DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-05-41-53
УДК 681.756.9; 535.313.2
Максим Сергеевич Егоров1, Олег Анатольевич Лебедев2, Юрий Александрович Резунков3, Сергей Вольдемарович Солк4, Владимир Владимирович Степанов5*
Научно исследовательский институт оптико-электронного приборостроения, г. Сосновый Бор Ленинградской обл., Россия
1m_laserinfo@mail.ru https://orcid.org/0000-0002-5065-6644
2oleg.dr-lebedev@yandex.ru https://orcid.org/0000-0001-8835-2913
3yuri@sbor.net https://orcid.org/0000-0001-9136-5555
4solk@sbor.net https://orcid.org/0000-0002-4067-5534
5vladi_r@sbor.net https://orcid.org/0000-0002-7684-0511
Аннотация
Предмет исследования. В настоящее время ведутся разработки объективов для малых космических аппаратов в широком диапазоне от видимого до среднего инфракрасного диапазона излучения. Для космических применений наиболее универсальными являются зеркальные объективы благодаря таким преимуществам, как работа в широком спектральном диапазоне, применение технологий изготовления облегченных зеркал и уменьшения габаритов объектива. Предметом данного исследования является юстировка зеркальных объективов с внеосевыми асферическими зеркалами (объективов с эксцентрично расположенным полем зрения). Традиционно для юстировки зеркальных объективов используются интерферометры в автоколлимационном режиме. В этом случае контроль юстировки осуществляется с использованием компенсационных схем. Однако для многозеркальных компактных объективов далеко не всегда можно найти место для размещения оборудования (интерферометра со вспомогательным зеркалом или голограммы-компенсатора), используемого для юстировки. Метод. Исследована альтернативная методика последовательной поэлементной юстировки макета многозеркального объектива, основанная на контроле формы фокальных пятен и сравнении их с расчетной формой. Исследовалась юстировка четырехзеркального объектива-анастигмата, первое зеркало которого представляет собой внеосевой вогнутый эллипс, второе зеркало — внеосевая выпуклая гипербола, третье зеркало плоское, четвертое зеркало представляет собой внеосевой вогнутый эллипс. Для юстировки объектива использовалось излучение Не-Ne лазеров (длина волны 0,63 мкм) с регистрацией распределения фокального пятна рассеяния телевизионной камерой, для контроля юстировки — излучения непрерывного перестраиваемого СО-лазера (длина волны излучения 5,415 мкм) и HF-лазера (длина волны излучения 2,8–3,2 мкм) с регистрацией распределений фокальных пятен на матричное фотоприемное устройство на основе InSb. Контроль осуществлялся с помощью микроскопа, предметная плоскость которого совмещалась с фокальной плоскостью юстируемого элемента. При этом входная апертура объектива освещалась коллимированным лазерным пучком параллельно визирной оси. Качество юстировки оценивалось из сравнения формы наблюдаемых фокальных пятен с рассчитанными теоретически для идеально съюстированного объектива. Основные результаты. Результаты проведенных исследований показали, что опробованная методика юстировки на основе контроля формы фокальных пятен не обладает необходимой чувствительностью к разъюстировкам как отдельных зеркал, так и рассеяния системы из нескольких зеркал. Более того, метод не обеспечивает требуемую точность юстировки. Практическая значимость. В дальнейшем предполагается развитие предложенной методики в направлении создания специальной оптико-электронной аппаратуры, позволяющей проводить постоянный и последовательный контроль всех оптических элементов четырехзеркального анастигмата с необходимой для юстировки точностью.
Ключевые слова: зеркальные объективы, многозеркальные системы, внеосевые (децентрированные) системы, юстировка, четырехзеркальный внеосевой анастигмат, лазерное фокальное пятно, разъюстировка
Ссылка для цитирования: Егоров М.С., Лебедев О.А., Резунков Ю.А., Солк С.В., Степанов В.В. Проблемы юстировки объектива-анастигмата из трех внеосевых асферических зеркал // Оптический журнал. 2022. Т. 89. № 5. С. 41–53 . DOI: 10.17586/1023-5086-2022-89-05-41-53
Коды OCIS: 220.1250, 230.4040, 120.4825
СПИСОК ИСТОЧНИКОВ
1. Савицкий А.М., Сокольский М.Н. Оптические системы объективов для малых космических аппаратов // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 10. С. 83–88.
2. Cook L. Compact four-mirror anastigmat telescope // Patent USA. 2007. Bul. 2007/47. PCT/US2003/008600.
3. Contzen J.P. and Muylaert J. Scientific aspects of space debris re-entry // Von Karman Institute for Fluid Dynamics. ISTC Workshop on Mitigation of Space Debris. Moscow, 2010, 26–28 April. С. 39–75.
4. Артюхина Н.К. Принципы построения многозеркальных схем из децентрированных компонентов // Вісник НТУУ «КПІ». Сер. Приладобудування. 2013. Вип. 45. С. 44–53.
5. Cook L.G.. Compact four-mirror anastigmat telescope // US Patent. The patent cooperation treaty PCT WO 03/083549 A1, USA, Raytheon Company, 22 March 2002.
6. Бутылкина К.Д., Романова Г.Э., Васильев В.Н., Валявин Г.Г. Исследование трехзеркальных объективов, работающих с внеосевым полем, для дистанционного зондирования Земли // Оптический журнал. 2021. Т. 88. № 9. С. 20–27.
7. Заварзин В.И., Ли А.В., Морозов С.А. Методика сборки и юстировки зеркально-линзовых объективов с эксцентрично расположенным полем зрения // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. Вып. 7. C. 14. URL: http://engjournal.ru/catalog/pribor/optica/822.html
8. Архипов С.А., Заварзин В.И., Малыхин В.А., Морозов С.А. Юстировка и аттестация длиннофокусного трехзеркального объектива с эксцентрично расположенным полем изображения // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2009. № 4. С. 24–35.
9. Ларионов Н.П. Юстировка двухзеркальных коллиматоров с внеосевыми асферическими зеркалами // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 6. С. 37–44.
10. Вензель В.И., Горелов А.В., Гридин А.С. Интерферометрический способ юстировки объектива с асферическими элементами // Патент на изобретение № 2561018. 18.07.2014.
11. Ларионов Н.П., Лукин А.В., Нюшкин А.А. Контроль малогабаритной асферической оптики с помощью синтезированных голограмм // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 4. С. 61–64.
12. Максутов Д.Д. Изготовление и исследование астрономической оптики / 2-е изд. М.: «Наука». Главная редакция физико-математической литературы, 1984. 272 с.
13. Агачев А.Р., Ларионов Н.П., Лукин А.В., Миронова Т.А., Нюшкин А.А., Протасевич Л.В., Рафиков Р.А. Синтезированная голограммная оптика // Оптический журнал. 2002. Т. 62. № 12. С. 23–32.
14. Ларионов Н.П., Лукин А.В., Миронова Т.А., Нюшкин А.А., Ходжиев Р.Р. Контроль выпуклых асферических поверхностей с использованием осевых синтезированных голограмм // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 6. С. 45–50.
15. https://www.edinst.com/products/pl-series-co-and-co2-laser/
16. Ананьев Ю.А. Оптические резонаторы и лазерные пучки. М.: Наука, 1990. 264 с.
17. ZEMAX Manual, 2005. Radiant Zemax Inc. 855 p.
