RU155164U1 - APOCHROMATIC LENS - Google Patents

Abstract

1. Апохроматический объектив, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещены последовательно расположенные три закрепленные с помощью герметика линзы, из которых первая и третья линзы выполнены в виде менисков с отрицательными оптическими силами, а вторая линза - двояковыпуклая, отличающийся тем, что в корпусе выполнены радиальные отверстия, 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.2. Апохроматический объектив по п. 1, отличающийся тем, что пружинное кольцо выполнено из алюминиевого сплава.1. An apochromatic lens containing a cylindrical body, inside which are placed successively three lenses fixed with a sealant, of which the first and third lenses are made in the form of menisci with negative optical powers, and the second lens is biconvex, characterized in that the body is made of radial holes into which the sealant for fastening the lenses is poured, the lenses are separated in the axial direction by gaskets, three in each air gap, glued to the middle lens and made of a material with a temperature coefficient of linear expansion close to the temperature coefficient of linear expansion of the lens, while the lenses in the axial direction are fixed by a threaded ring and an intermediate spring ring having a groove with a pin included in it, fixed in the housing.2. Apochromatic lens according to claim 1, characterized in that the spring ring is made of aluminum alloy.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к оптическому приборостроению и может быть использована в астрономических объективах и телескопах, коллиматорах.The proposed utility model relates to optical instrumentation and can be used in astronomical lenses and telescopes, collimators.

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).A well-known lens in the frame, containing lenses in individual frames, made with flanges and interconnected by end surfaces, in which the lenses in the frames in the axial direction are fixed either using separate flange rings, or using the frame of an adjacent lens (RF patent No. 2047196 C1, publ. 10/27/1995).

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.The disadvantages of this device are: the difficulty of centering the lenses, the need to ensure a guaranteed clearance in the axial direction due to the danger of deformation of the lenses, which affects the alignment and performance of the lens.

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.Closest to the claimed technical solution is an apochromatic lens (RF patent No. 47534 U1, published on 08.27.2005) containing a cylindrical body, inside of which are placed three consecutively mounted lenses sealed in frames with sealant, of which the first and third lenses are made in the form menisci with negative optical powers, and the second lens is biconvex with positive optical power, while the middle lens frame is supplemented by two pins that go into the holes made on the frames of the first and the third lens through 45 ° and filled with glue, and the first and second, second and third lens frames are interconnected by screws, the holes for which are also made through 45 °, in addition, the inner diameter of the lens body is larger than the outer diameters of the frames of the second and third lenses, wherein the sealant for attaching the lenses is poured into radial holes made in frames.

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.The disadvantages of this device are: increased outer diameter and mass, manufacturing complexity; the need to center each lens in its frame separately, which does not allow to solve the task. In addition, the air gap in the prototype lens is provided by trimming the ends of the intermediate frames of adjacent lenses and in case of error or the need to compensate for aberrations according to the results of monitoring the assembled lens by increasing one of the air gaps, it becomes necessary to manufacture a new frame and re-center the lens. The design of the prototype lens implies the initial fastening of the lens in a separate frame using sealant - only after this can the lens be centered, the base surfaces of the intermediate frame can be machined, and the lens assembly assembled and controlled. If, according to the results of the control, the need arises to subsequently remove the lens from the frame, then this causes difficulties, since the lens is fixed with a sealant.

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.The objective of the proposed utility model is to create an apochromatic lens that is simple in design and technologically advanced in the process of assembly and alignment while ensuring high technical and operational characteristics of the lens.

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.The problem is solved in that in an apochromatic lens containing a cylindrical body, inside of which are placed three sequentially lenses fixed with a sealant, of which the first and third lenses are made in the form of menisci with negative optical forces, and the second lens is biconvex, in contrast to the known , the lenses are located directly in the housing, the housing is made with radial holes in which the sealant for attaching the lenses is poured, the lenses are axially divided by gaskets of three in each air gap, glued to the middle lens and made of a material with a temperature coefficient of linear expansion close to the temperature coefficient of linear expansion of the lens, while the lenses are axially fixed by a threaded ring and an intermediate spring ring having a groove with a pin inserted into it, fixed in the housing .

Технический результат, обусловленный поставленной задачей, а именно, упрощение конструкции и процесса сборки объектива, достигается тем, чтоThe technical result due to the task, namely, simplifying the design and assembly process of the lens, is achieved by the fact that

- во-первых, ликвидированы индивидуальные промежуточные оправы линз, что уменьшает массу и габариты корпуса;- firstly, eliminated the individual intermediate lens frames, which reduces the mass and dimensions of the housing;

- во-вторых, за счет изменения толщины одной из прокладок могут быть скомпенсированы остаточные аберрации, вызванные децентрировкой линз, что упрощает процесс юстировки;- secondly, due to changes in the thickness of one of the gaskets, residual aberrations caused by decentration of the lenses can be compensated, which simplifies the alignment process;

- в-третьих, изменением толщины прокладок можно изменять толщину воздушных промежутков между линзами, что также упрощает процесс юстировки;- thirdly, by changing the thickness of the gaskets, you can change the thickness of the air gaps between the lenses, which also simplifies the alignment process;

- в-четвертых, наличие штифта, зафиксированного в корпусе, исключает вращение пружинного кольца при осевой затяжке резьбовым кольцом.- fourthly, the presence of a pin fixed in the housing eliminates the rotation of the spring ring during axial tightening with a threaded ring.

Чертеж иллюстрирует устройство объектива в соответствии с предложенным решением.The drawing illustrates the device of the lens in accordance with the proposed solution.

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.The lens consists of a cylindrical body 1, inside which are placed three sequentially mounted lenses fixed with a sealant 2, of which the first 3 and third 4 lenses are made in the form of menisci with negative optical forces, and the second lens 5 is biconvex with positive optical power, the lenses are located directly in the housing, without intermediate diametrical elements, and the sealant 2 for attaching the lenses is poured into the radial holes 6 made in the housing, the lenses are axially separated by spacers 7 along three in each air gap, glued to the middle lens 5 and made of a material with a temperature coefficient of linear expansion close to the temperature coefficient of linear expansion of the lens, for example, brass or aluminum alloy when making the middle lens of OK4 glass, while the lenses are axially fixed a threaded ring 8 and an intermediate spring ring 9 having a groove 10 with a pin 11 included therein, fixed in the housing 1, the spring ring 9 being made of aluminum alloy.

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.Since in the proposed lens the deformation of the spring ring 8 is tenths of a millimeter, in order to reduce the weight of the lens it can be made of aluminum alloy, for example grade B95, and not of steel, as for well-known similar spring elements (see, for example, Designer Handbook optical-mechanical devices. / Under the editorship of V.A. Panov. L., Mechanical engineering. 1980. S. 273), which simplifies its processing and facilitates the design.

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»).The proposed lens works as follows. When using a telescope as a lens, light from a distant (to “infinity”) object passes through the lens of the lens and forms an image of the object in the back focal plane, which can be viewed using an eyepiece or recorded on film, or using a matrix photodetector. When using a collimator as a lens, on the contrary, the object is located in the rear focal plane of the lens, and the image is created at a considerable distance from the lens (in practical “infinity”).

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.The proposed lens is assembled and adjusted as follows. The gaskets 7 are glued to the lens 5, after which the lenses 4, 5, 3 and the spring ring 9 are installed in the housing 1. In the housing 1, a pin 11 is inserted and fixed, which is included in the groove 10 of the spring ring 9, after which the threaded ring 8. the image quality of the lens is checked, for example, by a "diffraction" point, and the lens manufacturing defects are determined by the nature of the image of the lens, which are compensated by the mutual rotation of the lenses (for example, astigmatic error), by changing the thickness of one of the gaskets 7 (e.g., coma caused decentring), or the same change in the thickness of three gaskets which are in one air gap (e.g., spherical aberration). To conduct these quotation operations, the threaded ring 8 is unscrewed and the lenses are removed from the housing 1, after which reassembly and verification are performed in the manner described above. After obtaining the required image quality, the lenses are finally fixed with a sealant 2 through the holes 6 in the housing 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.Thus, the proposed technical solution allows you to assemble, align and control the lens before the lens is fixed with a sealant, since the lenses can be pre-fixed using a threaded 8 and spring 9 rings and, if necessary, quickly removed from the housing; the sealing of the lenses can be carried out after the final adjustment and verification of the lens, which also simplifies the assembly process.

Предложенная конструкция объектива опробована в производстве и является промышленно применимой.The proposed lens design has been tested in production and is industrially applicable.

Claims (2)

1. Апохроматический объектив, содержащий цилиндрический корпус, внутри которого размещены последовательно расположенные три закрепленные с помощью герметика линзы, из которых первая и третья линзы выполнены в виде менисков с отрицательными оптическими силами, а вторая линза - двояковыпуклая, отличающийся тем, что в корпусе выполнены радиальные отверстия, 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.1. Apochromatic lens containing a cylindrical body, inside which are placed three sequentially mounted lenses secured with a sealant, of which the first and third lenses are made in the form of menisci with negative optical forces, and the second lens is biconvex, characterized in that the housing has radial holes in which the sealant for attaching the lenses is poured, the lenses are axially separated by three gaskets in each air gap, glued to the middle lens and made of mater a shaft with a temperature coefficient of linear expansion close to the temperature coefficient of linear expansion of the lens, while the lenses are axially fixed by a threaded ring and an intermediate spring ring having a groove with a pin inserted into it, fixed in the housing. 2. Апохроматический объектив по п. 1, отличающийся тем, что пружинное кольцо выполнено из алюминиевого сплава.

2. The apochromatic lens according to claim 1, characterized in that the spring ring is made of aluminum alloy.

Images