Типы конструкций объективов оптических приборов. Общие требования к сборке объективов

Разнообразные оптические приборы имеют самые различные конструкции объективов: от двух-, трехлинзовых обьективов телескопических приборов до сложных миоголинзовых фотообъективов с переменным фокусным расстоянием. Конструктивные особенности объективов накладывают отпечаток на способ их сборки.

Объективы представляют собой центрированные оптические системы, т. е. систему линз или зеркал, центры кривизны сферических поверхностей которых расположены на прямой линии, называемой оптической осью системы.

В зависимости от точности центрирования линз различают следующие основные типы объективов

1. Объективы «насыпной» конструкции, в которых линзы в оправах при сборке центрируют с максимально возможной точностью относительно посадочных поверхностей оправы и устанавливают затем с минимально возможным зазором в общий корпус объектива без дополнительной юстировки.

2. Объективы со свинчивающимися оправами, линзы и оправы которых изготовляют по калибрам и соединяют между собой с минимально допустимыми зазорами. Оправы с линзами соединяют с корпусом объектива резьбой без дополнительной юстировки.

3. Объективы единичных приборов и приборов, выпускаемых мелкими сериями, детали которых подгоняют в процессе сборки, сопровождаемой юстировкой.

Процесс сборки объективов должен обеспечить: получение требуемых параметров объектива (фокусного и рабочего расстояний, разрешающей силы и необходимого качества изображения); надежную и длительную работу объектива в реальных условиях эксплуатации; выпуск необходимого количества объективов в установленные сроки.

Процесс сборки объектива имеет два этапа: предварительную и окончательную сборку.

Предварительная сборка включает в себя:

- подготовку механических деталей (промывку и чистку деталей);

- сборку механических узлов объектива (ирисовой диафрагмы, фокусировочной оправы объектива);

- предварительную сборку блока объектива, т. е. установку и крепление линз в оправах и сборку оправ с линзами в корпусе объектива, при которой обеспечивают необходимую величину межлинзовых воздушных проемов.

Окончательная сборка включает в себя:

- чистку линз в оправах;

- сборку механизмов, располагающихся на объективе;

- окончательную чистку внешних деталей объектива;

- контроль параметров объектива в лаборатории и ОТК с оформлением паспорта;

- упаковку объектива для отправки в цех сборки фотоаппаратов или на склад готовой продукции.

Приведенная последовательность сборки типична для мелкосерийного изготовления объективов. При индивидуальной сборке объективов возможно совмещение этапов сборки.

При крупносерийном изготовлении объективов указанные этапы сборки разбивают на более мелкие и сборочный процесс часто оформляют в виде конвейерной сборки.

Сборки объектива без последующей юстировки возможна лишь при изготовлении деталей с очень высокой точностью из материалов, полностью отвечающих предъявляемым требованиям. Однако в условиях реального производства размеры деталей объектива имеют отклонения от номинальных величин. Эти отклонения необходимо компенсировать в процессе сборки.

Реальный объектив, изображая предмет, вносит искажения в его форму, цвет; соотношения яркостей его частей. Эти искажения обусловлены:

- остаточными аберрациями объектива (искажениями изображения, допускаемыми при расчете объектива),

- отклонениями размеров оптических деталей и формы от их преломляющих и отражающих поверхностей;

- отклонениями преломляющих свойств стекла, возникающими при его варке (изменение показателя преломления по объему стекла);

- не точным взаимным расположением оптических деталей, вызываемым неточностью изготовления оправ и децентрировкой линз;

- неодинаковым спектральным пропусканием просветляющих пленок и стекла;

- влиянием рассеянного света, возникающего в результате отражения света от поверхностей линз и оправ.

Отклонения показателей преломления линз в полученной партии стекла учитывают перед изготовлением оптических деталей путем перерасчета толщин линз, расстояний между линзами и иногда радиусов линз. Сочетание показателей преломления стекла линз в данной партии называется комбинацией и обозначается порядковым номером в сопроводительном документе партий оптических деталей.

Отклонения толщины линз компенсируют, подбирая их таким образом, чтобы по возможности не увеличивать аберраций объектива. При этом в случае необходимости изменяют величину междулинзовых воздушных промежутков. Поэтому к комплекту линз, направляемых на сборку объектива, прилагают комплектовочную таблицу, в которой указываются номер комбинаций партии стекла, отклонения толщин линз и окончательные величины воздушных промежутков, которые необходимо выдержать при сборке объетивов.

Отклонения радиуса линзы от номинальной величины (так называемый «цвет» поверхности) и отклонения формы поверхности линз проверяют сравнением с эталонной поверхностью при изготовлении линзы и не учитывают при комплектации линз.

Неблагоприятное сочетание перечисленных отклонений приводит к существенному ухудшению качества изображения и к необходимости изменения воздушных промежутков объектива после его сборки.

Дефекты поверхности типа «бугры», «ямы», двойная кривизна поверхности, «сорванный цвет» и недопустимая оптическая неоднородность стекла (плавная или в виде «свилей») не могут быть скомпенсированы при сборке объектива.

Деформации поверхностей линз и зеркал при креплении в оправах должны быть устранены перед сборкой, так как ухудшение качества изображения, вызванное их воздействием, в процессе сборки нельзя скомпенсировать.

При чрезмерном ухудшении качества объектива от суммарного воздействия указанных выше причин объектив бракуют и возвращают для устранения этих причин.

Важнейшей операцией при сборке объектива является его центрирование.

Центрированием объектива называется расположение центров кривизны всех оптических поверхностей на одной прямой линии, называемой оптической осью объектива.

Смещение центра кривизны поверхности с оптической оси объектива называется децентрировкой поверхности и приводит к ухудшению качества изображения, образуемого объективом, что выражается в появлении «комы» в центре поля изображения и наклоне плоскости изображения с наилучшей резкостью.

Допустимые значения децентрировки для каждой оптической поверхности вычисляют при расчете объектива, учитывают при разработке конструкции и назначении допусков на изготовление и сборку объектива.