FOTO-LISTA KÉPTÁR

Optikai lencsék gyártása

A különféle optikai képalkotó rendszerekben, legyenek azok fényképezőgép, távcső, mikroszkóp, stb. részei, a kép minőségét mindenekelőtt az alkalmazott optikai lencsék minősége szabja meg. Az optikai lencse általában üvegből (de más átlátszó anyagból is) készülő, rendszerint gömbfelületekkel határolt fénytörő közeg, mely a reá érkező fénysugarakat jellegétől és kialakításától függően megfelelő irányba töri meg. A lencsék minőségét elsődlegesen az alapanyaguk (általában optikai üveg), a megmunkálásuk és a felületkezelésük minősége adja meg.

A gyártás megkezdése előtt számítógépek segítségével megtervezik a szükséges lencse minden paraméterét, majd kiválasztják az alapanyagokat. A nagy lencsegyártók többszáz féle üvegkeverékkel dolgoznak, és ezeket folyamatosan feljesztik. Az alapanyagokat (különféle kvarchomokok, szóda, hamuzsír, ólomoxid, stb.) nagyon pontosan meghatározott arányban összekeverik, majd egy olvasztótégelyben tisztító és színtelenítő anyagok hozzáadásával kb. 1500 C-on megolvasztják. Az olvadék folyamatos keverésével érik el, hogy az anyag teljesen homogén legyen. Az olvadékot viszonylag gyorsan (néhány napig) hűtik, majd a keletkezett repedések mentén darabokra törik. Az így nyert darabokat megvizsgájlák, majd minőségüknek megfelelően osztályozzák. A megfelelő üvegtömböket ismét megolvasztják, majd táblákká öntik és nagyon lassan (több hónap alatt) lehűtik. A lassú hűtés alatt az üvegben nem, vagy csak nagyon kis mértékben maradnak inhomogenitások és belső feszültségek. A táblaüveget a lencse majdani méreteinek megfelelően lapokra, majd négyzet alakú kisebb tömbökre vágják majd a két nagyobbik szembenlévő oldalukat síkpárhuzamosra csiszolják. Az így nyert tömböket párhuzamos oldalaikkal egymáshoz ragasztják, majd szintén csiszolással adott körátmérőre munkálják őket. A durva megmunkálás utolsó fázisaként csiszolással megadják a lencsefelületek körülbelüli görbületét. Alacsonyabb minőségi követelmények esetén a képlékeny olvadékból készülhet préslencse, ahol az átmérő és a körülbelüli görbület a préselés során kerül megadásra. (Szintén préseléssel készülnek a legolcsóbb kompakt kamerák műanyag lencséi is)

A durva megmunkálás után a lencsefelületeket, általános esetben először kb. 60 um-es majd kb. 10um-es szemcsenagyságú csiszolóporral már a végleges (gömb alakú) felületre csiszolják. (Az alkalmazott csiszolási lépések számát és a csiszolóanyag szemcseméretét természetesen az adott üveg tulajdonságai szabják meg.) A csiszológépben a lencséket egy fégömb alakú fejre (gombára) ragaszják, majd majd a lencse görbületének megfelelő fémcsészét (harangot) helyeznek rá. (bal oldali ábra) A harang és a gomba egymáshoz képest forgó és lengő mozgást végez, közéjük juttatják a vizes csiszolóport. (szilicium-karbid, stb.) A bal oldali ábrán domború, a jobb olali ábrán homorú lencsefelület csiszolása látható. A csiszológépekben a harang és a gomba mozgása úgy van megtervezve, hogy a csiszoló gömbfelület majdnem minden pontja áthaladjon a csiszolandó lencse majdnem minden pontján, így "kevésbé" pontos csiszolófelületekkel is nagyon pontos lencsefelületek csiszolhatók. A precíziós szerszámkészítés feljődése lehetővé tette, hogy egyedi csiszolószerszámokkal is nagyon pontos lencsefelületeket alakítsanak ki, így ma már sok helyen egyedi (számítógép vezérlésü) lencsesziszológépeket alkalmaznak. Az ilyen gépek egy részében a hagyományos, feketeszurokkal való munkadarabrögzítés (ragasztás) helyett a jóval egyszerűbb, vákuumos-gumimembrános rögzítést alkalmazzák. A csiszolással nyert lencsefelület még nem átlátszó, hanem a mattüveghez hasonlóan áttetsző, ezért ezt polírfóliával és kb. 5-3-2-1 um-es szemcsenagyságú polírport (alumínium, vas, ill stb. oxidokat ) tartalmazó folyadékkal megfelelően simára polírozzák.

Az egy agyagból készülő aszférikus (nem gombfelületekkel határolt) lencséket speciális csiszolási technológiával alakítják ki, míg a két (több) anyagból készülő lencséknél a hagyományos lencsére vékony, változó vastagságú üveg vagy műanyag bevonatot visznek fel, így érik el a lencse változó görbületét. (aszférikus lencsék: lásd szférikus aberráció)

A lencséket ellenőrzik vizuális úton, ez erős fényben nagyítóüveg alatti szemrevételezést jelent, amellyel elsősorban a felületi hibákat lehet megtalálni. A lencsék görbületét és annak pontosságát Newton-gyűrűs módszerrel, nagy nagyítású videomonitoron vizsgálják. A megmunkált lencsefelületet egy azonos, de hozzá képest negatív görbületű, etalon lencsére helyezik, így a határfelületen létrejövő interferenciagyűrűk alakjából és formájából nagy pontossággal (kb. 1/50000 mm) meghatározható a lencsefelületnek a szabályostól, ill. az etalontól való eltérése.

Amennyiben minden minőségi követelménynek megfelelt, a lencse centíozásra kerül, ahol a mechanikai és optikai középpontjai közötti eltéréseket egyenlítik ki. Az automata központosító gépek általában a lencsén átbocsátott lézersugár kitéréseinek filgyelésével, a kívánt átmérő és központosság eléréséig folyamatosan csiszolnak a lencse széléből. Ez nagyon fontos művelet, mivel a lencserendszereket befogadó objektívtubusokban sorozatgyártás esetén nincs lehetőség minden egyes lencsetag egyedi központba állítására.

A ragasztott (tőbb tagból álló) lencséket ma már kanadabalzsam helyett szintetikus ragasztóanyagokkal ragasztják egymáshoz, többnyire kézzel.

A centírozással befejeződik a lencse mechanikai megmunkálása. A lencse gyártásában az utolsó lépés a vákuumgőzöléses tükröződésmentesítő bevonattal való ellátás. Ezekre a bevonatokra különösen nagy szükség van, mivel minden egyes "szűz" lencsefelületen be ill. kilépő fénysugár a tükröződések miatt kb. 4-4%-ot veszít energiájából, ami a mai 5-15-... tagú lencserendszereknél tetemes veszteséget jelent, nem beszélve a tükröződések miatt kialakuló "kóbor" fénysugarak képalkotást zavaró hatásairól. A vákuumkamrában a bevonóanyag hevítésével és elpárologtatásával kerül az anyag a vákuumtérbe, ahonnan természetes úton a hidegebb lencsefelületre csapódik ki. Egy jó minőségű lencse felületére akár 20 különféle bevonatot is gőzölhetnek, amelyek segítségével a kb. 4%-os veszteség kb. 0,3%-ra csökken. A vákuumgőzölés nagyon tiszta technológiát igényel, mivel a legkisebb szennyezőanyag is módosíthatja a bevonat tulajdonságait, ill. a gőzölendő felületre kerülve egyenetlenséget, fénytörési hibát okozhat.

Az eddigiekből látható, hogy a gőzölés előtt nagyon alapos tisztítási folyamaton kell keresztül mennie minden lencsének. A tisztítási folyamatok egyébként szinte minden munkafázis előtt/után megtalálhatók, mivel a rendszerbe kerülő, vagy onnan származó nemkívánatos szennyező (karcoló) anyagok a lencsegyártás minden lépésében veszélyesek lehetnek.

A kész lencsék átesnek egy végső minőségellenőrzésen, és néhány lencsét szúrópróba szerűen, minden részletre kiterjedően is átvizsgálnak.

(Szita Péter)


FIGYELEM! Olvasd el: A szerzői jogokról - ATTENTION! Read this: Copyright notices