Обеспечение возможности сборки, юстировки и ремонта отдельных узлов, блоков и прибора в целом. Способы уменьшения влияния отдельных блоков и элементов на точность работы прибора.
При констуировании несложных объективов, окуляров, зрит.труб, биноклей и др. основой их компановки явл опт.схема, в сложных случаях (фотокамера) принципиальные вопросы компановки решаются на этапе эскизного проекта одновременно с выбором принцип.схемы прибора и рационального размещения его основных узлов. Основной конструктивной базой при компановки центрированных ОС явл оптическая ось. Например, последовательно совмещаются оптич. и геометр. оси линзы (операция центрирования).
При компановке оптич узлов и элементов необходимо, чтобы отедельные блоки и узлы были законченными самостоятельными единицами, которые можно отдельно собрать и проверить, а затем установить в изделие. Между соседними блоками лучше предусмотреть параллельный ход лучей для минимизации влияния ОС на качество работы изделия. Например, при компановке отсчетной ОС теодолита предусматривается параллельный ход лучей между объективами оптич блоков, установленных на вращающихся и неподвижных частях прибора (рис.12.6). Это позволяет обеспечить приемлемое качество изображения при изменении взаимного положения блоков, за счет эксцентричности света и биения верт. оси. Это позволяет выполнить установку большой точностью.
Исключение влияния отдельных блоков и элементов на точность работы прибора.
К средствам и элементам питания и управления и автоматизации относ: электродвигатели, редукторы, электроэлементы (трансформаторы, предохранители, сопротивления, лампы). Эти элементы могут вызыв механич.колебания (вибрации), нагрев и др. воздействия на измерительные оптич части прибора, что приводит к потери точности и надежности.
Конструктивные способы защиты:
Электродвигатели и редукторы в точных измерит приборах устанавливают на специально рассчитанные и подобранные амортизаторы и демонтируют на отдельной платформе. Конечные звенья кинематич цепи соединяют с двигателем или редуктором через эластичные муфты или телескопич. Карданные валики.
При размещении электродвиг и редукторов к ним должен быть предусмотрен свободный доступ для смазки, ремонта и замены
Для лучшего охлаждения, элементы, выделяющие тепло располагают сверху, а элементы чувствительные к температуре (конденсаторы и транзисторы) располагают снизу. Для лучшего отвода тепла рекомендуется между источниками излучения (лампы, трансформаторы) и остальными элементами прибора ставить отражающие экраны, которые приваривают в корпус. Трансформаторы устанавливают на спец.шасси и место крепления не окрашивают. Трансформатор должен быть плотно прижат к теплоотвод. Поверхности и иметь max площадь соприкосновения. Резисторы располагают вертикально, лампы горизонтально.
Для уменьшения количества бликов на опт. деталях корпусные детали не выделяющие тепло, окрашивают в черный цвет и наоборот (для уменьшения нагрева наружные поверхности в светлые тона). Блоки-разъемы, с помощью которых они подключаются к схеме, должны иметь ключи и контр штифты, которые не пропускают неправильно подсоединенные при подключении.
Рукоятки, кнопки, сигнальные лампы, индикаторы, шкалы указателей и др элементы настройки, контроля и управления должны иметь письменное обозначение и маркировку и размещаться на передних панелях в местах удобных для контроля и управления.
Способы создания приемлемых условий для считывания и отображения зрительной информации. Выбор оптимальной освещённости и контраста при проектировании отсчётного устройства. Прямой и обратный контраст.
Зрительную информацию оператор получает от ОС, шкал, сигнальных ламп и др. Для наилучшей передачи зрит инф необходимо обеспечить выполнение следующих условий:
Углы обзора должны соответствовать значениям на рис.13.1. Наилучшее угловое поле зрения в 20-24 года, потом углы обзора сужаются.
рис.13.1 Max углы обзора для глаза наблюдателя
Экраны и шкалы индикаторов следует располагать так, чтобы отклонение их от перпендикулярности к линии наблюдения не вызывало недопустимых параллактических ошибок при считывании информации. Наиболее важные индикаторы следует располагать ближе к уровню глаз и центру.
Видимость знаков зависит от:
1.угловой величины знака 2.формы знака 3.освещенности
4,яркостного и цветового контраста (между знаком и фоном) 5. создания благоприятной последовательности сигнала 6. пространственной организации сигналов (объединение сигналов в группы соотв расположения органов управления) 7. оптимальные размеры знаков зависят от их сложности и формы. Если знак имеет простую конфигурацию, то его восприятие и обоснование возможно, когда угловая величина его наибольшей грани или диаметра равна менее 17-18΄ (250мм). Сложный знак должен иметь угловой размер не менее 20-40΄ при наличии большого количества знаков и цифр расстояние между ними должно быть не менее 40΄.
Контрастность бывает 2 видов: 1) прямой (темный объект на светлом фоне).2)обратный (светлый объект на темном фоне).
, Lф-яркость фона, Lo- объекта.
Прямой контраст: «+»острота зрения выше. ЭТО СВЯЗАНО С ТЕМ, ЧТО НЕ ТАК ВЛИЯЕТ ОБЩАЯ ОСВЕЩЕННОСТЬ ПОМЕЩЕНИЯ
«-»быстрая утомляетость наблюдателя.
Оптимальная яркость фона при которой наблюдается лучшее различие в знаках Lф=50-60кд/м2. В зависимости от угловых размеров элементов γ рекомендуется след формула для расчета оптим яркости фона для малого контраста (0-25%)
Обратный контраст: общая освещенность знаков в пределах 200 кд/м2. При размере знака до 35΄ требуемая величина контраста (65-94%). Чем меньше размер знака, тем больше контраст. Улучшение видимости может быть достигнуто за счет цветового контраста. Глаз max чувствителен к желто-зел линии спектра (555нм).
Наилучшее сочетание цветов знака и фона идет в след убывающем порядке: черный на желтом, синий на белом, зеленый не красном, красный на желтом, красный на белом, черный на пурпуровом, красный на зеленом.
Не рекомендуется освещать близкие знаки различным цветом, так как глаз будет фокусироваться на желто-зеленую часть спектра и знаки близкие к синим и красным цветам будут видны менее резко вследствии хроматич аберраций глаза.
При слабом освещении max чувствительность глаза смещается в обл более коротких длин волн. При сумеречном свете все цвета кроме голубого перестают быть видимыми, поэтому яркость поля адаптации не менее 10 кд/м2.Наилучшая яркость 170 кд/м2.
Степень различия цветов зависит от угловых размеров объекта. При γ<3΄ различие цвета практически невозможно. Повышение восприятия отдельных сигналов может быть достигнуто: 1)световой сигнал делают мелькающим с частотой 3-5 Гц или сочетают со звуковым(время реакции на звук 120-180 мс, а на свет 150-225 мс).
1. Требования, предъявляемые к приборам, работающим в различных климатических условиях. Конструктивные способы защиты приборов от различных климатических воздействий, влаги, касаний и внедрения посторонних предметов, механических и тепловых нагрузок.
Климатические исполнения (классы исполнения) изделий определяются ГОСТом 15.150-89. В соответствии с этим ГОСТом различают исполнения для следующих макроклиматических районов:
У (N) - умеренный;
УХЛ (NF) – умеренный холодный климат;
ХЛ (F) – холодный климат;
T (T) – тропический климат;
ТВ (ТH) – тропический влажный (джунгли, саваны);
ТС (ТА) – тропический сухой;
ОМ (MU) – морской климат;
М (М) – умеренный морской холодный климат;
ТМ (ТМ) – тропический морской климат;
О (U) – для всех районов, кроме районов с морским климатом;
В (W) – все климатические исполнения.
В зависимости от места размещения прибора при эксплуатации в воздушной среде (на высоте до 4300 м над уровнем моря, а также в подземных и подводных помещениях) установлены следующие категории размещения:
1) на открытом воздухе;
2) под навесом или в помещении, где условия эксплуатации несильно отличаются от категории 1 (палатки, кузова машин и т.д.);
3) в неотапливаемых закрытых помещениях (объемах при отсутствии солнечного излучения, воздействия осадков, ветра и т.д.);
4) в отапливаемых закрытых помещениях;
5) в помещениях с повышенной влажностью (шатрах, подвалах, цехах и т.п.).
Степень защиты указывается в условном обозначении: буквенном (IP) и двумя цифрами (первая цифра - 0…6 – обозначает защиту прибора от касаний и внедрения посторонних предметов; вторая – 0…8 – обозначает защиту от внедрения воды). Большее численное значение соответствует большей степени защиты.
Если к защите от проникновения воды никаких требований не предъявляется, то вторая цифра в обозначении заменяется символом «Х».
У приборов, работающих на открытом воздухе, внешние поверхности в основном следует располагать вертикально, а горизонтальные поверхности заменяются накладными конусными или выпуклыми (рис.1.).
Рис.1. Перфорация корпуса прибора для вентиляции (класс защиты IP43).
Попадающая на какие-либо детали вода не должна стекать на другие. Внешние поверхности должны быть по возможности малыми и гладкими, для наружных деталей желательно обеспечить более интенсивную циркуляцию воздуха. Полые профили следует плотно закрывать с торцов, в них также рекомендуется предусматривать углубления для слива воды (рис.2.).
Рис.2. Представлена герметизация верх. прибора (IP54)
Иногда может оказаться целесообразным заливка электронных блоков синтетической смолой или силиконовым каучуком СТК ТУ38, 103694-89. В оптикоэлектронной измерительной аппаратуре защита от случайного касания устанавливается при напряжении, превышающем 42В (для переменного) и 65В (для постоянного).
Кожухи и экраны должны быть выполнены так, чтобы их нельзя было снять без использования особого спец. Инструмента. Отверстия в корпусе (вентиляционные) должны быть выполнены с соблюдением требуемой степени защиты, чтобы свободно подвешенным стержнем диаметром 4 мм при его опускании в прибор максимум на 100 мм нельзя было коснуться никакой детали, находящейся под высоким напряжением.
Существует 3 класса защиты от высокого напряжения, включающих:
защитное заземление (для чего предусматриваются специальные места подключения защитного проводника, штекера со спец. контактом);
защитную изоляцию;
защитное пониженное рабочее напряжение прибора.
Уплотнения в корпусах приборов создаются в местах их разъема, а также в отверстиях для установки смотровых стекол, электрических вводов, предохранителей и т.д.
Рис.3. Герметизация стыка листов при болтовом соединении: 1,8–алюминиевые болт и гайка; 2,5–стальные крышка и корпус; 3–пластмассовая втулка или намотка из изолирующего шнура; 4–изоляционная прокладка; 6–пластмассовая шайба; 7–стальная кадмиевая шайба.
Рис.4. Демпфирование удара зеркала в зеркальном фотоаппарате: 1-пентапризма в оправе; 2-шарнир; 3-зеркало; 4-упор с пластмассовыми кольцами, которые компенсируют удар зеркала при его опускании; 5-рама; 6-фетровая прокладка, которая компенсирует удар зеркала при его подъеме.
2. Конструирование окуляров. Классификация окуляров по видам и назначению. Окуляры телескопических систем. Конструктивные схемы окуляров с наружной и внутренней фокусировкой.
Классификация окуляров по видам и назначению.
Окуляр оптическая сборочная единица служащая для рассматривания изображения создаваемого объективом или предыдущей оптической системой. По своему назначению и конструктивным особенностям окуляры разделяют на телескопические, микроскопов и автоколлимационные.
В качестве окуляров телескопических систем используются следующие схемы:
Рамсдена
Кельнера
Эрфле
I-II рода
Симметричные
Широкоугольные
Окуляры микроскопов делятся:
Гюйгенса
Кельнера
Конденсационные
Ортоскопические
Симметричные
Другие специальные
Автоколлимационные окуляры строятся по схеме Кельнера с куб-призмой или двумя сетками. Окуляр Аббе и Окуляр Гаусса.
Окуляры телескопических систем (внутренняя и внешняя фокусировка)
В передней фокальной плоскости окуляров телескопических систем находится сетка и строится изображение предмета. Так как зрение у людей колеблется то необходимо смещать фокальную плоскость относительно ее нулевой точки.
В случае близорукости это смещение будет направлено в сторону сетки, а в случае дальнозоркости соответственно от нее
, N- число делений на шкале.
Смещение окуляра обычно рассчитывается исходя из аметропии глаза ±5, ±7 дптр. Конструктивно окуляры могут иметь внутреннюю и внешнюю фокусировку. Окуляры с наружной фокусировкой показаны на рис 43, 86, 87, 29.
Фокусировка производится перемещением оправы с линзами окуляра по многозаходней трапецеидальной (окулярной) резьбе корпуса. Для окуляров диаметром до 20 мм допускается применение обычной метрической резьбы с шагом 1 мм.
Выбор типа окуляра определяется назначением изделия и условием его работы. Для переносных приборов геодезических биноклей, где большое значение имеет масса изделия в основном применяются окуляры Кельнера с механизмами диоптрийной наводки рис 43
Рассмотрим более подробно схему на рис 86. Оправа 2 с линзами прижата к соединительной муфте 3 тремя установочными винтами 4, которые позволяют всему блоку свободно вращаться в корпусе 1. Муфта соединяет шкалу 6 с наглазником 5. Длина резьбовой части корпуса должна составлять 4-5 шагов это позволяет исключить осевую качку за счет допустимых зазоров резьбы и выдержать фокусное расстояние с точностью ±2%.
На соединительной муфте 3 установлена диоптрийная шкала 6, с нанесенными на нее делениями с другой стороны навернут жесткий наконечник 5 защищающий глаз от бокового света. При фокусировке происходит вращение наглазника, что осложняет работу с прибором и затрудняет установку несимметричных наглазников. Для обеспечения возможности установки несимметричного наглазника следует применять конструкцию с поступательным перемещением окуляра поз.1 на скользящей шпонке рис 87, в качестве которой используется цилиндрический штифт 2. В такой конструкции вращается по резьбе только ведущее кольцо 3, связанное с корпусом окуляра винтом 4 и с сухарем 5, заложенным в кольцевой позиции корпуса.
На рис 29 показан окуляр лупы сквозной наводки киносъемочной камеры. Оправа линз имеет продольное перемещение при вращении ведущего кольца, так как с помощью окуляра рассматривается изображение на кинопленке заряженной в камеру, то необходимо прекратить доступ света внутрь прибора со стороны выходного зрачка. Для этого устанавливается несимметричный наглазник более плотно прилегающий к глазу и имеется устройство исключающее доступ света когда наблюдение в окуляр не производится. При нажиме на наглазник1 клин 2 входит в корпус 3 и раздвигая лепестки 4 обеспечивает доступ света к глазу наблюдателя. В момент прекращения наблюдения детали механизма возвращаются в исходное положение, под действием плоской пружины 5 шторки закрывают световое отверстие.
Для приборов работающих в условиях повышенной влажности воздуха к требованию герметизации оправ с линзами применяют окуляры с внутренней фокусировкой рис 30, 44. Конструкция окуляра показана на рис 30 глазная линза 5 установлена в оправе 4 на корпусе окуляра 3 все эти элементы неподижны. Оправа с фокусирующим элементом 2 перемещается в корпусе 3 с помощью кремальерного механизма 1, состоящего из трибки и зубчатой рейки, по скользящей шпонке 7 относительно сетки 6. Фокусировка в этой конструкции осуществляется за счет изменения воздушного промежутка между линзами окуляра.
Герметизацию всех видов окуляров производят установкой глазной линзы на замазке (используется герметик УТ32). Для герметизаций вращающихся частей применяются сальники – на оси кремальеры, на диоптрийной шкале или внутри окуляра.
На рис 44 показан окуляр с внутренней фокусировкой (f’=24,5 мм, поле зрения 56°). Конструкция окуляра выполнена в неподвижном корпусе, состоящем из оправы 1 и втулки 4, соединенными между собой винтами. Между этими элементами расположена гайка 2, которая управляет перемещением центральной оправы 3. Несущие оптические детали подвижной линзы окуляра устанавливаются в оправу 3 насыпным способом и закреплены резьбовым кольцом. Первая линза окуляра завальцована в оправе и установлена в неподвижном корпусе 1, глазная линза также имеет отдельную оправу 5, которая по резьбе соединяется со втулкой 4. На цилиндрический поясок втулки надевается несимметричный наглазник 6, оправа 3 имеет два направляющих цилиндрических пояска, по которым она скользит по внутреннему диаметру корпуса 1, и три резьбовых выступа расположены под углом 120° друг к другу. Выступы перемещаются в трех пазах корпуса 1 при вращении гайки 2. Гайка-рукоятка 2 установлена с возможностью вращения по сцентрированным направлениям корпуса 2 и втулки 4. Окуляр к прибору крепится при помощи резьбы на корпусе 1.
Окуляры микроскопов
Окуляры микроскопов просты по конструкции и как правило не имеет устройств для фокусировки, последнее осуществляется за счет подвижки всего тубуса микроскопа. Исключение составляет только измерительный окуляр Гюйгенса и Кельнера рис 45 б, г. Установка окуляра в микроскоп осуществляется с помощью специального тубуса, который имеет посадочный диаметр 23,2 мм h11, диаметр корпуса стандартизирован и =23f9. Фиксация окуляра в осевом направлении производится с помощью опорного бортика на оправе глазной линзы или на корпусе самого окуляра.
Рассмотрим наиболее характерные типы окуляров микроскопов:
Окуляр Гюйгенса рис 45 а состоит из двух двояковыпуклых линз глазной 1 и коллектива 2, которые завальцованы в оправах. Эти оправы по резьбе вкручены в тубус 3, диафрагма поля зрения 4 помещается между линзами и держится внутри тубуса за счет сил трения, ее точное положение определяется оптическим расчетом. По этой схеме построены окуляры АМ-6, АМ-31, М-7, М-10, М-11.
Измерительный окуляр Гюйгенса – производственный прототип АМ-8 рис 45 б состоит из корпуса 1, в котором на резьбе жестко установлена оправа 2 и коллективом 3 и измерительной сеткой 4. Измерительная сетка окуляра помещается на месте диафрагмы поля зрения, глазная линза 5, закрепленная в оправе 6, может перемещаться относительно корпуса по окулярной резьбе с целью фокусировки ее на сетке. Окуляры Гюйгенса используются в сочетании с объективами ахроматами.
АМ-13 компенсационные окуляры рис 45 в применяются совместно с объективами апохроматами и объективами ахроматами большого увеличения с целью компенсации их аберраций. Оптическая схема этих окуляров подобна окулярам Гюйгенса, отличие состоит в том, что вместо одиночной глазной линзы используется линзовый блок в виде трех линз склеенных между собой. Компенсационные окуляры также могут иметь сетку и используется в качестве измерительных.
АТ-18 Окуляры Кельнера рис 45 г Оптическая схема включает в себя коллективную линзу и глазной линзовый блок состоящий из двух склеенных линз диафрагма поля зрения находится в передней фокальной плоскости окуляра, которая расположена впереди коллективной линзы на расстоянии ≈ 0,3 fок.
Конструкция окуляра содержит корпус с наружным диаметром, изготовленным под тубус микроскопа, к корпусу на резьбе крепятся оправы с оптическими деталями. Оправы с глазными линзами фиксируются на промежуточной втулке, которая с одной стороны позволяет установить требуемый оптический промежуток между оптическими компонентами, а с другой стороны является упором при установке окуляра в тубус микроскопа.
Окуляр Кельнера применяется в бинокулярных стереоскопических микроскопах, посадочный диаметр ≈ 30 мм.
АТ-36 Симметричный окуляр согласно оптической схеме имеет два одинаково зеркально расположенных оптических блока склеенных из двух линз рис 45 д. Удаление выходного зрачка больше чем в окуляре Кельнера значительно больше передний фокальный отрезок S’F’≈ 0.75 fok. Этот фактор является их достоинством при наблюдении объектов на малом фокусном расстоянии.
Особенности конструкции симметричного измерительного окуляра АТ-38 показана на рис 45 д в общем корпусе на резьбе устанавливают собственно окуляр АТ-36 с добавлением узла крепления сетки образуется окуляр АТ-38.
АМ-8 Ортоскопический окуляр рис 45 е используется совместно с объективами ахроматами в тех случаях, когда желательно иметь большое окулярное увеличение и угловое поле зрения до 50°. Передний фокус этих окуляров расположен перед первой линзой. Конструкция содержит общий корпус, в котором на резьбе крепится окуляр и на трении – диафрагма, линзы окуляра закреплены с помощью резьбового и промежуточного кольца.
Автоколлимационные окуляры
Окуляры данного вида в большинстве случаев применяют в зрительных автоколлимационных трубках являющихся телескопическими системами и используемых для сборки и юстировки оптико-механических приборов. Автоколлимационные окуляры отличаются от окуляров телескопических систем наличием осветителя, светоделителя и зеркала.
В качестве светоделителя может быть использована куб-призма и две сетки. Сетка подсветная сбоку полупрозрачная пластинка и сетка (схема Гаусса). Или сетка, совмещенная с пластинкой, имеющей грань расположенную под углом 45° (схема Аббе).
Рис 47 – автоколлимационный окуляр со светоделителем призмой-куб. Конструкция содержит источник света в потроне В, конденсов в оправе 9. Две сетки осветителя (подвижная 8, неподвижная 7, сопряженная между собой с точностью ±0,2 дптр, обеспечивается это за счет подвески юстировочных колец). Куб-призму 5 и сетку в оправе 15 для окуляра 17. На корпусе 4 крепятся все элементы конструкции: сетка 7, 8, основание осветителя 10, со втулкой 11, резьбовая втулка 16 с окуляром 17 и оправа 15 с сеткой.
Перемещение ползуна 1 с сеткой8 осуществляется по направляющим типа ласточкин хвост, с помощью винта 3 и двух пружин 2. Потрон 13 с оправой 12 установлены с возможностью продольного перемещения во втулке 11 с хомутом. Втулка 11 на основании 10 имеет поперечное перемещение с помощью тех винтов 14.
Представленная конструкция окуляра является типовой с диоптрийной наводкой на фокальную плоскость. Недостаток этой конструкции: при креплении куб-призмы резьбовым кольцом 6 может возникнуть пережимы в углах призмы.
Рис 46 Автоколлимационный окуляр построен по схеме Гаусса в качестве светоделителя использована полупрозрачная пластинка 4, установленная под углом 45° к оптической оси окуляра. Свет от источника (на рис он не показан) попадает на пластинку 4 и частично отразившись освещает шкалу 3 с перекрестием, ее автоколлимационное изображение фокусируется объективом в плоскости сетки 3 и рассматривается в окуляр 8. Конструктивно окуляр представляет собой общий корпус 1, с одной стороны которого стопорным винтом крепится втулка 2 с сеткой 3 и светоделительной пластинкой 4, а с другой стороны втулка5 с окулярной резьбой, в которую ввернут окуляр 8. Сетка крепится внутренним резьбовым кольцом, пластинка 4 фиксируется в корпусе 1 двумя промежуточными втулками со скошенными под углом 45° торцами и внешним резьбовым кольцом. Линзы в окуляре 8 крепятся способом завальцовки, вращение окуляра выполняется рукояткой 7 со шкалой 6 закрепленной на окуляре вместе с наглазником 9.
10. Окуляры микроскопов. Окуляр Кельнера. Симметричный окуляр. ортоскопический окуляр.
Конструкции окуляров микроскопов просты и, как правило, не имеют устройств для фокусировки. Исключение составляет измерительный окуляр Гюйгенса и Кельнера (рис.45 б, г). Установка окуляра в микроскоп осуществляется с помощью специального тубуса, имеющего посадочный диаметр, равный 23,2Н11 мм. Диаметр корпуса окуляра стандартизован и равен 23 f9 мм. Фиксация окуляра в осевом направлении производится с помощью опорного буртика на оправе глазной линзы или на корпусе окуляра.
В зависимости от оптических свойств окуляры разделяют на окуляры Гюйгенса, Кельнера, компенсационные, ортоскопические, симметричные, специальные и отрицательные (гомалы). Рассмотрим наиболее характерные из них.
Окуляры Гюйгенса. Они состоят из двух двояковыпуклых линз – коллективной и глазной, обращенных выпуклыми поверхностями к объективу. Передний фокус окуляра Гюйгенса расположен между линзами, что позволяет устанавливать в его оптической схеме сетку и использовать окуляр как измерительный. Окуляры Гюйгенса используются в сочетании с объективами-ахроматами.
На рис. 45, а показана конструкция окуляра Гюйгенса без сетки. Коллективная линза крепится резьбовым кольцом, а глазная – завальцовкой. Оправы линз на резьбе установлены в корпус, наружный диаметр которого используется в качестве посадочного диаметра для крепления окуляра в тубус микроскопа. Диафрагма поля зрения помещена между линзами и удерживается в корпусе за счёт трения. Такую конструкцию имеют окуляры АМ-6, АМ-31, М-7, М-10 и М-11.
Окуляр с сеткой (АМ-8) показан на рис. 47, б. В отличие от предыдущей конструкции в оправе коллективной линзы резьбовым кольцом закреплена сетка. А оправа глазной линзы представляет собой втулку с наружной окулярной резьбой, обеспечивающей диоптрийное перемещение окуляра.
Окуляры компенсационные. Оптическая схема этих окуляров подобна окулярам Гюйгенса, только вместо одиночной и глазной линз используется линзовый блок в виде двух склеенных линз. Компенсационные окуляры также могут иметь сетку и использоваться в качестве измерительных. Их конструкции ничем не отличаются от вышерассмотренных (рис. 45, а, б). Рассматриваемые окуляры используются с объективами-апохроматами и объективами-ахроматами больших увеличений.
Окуляры Кельнера. Оптическая схема этих окуляров включает в себя коллективную линзу и глазной линзовый блок, состоящий из двух склеенных линз. Диафрагма поля зрения находится в передней фокальной плоскости окуляра, которая расположена впереди коллективной линзы на расстоянии примерно 0,3 фок. Конструкция окуляра (рис. 45, в) содержит корпус с наружным диаметром, изготовленным под тубус микроскопа. К корпусу на резьбе крепятся оправы с оптическими деталями. Оправа с глазными линзами фиксируется на промежуточной втулке, которая, с одной стороны, позволяет устанавливать необходимый воздушный промежуток между второй и третьей оптическими поверхностями, а с другой – является упором при установке окуляра в тубус микроскопа. Окуляры Кельнера применяют в бинокулярных стереоскопических микроскопах с внутренним диаметром посадочного отверстия 30 мм.
Симметричные окуляры. Оптическая схема симметричных окуляров имеет два одинаковых симметрично расположенных оптических блока, склеенных из двух линз. Удаление выходного зрачка больше, чем в окуляре Кельнера. Значителен и передний фокальный отрезок Sf=S/f=0.75f/ok. Это создает большое удобство наблюдения с этими окулярами при их малых фокусных расстояниях.
Конструкция симметричного измерительного окуляра АТ-38 показана на рис. 45, г. В общем корпусе установлены на резьбе собственно окуляр (АТ-36) и оправа с сеткой, которая закреплена в ней резьбовым кольцом.
Окуляры ортоскопические. используют с объективами-ахроматами в тех случаях, когда желательно иметь большое окулярное увеличение и угловое поле зрения до 50°. Передний фокус у этих окуляров расположен перед передней линзой. На рис. 45, д показана конструкция окуляра АМ-18. В общем корпусе крепятся на резьбе собственно окуляр и на трении - диафрагма. Линзы окуляра закреплены с помощью резьбового и промежуточного колец.
Конструирование объективов. Основные характеристики. Классификация объективов: по назначению; по оптическим схемам; по ходу лучей в оптической системе и коррекции изображения.
Объективом называется система или ее часть, служащая для получения действительного изображения предмета. Объектив это главный элемент любого оптического прибора и от его качества изготовления, сборки зависят выходные показатели всей оптической системы.
Основные характеристики объектива:
Относительное отверстие (микрообъективы – это апертура);
Угловое поле зрения;
Фокусное расстояние;
Качество изображения (разрешающая способность объектива, коэффициент передачи контраста, коэффициенты интегрального и спектрального пропускания света, коэффициент светорассеяния в объективе, падение освещённости по полю изображения).
По назначению:
Телескопические системы (двухлинзовые объективы, менисковая система Максутова);
Фотографические и проекционные (триплет, Индустар);
Микрообъективы (планахромат, планапохромат).
По конструкции:
Линзовые;
Зеркальные;
Зеркально-линзовые.
По степени коррекции изображения:
Без коррекции;
Ахроматы;
Апохроматы.
12. Объективы бинокулярных приборов. Элементы регулировки в осевом и в радиальном направлении. Телеобъективы телескопических систем.
Бинокулярные приборы используются для получения стерео эфира, чем добиваются уменьшения утомляемости глаз. На производстве фокальные расстояния линз выполняют с допуском около 2% (в зависимости от класса точности). Поэтому в конструкции объектива необходимо предусмотреть элементы его регулировки в осевом направлении (рис. 103). Данная конструкция состоит из двух оправ: 3 - с положительной линзой и 6 - с отрицательной, установленных в корпусе 5. Расстояние между оправами регулируется резьбовым распорным кольцом 4, которое перемещается по резьбе одной из оправ и позволяет сближать или раздвигать линзы, изменяя тем самым воздушный промежуток между ними. Фокальное расстояние объектива корректируется путем перемещения оправ 3 и 6 вдоль оси корпуса 5 с последующей фиксацией резьбовыми кольцами 1.
Юстировка в поперечном направлении показана на рис.104. При сборке зрительных труб может возникнуть ситуация, связанная с не параллельностью правой и левой визирных осей зрительных труб. На рис.104 а и б показан объектив, в качестве регулирующих компонентов которого используется эксцентриковая оправа 1, установленная в эксцентриковую втулку 3.
При одновременном вращении оправы 1 и втулки 3 происходит необходимое смещение объектива в радиальном направлении. Эксцентриситет оправы и втулки – 0.5÷1 мм на диаметр. Объективы в эксцентриковых оправах применяют так же в некоторых прицельных приборах для совмещения визирной и геометрической осей трубы.
Телеобъективы телескопических систем обладают рядом преимуществ:
- их используют, когда необходимо сократить длину тубуса длиннофокусных приборов;
- отсутствие подвижного окулярного колена.
Фокусировку объектива (рис. 105) производят подвижной рассеивающего элемента 3 (оправа с блоком линз). Для хорошей центрировки компонентов телеобъектива наружный диаметр втулки 7 с оправой 3 должен иметь посадку g6 или f9, а внутренний диаметр корпуса 1 под неё соответственно Н7 и Н8. Втулки должны составлять не менее двух диаметров оправы.
При необходимости переместить фокусирующий элемент 3 на значительную величину можно использовать револьверный механизм или ходовую резьбу. При незначительных перемещениях (рис. 105) устанавливают маховичок, который свободно вращается на оси 5, закрепленной на приливе корпуса 5. На маховичке устанавливают ведущий палец 6, который сквозь паз в тубусе 1 входит в отверстие оправы фокусирующего элемента 3.
Паз в корпусе выполняется по дуге окружности со средним радиусом, равным радиусу установки кольца 6 на маховичке 4. Угол паза должен быть не более 120˚, чтобы не вызывать значительных усилий при повороте механизма.
13. Объективы телескопических систем, построенным по схемам Кеплера и Галилея. Объективы зрительных труб.
ТС являются основной частью геодезических (угломерных), астрономических (зрительные трубы, телескопы), военных (визиры, дальномеры) и лабораторных приборов.
Объективы ТС строятся по 2ум схемам:
Кеплера
Галилея
Состоят, как правило, из 2ух линз склеенных между собой или разделенные воздушными промежутками, т. е. являются линзовыми. Исключение составляют астрономические инструменты, к кот. предъявляются более высокие требования по качеству изображения, след-но, используются зеркальные или зеркально-линзовые с асферическими зеркалами.
Объективы зрительных труб представляют собой оправу в кот. закреплены 2 линзы; способ крепления в зависимости от ее размеров и назначения прибора. При больших диаметрах оптических деталей, когда склейка невозможна, линзы разделяют тонкими прокладками из фольги толщиной 0,08-0,1 мм, расположенными под углом 120° друг к другу за пределами светового диаметра (рис.100). При этом необходимо учитывать, что отклонение воздушного промежутка между оптическими поверхностями влияет на увеличение аберраций в 3-5 раз сильнее, чем отклонение толщины самих линз.
Объективы в тубусе прибора крепятся неподвижно по резьбе, его фокусировку и точную юстировку осуществляют за счет перемещения сетки вдоль оптической оси системы и в плоскости изображения. Если сетка в приборе жестко зафиксирована, то объектив фокусируется по следующим 4м схемам: рис.101
а) вращение оправы по резьбе с последующей фиксацией маленьким стопорным винтом;
б) подрезкой торцевой поверхности оправы;
в,г) подбором юстировочного кольца соответствующей толщины;
д) подбором необходимых количеством юстировочный прокладок.
В некоторых ОС, напр. в дальномерах, требуется выполнить точную фокусировку объектива в осевом направлении. Устройство для точного перемещения показано на рис. 102. Это устройство содержит резьбовое кольцо 1, кот. может перемещаться по внутренней резьбе тубуса 2 системы, тубус 2 имеет прорезь, а кольцо-отверстие под ключ. Резьбовое кольцо 1 через промежуточное кольцо 3 связано с оправой 4 объектива. Фокусировка объектива осуществляется одновременным вращением колец 1 и 5, кот. заставляют двигаться оправу с линзами 4.
14. Зеркальные объективы астрономических телескопов-рефлекторов. Назначение и принцип действия разгрузочного устройства. Зеркально-линзовые объективы. Катадиоптрические объективы системы проф. Д.Д. Максутова. Способы крепления главного зеркала и фокусирующих линз.
Зеркальные объективы находят широкое применение в зеркальных фотоаппаратах, работающих на фок расстояниях от 0,6 до ∞, а также в астрономических телескопах-рефлекторах.
Требования стабильности формы и качеству отражающей сферической поверхности главного зеркала телескопа составляет десятые и сотые доли мкм. Кроме того, главное зеркало установлено под периодически изменяющимся углом наклона φ телескопа (рис. 117). Поэтому для получения необходимой жесткости стеклянные зеркала должны иметь значительную массу (примерно 300кг) и размеры (при ø 1100мм).
Традиционные способы крепления телескопического зеркала упругими планками или резьбовыми оправами по аналогии с крупными линзами в данном случае становятся неприемлемыми. Поэтому конструктивно главное зеркало телескопа-рефлектора заключают в специальную оправу, в которой предусмотрена система разгрузочных опор. Эта система Ласселя представляет собой совокупность осевых 1 и радиальных 2 рычажных механизмов с грузами на концах рычагов. Осевые опоры располагают по некоторым ради