1. Характеристика детали и её назначение
Оптическими называются детали, действие которых основано на использовании световой энергии. Они предназначены для формирования световых пучков, построения оптических изображений. Основными видами оптических деталей являются: линзы, призмы, светофильтры, сетки, зеркала, световоды и др.
Линза — это деталь из оптически прозрачных однородных материалов, ограниченная двумя преломляющимися поверхностями, из которых по крайней мере одна является поверхностью тела вращения (сфера, асферическая или цилиндрическая поверхность).
По характеру преобразования пучка лучей линзы делят на:
положительные (собирательные) линзы, имеющие положительные задние фокусные расстояния (рис.1.1, а);
отрицательные (рассеивающие) линзы, имеющие отрицательные задние фокусные расстояния (рис.1.1, б);
телескопические (афокальные) линзы, оптическая сила которых равна нулю.
Толщина положительных линз, как правило, по оси (d) больше, чем на краю (t), а отрицательных линз – наоборот (t >d).
По форме преломляющих поверхностей линзы бывают сферические, асферические, цилиндрические, торические.
По форме боковой поверхности – круглые и некруглые.
а) б)
рис. 1.1. Ход лучей в положительной (а) и отрицательной (б) линзах.
Линзы могут быть следующих видов (рис.1.2): а – двояковыпуклая б – плосковыпуклая, в – мениск положительный (толщина в центре линзы больше, чем на краю), г – двояковогнутая, д – плосковогнутая, е – мениск отрицательный (толщина линзы в центре меньше, чем на краю).Линзы видов а, б, в (рис1.2) называют положительными или собирающими. У них толщина в центре больше, чем на краю. Линзы видов г, д, е называют отрицательными или рассеивающими. У них толщина в центре меньше, чем на краю.
Рис.1.2. Виды линз.
Величину, характеризующую оптические свойства линзы и равную обратному значению главного фокусного расстояния f’, называют оптической силой линзы D=1/f’.
Оптическая сила линзы определяется радиусами кривизны её сферических поверхностей R1,R2 и показателем преломления материала линзы n: D≈(n-1)(1/R1 +1/R2).Для выпуклых поверхностей величина радиуса берётся со знаком«+», а для вогнутых со знаком «-»[1].
При конструировании линз определяют конструктивные элементы (рабочие и базовые поверхности, фаски), связанные с юстировкой и креплением линзы. После аберрационного расчета конструктору известны:
световые диаметры линз;
Различают световой и полный диаметры линзы. Под световым диаметром понимается минимальный внутренний диаметр оправы линзы, обеспечивающий прохождение через линзу всех требуемых по расчету лучей. Полный диаметр линзы определяется в зависимости от способа ее крепления в оправе. Между толщиной d линзы по оси, толщиной t по краю и полным диаметром Dл рекомендуются следующие соотношения:
для положительных
линз 
для отрицательных
линз 
толщина линз по оси;
радиусы кривизны поверхностей линзы (ГОСТ 1807-75);
материал линзы.
Толщина линзы d должна обеспечивать достаточную жесткость, не допускающую деформации линз, как при изготовлении, так и после крепления в оправе.
Материалом для линз служит чаще всего бесцветное оптическое стекло различных марок (ГОСТ 3514-94, ГОСТ 13659-78), для малоответственных линз, например луп, линз Френеля, применяют органическое стекло, показатель преломления которого находится в пределах 1,49–1,58.
Линзы, работающие в УФ и ИК областях спектра, изготавливаются из оптических кристаллов, например флюорит, фтористый литий, германий кремний и др., а также кварцевого стекла и оптической керамики.
При изготовлении ответственных оптических деталей, например астрономических зеркал, пробных стекол, используется ситалл, материал с показателем преломления 1,54-1,55, имеющий небольшой температурный коэффициент линейного расширения.