Багатолінзова оптична система
Використання: в оптичному приладобудуванні. Сутність винаходу: в корпусі 1 з базовим торцем встановлені лінзи в оправах 2, 3, 4, 5, 6 з базовими поверхнями у вигляді зовнішніх діаметрів Д, Е, Ж, З, І, паралельних базовим торцям. Між лінзами в оправах 3 і 5 встановлено проміжне кільце 12. Лінзи в оправах 2, 3, 4 мають базові зовнішні діаметри Д, Е, Ж відповідно, виконані на 0,008 0,01 мм меншими, ніж внутрішній діаметр корпусу 1. Базові діаметри 3 , І лінз в оправах 5, 6 взаємодіють зі ступінчастими вкладишами 7, встановленими в отворах на базових площинах корпусу 1. Базові площини виконані переважно під кутом 90° один щодо одного і перпендикулярно до базової площини корпусу 1. Отвори, в які встановлені ступінчасті вклади розташовані перпендикулярно базовим площинам і базовим зовнішнім діаметрам 3, і лінз в оправах 5. Лінзи в оправах 2, 3, 4, 5, 6 і проміжне кільце притискаються до базової площини корпусу 1 кришкою 14 за допомогою пружної шайби 13.
Винахід відноситься до оптичного приладобудування і може бути використане при складанні та юстуванні багатолінзових оптичних систем (мікрооб'єктивів, високороздільних проекційних об'єктивів і т.д.).
Відомий об'єктив насипної конструкції [2] що складається з корпусу з базовим торцем і встановлених у ньому лінз в оправах з базовими поверхнями, виконаними у вигляді зовнішнього базового діаметра і двох базових торців. Базовий зовнішній діаметр виконаний за розміром внутрішнього корпусу із зазором 0,01 мм. При збиранні даної конструкції об'єктиву кожна наступна лінза в оправі встановлюється в корпусі на попередню, а після закінчення збирання весь пакет лінз в оправах підтискується до базового торця корпусу об'єктива.
Недоліками даноїконструкції є низька точність складання об'єктива з огляду на неможливість однозначної орієнтації в просторі оптичних осей всіх лінз в оправах, що входять в об'єктив, так як вони можуть зміститися в довільному напрямку в межах зазору між зовнішнім діаметром лінзи в оправі та внутрішнім діаметром корпусу. Крім того, не можливе виконання коригування вихідних параметрів зібраного об'єктива і підтримання цих параметрів у часі, так як у процесі експлуатації або транспортування лінзи в оправах змінюють своє положення один щодо одного, зважаючи на те, що вони не мають точного базування по базовому зовнішньому діаметру. Відомий об'єктив юстується насипної конструкції [1] (прототип). Він складається з корпусу з базовим торцем, встановлених у ньому лінз у оправках з базовими поверхнями, виконаними у вигляді зовнішнього базового діаметра і двох базових торців. Базовий зовнішній діаметр насипних лінз в оправах виконаний за розміром внутрішнього діаметра корпусу із зазором 0,01 мм. У лінзи, що юстується в оправі, зсувом якої (за допомогою гвинтів) регулюються вихідні параметри об'єктива, зазор між внутрішнім діаметром корпусу і зовнішнім діаметром оправи розраховується і становить зазвичай 0,1-0,5 мм.
Недоліками даної конструкції є низька точність складання, так як при коригуванні положення оптичної осі лінзи, що юстується неминуче зміщення оптичних осей інших лінз в оправах в межах зазору між їх зовнішніми діаметрами і внутрішнім діаметром корпусу. Описана конструкція не забезпечує отримання стабільних у часі вихідних параметрів об'єктива, так як при експлуатації або транспортуванні лінза в оправі, що юстується, утримується в певному положенні гвинтами, і насипний пакет лінз в оправах змінюють своє положення другщодо друга, що призводить до погіршення вихідних параметрів об'єктива. У юстируемой конструкції об'єктива неможливо зробити точне рух окремої взятої лінзи в оправі в заданому напрямку на задану величину, не розбираючи об'єктиву і не збивши інших лінз в оправах.
Запропонована конструкція багатолінзової оптичної системи має такі переваги.
Конструкція багатолінзової оптичної системи дозволяє однозначно орієнтувати оптичні елементи, що входять до неї.
Конструкція дозволяє проводити цілеспрямоване коригування якості складання багатолінзової оптичної системи змінюючи положення лише компонента, який потрібен, не зрушуючи всіх інших.
Конструкція не вимагає розбирання під час коригування взаємного положення оптичних елементів один щодо одного.
Конструкція дозволяє повернути систему у вихідний стан у будь-який час без перебирання всіх оптичних елементів, що входять до неї.
На фіг. 1 зображена багатолінзова оптична система (вигляд зверху); на фіг.2 розріз багатолінзової оптичної системи за ступінчастими вкладишами вздовж оптичної осі багатолінзової системи; на фіг.3 розріз багатолінзової оптичної системи за ступінчастими вкладишами перпендикулярно до оптичної осі системи.
Багатолінзова оптична система містить корпус 1 з базовим торцем "К", в якому встановлені лінзи в оправах 2, 3, 4, 5 і 6. Лінзи в оправах 2, 3 і 4 мають базові поверхні, виконані у вигляді верхнього та нижнього паралельних базових торців і зовнішніх базових діаметрів "Д", "Е", "Ж" відповідно, встановлених із зазором у корпусі 1. Лінзи в оправах 5 і 6 також мають верхній та нижній базові торці та базові зовнішні діаметри "З" та "І", що взаємодіють зі ступінчастими вкладками 7, яківстановлені в отвори на базових площинах "В" і "Г", виконаних перпендикулярно базовій площині "К" корпусу 1. Вкладиші 7 кріпляться до базових площин "В" і "Г" гвинтами 8. Лінзи в оправах 5 і 6 підтискаються базовими зовнішніми діаметрами "З" і "І" до ступінчастих вкладиш 7, наприклад, упором 9 підтиснутим пружиною 10 за допомогою пробки 11. Зверху пакет лінз в оправах 2, 3, 4, 5 і 6 і проміжне кільце 12 фіксуються пружною шайбою 13 за допомогою .
Багатолінзова оптична система збирається в такий спосіб.
Корпус 1 встановлюється на базову плиту механізму орієнтації 15, закріпленого на прецизійному шпинделі 16 таким чином, щоб осі упорів 7, встановлених на базових площинах "В" і "Г" корпусу 1, збігалися з осями координат Х і шпинделя У 16. За допомогою механізму орієнтації 15 геометрична вісь внутрішнього отвору корпусу 1 виставляється на вісь обертання шпинделя 16, яка буде базової віссю при складанні багатолінзової оптичної системи. Потім базовий торець "К" корпусу 1 також виставляється без биття щодо осі обертання шпинделя 16. У цьому положенні корпус фіксується 1 на механізмі орієнтації 15.
Після цього беруть попередньо відцентровану лінзу в оправі 4 з зовнішнім базовим діаметром "Ж" і двома базовими торцями, встановлюють в корпусі 1 на базовий торець "К" і контролюють положення центрів кривизни лінзи в оправці 4, наприклад, за допомогою верхньої 17 і нижньої 16 фотоелектричної системи контролю децентрувань (ФСКД). При цьому необхідно переконатися у відсутності захилу оптичної осі лінзи в оправці 4 щодо базової осі обертання шпинделя 16. Величина захилу має перевищувати розрахункову допустиму величину. Потім на лінзу в оправі 4 встановлюють лінзу в оправі 6 і підбирають розміри Х6 та У6 ступінчастихвкладишів 7 таким чином, щоб був відсутній не тільки нахил оптичної осі лінзи в оправі 6, але і зміщення центрів кривизни. Потім лінзу в оправі 6 фіксують у цьому положенні 9 упором з пружиною 10 і пробкою 11.
З лінзами в оправах 2 і 3 проводять операцію аналогічну операції, що проводиться з лінзою в оправі 4.
Для лінзи в оправі 5 підбирають Х5 і У5 ступінчастих вкладишів 7 аналогічно лінзі в оправі 6. Між лінзами в оправі 3 і 5 встановлюють проміжне кільце 12 розмір якого розраховується. Після цього лінзи в оправах 2, 3, 4, 5 і 6 і кільце 12 за допомогою пружної шайби 13 і кришки 14 підтискаються до бази корпусу 1. Слід зазначити, що ступінчасті вкладиші встановлюються тільки навпроти "впливових" лінз в оправах, т.е. . таких лінз в оправах, які не допускають зміщення оптичних осей під час експлуатації або транспортування (у нашому випадку, наприклад, це лінзи в оправах 5 і 6). Інші "невпливові" лінзи в оправах (у нашому випадку, наприклад, лінзи в оправах 2, 3 і 4) встановлюються в корпусі 1 із зазором 0,008-0,01 мм. Невпливовими вважаються лінзи в оправах, зміщення яких у корпусі 1 на величину зазору між внутрішнім отвором корпусу 1 і зовнішнім діаметром лінзи в оправі 2,3 та 4 не впливає на якість вихідних параметрів оптичної оптичної системи багатолінзової. Інші лінзи є впливовими.
Після збирання багатолінзової оптичної системи оцінюють якість збирання, тобто вихідні параметри багатолінзової оптичної системи (методом перерахунку по реальним децентруванням оптичних елементів, виміряним під час збирання, або ж за результатами знімання, як це робиться у високороздільних проекційних об'єктивах, або будь-яким іншим способом) і за результатом оцінки даються рекомендації на зміщення однієї або декількох лінзоправах уздовж осей координат Х і багатолінзової оптичної системи на певну величину. Наприклад, за результатом оцінки якості складання багатолінзової оптичної системи необхідно змістити лінзу в оправі 6 вздовж осі Х на 11 мкм, а вздовж осі на 6 мкм. Для цього необхідно послабити кріплення кришки 14, вийняти ступінчасті вкладиші 7, що взаємодіють із зовнішнім діаметром "3" лінзи в оправі 6 і встановити інший вкладиш з розміром Х6 більшим на 11 мкм, ніж у попередньому, а розмір У6 зменшити на 6 мкм. Після цього встановити вкладиш з новими розмірами Х6 і У6 на свої місця, зафіксувати лінзу 6 за допомогою упору 9 пружини 10 і пробки 11, затиснути кришку 14 і зробити остаточний контроль якості збірки оптичної системи.
Проміжне кільце 12 служить для комплектації повітряних проміжків багатолінзової оптичної системи та для виправлення деяких дефектів оптичної системи (наприклад, виправлення кривизни).
У складних багатолінзових оптичних системах (наприклад, у високороздільних проекційних об'єктивах), які відрізняються високими вимогами до взаємного розташування оптичних елементів, що входять до системи та тимчасової стабільності складання, всі лінзи в оправах можуть взаємодіяти зі ступінчастими вкладишами.
МНОГОЛІНЗОВА ОПТИЧНА СИСТЕМА, що включає корпус з базовим торцем, встановлені в ньому лінзи в оправах з базовими поверхнями, виконаними у вигляді базового зовнішнього діаметра і двох базових торців, що відрізняється тим, що вона містить з зовнішнього боку корпусу дві базові площини, виконані переважно під o один щодо одного і перпендикулярно базовому торцю корпусу, на яких навпаки щонайменше одного базового зовнішнього діаметра лінзи в оправі виконано по одному наскрізному отворі,розташованому перпендикулярно базовим площин і базовому зовнішньому діаметру лінзи в оправі, в яких встановлені ступінчасті вкладиші з елементами їх кріплення до корпусу, що взаємодіють з зовнішнім базовим діаметром лінзи в оправі.