Лекции прикладная оптика / Lec11_2015

ЧЕРТЕЖИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

В чертежах оптических деталей имеются условные обозначения, позволяющие сокращенно указать требования к ним, которые необходимо выдерживать для получения высокого качества деталей и выполнения технических условий на прибор.

Оптическая деталь вычерчивается в необходимом числе проекций с указанием размеров детали и допусков на них, марки стекла и качества обработки (полировка рабочих поверхностей и шлифовка нерабочих поверхностей). В примечаниях указывается вид просветления, защитного, зеркального или светоделительного покрытия.

Например: « зеркальн. 25Р.5Е.75П» - серебрение химическое заднее с защитой медью и бутиральнобакелитовым лаком с наполнителем; « просветл. 24И» - физическое просветление испарением фтористого магния и т.д. Условное обозначение покрытия указывается у контура детали, где это покрытие должно быть нанесено.

Чертежи оптических деталей должны выпускаться в соответствии с ГОСТ 2.412-81 и другими стандартами. Исходными данными для простановки всех размеров, точности изготовления, требований к материалу, покрытию и характеристикам является расчет оптической схемы.

На нормальном формате с бланком основной надписи (штампом), принятом для конструкторских чертежей, справа над штампом добавляется таблица, в которой указаны допуски на нормируемые элементы оптических деталей.

Всоответствии с ГОСТ 2.41281 таблица состоит из трех частей:

верхней, содержащей требования к материалу,

средней - с требованиями к изготовлению и

нижней, в которой сосредоточены все расчетные данные.

ЧЕРТЕЖИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ. Требования к материалу оптической детали

Требования к материалу оптической детали (верхняя часть таблицы) представлены в виде категорий и классов качества стекла по ГОСТ 23136-78*, определяющих допустимые отклонения его нормируемых элементов:

показателя преломления ne – предельное (допустимое) отклонение показателя преломления - категория (цифра) и класс однородности по партии (буква);

средней дисперсии (nF ' nC' ) – предельное отклонение средней дисперсии – категория (цифра) и класс однородности по партии (буква);

оптической однородности (однородн.), которая оценивается по разрешающей способности – категория по оптической однородности;

двойного лучепреломления (двулучепр.), характеризующего разность хода лучей, образованных при раздвоении поляризованного луча в процессе прохождения его через напряженное стекло – категория, характеризующая натяжение в стекле по разности хода в середине заготовки в направлении наибольшего размера;

показателя ослабления ( a ), который характеризует светопоглощение стекла и представляет собой величину, обратную расстоянию, на котором поток излучения источника света типа А ослабляется в результате поглощения и рассеяния в 10 раз; светопоглощение – категория, характеризующая коэффициент светопоглощения при ходе луча в стекле толщиной 1 см;

бессвильности (бессвильн.), характеризующей количество и величину свилей в детали – категория (цифра), характеризующая допустимые свили и класс (буква) – число направлений, в которых свили просматриваются: (Б – любые направления и В – одно заданное направление);

пузырности (пузырн.), характеризующей количество и величину пузырей в детали – категория (цифра) характеризует диаметр наибольшего пузыря и класс (буква) число пузырей на 1 кг стекла.

ЧЕРТЕЖИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ. Требования к материалу оптической детали

Для светофильтров вместо ne , (nF ' nC' ) и светопоглощения указываются требования к спектральной характеристике; для желтых, оранжевых и красных стекол, окрашенных селеном и сернистым кадмием:

k 0 – коэффициент поглощения для каждой марки стекла для длины волны 0 ;

пред – длина волны, характеризующая условно принятую границу пропускания по спектру;

Кр – крутизна кривой оптической плотности. Для стекол, окрашенных молекулярными красителями, желтозеленых и зеленых указывается показатель поглощения K 0 и 0 и разности K 1 K 0 и K 2 K 0 . Для

синих, красных, пурпурных, темных и нейтральных - указываются значения K , для длин волн согласно ГОСТу «Стекло цветное».

ЧЕРТЕЖИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ. Требования к изготовлению детали

В средней части таблицы указывают требования к изготовлению детали:

N – допустимое отклонение стрелки кривизны поверхности детали, выраженное в интерференционных кольцах Ньютона, от стрелки кривизны поверхности пробного стекла данного радиуса или допустимую сферичность плоской поверхности (одно кольцо соответствует разности стрелок в / 2 );

N – отклонение от правильной сферы (искривление колец, астигматичность поверхности) – разность числа колец по двум взаимно-перпендикулярным диаметрам детали или искривление полос - характеризует разность кривизны поверхности по двум взаимно перпендикулярным диаметрам; детали число интерференционных колец или полос, определяющее допуск формы поверхности;

с – допуск на децентрировку (с), т. е. на взаимное расположение сферических и цилиндрической поверхностей линзы, их относительный поворот или смещение; смещение центра кривизны поверхности с оптической (геометрической) оси, выраженное в мм;

Р – допуск на дефекты чистоты полирования, который выражают в классах (цифра) чистоты оптической поверхности по ГОСТ 11141-84;

R – допуск на отклонение радиуса пробного стекла от номинального значения, соответствующего ГОСТ 278682, и выраженный в процентах от значения номинальных радиусов или в долях интерференционных полос для плоских поверхностей;

– допуск на клиновидность или на разнотолщинность, выражают в угловой мере;

– допуск на пирамидальность призмы (непараллельность ребер призмы) выражают в угловой мере (угол между ребром призмы и противолежащей гранью);

– допуск на разность равных по номинальному значению углов призмы, выражают в угловой мере с цифровым индексом угла;

45o – допуск на разность углов 45° у призмы;

– допустимое значение предела разрешения, выражают в угловой мере; значение определяет влияние всех требований, предъявляемых к материалу детали и к разрешающей способности призмы.

ЧЕРТЕЖИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ. Оптические параметры детали

В нижней части таблицы приводят оптические параметры детали:

фокусное расстояние ( f ' ) и фокальные отрезки ( SF и S'F ' ).

Для одной из величин указывают предельное отклонение как на замыкающее звено размерной цепи. Кроме этого, указывают световой диаметр детали ( Dсв ), а для призм – геометрическую длину хода луча (l), которая определяется при габаритном расчете в зависимости от типа призмы и светового диаметра на ее входной грани.

В чертеже также даются указания о склейке линз и призм («склеить бальзамином по…») и о комплектовке линз по толщине перед склейкой; об отделке фасок и нерабочих поверхностей («покрыть черной матовой эмалью по инстр…»); о проверке разрешающей способности призм, объективов, пластинок; приводится фокусное расстояние сменных защитных стекол и светофильтров, фокусное расстояние и оба вершинных фокусных расстояния линз и

объективов; световые диаметры на каждой поверхности; замечания о комплектации стекла по ne и (nF ' nC' ) и линз по толщине; о необходимости перерасчета системы на ne и (nF ' nC' ) плавок и по контуру детали - характер обработки: рабочие поверхности - полировка и нерабочие - шлифовка.

ЧЕРТЕЖИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Допуски на фокусное расстояние и вершинные фокусные расстояния отдельных линз и склеенных блоков указывать в чертежах не рекомендуется, так как более важным при изготовлении линз является выдерживание ne ,

R, N, N и d, отклонения которых непосредственно влияют на качество изображения, и особенно в длиннофокусных, широкоугольных, светосильных и репродукционных объективах. Строгое выдерживание фокусного и вершинных фокусных расстояний не имеет существенного значения, если учитывать к тому же, что точность измерения величин f, SF и S'F у отдельных линз низкая вследствие аберраций.

У линз диаметром 20 - 30 мм, изготовляемых в серийном производстве, ширина по фацету (цилиндру) менее 1 - 1,2 мм недостаточна, так как ведет к выколкам при шлифовке и центрировке линз. Для линз диаметром 15 - 20 мм и более толщина по оси должна быть не менее 1 мм, иначе качество поверхности при обработке будет недостаточно хорошим, что снижает качество изображения после склейки или крепления линз. Это относится также и к линзам

размере 18x18 см, 6-8 мм при размере 30х30 см и 8-10 мм при размере 50x50 см.

Нерабочие поверхности линз и призм надо лакировать для исключения рассеянного света. Если весь диаметр детали значительно больше сечения пучка лучей, участвующего в образовании изображения точки, следует в чертежах указывать ограниченный диаметр детали, к которому относятся и заданные N и N (светофильтры и защитные стекла, расположенные далеко от объектива, вторые компоненты телеобъективов, первая и последняя линза объективов, зеркала в сходящемся пучке лучей и проекционных системах, выравнивающие стекла и сетки). Так значительно облегчается изготовление детали и сохранение высокого качества изображения.

ЧЕРТЕЖИ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

На чертежах оптических сборочных единиц рассмотренная таблица должна состоять из двух частей:

требований к изготовлению и

расчетных данных.

Выбор допусков на нормируемые элементы линз и плоских оптических деталей является сложной задачей. Значения допуска на каждый из рассмотренных элементов для разных оптических деталей различны и зависят от назначения детали в приборе.

Требования к показателю преломления и средней дисперсии ne и (nF ' nC' ) стекла

По отклонению показателя преломления установлено пять категорий (табл. 1), по отклонению средней дисперсии

Под однородностью партии по показателю преломления и дисперсии понимается одинаковость их значений у всех заготовок партии. По однородности партий заготовок по показателю преломления ne установлено четыре

класса (табл. 11.3), по однородности по средней дисперсии – два класса. Класс В соответствует наибольшей разности 1·10-4 средних дисперсий, класс Г – пределу отклонений для заданной категории по табл. 3.