Способ центровки оптических линз

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК. (19) (11) (s1)s G 02 В 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

Ю 4 (21) 4815133/10 (22) 16,03.90 (46) 15.04.92. Бюл, М 14 (71) Специальное конструкторско-технологическое бюро при Гомельском электровакуумном заводе (72) В.С,Кондратенко и В.И,Гундяк (53) 681.2.002 (088.8) (56) Справочник технолога оптика, Под общей редакцией С.М,Кузнецова и М.А.Окатова. Л,: Машиностроение, 1983, с. 171 — 173. (54) СПОСОБ ЦЕНТРИРОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ЛИНЗ (57) Изобретение относится к оптико-механической промышленности, конкретно к технологии изготовления оптических weментов, и позволяет повысить качество и точность центрирования оптических линз.

Заготовку линзы 1 устанавливают в центрированном патроне так, чтобы оптическая ось Ол заготовки линзы 1 была совмещена с осью OM вращения шпинделя. Скругливание заготовки линзы 1 осуществляют путем воздействия пучком 2 лазерного излучения и источника хладагента 3 по линии разделения заготовки, равным радиусу линзы R>, который связан с радиусом заготовки линзы

Вз соотношением: Rn Вз — h — d = Яз — д, где h — минимальная толщина заготовки линзы на линии разделения; d — диаметр круглого или размер малой оси эллиптического лазерного пучка. 2 ил. S 4

1727092 л йз — h — d, Изобретение относится к оптико-механической промышленности, а именно к технологии изготовления оптических элементов.

Известен способ центрирования оптических линз, включающий определение положения оптической оси на заготовке, скругливание заготовки до заданного радиуса путем шлифования цилиндрической поверхности заготовки линзы алмазно-абразивным инструментом на круглошлифовальных станках.

Недостатком известного способа является то, что поскольку обработка цилиндрической поверхности основана на хрупком разрушении — диспергировании стекла, то обработанная поверхность имеет нарушенных слой, состоящий из рельефного и трещиноватого слоев, который резко снижает качество линзы из-за высокого светорассеяния. Вследствие неравномерного радиального воздействия алмазного инструмента на заготовку лИнзы снижается точность центрирования оптических линз, а недопустимость высоких радиальных нагрузок при шлифовании приводит к низкой производительности труда на операции скругливания.

Повышенный брак наблюдается при центрировании линз с тонким краем.

Кроме того, наличие рельефного слоя отрицательно сказывается на последующей операции изготовления линз — химического просветления. Это связано с появлением подтеков на цилиндрической поверхности линзы и необходимостью их удаления с помощью растворителей перед нанесением глубокоматовых эмалей. Однако лакировка с помощью этих эмалей не позволяет полностью убрать светорассеяние и блики в высокоразрешающих объективах.

Цель изобретения — повышение качества и точности.

Указанная цель достигается тем, что в способе центровки оптических линз, включающем определение положения оптической оси на заготовке, скругливание заготовки до заданного радиуса, скругливание заготовки осуществляют лазерным управляемым термораскалыванием, а радиус окружности разделения заготовки определяют из соотношения где Вз — радиус заготовки линзы;

h — минимальная толщина заготовки линзы на линии скругления;

d — диаметр круглого или размер малой оси эллиптического лазерного пучка.

На фиг. 1 показана схема скругления заготовки линзы; на фиг. 2 — блок-схема установки для осуществления способа, Заготовка линзы 1 (фиг. 1) имеет геометрический центр Оз и радиус Кз. Оптическая ось заготовки линзы — Од, а радиус линзы, которую можно изготовить из этой заготовки, равен 4 <Вз — h — d. Заготовка установлена на шпинделе (не показано) так, что ось вращения шпинделя Ом совмещена с оптической осью линзы Ол. На фиг. 1 показано также положение лазерного пучка 2 и источника 3 хладагента.

Установка для центрирования оптических линз (фиг. 2) содержит COz-лазер 4, узел 5 лазерной резки, включающий поворотное зеркало 6, объектив 7, источник 3 хладагента, шпиндель 8, устройство 9 для совмещения оптической оси заготовки линзы 1 с осью вращения шпинделя 8, узел 10 вакуумной фиксации заготовки линзы 1 и привода шпинделя 8, блок 11 управления.

Способ центрирования оптических линз осуществляют следующим образом, При вращающемся шпинделе 8 совмещают оптическую ось заготовки линзы 1 с осью вращения шпинделя 8 с помощью устройства 9. Добившись неподвижного положения отраженного от поверхности заготовки линзы 1 коллимированного пучка света осуществляют вакуумную фиксацию заготовки линзы1 на шпинделе 8 с помощью узла 10.

Смещением узла 5 лазерной резки с помощью микрометрического винта и привода, управляемого блоком 11 управления, задают необходимый радиус линзы. Направляют пучок 2 излучения от лазера 4 через поворотное зеркало 6 и объектив 7 на поверхность заготовки линзы 1. Одновременно вслед за лазерным пучком 2 подают хладагент (воздушно-водяную смесь) с помощью источника 3 хладагента, В месте подачи хладагента образуется микротрещина, которая по мере вращения заготовки перемещается по окружности линзы. После того, как линия реза, задаваемая микротрещиной, замыкается, образуя замкнутый контур, прекращают подачу хладагента в зону нагрева. Однако вращение заготовки и нагрев линии реза лазерным излучением продолжают еще в течение одного полного оборота заготовки вокруг оси. При этом происходит докалывание стекла на всю толщину за счет повторного нагрева линии реза лазерным инфракрасным излучением. После образования сквозной разделяющей трещины по всей окружности отключают лазерное излучение, затем отключают вращение шпинделя и снимают вакуумную

1727092

RÄ Rq — h— - d, 50

55 фиксацию. После удаления облоя с заготовки получают готовую отцентрированную оптическую линзу.

Пример. При центрировании оптической линзы со следующими характеристиками: стекло марки К108; линза плосковыпуклая диаметром 88 мм с радиусами поверхности Rl = 0 и Rz = 200 мм, диаметр исходной заготовки 100 мм. В качестве лазера использовался серийно выпускаемый отечественной промышленностью газовый лазер на двуокиси углерода типа

ЛГН-703 мощностью 36 Вт (длина волны излучения il = 10,6 мкм). Фокусировка осуществлялэсь с помощью двухфокусной сферическо-цилиндической линзы из монокристаллического хлорида натрия, обеспечивающей на поверхности стекла формирование лазерного эллиптического пучка размерами (10,2 х 2,0) мм. В качестве хладагента использовалась воздушно-водяная смесь, подаваемая в зону нагрева под давлением порядка 1,5 атм с помощью форсунки. Расход воды в составе хладагента составлял 0,03 мл/с.

Центрирование осуществляли в следующей последовательности. Установили заготовку линзы в центрировочном патроне и совместили оптическую ось линзы с осью вращения шпинделя. Зафиксировали положение заготовки с помощью форвакуумной системы. Задав с помощью ЧПУ шаг перемещения 44 мм, сместили фокусирующий объектив к краю заготовки на 44 мм, установив таким образом необходимый радиус линзы. В режиме наладки сделали включение шпинделя и замерили величину биения заготовки относительно центра вращения, которое составило 24 мм. Установили таким образом, что минимальное расстояние от края заготовки до линии окружности составляет 4,8 мм. Толщина стекла на этом расстоянии от края составляет 1,6 мм, Следовательно, выполняется необходимое условие д h+ d, а именно 4,8 > 1,6+ 2,0, Включили вращение шпинделя со скоростью со= 4,4 об/мин, что на радиусе линзы R, = 44 мм соответствует линейной скорости V = 20 мм/с. Нанесли на поверхность заготовки стекла точечный дефект, который будет служить началом зарождения трещины. При вращающемся шпинделе на5 правляют лазерное излучение на поверхность стекла, начиная с места с нанесенным дефектом. Одновременно начинают подачу хладагента в зону нагрева. Через 14 с после завершения одного полного оборота заго10 товки прекращают подачу хлэдагента и продолжают подачу лазерного излучения еще в течение одного полного оборота. После завершения резки перекрывают подачулэзерного излучения, останавливают шпиндель, 15 отключают вакуумную фиксацию заготовки.

После удаления облоя с заготовки получают отцентрированную оптическую линзу.

К преимуществам предлагаемого способа центрирования оптических линз следует

20 отнести отсутствие радиальных нагрузок на заготовку со стороны инструмента в данном случае лазерного излучения, что повышает точность центрирования и резко снижает количество брака за счет появления сколов

25 и трещин в процессе округливания, резкое снижение светорассеяния линз за счет высокого качества торцовой поверхности линз, характеризуемого отсутствием нарушенного слоя цилиндрической поверхности

30 линзы и ее бездефектностью.

Формула изобретения

Способ центровки оптических линз, включающий определение положения оптической оси на заготовке, скругливание зэго35 товки до заданного радиуса, отличающийся тем, что, с целью повышения качества и точности, скругливание заготовки осуществляют лазерным управляемым терморэскалыванием, а радиус окружности

40 скругления определяют из соотношения где Рз — радиус заготовки линзы;

45 h — толщина заготовки линзы нэ линии скругления;

d — диаметр круглого или размер малой оси эллиптического лазерного пучка.

1727092

50.

Составитель В.Иванников

Редактор Ю,Середа Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор М.Максимишинец

Заказ 1277 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101