СПОСОБ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ЛИНЗЫ
METHOD FOR LENS ALIGNMENT

Изобретение относится к оптическому приборостроению, применяется при сборке объективов.
Известен способ автоколлимационного центрирования линзы в оправе (Журнал "Сборка в машиностроении и приборостроении", 2010, №1, с.8) "… центрирование поверхностей линзы проводят методом последовательных приближений". Однако, как показывает практика, количество таких приближений может иметь порядок десятков, что многократно увеличивает трудоемкость процесса центрирования линзы.
Известен способ центрирования с помощью устройства для автоколлимационного центрирования линзы в оправе (авторское свидетельство СССР №972293, кл. G01M 11/00, 1982), в котором с целью снижения трудоемкости процесса центрирования линзы используют автоматизированные системы, включающие в себя автоматизированные патроны с сервоприводами, блоки выделения, обработки сигналов, формирования управляющих сигналов. Это позволяет в автоматизированном режиме провести центрирование методом последовательных приближений, однако при этом существенно возрастает стоимость средств оснащения и, следовательно, самой линзы.
Известен способ автоколлимационного центрирования линзы в оправе, принятый в качестве прототипа (Ефремов А.А. и др. Сборка оптических приборов. М., Высшая школа, 1978, с.146-149).
Линзу в оправе устанавливают в шпиндель токарного станка при помощи центрировочного патрона, имеющего корпус с конусом Морзе, сдвиговую и поворотную части. В задней бабке станка устанавливают автоколлимационную трубку Л.А.Забелина, которая предназначена для создания пучка лучей с изображением перекрестия (сетки) диафрагмы и позволяет одновременно проецировать это изображение на центрируемую поверхность и наблюдать его отражение.
Линза устанавливается так, чтобы центр кривизны поверхности линзы, ближайшей к трубке Забелина, лежал в одной плоскости с центром кривизны поворотной части патрона. Это совпадение обеспечивают за счет выбора длины технологической части оправы или с использованием дистанционных втулок.
Несовпадение центра кривизны поверхности линзы с осью вращения шпинделя наблюдают как биение (при вращении шпинделя) изображения сетки диафрагмы трубки Забелина, сформированного пучком лучей, отраженных от поверхности линзы.
На первом этапе центрирования сдвиговую часть патрона перемещают на необходимую величину, устраняя биение изображения сетки диафрагмы, т.е. совмещая центр кривизны первой поверхности линзы с центром кривизны поворотной части патрона.
На втором этапе трубку Забелина (или ее объектив) перемещают в положение, при котором наблюдается изображение сетки диафрагмы, отраженное от второй поверхности линзы. Перемещением поворотной части центрировочного патрона на определенный угол устраняют биение изображения сетки диафрагмы, то есть совмещают центр кривизны второй поверхности линзы с осью вращения шпинделя. При этом за счет концентричности сферических поверхностей патрона и первой поверхности линзы совпадение центра кривизны первой поверхности линзы с центром кривизны поворотной части патрона не нарушается. Оптический блок готов к обточке наружной поверхности оправы соосно оптической оси и подрезке торцов перпендикулярно ей.
Недостатком этого способа является трудность использования его в тех случаях, когда ближайшую к трубке Забелина поверхность линзы невозможно или нецелесообразно использовать в качестве первой центрировочной поверхности. Такая ситуация достаточно часто складывается при центрировании склеенных двух- или трехкомпонентных линз.
В таких случаях преломление лучей на поверхности (поверхностях), находящейся между трубкой Забелина и первой центрировочной поверхностью, приводит к тому, что автоколлимационная точка центрировочной поверхности (точка, в которую проецируется отраженное изображение диафрагмы), наблюдаемая через трубку, не совпадает с центром кривизны поверхности.
Тогда при смещении поворотной части патрона (второй этап центрирования) поворот линзы приводит к совмещению автоколлимационной точки второй центрировочной поверхности с осью шпинделя, и центр кривизны первой центрировочной поверхности остается несмещенным, но автоколлимационная точка первой центрировочной поверхности, наблюдаемая в трубке Забелина, смещается. Возникает необходимость вновь центрировать линзу.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение производительности центрирования линз и снятие ограничений, накладываемых на выбор центрировочных поверхностей.
Поставленная задача достигается тем, что в способе центрирования линзы при помощи центрировочного патрона со сдвиговой и поворотной частями, закрепленного в шпинделе токарного станка, и трубки Забелина, установленной в задней бабке станка, который включает в себя последовательное центрирование каждой из поверхностей линзы относительно оси вращения шпинделя сначала перемещением сдвиговой части патрона перпендикулярно оси вращения шпинделя, затем перемещением поворотной части патрона вокруг центра кривизны поворотной части патрона, новым является то, что при центрировке многокомпонентной линзы, исходя из конструктивных или технологических соображений, выбирают одну из поверхностей линзы, устанавливают линзу так, чтобы за счет выбора длины технологической части оправы или с использованием дистанционных втулок автоколлимационная точка выбранной поверхности лежала в одной плоскости с центром кривизны поворотной части центрировочного патрона, лежащим на оси вращения шпинделя, затем совмещают автоколлимационную точку выбранной поверхности с центром кривизны поворотной части центрировочного патрона перемещением сдвиговой части патрона, затем совмещают с осью вращения шпинделя автоколлимационную точку другой поверхности линзы перемещением поворотной части патрона при сохранении неизменного положения автоколлимационной точки выбранной поверхности линзы, ранее совмещенной с центром кривизны поворотной части патрона.
1
1
2
1
1
1
Предложенное техническое решение поясняется графическими материалами, где на фиг.1 изображен центрировочный патрон с установленной на него линзой в оправе, на фиг.2 - совмещение точки O(центр кривизны ближайшей к трубке Забелина поверхности линзы) с осью вращения шпинделя станка С-С посредством смещения сдвиговой части патрона, то есть устранение биения Δ, на фиг.3 - совмещение точки О (центр кривизны второй поверхности линзы) с осью вращения шпинделя станка C-C смещением поворотной части патрона, при этом точка О также остается на оси С-С, на фиг.4 - положение двухкомпонентной линзы при совмещении центра кривизны одной из поверхностей линзы с центром кривизны поворотной части патрона, на фиг.5 - положение двухкомпонентной линзы при совмещении автоколлимационной точки одной из поверхностей линзы с центром кривизны поворотной части патрона.
1
2
п
Линзу в оправе 7, имеющую поверхности 1 и 2, устанавливают в центрировочный патрон 4, имеющий сдвиговую часть 5 и поворотную часть 6, L - длина технологической части оправы или дистанционной втулки, R - радиус первой (базовой) поверхности линзы, R - радиус второй поверхности линзы, R - радиус поворотной части патрона. Затем производят центрирование совмещением центров кривизны поверхностей линзы с осью вращения шпинделя (фиг.1-3).
2
1
2
3
На фиг.4 сплошными линиями изображена склеенная двухкомпонентная линза, центрирование которой должно быть произведено относительно поверхностей 2 и 3, в положении, когда центр кривизны поверхности 2 (O) уже совмещен с осью вращения шпинделя C-C и центром кривизны поворотной части патрона (О). Ломаные линии от поверхности 2 к автоколлимационной точке А изображают ход лучей, отраженных от поверхности 2. Ломаная линия от поверхности 3 к автоколлимационной точке А изображает ход луча, отраженного от поверхности 3.
3
1
2
2
Из фиг.4 следует, что поворот линзы на угол α (изображение на фиг.4 пунктирными линиями) приводит к совмещению точки А с осью С-С, при этом центр кривизны поверхности 2 (О) остается несмещенным, но точка А, наблюдаемая в трубке Забелина, смещается на величину ΔА2 вследствие поворота поверхности 1, на которой происходит преломление отраженных от поверхности 2 лучей. Возникает необходимость вновь центрировать поверхность 2. Фиг.1-4 относятся к прототипу.
2
1
1
1
Предлагаемый способ центрирования линзы (фиг.5) осуществляется следующим образом. Линзу устанавливают таким образом, чтобы за счет выбора длины технологической части оправы или с использованием дистанционных втулок автоколлимационная точка выбранной поверхности лежала в одной плоскости с центром кривизны поворотной части центрировочного патрона. Автоколлимационная точка А поверхности 2 смещением сдвиговой части патрона совмещается с осью C-C вращения шпинделя (изображение на фиг.5, выполненное сплошными линиями). Затем смещением поворотной части патрона на угол α обеспечивается смещение ΔA3 автоколлимационной точки поверхности 3 линзы до совмещения ее с осью С-С (изображение на фиг.5, выполненное штриховыми линиями). При этом центр кривизны поверхности 2 вследствие несовпадения с центром кривизны поворотной части патрона смещается на величину ΔO2, но положение автоколлимационной точки поверхности 2 остается неизменным, т.е. совпадающим с осью C-C. Процесс центрировки завершается за один этап.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет, выбрав в качестве базовой (первой) любую поверхность центрируемой линзы, осуществить центрирование за один цикл с минимальной трудоемкостью и без использования дорогостоящего оснащения.