Панов В.А. - Справочник конструктора оптико-механических приборов (1060807), страница 57
Текст из файла (страница 57)
4.17), Чернением и окраской внутренних поверхностей стенок норпущ< прибора, диафрагм, оправ и матированных поверхностей оптических дегалеи может быть достигнуто значительное ослабление вредного света. О способах чернения и применяемых при этом материалах см. в гл. 18. Л в м е р л» у р м> П?, 56, аз Г ГЛЛВЛ 8 РАСЧЕТ ДОПУСКОВ НА ИЗГОТОВЛЕНИЕ И СБОРКУ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ, УЗЛОВ И ПРИБОРОВ Расчет и задание всесторонне обоснованных допусков на точное;ь изготовления оптических деталей, на сборку узлов н приборов в целом— ог>нзателш<ый и важнейший этап проектировш<ня оптических приборов. Пв точность функцнонпровзиия приборов влияют ошибки кап механических, так и оптических деталей н устройств, в частности, такие по<решиостн как дефекты качества изображения, параллакс и разворот и<кап и сеток, иакпон и перекос изображений, отклонение, биение или увод визирной оси и другие.
Правильно заданные допуски па изготовлевн; н установку оптических деталей н узлов позволяют обеспечить высокие лз <ос<но вынускзел>ых приборов прн наименьшей их себестоимог<н 11 данной <л,вг <мв>нвн в<ямввс уделяется расчету допусков дмя < и<ив < ким де<плей, т ш<в и оп <пчегкпх <не<ем в пелен. Пи< и <г < нг < не н м<м доля ны д в н<, и и>бракы нв высоко<о качества, нб< и внп<, Ч гг><<<<ля п>чн<м «, р>бпп< прибора и нмс«* заданные харак<григ<ив< 1)в <и >.
<в> и бр ол ппн ои«пескин гиги чы и иа не< о>орые другнс ее марами рв «вя нлпяс< лпиьксшно погрсшнос<ей, которые можно объсдипи<ь и <ри <юиовныс группы. 1, 11пгрсншостн оптических чатериалов — отклонения величины основного показателя прелочления и,, средней дисперсии ля, — пш и другим констант материалов, из которых изготовляю<ся осионв <е детали, от принятых при расчете табличных величин, а также такие дефекты как оптическая неоднородность, двойное лучепречомленне, свили в т. д.
(см, гл. 23). 2. Погрешности обработки оптических деталей — отклонение формы нх рабочих поверхностей от заданной (Л<, ЛЛ', ЛЛ>1, децентрировка линз или их понерхностей (С), клниопидность плзспиюк (О) и разверток призм. 3. Г1огрешности сборки, пызывзкнцие деформации апти <еских рабочик поверхностей, нару<пенне взаичоиоложения деталей и узлов в приборе, децентрирование частей системы, расфокусировку изображения, отклонения визириых осей. Некоторые отклонения ноистант оптичесних материалов, например, показателей преломления, а также отдельные погрешности изготовления деталей — их формы, толщины, вызывающие отнлонеиия фокусного расстояния линз нли дефекты качества изображения, могут быть 357 взаимно скомпенсированы при сборке продольным смещением оптических деталей, изменением воздушных промежутков между ними и т.
д. Благодаря этой возможности удается существенно расширить допуски на изготовление зптичесних деталей, снизить требования н материалам, из которых они изготовляются. Критерии оценки качества иэображеиия и допуски иа дефекты оптической системы Из существующих критериев оценки качества изображения, даваемого оптическими системами, (по вычисленной величине кружка рассеяния, образуемого совокупностью лучей, по вычисленному распределению интенсивности света в днфракцяонной картине и других) на практике прн испытании узлов и приборов в процессе сборки применяют критерий Рэлея и функцию контраста илн частотно-контрастн)чо характеристику (ЧКХ) (71, 85). Вследствие дифракцнн даже идеальной оптической системой с круглым зрачком гонги нрсдмстоя нзобрз»кшогся в ниде пятен конечных размеров, в пределах которых волнован разность хода достигает величины 0,6(Л, глс к — длина волны используе»юго света.
Аберрации усложняют внд дифрзкцпоиного изображения. Согласно критершо Рэлея качество изображения точек считается еще первоклассным, если волновые аберрации не превосходят величины Л =- ьт4 в пределах рабочего пучка лучей. Рабочим лучком назовем пучок лучей иаиболынего сечения, который в поле оптической системы образует изображение осевой точки предмета и по выходе нз системы целиком попадает в зрачок глаза наблюдателя или иного приемника световой энергии.
При достаточной освещенности диаметр зрачка глаза наблюдателя Р» „ = 2 мм. Если выходной зрачок прибора больше 2 мм, то зрачок глаза наблюдателя, формируя выходящие пучки, становится выходным зрачком прибора. Соответственно рабочей зоной, в отличие от световой зоны, назовем участок поверхности оптической детали, на который падает рабочий пучок лучей. Полагая для види»юй области спектра среднюю длину волны )си —— = 0,55 мкм для допустимой величины волновой аберрации внзуальйых систем, согласно критерию Рэлея, получим Л, ~ 0,14 мкль Из этого допуска на все »технологические» аберрации, которые возникают вследствие дефектов изготовления и сборки оптических деталей, рекомендуется выделить только его часть, выраженную в мкн, не более (Л»)доп =- 0,1. (8.1) Такова величина допустимой суммарной волновой аберрации на все оптические детали системы, влияющие на качество ее изображения.
Расчет допусков на оптические детали и поверхности наибсб(йе просто и быстро можно выполнить, пользуясь принципом таутохронизца'. Согласно этому принципу (см. гл. !), волновые деформации в пределах рабочего пучка лучей ие измен яютсвпей величины при коде через любуаз последующую оптическую систему (40, 75, 89).
Волновые же деформации, которые возникают при прохождеш»и пучка лучей через оптические детали, имеющие дефекты материала и изготовления, алгебраиче. ски суммируются. На рис 8 1, а поляхино нрсцпж:к кис плоского волнового фронта Ф' через плоскую границу нс»кду двумя средами с показателями пре. е58 ломлеиня и, н па, причем и, ) ла, а па плоскости раздела сред имеется местная неравность глубиной — Л. Участок волнового фронта, проходящий через неровность, отстанет от основной его части, и на выходящем з воздух волновом фронте Гг" возникнет местная деформация Л„ Согласно принципу таумжроинзча, т.
е. из условия равенства времени прохождения пути мс»кд> ивановыми фронтами )и' и )г" по крайнему и среднему лу ьш и,низ ч (8.2) !и, - л») Л ,г[ля яолншюго ф(ннпи. о»рзжсишао от той жс плогкосги раздела в грсдс х иоки»а»глох» прело»1лс1шя и, и, знал~ ги пн~ можно получить Л». о, н -= — 2п Л (8.3) Из формул видно, что проходящий через преломляющую поверхность илн отраженный от зеркальной поверхности плоский волновой фронт в некотором масштабе повторяет дефещы рабочей поверхности.
Коэффициент пропорциональности в первом случае равен разности показателей преломления а, — яз на границе сред, а во втором — удвоенной величине показателя преломлении среды, в которой отражается вол»ювой фронт. Отсюда следует, что дефекты зеркальных поверхностей, ФИ Ю, Ф, И" 4) Э г)Л,Э д) иг и' у»' ту и' д!эь' Рис. 8.1. Влияние дефектов плоской оптической преломлявшей поверхности на выходящий волновой фронт: а — мсстной неровности иа границе двух сред с различиымн показателями преломления л, ) ля! б — микрошероховатости; а — циляид- ричности; г — клииовидности; д — сферичности ог4))»янно с задним отражением, вызывают во много раз (в 4 — 6 н более) большее искажение иванового фронта, чем зреломляющне поверхности. Наименьшие деформации вызывают дефекты поверхностей склейки, так как разность показателей преломления иа пих обычно мала. В качестве передаточного отношения возьмем отношение величины возникшей деформации волноного фронта Л„к высоте дефекта поверх.
ности Л. Чем оно меньше, тем очевидно и ниже требования к точности обработки этой поверхности. Для рабочих поверхностей объектива театрального бинокля, изготовленного из стекол крон марки К8 (л, = ш',1,5!8), а также флинт марки Ф) (и, = 1,615) и склеенного бальзамом 359 (и, = 1,53 -<- 0,01), из формулы (8.2) получим передаточные ож<ошения: Ле для поверхи<кти крановой линзы, граничащей с возлухом, —" 0,52, Л, для флнитопой линзы — ' гы О,Н, лля поверхности склейки — кроно- Л, Ле Л вай линзы — 0,0! ш 0,01, флнптовой линзы — ' ==- 0,08 ш 0,01. Если на каждйй лефект дать допуск Л„= 0,1 мкм, то да»ке орп з;< ч условии получим следующие допуски нз каждую поверхность Л, <н ен 0,2 мкм, Л, ее 5,0 чкл<, Лэ = 1,2 мкм и Л, = О,! 7 мкч.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
