СПОСОБ СБОРКИ ОБЪЕКТИВОВ, РАБОТАЮЩИХ В ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ СПЕКТРА
METHOD OF ASSEMBLING OBJECTIVES, WORKING IN INFRARED SPECTRUM

Предлагаемое изобретение относится к области оптического приборостроения и может быть использовано при сборке объективов для тепловизионных приборов, приемники которых чувствительны в дальней инфракрасной (ИК) области спектра.
Развитие отечественной и зарубежной электронной промышленности в области создания матричных болометрических приемников, чувствительных в дальних областях спектра (8-14) мкм, идет в направлении уменьшения размеров пикселя чувствительной площадки болометрической матрицы.
Одним из основных критериев качества объектива, используемых при оценке возможности его применения для совместной работы с болометрическими матрицами, является концентрация энергии в пятне рассеяния объектива, характеризуемая диаметром кружка, в котором заключен определенный процент полной энергии, прошедшей через объектив.
Этот диаметр можно сопоставить с размером пикселя чувствительной площадки болометрической матрицы, тенденция уменьшения которой требует создания объективов с большей разрешающей способностью, при изготовлении которых необходимо обеспечить более высокую точность центрирования линз в объективе.
Линзы объективов, работающих с приемниками, чувствительными в дальних областях спектра (8-14) мкм, изготавливаются из материалов, непрозрачных в видимой области спектра.
Существующий способ сборки объективов с линзами, непрозрачными в видимой области спектра, основан на установке линз в корпус объектива [1]. При этом способе децентрировка центров кривизны поверхностей линз относительно оси корпуса объектива определяется допусками на изготовление линзы и зазорами в посадочных диаметрах.
Этот способ обеспечивает центрирование центров кривизны поверхностей линз относительно оси корпуса объектива с точностью до 20 мкм, что не обеспечивает реализацию расчетного качества оптических схем объективов для современных матричных болометрических приемников.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является способ, при котором каждую линзу, входящую в оптическую схему объектива, устанавливают в свою оправу, а оправу протачивают после центрирования линзы в «плавающем патроне» с контролем центрирования поверхностей по автоколлимации [2].
Описанный способ центрирования линзы в оправе основан на контроле центрирования двух поверхностей линзы, одна из которых контролируется сквозь материал линзы, прозрачный в видимой области спектра.
Этот способ обеспечивает центрирование с точностью до 5 мкм.
К недостаткам указанного способа относится невозможность его использования при центрировании линз, непрозрачных в видимой области спектра.
Основной задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение точности сборки объективов с линзами, непрозрачными в видимой области спектра, и расширение их функциональных возможностей.
Для решения поставленной задачи предложен способ сборки объективов, работающих в инфракрасной области спектра, который, как и прототип, включает установку каждой линзы, входящей в оптическую схему объектива, в свою оправу, центрирование линзы в «плавающем патроне» станка с контролем центрирования поверхностей по автоколлимации и протачивание оправы.
В отличие от прототипа для центрирования линзы используют имитатор линзы, изготовленный из материала, прозрачного в видимой области спектра, закрепление имитатора линзы в «плавающем» патроне станка осуществляют так, чтобы центр кривизны базовой поверхности имитатора линзы совпадал с центром качания чашки «плавающего» патрона станка, затем подвижками оправы в «плавающем» патроне станка при контроле автоколлимационным микроскопом выставляют автоколлимационные изображения центров кривизны двух оптических поверхностей линзы на ось вращения шпинделя станка, после чего извлекают имитатор линзы из оправы, а на его место устанавливают линзу, при этом происходит самоцентрирование невидимой поверхности линзы, затем разворотом чашки «плавающего» патрона станка при контроле автоколлимационным микроскопом выставляют автоколлимационное изображение центра кривизны видимой оптической поверхности линзы на ось вращения шпинделя станка, после чего обрабатывают торцевые и цилиндрические поверхности оправы.
Сущность изобретения заключается в том, что при центрировании в оправе линзы из материала непрозрачного в видимой области спектра используется имитатор линзы, изготовленный из материала, прозрачного в видимой области спектра.
Технический результат, достигнутый в предлагаемом изобретении, обеспечивается за счет расширения функциональных возможностей и повышения точности сборки объективов, работающих в инфракрасной области спектра, для приборов наблюдения, в области спектра (8-14) мкм, что увеличивает дальность их действия.
Предлагаемый способ сборки объективов, работающих в инфракрасной области спектра, осуществляют следующим образом.
Для центрирования линзы используют имитатор линзы, изготовленный из материала, прозрачного в видимой области спектра.
Для этого в заготовку оправы вместо линзы устанавливают имитатор линзы.
Затем устанавливают заготовку оправы с закрепленным в ней имитатором линзы в «плавающий» патрон станка таким образом, чтобы центр кривизны базовой поверхности имитатора линзы совпадал с центром качания чашки «плавающего» патрона.
Подвижками оправы в «плавающем» патроне при контроле автоколлимационным микроскопом выставляют автоколлимационные изображения центров кривизны двух оптических поверхностей линзы на ось вращения шпинделя станка.
После чего вынимают имитатор линзы из оправы и на его место устанавливают линзу. При этом невидимая поверхность линзы самоцентрируется, так как устанавливается на то же посадочное место, на которое устанавливался имитатор линзы.
Разворотом чашки «плавающего» патрона при контроле автоколлимационным микроскопом выставляют автоколлимационное изображение центра кривизны видимой оптической поверхности линзы на ось вращения шпинделя станка.
Обрабатывают поверхности (торцевые и цилиндрические) оправы.
Данную операцию производят со всеми линзами, входящими в конструкцию объектива.
Таким образом, предлагаемое изобретение может быть использовано при сборке объективов для тепловизионных приборов, приемники которых чувствительны в дальней инфракрасной (ИК) области спектра.
Источники информации
1. Кругер М.Я. и др. Справочник конструктора оптико-механических приборов. Л.: Машиностроение, 1968, 31 с.310-316.
2. Ефремов А.А. и др. Сборка оптических приборов. М.: Высшая школа, 1978, с.146-150 - прототип.