СПОСОБ ЮСТИРОВКИ ЛИНЗЫ В ОПРАВЕ И ОПРАВА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано для центрировки линз в оправах при их сборке.

При сборке и последующем закреплении (фиксации) линзы в оправе необходимо обеспечить правильное расположение рабочих поверхностей линзы относительно базовой оси оправы. Базовой осью оправы является ось ее наружного цилиндра, проходящая перпендикулярно одной из плоских поверхностей наружного фланца оправы, выбранного за базовую поверхность. Если рабочие поверхности закрепляемой линзы являются сферическими (выпуклыми или вогнутыми), то оба центра кривизны этих поверхностей (определяющих оптическую ось линзы) должны располагаться на базовой оси оправы, а если одна из рабочих поверхностей линзы является плоской, то она должна быть расположена перпендикулярно базовой оси оправы. В этих случаях линза будет центрирована относительно оправы. Однако из-за многочисленных технологических погрешностей изготовления линзы и оправы линза будет иметь децентрировку, которая в дальнейшем приведет к аберрациям линзовой системы.

Центрировку линзы (или уменьшение ее возможной децентрировки) в оправе в процессе сборки линзы и оправы можно осуществить с помощью юстировки путем сдвигов линзы в «гнезде» оправы (см. С.М. Латыев. Конструирование точных (оптических) приборов. - СПб, Политехника, 2007, с. 57-60).

В настоящее время появились специальные станки (станции), где процесс этого способа юстировки автоматизирован. Схема и работа одной из таких станций «OptiCentric», выпускаемая фирмой TRIOPTICS (http://www.trioptics.com/ Automated Centering and Bonding Machine), представлена в статье С.М. Латыева, Д.М. Румянцева и П.А. Курицына «Конструкторские и технологические методы обеспечения центрировки линзовых систем», Оптический журнал, №3, 2013, с. 92-96.

Способ юстировки основан на том, что линза устанавливается в оправу, базовые наружные поверхности которой изготовлены в номинальный размер, с увеличенным зазором в посадке для возможности сдвигать или наклонять линзу в процессе закрепления для совмещения ее центра кривизны, с базовой осью оправы, вращая последнюю вокруг базовой оси. Фиксация линзы в оправе осуществляется быстроотвердевающим клеем под действием ультрафиолетового излучения.

Основным недостатком этого способа юстировки линзы в оправе является то, что здесь производится центрировка только одной (второй) рабочей поверхности линзы. Если опорный буртик цилиндрического отверстия оправы под линзу не перпендикулярен базовой оси оправы или отверстие в оправе расположено эксцентрично к базовой оси, то центр кривизны первой (опорной) поверхности линзы не будет совпадать с осью вращения, т.е. будет децентрирован.

Известен способ центрировки линзы в оправе и оправа для его осуществления по заявке №2013155864/28(087122) от 16.12. 2013, на которую получено Решение о выдаче патента от 20.11.2014, выбранный в качестве прототипа, где этот недостаток устранен. Для этого оправу линзы выполняют составной, имеющей промежуточную часть и основную, образующую базовую ось. Линзу устанавливают с радиальным зазором одной (первой) из рабочих поверхностей на опорный плоский буртик промежуточной оправы, которая может наклоняться относительно основной оправы. Центрировка линзы осуществляется следующим образом. Вращая основную оправу вокруг ее базовой оси измеряют с помощью автоколлиматора биение центра кривизны первой рабочей поверхности линзы относительно оси вращения, наклоняют промежуточную часть оправы в основной для совмещения центра кривизны первой рабочей поверхности с осью вращения и фиксируют положение промежуточной части оправы относительно основной. Затем измеряют биение центра кривизны второй рабочей поверхности линзы относительно оси вращения, сдвигают линзу в радиальном направлении по плоской поверхности опорного буртика промежуточной части оправы для совмещения центра кривизны второй рабочей поверхности линзы с осью вращения и фиксируют положение линзы в промежуточной части оправы. Центр кривизны первой рабочей поверхности линзы при этом не сбивается с оси вращения, так как линза при сдвиге разворачивается вокруг этого центра кривизны.

Основная и промежуточная части оправы сопрягаются в радиальном направлении по цилиндрическим поверхностям с увеличенным зазором посадки, а в осевом направлении через контакт сферической и плоской торцевых поверхностей. Недостатком такого способа центрировки является то, что в случаях, когда линза (мениск, двояковогнутая линза, двояковыпуклая с «П»-образным буртиком см. С.М. Латыев. Конструирование точных (оптических) приборов. - СПб, Политехника, 2007, стр. 47, 49) опирается на опорный буртик промежуточной оправы нерабочей сферической или плоской поверхностью, а плоской базовой фаской, возможно совмещение с осью вращения (базовой осью основной части оправы) только одного центра кривизны рабочей поверхности. Обусловлено это тем, что при сдвиге линзы в промежуточной оправе по плоскому опорному буртику смещаются относительно оси вращения оба центра кривизны рабочих поверхностей, т.е. сбивается с базовой оси основной оправы выставленный на нее (перед этим) центр кривизны первой рабочей поверхности.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение точности центрировки линзы в оправе, для случаев, когда линза опирается на опорный буртик промежуточной оправы плоской фаской, что обеспечивается достижением технического результата, заключающегося в обеспечении возможности центрировки по обеим поверхностям линзы.

Технический результат достигается тем, что в способе юстировки, включающем обеспечение возможности вращения составной оправы линзы, содержащей основную и промежуточные части, вокруг ее базовой оси, установку линзы на опорный буртик цилиндрического отверстия промежуточной части оправы, размещаемой на буртике цилиндрического отверстия основной части оправы и имеющей возможность смещаться относительно нее, вращая основную оправу вокруг базовой оси, измеряют с помощью автоколлиматора биение центра кривизны первой рабочей поверхности линзы относительно оси вращения, смещают промежуточную часть оправы для совмещения центра кривизны первой рабочей поверхности линзы с осью вращения, фиксируют, например, быстроотвердевающим клеем, положение промежуточной части оправы относительно основной, измеряют биение центра кривизны второй рабочей поверхности линзы относительно оси вращения, совмещают центр кривизны второй рабочей поверхности линзы с осью вращения и фиксируют положение линзы в промежуточной части оправы новым является то, что линзу устанавливают плоской фаской на сферический буртик промежуточной части оправы, центр кривизны которого лежит в одной плоскости, расположенной перпендикулярно базовой оси оправы, с центром кривизны первой поверхности линзы, сдвигают в радиальном направлении промежуточную оправу по плоскому буртику основной оправы для совмещения с осью вращения оправы центра кривизны первой поверхности линзы и фиксируют положение промежуточной оправы в основной, наклоняют линзу вокруг центра кривизны сферического буртика промежуточной оправы для совмещения с осью вращения центра кривизны второй рабочей поверхности линзы и фиксируют положение линзы в промежуточной оправе.

Данное решение позволяет центрировать линзу, базирующуюся в оправе по плоской фаске, относительно базовой оси оправы не только по одной рабочей поверхности, но и по второй.

Контроль осуществляется по автоколлиматору, который фокусируется на центры кривизны рабочих поверхностей линзы. Радиус кривизны сферического буртика промежуточной оправы должен быть выполнен таким, чтобы его центр кривизны лежал в одной плоскости с одним из центров кривизны рабочих поверхностей линзы. Фиксация (закрепление) линзы и промежуточной части оправы в основной может быть осуществлена различными способами, например быстроотвердевающим клеем под действием ультрафиолетового излучения.

Сущность заявляемого изобретения поясняется фигурой, на которой представлены возможности сопряжения промежуточной части оправы с линзой и опорным буртиком цилиндрического отверстия основной оправы.

На чертеже показана основная оправа 1, имеющая базовую цилиндрическую поверхность Г и плоскую базовую поверхность В, которые образуют базовую ось оправы O₁-O₂. В цилиндрическое отверстие основной оправы вставлена с зазором цилиндрическая часть промежуточной оправы 2, наружная опорная поверхность которой выполнена плоской, сопрягающейся с плоским опорным буртиком основной оправы 1. На сферический опорный буртик Д промежуточной оправы 2 установлена плоской фаской линза 3, имеющая рабочие поверхности А и Б. Радиус кривизны R_Д сферического опорного буртика выполнен таким, чтобы его центр кривизны С_Д располагался в одной плоскости с центром кривизны С_А рабочей поверхности А линзы.

Предлагаемый способ центрировки линзы в оправе по фигуре реализуется следующим образом: линзу 3 устанавливают в промежуточную часть 2 оправы плоской фаской на сферический опорный буртик Д; затем промежуточную часть 2 оправы устанавливают на плоский опорный буртик основной оправы 1 и по периметру заливают быстроотвердевающим клеем; далее основную оправу 1 по базовым поверхностям В и Г закрепляют в патроне центрировочной станции и приводят во вращение вокруг базовой оси, совпадающей с осью вращения патрона O₁-O₂; измеряют, например, с помощью фотоэлектрического автоколлиматора биение центра кривизны С_А рабочей поверхности А линзы; воздействуя силой F₁ на промежуточную оправу, например, пьезоманипулятором, сдвигают промежуточную часть оправы в радиальном направлении до тех пор, пока центр кривизны С_А линзы не совместится с осью вращения O₁-O₂ (положение С_А′); фиксируют (закрепляют) положение промежуточной части 2 оправы в основной 1, например, осветив клей УФ-излучением. Далее переходят к центрировке второй поверхности линзы, для чего периметр линзы заливают быстроотвердевающим клеем; измеряют по автоколлиматору биение центра кривизны С_Б рабочей поверхности Б линзы; воздействуя силой F₂ на линзу пьезоманипулятором, наклоняют линзу вокруг центра кривизны С_Д до тех пор, пока центр кривизны С_Б линзы не совместится с осью вращения Ο₁-О₂ (положение С_Б′); фиксируют (закрепляют) положение линзы в промежуточной части 2 оправы, осветив клей УФ- излучением. Таким образом, центры кривизны С_А и С_Б обеих поверхностей линзы оказываются расположенными на базовой оси O₁-O₂ основной оправы 1, т.е. линза центрирована в оправе.

Предлагаемый способ центрировки линзы в оправе и конструкция оправы позволяют повысить точность центрировки линзы в случаях, когда она базируется в оправе не по рабочим поверхностям, а по плоской фаске, за счет центрирования обеих рабочих поверхностей линзы относительно базовой оси оправы, а также осуществить автоматизацию процесса центрировки обеих поверхностей.