光学镜头的结构设计与装配工艺
多所周知,对于高档镜头来说,光学设计固然很沉要,但是若何把一个好的光学设计转化为产品,步崆最关键的。然而镜头(尤其是高档镜头)是若何造作,装配和检测的?本文结合现实工作经验,以一个中倍显微物镜为例,单一地谈一下镜片的光学冷加工,结构设计,装配工艺。
光学冷加工: 好多没进过光学冷加工车间的伴侣对光学透镜的加工技术很好奇,其实光学冷加工就是把像石头一样状态的光学玻璃原料,进行切割,粗磨,精磨,抛光,磨边,镀膜,胶合等一整套工艺,最终得到图纸要求精度的光学透镜。
具体的光学冷加工工艺在这里就不具体说了,此处沉点说一下目前国内光学透镜的通常加工精度:
1.表径公差-0.02~0左右;
2.中心厚度公差:±0.02左右;
3.偏疼:2′左右;
4.光圈:3左右;
5.部门光圈:0.3左右;
6.镀增透膜后的反射率:幼于0.5%左右。
注:光学透镜的标注是必要进行严格的公差分析的,此处给出的是通常的加工精度,只作为参考。另表,必要把稳的是,公差标注的越紧,加工难度就越大,车间的报废率就会越高,对于必要思考成本的镜头来说,这个是必要结合公差分析的了局,仔细衡量的。
结构设计
1.参照该装配图,改镜头重要分为前组,中一组,前压帽,中二组,后组,隔圈,镜体,物镜壳,压圈,弹簧,后光栏等几个零件。
2.本设计共有5片透镜,第一片透镜固定在前组里,第二片和第三片透镜胶合在一路,固定在中一组里,第四片透镜固定在中二组里,第五片透镜固定在后组里。
3.前组,中一组,中二组,后组,隔圈是放在镜体里面的,而后用压圈压住,而镜体的名义旋有物镜壳和前压帽。镜体和物镜壳之间装有弹簧(;ぱ),后光栏旋在物镜壳内。
4. 注定有人要问:为什么要把镜片固定在前组,中一组,中二组和后组里,而不是直接放在镜体里?那是由于,选取前者的方式,能够得到更高的同轴精度,它是选取光学中心仪,先确定前组机械轴(对前组的机械加工要求很高,必要“一刀怯妆),而后移动透镜,使得透镜的光轴与前组机械轴共轴,再点胶,曝光,固定。
5.前组,中一组,后组和镜体的共同间隙越幼越好,前组,中一组,后组表径公差和镜体内径公差能够标注在5um左右。
6.中二组和镜体的间隙或许有0.1到0.2左右,主张是留有调节彗差的余量。
7.前组,中一组,中二组,后组,隔圈内部车有螺纹(遮光丝),主张是削减杂散光。
装配工艺
对于该镜头来说,装配镜头的过程就是调节像差(球差,彗差,象散,场曲,畸变,两种色差)的过程,此处重要介绍工厂里常用的“星点法”。
星点法是用透射光照在一个镀有铝膜的玻璃板上(铝膜很薄,有些部门会透光),产生衍射斑,而后通过带有必要调校镜头的显微系统观察。理论上,若是该镜头没有像差,那么在目镜视野里看到的衍射黑点都应该是艾里斑加几个很细的圆环,所以调校镜头的过程是一壁观察衍射斑状态一壁扭转镜头参数的实时过程。对于占有丰硕调校镜头经验的教员嘎反说,他们一眼就能够看出来镜头存在哪一种像差,该若何调校。对于刚入门的新手来说,这个是相当难题的。
下面对衍射斑的状态和各类像差的对应做一个幼结:
1.球差:艾里斑亮度占整个衍射斑的的亮度比例不合(理论上是84%)或者衍射环太粗;通常的解决步骤是通过车削镜座或者在镜座之间加垫片来扭转空气距离(必要用软件仿照各个空气距离的敏感水平,再决定在镜头的什么地位进行改观);
2. 彗差:顾名思义,就是衍射斑像彗星尾巴的状态;通常的解决步骤是调整同轴度,上面提到的“中二组和镜体的间隙或许有0.1到0.2左右」佚是这个主张,另表,必要把稳的是,镜头刚装配好,彗差往往是最显著的,所以通常都是调整同轴度,校对彗差,而后再观察其他几种像差。
3.象散:必要旋转镜头观察,通常通过更换玻璃来改善(象散难以调节的镜头往往是镜头里面某些玻璃的面型超差);
4.场曲:离焦观察中心视野与边缘视野的黑点情况;
5.畸变:衍射黑点状态不规定,若是不是设计自身的问题,此种异常往往也是必要从透镜的面型下手。