光学镜头的结构分析

  对于高档镜头来说,光学设计固然很重要,但是如何把一个好的光学设计转化为产品,才是最关键的。然而镜头(尤其是高档镜头)是如何制造,装配和检测的?本文结合实际工作经验,以一个中倍显微物镜为例,简单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: 很多没进过光学冷加工车间的朋友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形状的光学玻璃原料,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详细说了,此处重点说一下目前国内光学透镜的一般加工精度:

  1.外径公差-0.02~0左右;

  2.中心厚度公差:±0.02左右;

  3.偏心:2′左右;

  4.光圈:3左右;

  5.局部光圈:0.3左右;

  6.镀增透膜后的反射率:小于0.5%左右。

  注:光学透镜的标注是需要进行严格的公差分析的,此处给出的是一般的加工精度,只作为参考。另外,需要注意的是,公差标注的越紧,加工难度就越大,车间的报废率就会越高,对于需要考虑成本的镜头来说,这个是需要结合公差分析的结果,仔细权衡的。

  结构设计

  1.参照该装配图,改镜头主要分为前组,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起,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,然后用压圈压住,而镜体的外面旋有物镜壳和前压帽。镜体和物镜壳之间装有弹簧(保护样品),后光栏旋在物镜壳内。

  4. 肯定有人要问: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?那是因为,采用前者的方式,可以得到更高的同轴精度,它是采用光学中心仪,先确定前组机械轴(对前组的机械加工要求很高,需要“一刀切”),然后移动透镜,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,后组和镜体的配合间隙越小越好,前组,中一组,后组外径公差和镜体内径公差可以标注在5um左右。

  6.中二组和镜体的间隙大概有0.1到0.2左右,目的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),目的是减少杂散光。

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