Por que o vidro asférico é caro?

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Quando se faz um pedaço de vidro para uma lente, eles começam com um pedaço de vidro e moem na forma desejada. Quando uma lente é asférica, isso não muda; apenas a forma na qual a lente é esmerilhada é uma forma asférica (geralmente parabólica). Parece que isso não deve causar muito trabalho ou tempo adicional por parte do fabricante da lente. Mas os elementos asféricos aumentam significativamente o custo da lente. Por que é isso?

Billy ONeal
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Esse passo parece cobrir pelo menos parte da questão de despesas, não tenho certeza se ele cobre tudo isso - photo.stackexchange.com/questions/10823/…
dpollitt
@dpollit O tópico fornecido não fornece detalhes sobre por que exatamente é mais caro fabricar e medir uma lente asférica. Eu também estaria interessado em saber.
pau.estalella
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@ pau.estalella - Algumas citações do outro tópico "As superfícies das lentes asféricas são muito mais caras de produzir, porque não podem ser retificadas por um movimento rotativo natural.", "asférico [sic] ... tende a ser mais difícil e caro de executar: as formas esféricas de vidro são simples de fabricar e medir; as asféricas não são ".
Dpollitt # 30/12
@dpollitt: Eu vi e respondi a esse comentário nessa pergunta. Isso não faz sentido - parabolóides e hiperbolóides também podem ser retificados usando movimentos circulares simples, porque ainda são simétricos em relação ao eixo central da lente. (Daí minha confusão)
Billy ONeal
Se você pegar dois pedaços de vidro, um côncavo e outro convexo, e simplesmente começar a esfregar um contra o outro (girando e deslizando, em todas as direções possíveis), você terá duas lentes esféricas. Se você pesquisar "retificação de lente de telescópio" no youtube, encontrará muitos vídeos de abordagens de baixa tecnologia que produzem lentes esféricas razoavelmente boas .
Jukka Suomela

Respostas:

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Muito disso são custos de fabricação, mas não é exatamente como o @Matt descreveu (ou pelo menos não como eu entendo a descrição dele).

Com elementos esféricos, você normalmente pega vários espaços em branco e os monta em um suporte em forma de esfera (com "divots", por assim dizer, onde você montará os espaços em branco). Em seguida, você tem um polidor / polidor em forma de esfera que monta ao redor do lado de fora (para uma superfície convexa) ou interno (para uma superfície côncava) e permite moer / polir um grande número de elementos por vez. O número exato depende do diâmetro e da curvatura do elemento, mas normalmente estamos falando que pelo menos algumas dúzias, e especialmente para elementos menores, podem ser centenas.

Existem várias maneiras de criar elementos asféricos (retificados, moldados, híbridos), mas eles têm uma coisa em comum: cada uma delas exige que você processe os elementos individualmente, em vez de em grandes grupos. Até bem recentemente (cerca de 1980), a única maneira de fazer elementos asféricos era triturá-los individualmente à mão. Esses eram / são restritos a uma produção muito limitada a preços extremamente altos (Leicas, Nikkors noturnos, etc.) Existem maneiras de produzi-los em semi-massa agora, mas isso ainda é uma questão de carregar um espaço em branco em uma máquina e automatizar a maioria dos produtos. processando esse em branco, retirando-o e carregando mais um em branco. Na maioria dos casos, isso além de fazer a retificação esférica normal também.

Jerry Coffin
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Os elementos asféricos são caros devido aos custos de fabricação. É relativamente simples fazer uma lente com um perfil esférico, basta girá-la na frente de uma ferramenta de polimento. No vidro asférico, sua porca é apenas um caso de desvio de uma esfera, trata-se de cortar uma forma muito precisa, mas arbitrária, obter um círculo perfeito não é um problema, mas obter uma curva perfeita com a equação x, y, z é.

Você pode jogar um pote redondo à mão, o giro da roda garante um bom perfil circular. Hiya também pode parar a roda e esmagar o pote com uma forma não circular à mão, mas jogar um pote com uma curvatura parabólica precisa exigiria uma ferramenta controlada por computador, não há como mover a roda para fazê-lo com precisão.

Matt Grum
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Muitos designs têm elementos mais complexos do que parabólicos.
Skaperen
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Colocar o vidro em um dispositivo semelhante ao torno é suficiente - não é como se os desenhos asféricos fossem assimétricos em relação ao eixo central. Claro, você poderia obter um pote "redondo" à mão, mas perfeitamente esférico? Até elementos esféricos são moídos com níveis de precisão muito mais altos do que os possíveis manualmente.
Billy ONeal
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Uma forma esférica, no entanto, envolve uma lente giratória, uma roda giratória e um único ponto de articulação (com o normal atingido automaticamente pela articulação). Um elemento asférico envolve uma lente giratória, uma roda giratória, um pivô em movimento e um ângulo normal em constante mudança. E alguns elementos asféricos são muito mais asféricos que outros; a complexidade da curva (mesmo que você esteja considerando apenas metade da seção sagital) pode ser surpreendente.
@ BillyONeal: Na verdade, isso não é verdade. A óptica pode ser ligada em uma máquina semelhante ao torno, mas isso não produz lentes de alta qualidade que você encontraria em uma lente SLR, mesmo que barata. Esse processo é usado para produzir óticas plásticas baratas (por exemplo, o que você pode encontrar em um brinquedo de criança) ou para pré-moldar uma ótica de vidro antes do polimento. Além disso, as ópticas esféricas de alta qualidade podem ser feitas à mão, e geralmente são. Um fabricante óptico experiente pode obter valores de superfície medidos em nanômetros ao polir manualmente.
Colin K