tolerancias de los componentes: como la holgura de montaje, el espaciado y los errores de posicionamiento.
Principios clave:
- Las tolerancias superficiales deben comunicarse plenamente para garantizar tanto el rendimiento como la procesabilidad.
- Las tolerancias de los componentes deben relajarse adecuadamente para garantizar la facilidad de montaje y cumplir los objetivos de diseño.
Evaluación de imágenes fantasma
El análisis de la luz parásita tiene por objeto evaluar la trayectoria y el umbral de energía para la formación de imágenes fantasma en un sistema. Entre los programas informáticos más utilizados se encuentran ASAP y TracePro. Si los resultados de la simulación indican que la energía de la imagen fantasma supera el umbral especificado (por ejemplo, <10-⁶ para lentes de teléfonos móviles y <10-⁵ para espectrómetros), es necesario recalibrar el sistema óptico o mejorar la transmitancia del revestimiento.
Dibujo y pruebas
A partir de los resultados finales del diseño óptico, se crean dibujos en 2D, incluidos los dibujos de componentes y ensamblajes. Estos planos deben cumplir las especificaciones de los planos ópticos:
- Ajuste agujero-eje
- Tolerancia negativa para el diámetro exterior
Deben especificarse los parámetros ópticos completos y los requisitos de tolerancia. En esta fase también hay que tener en cuenta la estructura mecánica, el espacio de montaje y los métodos de inspección para garantizar que el diseño se pueda fabricar.
Diseño finalizado
Una vez finalizado el diseño óptico, debe generarse un informe exhaustivo que incluya:
- Esquema del sistema óptico
- Resultados del análisis de imágenes y aberraciones
- Tolerancia y análisis de la luz parásita
- Recomendaciones de transformación y montaje
Una vez completados los pasos anteriores, se consigue el proceso completo de diseño óptico, desde los requisitos hasta la fabricabilidad.
Soluciones de diseño óptico
Optimización de la trayectoria óptica
Mediante la óptica geométrica y la simulación de trazado de rayos, perfeccionamos las trayectorias de propagación del haz para reducir reflexiones, refracciones o pérdidas de energía innecesarias. Este enfoque de diseño óptico personalizado es ideal para sistemas de procesamiento láser, configuraciones de comunicación óptica y otras aplicaciones críticas para la eficiencia lumínica.
Mejora de la calidad de imagen
Mediante el diseño de combinaciones de lentes, el ajuste de las posiciones de apertura y el control de las aberraciones, mejoramos la resolución de la imagen, el contraste y la nitidez de los bordes. Este tipo de diseño de lentes se utiliza mucho en proyección láser, sistemas de endoscopia y aplicaciones de visión artificial.
Control personalizado del campo luminoso
Para formas de iluminación o distribuciones de energía específicas -como iluminación uniforme, enfoque, formas anulares o fuentes lineales- desarrollamos estructuras ópticas y los componentes correspondientes, como superficies de forma libre, lentes cilíndricas y microestructuras. Estas soluciones de diseño óptico personalizadas satisfacen requisitos precisos de conformación y uniformidad del haz.
Asistencia técnica y optimización continua
Modelo de servicio colaborativo
Más allá de proporcionar soluciones, creamos sólidos canales de comunicación con su equipo de I+D, ofreciéndole apoyo continuo para garantizar que la implementación del diseño óptico personalizado se realice sin problemas y se ajuste a su estado óptimo.
Seguimiento y mejora del rendimiento a largo plazo
Basándonos en sus comentarios sobre el uso y en la evolución de las tendencias del mercado, mejoramos continuamente el diseño óptico original, ya se trate de nuevos materiales, rangos de longitud de onda ampliados o compatibilidad de sistemas mejorada, para garantizar que sus productos permanezcan a la vanguardia de la innovación óptica.