¿Por qué es caro el vidrio asférico?

Cuando uno hace un pedazo de vidrio para una lente, comienzan con un trozo de vidrio y lo muelen en la forma deseada. Cuando una lente es asférica, esto no cambia; simplemente la forma en que se afila la lente es una forma asférica (típicamente parabólica). No parece que esto deba causar mucho trabajo o tiempo adicional por parte del fabricante de lentes. Pero los elementos asféricos aumentan significativamente el costo de la lente. ¿Por qué es esto?

lens

— Billy ONeal
fuente

Esta banda de rodamiento parece cubrir al menos parte de la pregunta gasto, no está seguro de si cubre toda ella - photo.stackexchange.com/questions/10823/...

— dpollitt

@dpollit El hilo proporcionado no da detalles sobre por qué es exactamente más costoso hacer y medir una lente asférica. Me interesaría saberlo también.

— pau.estalella

@ pau.estalella - Algunas citas del otro hilo "Las superficies de lentes asféricas son mucho más caras de producir, porque no pueden rectificarse por un movimiento giratorio natural", "asférico [sic] ... tiende a ser más difícil y costoso de llevar a cabo: las formas esféricas de vidrio son fáciles de hacer y medir; las formas asféricas no lo son ".

— dpollitt

@dpollitt: Vi y respondí ese comentario en esa pregunta. Eso no tiene sentido: los paraboloides e hiperboloides se pueden moler utilizando movimientos circulares simples también, porque todavía son simétricos con respecto al eje central de la lente. (De ahí mi confusión)

— Billy ONeal

Si toma dos piezas de vidrio, una cóncava y otra convexa, y simplemente comienza a frotarlas una contra la otra (tanto giratorias como deslizantes, en todas las direcciones posibles), eventualmente tendrá dos lentes esféricas. Si busca "pulido de lentes telescópicas" en youtube, encontrará muchos videos de enfoques de muy baja tecnología que producen lentes esféricos bastante buenos .

— Jukka Suomela

Respuestas:

Gran parte son costos de fabricación, pero no es realmente como lo describió @Matt (o al menos no cómo entiendo su descripción).

Con elementos esféricos, normalmente toma una serie de espacios en blanco y los monta en un soporte con forma de esfera (con "divots", por así decirlo, donde va a montar los espacios en blanco). Luego tiene una amoladora / pulidora en forma de esfera que se monta alrededor del exterior (para una superficie convexa) o en el interior (para una superficie cóncava) y le permite moler / pulir una gran cantidad de elementos a la vez. El número exacto depende del diámetro y la curvatura del elemento, pero generalmente estamos hablando de al menos unas pocas docenas, y especialmente para elementos más pequeños, que pueden ser cientos.

Hay varias formas de hacer elementos asféricos (molidos, moldeados, híbridos), pero tienen una cosa en común: cada una de ellas requiere que procese los elementos individualmente en lugar de en grandes grupos. Hasta hace relativamente poco tiempo (alrededor de 1980), la única forma de hacer elementos asféricos era molerlos individualmente a mano. Esos estaban / están restringidos a una producción muy limitada a precios extremadamente altos (Leicas, Nikkors Nocturnos, etc.) Hay formas de producirlos en masa ahora, pero todavía es cuestión de cargar un blanco en una máquina y automatizar la mayor parte de procesando ese espacio en blanco, luego sacándolo y cargando uno más en blanco. En la mayoría de los casos, además de hacer un rectificado esférico normal también.

— Jerry Coffin
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Los elementos asféricos son caros debido a los costos de fabricación. Es relativamente sencillo hacer una lente con un perfil esférico, solo tiene que girarla frente a una herramienta de pulido. Con el vidrio asférico, su tuerca es solo un caso de desviación de una esfera, se trata de cortar una forma muy precisa pero arbitraria, obtener un círculo perfecto no es un problema, sino obtener una curva perfecta con la ecuación x, y, z.

Puede lanzar una olla redonda a mano, el giro de la rueda garantiza un bonito perfil circular. Hiya también podría detener la rueda y aplastar la olla en una forma no circular a mano, pero lanzar una olla con una curvatura parabólica precisa requeriría una herramienta controlada por computadora, no hay forma de mover la rueda para hacerlo con precisión a mano.

— Matt Grum
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Muchos diseños tienen elementos que son más complejos que incluso parabólicos.

— Skaperen

Sin embargo, colocar el vidrio en un dispositivo similar a un torno es suficiente; no es como si los diseños asféricos fueran asimétricos con respecto al eje central. Claro, podrías obtener una olla "redonda" a mano, pero ¿perfectamente esférica? Incluso los elementos esféricos se muelen a niveles de precisión mucho más altos que los que son posibles a mano.

— Billy ONeal

Sin embargo, una forma esférica implica una lente giratoria, una rueda giratoria y un único punto de giro (con la normalidad lograda automáticamente por el pivote). Un elemento asférico implica una lente giratoria, una rueda giratoria, un pivote móvil y un ángulo normal en constante cambio. Y algunos elementos asféricos son mucho más asféricos que otros; La complejidad de la curva (incluso si solo está considerando la mitad de la sección sagital) puede ser asombrosa.

@BillyONeal: En realidad eso no es cierto. La óptica se puede encender en una máquina tipo torno, pero esto no produce lentes de alta calidad que encontraría en una lente SLR, incluso una barata. Este proceso se utiliza para fabricar ópticas de plástico baratas (por ejemplo, lo que puede encontrar en un juguete para niños) o para preformar una óptica de vidrio antes del pulido. Además, la óptica esféricas de alta calidad pueden ser hechas a mano, y con frecuencia son. Un fabricante óptico experimentado puede lograr cifras de superficie medidas en nanómetros al pulir a mano.

— Colin K