Lens ve Mercek Tasarımı

Ürününüz veya projenizin optik mühendisliği çalışmaları bilgisayar destekli (TracePro, OSLO, RayViz gibi programlar kullanılarak) yürütülmektedir. Aynı zamanda bir sistemin opto-mekanik tasarımı da (SolidWorks, Catia, Autocad vb. ile) tamamlanarak firmamız bünyesinde üretime hazır hale getirilmektedir. Yapılan tasarımın Optis, Speos, Zemax, Lighttools gibi diğer uygulamalara uyumlu hale getirilerek analiz edilmesi de sağlanabilmektedir.

Fresnel Lens Nedir?

Fresnel lensler bilindik eğimli yüzeylerin aksine oluklu yüzey yapısına sahip özel optik birimlerden oluşur. Kendisine özgü tasarımları sayesinde Fresnel lensler ince ve hafiftir; tipik olarak kısa odak uzaklığına sahip olmasıyla birlikte tanınan diğer optik lenslere gore daha verimlidir. Yoğun bir mercek (lens) tipidir. İlk olarak Fransız fizikçi Augustin-Jean Fresnel tarafından deniz fenerleri için geliştirilmiştir. Tasarım olarak geleneksel tasarıma sahip bir merceğin malzeme kütlesi ve hacim olarak gereksiniminden daha azı ile daha geniş açıklığa ve daha kısa odak uzunluğuna sahiptir. Bir Fresnel lens düz bir levha formunda olduğu bazı durumlarda eşdeğeri geleneksel lenslerden daha ince olarak tasarlanabilir. Bir ışık kaynağından ışığı diğer lenslere nazaran daha eğik yakayabildiği için deniz fenerinden çıkan ışığının uzak mesafelerden görünebilmesini sağlar.


Fresnel lensler genel amaçlı merceklerden farklı olarak pek çok alanda kullanılmaktadır. Projeksiyon düzenekleri, kağıt dürbünler, araç geri gidişlerinde arkayı gösteren geniş açılı lensler, çocuklara eğlence ve eğitici amaçlı uzaklaştırıcı gözlüklerin yanısıra yazın güneşi odaklayarak gerekli aparatlar yardımıyla su ısıtma işlemi bile gerçekleştirilebilmektedir.


Normal cam mercekler çapı büyüdükçe ağırlaşır ve maliyetleri yükselir. Plastikten imal edilen fresnel lensler ise yaygın olarak deniz fenerleri ve tepegözlerde kullanılmaktadır. Normal merceklerden ayrılmalarını sağlayan en önemli özellikleri dağınık şekilde gelen ışığı üzerlerinden geçerken düz ve homojen halde yansıtmalarıdır. Fresnel lensin bu özelliklerini, deniz fenerlerini göz önünde bulundurarak kolaylıkla görebiliriz. Bu mercek sayesinde deniz fenerinde oluşan ışık kilometrelerce uzaklıktaki gemilere bile paralelleştirilmiş (kolime edilmiş) bir ışık hüzmesi halinde ulaşabilmektedir.

Fresnel lensler çoğu yerde büyütme amaçlı olarak kullanılsa da diğer mercekler gibi optik merkezi kendinden geride olan, yani basitçe küçültmeye yarayan çeşitleri de bulunmaktadır. Ancak bir objeyi küçültmek genelde pek işlevsel olmadığı için bu türde üretilen lensler pek fazla kullanım alanı bulamamaktadır. Buna rağmen muhtemelen çoğunuz dolmuşların veya panelvanların arka camına asılı plastikten bir levha görmüşsünüzdür. Bunlar Fresnel lenslerin küçültme amaçlı olarak üretilmiş geniş bir alanı ufak bir merkezde toplayarak küçük bir bölgeden tüm çevreyi görmeye olanak sağlayan çeşitleridir.

Kullanım Alanları

Projeksiyonlar için kullanıldığında görüntü kalitesini küçük miktarda da olsa düşürdüğü görülmüştür; bu nedenle kritik olmayan veya diğer bilindik lenslerin büyütmesinin uygun olmadığı alanlarda kullanılmaktadır. Fresnel lenslerin genel amaçlı uygulamaları şu şekilde belirtilebilir:

• Projeksiyon (tepegöz projeksiyon ve projeksiyon televizyonları)
• Büyütme amaçlı kullanımlar
• Trafik ışıkları
• Otomobil farları
• Dikiz aynası
• Optik iniş sistemleri
• Kamera görüntüleme sistemleri
• Özel ışık efektleri


Yoğunluğundan kaynaklı optik gücü sayesinde frensel lensler ısıtma ve solar güç uygulamalarında güneş ışığının toplanması için yaygın olarak kullanılmaktadır. Fotovoltaik hücrelerin üzerinde güneş ışığının toplanması için kullanımında hücrenin yüzeyi yüzlerce defa küçültülmektedir, bu durum azımsanmayacak ölçüde enerji tasarrufunu sağlar. Işığın toplanması ile ilgili düğer kullanımları ise solar güç kaynağı sayesinde suyun ısınması, metallerin ısıtılması ve eritilmesi ve buhar üretimidir.

Optik, elektromanyetik tayfın ışık olarak nitelendirilen morötesi (100-400nm), görünür (400-700nm) ve kızılötesi (750nm - 1mm) şeklinde isimlendirilmiş kısımlarını inceleyen bilim dalıdır. Bu alanda ışığa yön ve şekil vermek için yapılan tüm araç, gereç ve aygıtlar optik sistem olarak nitelendirilir. Fotoğraf makinası, teleskop, el feneri, aydınlatma sistemleri, reflektör, dürbün, far, periskop, mikroskop, projeksiyon, video kamera, gözlük optik sistemlere verilebilecek sayısız örnekten en bilinenleridir.

Bu tip bir sistemi tasarlayabilmek temel fizik ve optik bilgisinin yanı sıra optik tasarım konusunda bilgi sahibi olmak da gerekir. Bunlara ek olarak günümüzde tasarımcılara yardımcı olmak için son derece gelişmiş bilgisayar yazılımları bulunmaktadır.

TIR LENS

İç yüzeyde tam yansıma (ing. Total Internal Reflection, TIR) bu lens türünün temelinde yatan fiziksel bazı prensipler sayesinde bir ışının bir yüzey üzerinde kayıp olmadan yansıması anlamına gelmektedir. Optik yoğun taraftan gelen ışınlar belirli kritik bir açının üzerinde objelerin sınır yüzeyinde buluşurlar. Bu etkiden bir ışık kaynağındaki emisyonları biriktirme ve kontrol etme kapasitesine sahip makro optic sistemi bulunan kolimatör lenslerde yararlanılmaktadır. (Bir LED’in yarım daire şeklindeki ışımaları örnek olarak verilebilir). Bunların arasında başka ışıma şekilleri için ek mikro veya fresnel lenslerin üzerindeki giriş ve çıkış yüzeylerinin benzeri özellikleri göstermektedir. Işık kaynağını çevreye karşı koruma sağladığı için bir kolimatör her zaman avantaj sağlamaktadır. Özel olarak geliştirilmiş 12°’lik yansımaya sahip TIR Lens Bern buna örnek olarak verilebilir.



Günlük yaşantımızda bir çoğumuzun kullandığı gözlük mercekleri, gözetleme ve değerlendirme amacıyla kullanılan teleskoplar, dürbünler, periskoplar, görünür bölge ve yakın (nir-swir), orta (mir), uzak (lwir) bölgelerinde çalışan kameraların lensleri, lazer sistemleri, medikal ve cerrahi alanda kullanılan göz, kulak inceleme aletleri, endoskoplar, sanayi ve diğer bir çok alanda kullanılan spektrometreler, bilimsel ar-ge çalışmalarında kullanılmak üzere tasarlanacak kompleks optik sistemler, askeri amaçlı kullanılacak olan nişangah vb gibi diğer optik sistemlerin tasarımı, mühendislik çalışmaları ve imalatı fizikçiler, fizik mühendisleri ve optik mühendisleri tarafından yapılmaktadır.

Optonom Bilimsel Ölçüm Araçları firması, ulusal ve uluslarası şirketlerin, kurumların veya bireylerin optik projelerini profesyonelce yürütebilmelerini sağlamaktadır. Tasarım, mühendislik ve imalat konularında fizikçi ve fizik mühendislerinden oluşan kadromuz ile danışmanlık hizmeti verilmektedir.
TracePro yazılımının Türkiye temsilciliği firmamız tarafından yürütmektedir. Özellikle LED aydınlatma sektörü için reflektör tasarımı konusunda aktif çalışmalar gerçekleştirilmektedir.

TracePro, optik ve aydınlatma sistemlerinde tasarım, analiz ve optimizasyon amacıyla kullanılan ödüllü bir opto-mekanik programdır.
Kolay kullanıma sahip CAD arayüzü ve güçlü özellikleri ile interaktif optimizer yazılım içerisinde bulunmaktadır; TracePro ürün-zaman- pazar bileşenlerini hızlandırmak için etkileyici ve güçlü optik tasarım imkanı sunmaktadır.