АПОХРОМАТИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в астрономических объективах и телескопах, коллиматорах.
Известен объектив в оправе, содержащий линзы в индивидуальных оправах, выполненных с фланцами и соединенных между собой торцевыми поверхностями, в котором линзы в оправах в осевом направлении закреплены либо при помощи отдельных фланцевых колец, либо с использованием оправы соседней линзы (патент РФ №2047196 C1, опубл. 27.10.1995).
Недостатками этого устройства являются: сложность центрирования линз, необходимость обеспечения гарантированного зазора в осевом направлении из-за опасности деформирования линз, что ухудшает центрировку и эксплуатационные характеристики объектива.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является апохроматический объектив (патент РФ №47534 U1, опубл. 27.08.2005), содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещены последовательно расположенные три закрепленные в оправах с помощью герметика линзы, из которых первая и третья линзы выполнены в виде менисков с отрицательными оптическими силами, а вторая линза -двояковыпуклая с положительной оптической силой, при этом оправа средней линзы дополнена двумя штифтами, которые заходят в отверстия, выполненные на оправах первой и третьей линз через 45° и заполненные клеем, а первая и вторая, вторая и третья оправы линз соединены между собой винтами, отверстия под которые выполнены также через 45°, кроме того, внутренний диаметр корпуса объектива больше наружных диаметров оправ второй и третьей линз, при этом герметик для крепления линз залит в радиальные отверстия, выполненные в оправах.
Недостатками этого устройства являются: увеличенные наружный диаметр и масса, сложность изготовления; необходимость центрирования каждой линзы в своей оправе по отдельности, что не позволяет решить поставленную задачу. Кроме того, воздушный промежуток в объективе-прототипе обеспечивается подрезкой торцов промежуточных оправ соседних линз и в случае ошибки или необходимости компенсации аберраций по результатам контроля собранного объектива путем увеличения одного из воздушных промежутков возникает необходимость изготовления новой оправы и повторного центрирования линзы. Конструкция объектива-прототипа подразумевает первоначальное крепление линзы в отдельной оправе при помощи герметика - только после этого может производиться центрирование линзы, обработка базовых поверхностей промежуточной оправы, сборка и контроль объектива в сборе. Если же по результатам контроля возникает необходимость последующего извлечения линзы из оправы, то это вызывает затруднения, так как линза зафиксирована герметиком.
Задачей предлагаемой полезной модели является создание апохроматического объектива простого по конструкции и технологичного в процессе сборки и юстировки при обеспечении высоких технических и эксплуатационных характеристик объектива.
Поставленная задача решается тем, что в апохроматическом объективе, содержащем цилиндрический корпус, внутри которого размещены последовательно три закрепленные с помощью герметика линзы, из которых первая и третья линзы выполнены в виде менисков с отрицательными оптическими силами, а вторая линза - двояковыпуклая, в отличие от известного, линзы расположены непосредственно в корпусе, корпус выполнен с радиальными отверстиями, в которые залит герметик для крепления линз, линзы разделены в осевом направлении прокладками по три в каждом воздушном промежутке, приклеенными к средней линзе и выполненными из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, близким к температурному коэффициенту линейного расширения линзы, при этом линзы в осевом направлении зафиксированы резьбовым кольцом и промежуточным пружинным кольцом, имеющим паз с входящим в него штифтом, зафиксированным в корпусе.
Технический результат, обусловленный поставленной задачей, а именно, упрощение конструкции и процесса сборки объектива, достигается тем, что
- во-первых, ликвидированы индивидуальные промежуточные оправы линз, что уменьшает массу и габариты корпуса;
- во-вторых, за счет изменения толщины одной из прокладок могут быть скомпенсированы остаточные аберрации, вызванные децентрировкой линз, что упрощает процесс юстировки;
- в-третьих, изменением толщины прокладок можно изменять толщину воздушных промежутков между линзами, что также упрощает процесс юстировки;
- в-четвертых, наличие штифта, зафиксированного в корпусе, исключает вращение пружинного кольца при осевой затяжке резьбовым кольцом.
Чертеж иллюстрирует устройство объектива в соответствии с предложенным решением.
Объектив состоит из цилиндрического корпуса 1, внутри которого размещены последовательно расположенные три закрепленные с помощью герметика 2 линзы, из которых первая 3 и третья 4 линзы выполнены в виде менисков с отрицательными оптическими силами, а вторая линза 5 - двояковыпуклая с положительной оптической силой, линзы расположены непосредственно в корпусе, без промежуточных диаметральных элементов, а герметик 2 для крепления линз залит в радиальные отверстия 6, выполненные в корпусе, линзы разделены в осевом направлении прокладками 7 по три в каждом воздушном промежутке, приклеенными к средней линзе 5 и выполненными из материала с температурным коэффициентом линейного расширения, близким к температурному коэффициенту линейного расширения линзы, например латуни или алюминиевого сплава при выполнении средней линзы из стекла марки ОК4, при этом линзы в осевом направлении зафиксированы резьбовым кольцом 8 и промежуточным пружинным кольцом 9, имеющим паз 10 с входящим в него штифтом 11, зафиксированным в корпусе 1, причем пружинное кольцо 9 выполнено из алюминиевого сплава.
Поскольку в предложенном объективе деформация пружинного кольца 8 составляет десятые доли миллиметра, то с целью уменьшения веса объектива оно может быть выполнено из алюминиевого сплава, например марки В95, а не из стали, как для известных аналогичных пружинных элементов (см., например, Справочник конструктора оптико-механических приборов. / Под ред. В.А. Панова. Л., Машиностроение. 1980 г. с. 273), что упрощает его обработку и облегчает конструкцию.
Предложенный объектив работает следующим образом. При использовании в качестве объектива телескопа свет от удаленного (на «бесконечность») предмета проходит линзы объектива и в задней фокальной плоскости формирует изображение предмета, которое может быть рассмотрено при помощи окуляра или зарегистрировано на фотопленку, либо при помощи матричного фотоприемника. При использовании в качестве объектива коллиматора, наоборот, предмет располагается в задней фокальной плоскости объектива, а изображение создается на значительном удалении от объектива (в практической «бесконечности»).
Предложенный объектив собирается и юстируется следующим образом. Прокладки 7 приклеиваются к линзе 5, после чего линзы 4, 5, 3 и пружинное кольцо 9 устанавливаются в корпус 1. В корпусе 1 устанавливается и фиксируется штифт 11, входящий в паз 10 пружинного кольца 9, после чего осуществляется затяжка резьбового кольца 8. Далее производится проверка качества изображения объектива, например по «дифракционной» точке, и по характеру изображения точки определяются дефекты изготовления объектива, которые компенсируются взаимным разворотом линз (например, астигматическая ошибка), изменением толщины одной из прокладок 7 (например, кома, вызванная децентрировкой), или одинаковым изменением толщины трех прокладок, находящихся в одном воздушном промежутке (например, сферическая аберрация). Для проведения этих котировочных операций резьбовое кольцо 8 откручивается и линзы извлекаются из корпуса 1, после чего производится повторная сборка и проверка в описанном выше порядке. После получения требуемого качества изображения производится окончательная фиксация линз герметиком 2 через отверстия 6 в корпусе 1.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет собрать, отъюстировать и проконтролировать объектив до фиксации линз герметиком, поскольку линзы могут быть предварительно зафиксированы при помощи резьбового 8 и пружинного 9 колец и в случае необходимости оперативно извлечены из корпуса; фиксация линз герметиком может быть осуществлена после окончательной юстировки и проверки объектива, что также упрощает процесс сборки.
Предложенная конструкция объектива опробована в производстве и является промышленно применимой.