Проблемы юстировки объектива-анастигмата из трех внеосевых асферических зеркал

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 . http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-05-41-53

Egorov M.S., Lebedev A.O., Rezunkov Yu.A., Solk S.V., Stepanov V.V. Collimation of an anastigmat objective with three off-axis aspherical mirrors [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2022. V. 89. № 5. P. 41–53 . http://doi.org/10.17586/1023-5086-2022-89-05-41-53

M. S. Egorov, O. A. Lebedev, Yu. A. Rezunkov, S. V. Solk, and V. V. Stepanov, "Collimation of an anastigmat objective with three off-axis aspherical mirrors," Journal of Optical Technology. 89(5), 277-285 (2022). https://doi.org/10.1364/JOT.89.000277

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 голограммыкомпенсатора), 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 специальнойоптико-электронной аппаратуры, позволяющей проводить постоянный и последовательный контроль всех оптических элементов четырехзеркального анастигмата с необходимой для юстировки точностью.