Вимоги до оформлення оптичних схем

 

Оформлення оптичних схем згідно ДСТУ 2.412-81 повинно виконуватися відповідно до наступних вимог.

1. На оптичних схемах деталі і вузли, як правило, необхідно розташовувати по ходу світлового променя, що йде від площини предметів зліва направо.

2. Для складних приладів оптичну схему основної ча­стини приладу і оптичні схеми вузлів приладу, що мають самостійне призначення, допускається оформляти окремими кресленнями. На основній схемі такі вузли допу­скается обводити штрихпунктирною лінією.

3. Всі рухомі деталі (що обертаються або пересуваються уздовж або перпендикулярно до оптичної осі си­стеми) слід змальовувати в основному робочому положенні. При необхідності інші положення рухливої деталі (наприклад, крайні) можуть бути показані штрихпунктир­ною лінією.

4.На оптичній схемі слідує вказувати:

 -апертурні діафрагми і положення зіниць;

 -положення фокальних площин, площин зображе­ння або предмету;

 -положення польової діафрагми;

  -джерела світла (схематично);

 -приймачі променистої енергії (схематично або умов­ними графічними позначеннями);

      

5.На оптичній схемі слід наводити:

-основні оптичні характеристики системи в залежності від типа, при необхідності з допусками (збільшення, кутове поле, видалення вихідної зіниці, відносний отвір, межу розподілу, коефіцієнт сві тлопропускання і т. і.);

-різні додаткові відомості, наприклад відстань від останньої поверхні фотооб'єктива до площини зображення, лінійне переміщення окуляра на 1 дптр, при необхідності типи і розміри фотокатодів і ПЗЗ- матриць і т. п.;

 

6. На оптичній схемі слід проставляти:

-діаметри діафрагми і розміри зіниць, розміри тіла розжарення або інших елементів джерел світла, що світяться;

 -повітряні проміжки і інші розміри по оптичній осі;

 -розміри, що визначають межі переміщення або граничні кути повороту рухливих оптичних деталей;

 -розміри, що визначають положення оптичної системи відносно механічної частини приладу, наприклад роз­мір, що визначає положення об'єктиву мікроскопа відносно нижнього зрізу тубуса;

 -габаритні або складальні розміри, наприклад довжину бази, висоту винесення (при необхідності).

Номер позиції деталі	Св.діа-метр 1	Стрілка по св. ді-аметру1	Св.діаметр2	Стрілка по св.ді-аметру2	Товщина по осі, довжина розгортки призм

- розміри світлових діаметрів оптичних деталей і відповідаючих ним стрілок прогину(рекомендовано), а також товщину по осі (для призм — довжину розгортки), які поміщають в поле креслення у вигляді таблиці  15.3

                                                                                     Табл.15.3

 

 -специфікацію — перелік деталей, що входять до складу оптичної схеми з вказівкою позиції, формату і номера креслення, кількості і назви деталей; формат специфи­каціі стандартний, розташовується ця таблиця над основним написом оптичної схеми.

 

Лінзи і лінзові блоки

Лінзами називаються оптичні деталі з однорідних, прозорих для оптичного діапазону довжин хвиль материіалів, обмежені двома заломлюючими робочими по­верхнями, з яких принаймні одна є поверхонь є тіло обертання (сферична, асферична, циліндрова, конічна поверхні), вживані в оптичних приладах для перетворення форми пучків випромінювання і побудови зображень різних об'єктів.

По характеру перетворення пучка розрізняють збиральні і розсіюючі лінзи; по поєднанню форм робочих заломлюючих поверхонь їх підрозділяють на плосковипу­клі (увігнуті), двоопуклі (увігнуті), меніски (з радіусами кривизни, однакови­ми по знаку), бі- фокальні(з різними радіусами кривизни на частинах однієї з робочих поверхонь), лінзи Френеля(с плоскою і східчастою поверхнями), аксікони(с плоскою і конічною поверхнями).

Розглянемо питання конструктивних параметрів.

1. В залежності від необхідного гарантованого зазору і точності центрування зазвичай проставляють  наступні допуски на діаметри лінз:

g6, f7 — висока точність (технічний рівень точності);

h8,f9, е9 — середня точність (виробничий рівень точності);

d9, c11,d11 — знижена точність (економічний рі­вень точності).

Відмітимо, що в з'єднанні лінзи з оправою має бути забезпечений необхідний «температурний» зазор, а також те, що точність центрування лінзи в оправі залежить не лише від допуску на її діаметр, але і від виконання умови самоцен­трування і використання результативної об­робки оправи після закріплення лінзи.

2. Виходячи з вимог технології при конструюванні збиральних лінз необхідно забезпечувати міні­мальну товщину по їх краю, а товщина по осі розсіючих  лінз залежно від її діаметру і необ­хідної точності форми робочих поверхонь повинна відповідати рекомендаціям ГСТУ 3-490-83.

Розраховані граничні допуски на товщину лінз уздовж осі (виходячи з їх впливу на якість зображення) округлюють до найближчого меншого значення із следуючого ряда: (0,005; 0,007; 0,010; 0,015; 0,020; 0.025; 0,030; 0,05;0,07; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,7; 1,0)мм.

3. Радіуси кривизни робочих поверхонь сферичних лінз, отримані при розрахунках округлюють до найближчих зна­чень по ДСТУ 1807-75, а допуски на них задають в таблиці або в технічних умовах.

4. Як було сказане вище, на лінзах можуть бути нане­сені наступні фаски: захисні, конструктивні, для кріплення. Параметри захисних фасок і фасок для крепле­ния (розмір, кут, допуски) нормалізовані.

При малій товщині оптичної деталі на краю розмір фаски може бути зменшений. Фаски на оптичних деталях, які кріпляться завальцовкою, мають бути концентричні відносно зовнішнього діаметру.

На опуклих поверхнях при відношенні діаметру до радіусу поверхні більше 1,5 захисну фаску не вико­нують; при відношенні D/R від 1,3 до 1,5 фаска допускається, але не є обов'язковою.

Якщо конструктивна фаска утворює з по­верхностью лінзи, що сполучається, кут менше 110°, то слід знімати до­даткову фаску від виколювань.

На деяких лінзах, зібраних в лінзову систему груповим способом «насипним без проміжних коілець», захисні фаски на кромках не знімають. Обумовлено це тим, що при вживанні даного способу кріплення лінзи в системі встановлюються одна за одною робочими поверхнями і кромками (фасками), тому значні погрішності захисних фасок викликають по­грішності повітряних проміжків між компонентами і порушують центрування лінз в системі.

5. Як матеріал для лінз використовується в основ­ному оптичне скло різних марок. Проте в останній час широке вживання отримали лінзи з оптичних полімерів (поліметилметакрилат, полісти­рол, полікарбонат, сополімер). Такі лінзи використовуються зокрема в мас­овому виробництві лінз фотографічної техніки широкого вжитку, лінз освітлювальних систем (наприклад, лінз Френеля), очкових лінз, лінз окуляра, лупи, що істотно полегшує їх масу і зменшує вартість.

Лінзи, що працюють в інфрачервоній і ультрафіолетовій областях спектру, виготовляються із спеціальних марок скла (наприклад, КRS, ІКС), кварцевого скла, оптичної кераміки, оптичних кристалів (флюориту, сильвиіна, фтористого літію, германію і інш.).

6. Оптичні характеристики лінзи f', S_F, S'_F' і розрахункові світлові діаметри на робочих поверхнях лінз вказують в третій частині таблиці, причому одна з фо­кальных відстаней при необхідності може вказуватися з допуском.

7. Допуск на децентрування робочої поверхні лінзи виражають в долях міліметра і проставляють в полі креслення, в спеціальній рамці, що містить три поля, в першому вказують значок виду допуску(позиційний, перпендикулярності або биття плоскої поверхні

 форми заданої поверхні), у другому — чисельне значення допуску, в третьому вказують бази, відносно яких слід контролювати децентрування.

Високий рівень точності центрування лінз відповідає  значенням їх децентрування в діапазоні 0,002-0,005 мм, середньому рівню відповідає діапазон 0,005-0,01 мм і зниженому рівню — 0,01-0,02 мм.

        

Рис.15.2. Чертеж линзы без защитных фасок

Рис.11.2. Креслення лінзи без захисних фасок

Рис. 8.4. Чертеж линзы без защитных фасок

 

 

Рис.11.3. Лінза з конструктивною фаскою

 

Рис. 8.6. Мениск с П-образным буртиком (фаской)

Рис15.3.  Меніск з П-подібним буртіком фаскою

 

 

Рис. 8.7. Линза из полимера

Рис.15.4. Лінза з полімеру

 

Рис 8.7. Лінза з кристала

 

 

Велике розповсюдження в ОП отримали склеєні блоки.Для склеювання лінз (і інших оптичних деталей) застосовують спеціальні оптичні клеї: піхтовий бальзам, бальзамін, бальзамін-м, акриловий, УФ-215М, епоксидний і інші оптичні клеї, які володіють рядом необхідних властивостей і характеристик (висока прозорість в спектральному діапазоні, близькість пока­зника заломлення до показників заломлень склеюваємих матеріалів, оптична однорідність, відсутність виникнення істотної напруги при поліме­ризації, стабільність властивостей в часі, тепло- і моро­зостійкість і т. ін.).

Основні марки оптичних клеїв і їх властивості наве­дені в ДСТУ 14887-80, ДСТУ 3-6894-97. Рекомендації по використанню тих або інших марок клеїв при склеюванні лінз і інших оптичних деталей залежно від умов їх роботи приведені в довідниках.

 На кресленні блоку, що є складальною одиницею, вказуються лише ті параметри, які мають бути виконані і прокон­трольвані в процесі збірки (склеювання): центрування і товщина склеєного блоку, відсутність деформацій зовнішних робочих поверхонь, їх чистота. Тому верх­ня частина таблиці — вимоги до матеріалу — на кресленні скле­енного блоку лінз відсутня, таблиця складається лише з двох частин: вимог до збірки і оптичних характеристик.

Параметри N і N  вказують для непрямого контролю деформа­цій деталі, які можуть виникнути в результаті склеювання. Клас чистоти Р призначають для контролю дефектів зовнішніх робочих поверхонь, які могли виникнути в процесі склеювання. Значення f', S_F, S'_F'  вказують для перевірки оптичних параметрів складальної одиниці (одне з цих значень дане з допусти­мим відхиленням від розрахункового). Для першої і останньої робочої поверхні склеювання вказують їх світлові діа­метри.

На кресленні лінзового блоку склеювану поверхню виділяють лінією подвійної товщини і вказують стрілкою з буквою К в її розриві. У технічних вимогах або в специфікації мають бути вказані найменування і марка склеювальної речовини і номер нормативного документа, а при необхідності і товщина склеювального шару.

У склеюванні одна з лінз є базовою, а інша — приєднуємою  (приклеюваною). При конструюванні дета­лей, що входять в склеювання, як правило, на повний діаметр базової лінзи призначається допуск е9, для приклеюваної d10 або d11. Допускається виконувати приклеювану лінзу з зменшеним діаметром по відношенню до базової лінзи на 0,2-0,4мм на діаметр.

При визначенні базової і приклеюваної лінз слід враховувати наступне:

• як базову слід вибирати лінзу з більшою товщиною по краю для зручності базування при склеюва­нні і контролю готового вузла;

• як базову слід вибрати ту деталь, в якої в склейку йде увігнута поверхня, оскільки клей при склеюванні не повинен витікати із сполучного шва, а навпроти, повинен заповнювати всі порожнечі, що  утворюються, при сполученні двох лінз;

• зовнішній радіус базової лінзи бажано мати більшого значення, чим зовнішній радіус приклеюваної лінзи для точнішого і зручнішого виготовлення склеювання;

• бажано, аби показник заломлення матеріалу базової лінзи не значно відрізнявся від показника заломлення клею в порівнянні з різницею показників заломлення клею і матеріалу приклеюваної лінзи;

• необхідно, аби радіус базової поверхні був більше радіусу приклеюваної поверхні (це стосується як базової, так і приклеюваної лінз);

• бажано, аби базова поверхня базової лінзи залишалася базовою поверхнею і для всього склеювання;

• бажано, аби в приклеюваної лінзи базовою була та поверхня, яка уходить  в склейку.

Допуск на децентрування базової лінзи ставиться жорсткіший, ніж допуск на приклеювану лінзу. Особливо це стосується випадку, коли показник заломлення матеріалу приклеюваної лінзи фактично збігається з показником заломлення клею.

Допуск на сумарну товщину склеювання лінз розраховується таким чином: d_скл = d_баз + d_прік + 0,01

 

Рис.11.8. Креслення склеєного блока

 

 

Лекція № 53. Призми. Дзеркала. Сітки. Растри

Призми

Конструктивні параметри призм, так само як і для лінз, підрозділяють на розрахункові і конструкторські.

До розрахункових параметрів відносять: оптичні характе­ристики і показники якості матеріалу призми, її світло­ві діаметри на робочих поверхнях, довжину ходу променя у призмі, допустимі значення погрішностей виготовле­ння робочих оптичних поверхонь (погрішності форми N і N), погрішності кутів призми, що впливають на якість зображення, пірамідальність, вид оптичних покри­ттів, а також (при необхідності) значення допустимої фокусності і межу розділення. Ці дані визнача­ються при габаритному, абераційному і світлотехнічному розрахунках оптичної системи.

До конструкторських параметрів відносять габаритні роз­міри призми (які залежать від типа призми, її світлових діаметрів, запасу для кріплення, юстування), параметри фасок на ребрах і кутах, допуски на кути, що не впливають на якість зображення, клас чистоти робочих полірованих поверхонь, шорсткість робочих і неробочих поверхонь­, покриття матових поверхонь. Ці параметри отримують в процесі розробки її остаточної конструкції.

Відзначимо деякі особливості визначення конструк­тивних параметрів призм.

1. Вимоги до матеріалу призм залежать від призначення

приладу і розташування призми в його оптичній системі. Якщо призма працює в широкому пучку променів (головна призма, наприклад), то для такої призми посилюються вимоги до матеріалу по відхиленню показника заломлення і середньої дисперсії, однорідності, подвійному променезаломленню. Чим ближче призма до площини зображення, тим жорсткіше стано­вляться вимоги по пузирності, класу чистоти поліро­ваних поверхонь. Втрати світла на поглинання в склі залежать від категорії скла по показнику ослаблення, вибір категорії пов'язаний з призначенням приладу і особливостями його конструкції. Для відповідальних приладів при великій довжині ходу променів в склі застосовують скла більш високих квтегорій, чим для невідповідальних приладів.

  2.При конструюванні складених призм (особливо світло- і кольороподільних) слід мати на увазі, що допуски на відхилення оптичних констант їх матеріалів мають бути вельми жорсткими, тому їх часто виготовляють із скла однієї плавки. Окрім цього, якщо така призма склеюється з декількох, то в оправі можна закріплювати лише одну з них (базову), а не всі, оскільки від зусиль закріпле­ння можливе розклеювання призматичного блоку. Тому при­зми, що утримуються лише клеєм, повинні мати менші розміри в порівнянні з базовою.

  3.Слід уникати великих габаритних розмірів призм, оскільки в цьому випадку збільшується маса приладу, виникають труднощі з підбором великих шматків скла без міхурів, свилей і інших дефектів, погіршується якість зображення, підвищується вартість виготовлення і ускладнюється кріплення призми (наприклад, із-за неможливості кріплення приклеюванням до оправи). При великих габарит­них розмірах призм часто буває вигідно замінювати їх си­стемою дзеркал.

  4.Найбільший вплив на якість зображення дають погрішності кутів призм, що викликають двоїння зображення. Це погрішності кутів дахів, а також по­грішності кутів і пірамідальності складених призм, розділяючих або об'єднуючих пучки променів (наприклад, складових призми-куб), тому допуски на ці кути призначаються вельми жорсткі — до 3-5".

На пірамідальність призми, а також на ті погрішності кутів між гранями, що відбивають і заломлюють і приводять до клиновидності розгортки призми, що обумовлює хроматизм зображення, призначають більш широ­кі допуски. В рухливих призмах пірамідальність викликає, крім того, неусувну погрішність візування.

Допуски на вказані кути і пірамідальність розраховуються залежно від допустимих значень хроматизму і вимог до точності роботи приладу, рівних в більшості випадків декільком кутовим хвилинам. Вимоги до клиновидності розгортки і пірамідальності призми стають жорсткішими із збільшенням кута паді­ння пучка на вхідну грань.

5. Відмітимо, що погрішності не всіх кутів призм впливають (або впливають однаково) на клиновидність розгортки. На­приклад, погрішність кута 90° в прямокутній призмі не впливає на клиновидність, вплив надає різниця кутів 45°. В пентапризмі, навпаки, погрішність кута 90° створює удвічі більший вплив на клиновидність розгортки, чим погрішність кута 45°.

  6. На лінійні розміри призм призначають допуски на економічному (зниженому) рівні точності (по 10-12-у квалитетам точності), оскільки погрішності цих розмірів не впливають на якість зображення.

  7. Вимоги до точності форми робочих поверхонь N і N визначають залежно від допустимого спотворення зображення, що викликається цими погрішностями, а також значеннями кутів нахилу поверхонь по відношенню до падаючого пучка.

Вимоги до граней, що відбивають, при цьому в чотирі- шість разів вище, ніж до заломлюючих (оскільки при нор­мальному падінні пучка їх вплив приблизно в чотири рази сильніший, ніж вплив погрішностей форми заломлюючих поверхонь). Допуск на погрішності N як заломлюючих, так і таких, що відбивають робочих поверхонь швидко посилюється із збільшенням кута падіння променів на поверхню, допуски до N заломлюючих поверхонь посилюються, а відбиваючих — ослаблюєть­ся.

8. При призначенні класу чистоти робочих поверхонь Р необхідно враховувати положення призми відносно площини зображення. До чистоти граней, розташованих поблизу площини зображення, пред'являються підвищені вимоги.

9. Робочі (оптичні) поверхні призм полірують (або отримують іншими методами) до параметра шорсткості R_z = 0,05 мкм, на неробочі (матові) поверхні встановлюють допуск по параметру R_а= 2,5-10 мкм.

10. Від робочих відзеркалювальних поверхонь призми відбиття світла може відбуватися як за рахунок повного внутрішнього­ віддзеркалення, так і від покриття, що відбиває.

Покриття (дзеркальні, світлоділильні), що відбивають, наносять на грані призм, що відображають, якщо кут падіння променя на поверхню менше кута повного внутрішнього відбиття або коли треба розділити (обєднати) випромінювання.

Дзеркала

 

До конструктивних параметрів дзеркал відносять: матеріал дзеркала, його габаритні розміри (з урахуванням світлових розмірів, засобів кріплення, необхідної жорскості, запасу для юстування), шорскість, параметри фасок, вид покриттів.

Розглянемо деякі особливості визначення конструктивних параметрів дзеркал.

 

 

 

Рис. 15.9 Прямокутна призма з кришою

 

 

Рис. 11.10. Призма-ромб

 

 

Рис. 11.12. Склеєна призма

 

 

Рис. 8.18. Склеенная призма

 

1. Вибір матеріалу дзеркала залежить від його призначення, умов експлуатації, вимог до маси і габаритних розмірів, можливості реалізації необхідної технології.

Найчастіше використовують традиційні матеріали: оптичне скло (ЛК5, ЛК7, К8), плавлений кварц (КУ, КВ), сітал (СО115М, СО33М, церодур). Розвиток космічної апаратури, створення потужних лазерів, кріогенних телескопів привели до виготовлення дзеркал із нетрадиційних матеріалів (мідь, алюмінієві сплави, тітан, берілій, кремній, карбід кремнія, боросілікат, графітоепоксид).

    Основними одиничними показниками якості матеріалів є: густина (чим вона менше, тим краще), модуль пружності Е (чим він більше, тим краще), темпервтурний коефіцієнт лінійного розширення (чим він менше, тим краще), теплопровідність (чим вона більше, тим краще), питома теплоємність С (чим вона менше, тим краще).

Комплексними показниками якості матеріалу є: його питома жорскість Е/ , пропорційна дефор­мації під дією власної ваги, що дозволяє оці­нити стабільність форми робочої поверхні дзеркала при виготовленні, закріпленні і експлуатації під дією навантажень; температурна стабільність, що характеризує термодеформації дзеркала при зміні температури. Відмітимо, що конструктор зазвичай прагне використовувати для виготовлення дзеркал матеріали з низьким значенням ко­эффициента , проте низька теплопровідність матеріалу дзеркала не дозволяє вирівняти температуру в його об'ємі при зміні теплового потоку, що викликає нерівномірність напруги і температурні деформації робочої поверхні (ефект краю). Це одна з переваг металевих дзеркал перед скляними. Метали і інші теплопровідні матеріали дозволяють реалізовувати альтернативний підхід до вирішення пробле­ми температурної стабільності дзеркал за рахунок їх високої теплопровідності.

Вирішальним аргументом на користь ряду нетрадиційних матеріалів є принципово вища питома жорсткість останніх. Берилій, карбід кремнію, крем­ній перевершують традиційні матеріали по цьому показнику в два—пять разів. Особливо слід зазначити карбід кремнію, який поєднує питому жорсткість берилія з температурною ста­більністю кращих зверхмалорозширующіхся матеріа­лів, що дозволяє створювати з цього матеріалу дзеркала з якісно новими службовими властивостями.

Ряд нетрадиційних матеріалів не дозволяє отримувати безпосередньо на них робочу поверхню оптичної якості в наслідок пористості (SiC), чужорідних включень (Аl), токсичности при обробці (Ве), відсутністі технології досягнення необхідної якості поверхні (Ті). У цих випадках на робочу поверхню таких матеріалів наносять спеціальні конструкційні покриття (скляні, мідні, никеліві, хромові і ін.), які потім доводяться і поліруються до оптичної якості

2. У таблиці на кресленні оптичної деталі, в розділі «Вимоги до матеріалу», для дзеркал із зовнішнім відбиттям вказуються категорії бессвільності, пузирності (включення) і подвійного променезаломлення.

Розкриті при обробці міхури і ті що вийшли на поверх­ню дзеркала свілі утворють місцеві дефекти форми по­верхности, які спотворюють хвильовий фронт пучка, відбитого від дзеркала. Міхури (і прирівняні до них включення) впливають також на клас чистоти полірованої поверхні. Подвійне променезаломлення характеризує залишкові напруги в матеріалі дзеркала, при їх відсутності скрутно забезпечити необхідні значення N і N і виникає збільшення деформацій із-за дії власної ваги дзеркала при його закріпленні.

3. Вигляд дзеркального (світлоділильного) покриття бе­реться залежно від призначення, розмірів і умов ро­боти дзеркал.

Основними характеристиками всіх видів покриттів є оптичні властивості (коефіцієнт віддзеркалення р і коефіцієнт пропускання т), хімічна стійкість, меха­нічна і термічна міцність.

Дзеркальні покриття підрозділяються на металеві, діелектричні і металодіелектричні.

Простими металевими покриттями, що відбивають і є широко використовуваними для виготовлення дзеркал, є металеві плівки срібла, алюмінію, хрому, нікелю, родію, паладію.

 

4. Товщина дзеркала залежить від його світлових розмірів (га­баритних розмірів), способу кріплення і головним чином від необхідної точності робочої поверхні.

Чим точніше має бути форма робочої поверхні дзер­кала, тим воно має бути товще. Товсті дзеркала менше деформуються при виготовленні, закріпленні і експлуа­тації. Рекомендовані значення товщин дзеркал різного призначення були вказані раніше.

Зменшити товщину дзеркала можна, застосувавши при його конструюванні наступні прийоми:

створення полегшеної конструкції (сотова структура, виконання вибірок в тілі дзеркала, товщина змінного перетину, коробчата форма;

 розвантаження дзеркала при виготовленні і кріпленні;

розробка металоскляної конструкції дзеркала (при цьому в металевій підкладці виконують вибор­кі, що зменшують масу конструкції дзеркала.

Металоскляне дзеркало створюють шляхом напікання тонкої скляної заготівки (пластинки) товщиною в декілька міліметрів і більш (при значних розмірах дзеркала) на основу дзеркала, виконану з металу, спла­вов, кристалічнихі інших матеріалів.

Найчастіше основу таких дзеркал виготовляють з метал­евих сплавів (титанових, корозійно-стійкої сталі, сплаву ковар, алюмінієвих сплавів, берилія), для яких є марки скла з близьким значенням . Після спікання скло обробляється до товщини 0,2-0,3 мм і полірується до досягнення робочої поверхні потрібної точності.

Метало-скляні дзеркала володіють високими конструкційними властивостями:

завдяки металевій основі його можна виконати меншим по товщині  при достатній жорсткості, а також міцності під впливом динам ічних навантажень;

основа дзеркала може виконувати роль оправи, що знижує загальну масу вузла і спрощує його збірку і юстування;

базові поверхні дзеркал (шийки валів під підшип­ники, посадочні діаметри і торці) після полірування ра­бочої поверхні (як правило, до нанесення дзеркального покриття) можуть бути про оброблені остаточно в розмір від робочої поверхні, що може виключити не­обхідність його юстування.

  5. Як правило шар дзеркала, що відбиває для побудови зображення, наносять на його зовнішній стороні, аби уникнути впливу: відхилень характери­стик матеріалу і погрішностей виготовлення заломлюючої робочої поверхні дзеркала (наприклад, погрішності форми, клиновидності) на якість зображення.

Дзеркало із задньою відбиваючою поверхнею не рекомен­дується встановлювати в пучках променів, що сходяться, оскільки можливо виникнення подвійного зображення, а при похилому положенні ще і хроматизму, астигматизму, асим­метрії і інших аберацій.

6. Конструктивні  форми і розміри дзеркал залежать від їх призначення, положення в оптичній системі, світлових розмірів (діаметру), способа їх закріплення. Найбільшу різноманітність форм мають плоскі дзеркала, вони бувають круглі і квадратні (якщо розташовані нор­мально або під невеликим кутом до пучка променів), прямо­кутні, еліптичні, багатокутні (якщо розташовані під кутом до пучка променів).

Сферичні і асферичні дзеркала (параболічні, гіперболічні, еліптичні), осьові і внеосьові зазвичай мають круглу форму. Часто такі дзеркала мають внутрішній отвір для проходження пучка променів, базування дзеркала або закріплення в нім інших елементів (наприклад, бленди).

Дзеркала можуть бути виготовлені також у вигляді бі-призм, пірамід, конусів, полігонів, які використову­ються для розділення пучка променів, сканування зображе­ння, модуляції світлового потоку, як еталони кутів і так далі.

Особливу конструкцію мають складені і гнучкі (адаптив­ні) дзеркала, формою робочих поверхонь яких управляють для компенсації впливу рефракцій і турбу­лентності атмосфери, погрішностей оптичної системи і її юстування.

7. Допуски на точність виготовлення робочих і базових поверхонь дзеркала (погрішності форми і чистоти рабо­чих поверхонь, погрішність посадочного діаметру (або розміру) базової поверхні, децентрування, клиновидність робочих поверхонь плоских дзеркал з внутрішнім віддзеркаленням) визначаються функціональним назначеним дзеркала, характеристиками і вимогами до якості оптичної системи.

8. На кромках дзеркал наносять фаски, їх неробочі (мато­ві) поверхні можуть бути забарвлені емаллю, а робочі поверхні покриті оптичними захисними або елек­тропровідними покриттями.

Рис. 15.13.  Металоскляне дзеркало

Сітки. Растри

У ряді оптичних приладів застосовуються оптичні деталі з нанесеними на їх робочі поверхні марками (покриттями) у вигляді штрихів, цифр, кілець, трикутни­ків, прямокутників і інших фігур. Це візирні і вимірювальні сітки, лінійні і кутові шкали (лімби), кодові шкали і диски, модуляційні і дисперсійні растри, міри і випробувальні тести, фотошаблони, тра­фарети, щілини, сітчасті і дірчасті ослаблювачі випромінювання. Всі ці деталі зазвичай об'єднують під загальним найменуванням: «сітки», «шкали.», «растри».

Конструктивні параметри і вимоги до даного виду деталей визначаються їх функціональним призначенням, цільовими показниками якості і умовами експлуатації.

Основними конструктивними характеристиками і пока­зниками якості цих деталей є:

матеріали заготовок (підкладок) для виготовлення де­талей;

розміри робочого поля (довжина або площа поверхні, на якій нанесені марки);

кількість марок, що наносяться на деталь, мінімально можливий розмір марки, період їх дотримання [наприклад, кількість розрядів (доріжок) кодової шкали, загальна кількість штрихів кругового растру на довжині кола, кількість штрихів міри на 1 мм, мінімальний отвір точкової  діафрагми, мінімальна ширина штриха або щілини];

точність виготовлення марок (погрішності ширини штрихів або щілин, діаметрів кілець, погрішність їх розташування, овальність кругових рисок, відхилення від пря­молінійності штрихів і т. і.);

значення необхідних оптичних характеристик і їх відхилення від номінала [спектральні і інтегральні коефіцієнти пропускання і віддзеркалення заготовок (підкладок), а також марок, що наносяться на них,  їх контраст];

збереження точності марок і оптичних характери­стик в процесі експлуатації під дією впливаючих чинників, стабільність їх в часі;

чистота робочих поверхонь деталей, погрішності їх форми.

Як матеріали заготовок можуть бути вибрані оптичні стекла, ситал, кераміка, кристали, оптичні полімери, метали і їх сплави (наприклад, нейзиль­бер, інвар). Традиційним матеріалом для сіток, точних шкал і растрів є скло, проте останніми роками освоєна технологія виготовлення точних дзеркальних вимірювальних растрів на тонких сталевих і алюмінієвих заготовках з хромовим покриттям методом фотолітографії.

Прецизійні сучасні технологічні методи ви­готовлення шкал і растрів (ділильно-граверні, фотогра­фічні, фотолітографія) дозволяють досягти наступних значень їх погрішностей:

технічний (високоточний) рівень точності — по­грішність лінійних розмірів до 1 мкм; кутових — до 2";

виробничий (середній) рівень точності — по­грішність лінійних розмірів 2-5 мкм, кутових — 3-10";

економічний (знижений) рівень точності — по­грішність лінійних розмірів 5-10 мкм; кутових — 10-30".

Кількість штрихів на 1 мм в растрах і дифракційних гратах може сягати 2400, товщина — менше 1 мкм.

Період ділення (крок) вимірювальних растрів зазвичай рівен 10-20 мкм.

Чистота робочих поверхонь сіток, шкал і растрів має бути високою (клас чистоти Р0) не лише тоді, ког­да ці деталі встановлені в площині зображення або пред­метів, але так само і у випадках, коли вони стоять в паралельному пучку променів, оскільки міхури, включення, подряпини і інші дефекти грають роль лжемарок, а розкриті міхури ускладнюють здобуття необхідної їх точності при виготовленні.

Погрішності форми робочих поверхонь N і N мають широкі допуски, за винятком випадків, коли вони не дозволяють отримати високої точності виготовлення марок.

 

 

Рис. 11.14. Вимірювальна сітка

 

Рис. 15.15. Круговий растр

Рис. 15.16. Лінійний растр

На рис.15.12 приведена компоновка проектора для фотолітографії, який містить основу 1, корпус мікроскопа 2, візуальну трубку 3, корпус проекційної частини 4, освітлювач 5, фотошаблон 6. На рисунку показані положення основних складальних баз: База кріплення джерела (Б5), технологічна регульована база(БТ), база візуальної частини (БЗ), база кріплення проекційної частини (Б2).

 

Лекція 54. Заключна.

Література:

1. Справочник конструктора оптико-механических приборов./Под. ред. В.А.Панова-Л.: Машиностроение, 1980.-742с.

2. Ключникова Л.В., Ключников В.В. Проектирование оптико-механических приборов.-СПб.:Политехника, 1995.-206с.

3. Краузе В. Конструирование приборов. В 2-х ч.М.:Машиностроение, 1987.-Ч.1.-384с.; Ч.2.- 376с.

4. Дитрих Я. Проектирование и конструирование. Системный подход.-М.: Мир, 1981.- 454с.

5. Плотников В.С., Варфоломеев Д.И., Пустовалов В.Е. Расчет и конструирование оптико-механических приборов.-М.:Машиностроение, 1983.-256с.

6. Кулагин В.В. Основы конструирования оптических приборов.-Л.: Машиностроение, 1982.- 312с.

7. Справочник конструктора точного приборостроения/ Под ред. К.Н. Явленского. - Л.: Машиностроение, 1989.- 792с.

8. Латыев С.М. Компенсация погрешностей в оптических приборах. -Л.: Машиностроение, 1985.-248с.

9. Погарев Г.В. Юстировка оптических приборов. -Л.:Машиностроение,1982.-238с

10. Справочник технолога –оптика./ Под ред. М.Н.Окатова.СПб.: Политехника, 2004. -680с.

11. Турыгин И.А. Прикладная оптика.-М.: Машиностроение,1966.-431с.

 12. Латыев С.М. Конструирование точных (оптических) приборов.-СПб.:Политехника, 2007.-579.

 13. Надежность технических систем: Справ./ Под ред. М.А. Ушакова-М.: Радио и связь, 1985.-608 с.

14. Брусков А.М., Брусков В.М. Конструирование зеркально-призменных оптико-механических узлов.- М.: Машиностроение, 1987.-139 с.

15. Мирошников М.М. Теоретические основы оптико- електронных приборов.-Л., Машиностроение,1983.- 696 с.

16. Парвулюсов Ю.Д., Якушенков Ю.Г., СолдатовН.И. Проектирование оптико-електронных приборов.-М.: Машиностроение,   1992.- 421с.

17. Плотников В.С. Геодезические приборы.- М.: Недра, 1987.- 397 с.

 

 

ЗМІСТ

Тема 1. Конструкторська підготовка при виробництві оптичних приладів. 4

Лекція №1. Зміст і задачі дисципліни. Основні поняття. Елементарні логічні методи конструювання 4

1.1 Зміст і задачі дисципліни. 4

1.2. Основні поняття. 5

1.3. Елементарні логічні методи конструювання. 6

Лекція № 2. Нормативно-технічна документація та основні вимоги при конструюванні оптичних приладів 8

2.1. Склад і зміст ЄСКД. Категорії і види стандартів. 8