Технология создания светосильного четырехзеркального объектива с асферическими зеркалами

Вензель В.И., Дмитриев И.Ю., Муравьева Е.С., Семёнов А.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Вензель В.И., Дмитриев И.Ю., Муравьева Е.С., Семёнов А.А. Технология создания светосильного четырехзеркального объектива с асферическими зеркалами // Оптический журнал. 2023. Т. 90. № 1. С. 26–36. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-26-36

Venzel’ V.I., Dmitriev I.Yu., Muravyeva E.S., Semenov A.A. The technology of developing a high aperture four-mirror lens with aspherical mirrors [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2023. V. 90. № 1. P. 26–36. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2023-90-01-26-36

Ссылка на англоязычную версию:

V. I. Venzel’, I. Yu. Dmitriev, E. S. Murav’eva, and A. A. Semenov, "Technology for developing a high-aperture four-mirror lens with aspherical mirrors," Journal of Optical Technology. 90(1), 14-19 (2023). https://doi.org/10.1364/JOT.90.000014

Аннотация:

Предмет исследования. Методы оптимизации конструкции, сборки и юстировки светосильного широкоугольного четырехзеркального осесимметричного объектива. Цель работы. Создание высокотехнологичной конструкции объектива, учитывающей соотношение расчетных допусков на децентрировку зеркал с технологическими возможностями их изготовления, сборки и юстировки. Метод включает в себя выбор критерия качества изображения и расчет его допустимого падения, распределение погрешностей изготовления между погрешностью децентрировки и погрешностью формы поверхностей, расчет допусков на основании полученных соотношений. Более того, приведено обоснование выбора конструкции объектива с минимальным количеством юстировочных подвижек за счет оптимизации расчетных допустимых децентрировок с учетом технологических допусков на позиционирование оптических элементов, исследованы возможности схемы с целью компенсации остаточных аберраций, вызванных изготовлением и позиционированием зеркал. На заключительном этапе использован метод уменьшения оценочной функции для окончательной юстировки оптических элементов в объективе. Основные результаты. Рассмотрены конструкторские и технологические решения, позволяющие оптимизировать требования к допускам на отклонение формы поверхности зеркал от их расчетного профиля и децентрировку оптических элементов с учетом технологических возможностей производства. Сформулированы критерии при распределении допусков на допустимые отклонения параметров оптической системы, влияющих на качество изображения. С использованием предложенных методов показана возможность создания высокотехнологичной насыпной конструкции светосильного четырехзеркального объектива, включающей корпус из двух блоков и содержащей единственную линейную юстировочную подвижку второго зеркала для компенсации остаточных аберраций. Практическая значимость. Предлагаемые технические решения были апробированы при создании высокоразрешающего объектива, состоящего из четырех асферических зеркал. Полученные положительные результаты изготовления объектива с высокими характеристиками светосилы и разрешения позволяют использовать предложенные решения при создании многозеркальных осесимметричных объективов.

Ключевые слова:

зеркальный объектив, расчетный допуск, технологическая децентрировка, сборка, юстировка, компенсация аберраций

Коды OCIS: 220.0220, 080.1005, 080.4228

Список источников:

Kim S., Yang H.S., Lee Y.W., Kim S.W. Merit function regression method for efficient alignment control of twomirror optical system // Opt. Exp. 2007. V. 15. № 8. Р. 5059–5068. https://doi.org/10.1364/OE.15.005059
Kim Y., Yang H.S., Lee Y.W., Kim S.W. Alignment of offaxis optical system with multi mirrors using derivative of Zernike polynomial coefficient // Proc. SPIE. 2009. V. 7433. https://doi.org/10.1117/12.825826
Mahler A.B., Chipman R. Tolerancing and alignment of a threemirror offaxis telescope // Proc. SPIE. 2007. V. 6676. https://doi.org/10.1117/12.734958
Gong D., Wang H., Tian T.Y. Computeraided alignment of offaxis threemirror imaging spectrometer system // Proc. SPIE. 2013. V. 8910. https://doi.org/10.1117/12.2033021
Артюхина Н.К. Состояние и перспективы развития четырехзеркальных анастигматов // Вестник НТУУ КПИ. Приборостроение. 2009. № 37. С. 14–22.
Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. Теория оптических систем. М.: Машиностроение, 1992. 448 с.
Вензель В.И., Данилов М.Ф., Савельева А.А., Семёнов А.А., Синельников М.И. Границы применимости методов сборки и юстировки осесимметричных двухзеркальных объективов с асферическими зеркалами // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 4. C. 22–31. https://doi.org/10.17586/10235086201986042231
Михайлов В.В., Парака А.В., Чекаль В.Н., Чудаков Ю.И., Чухнин А.Я., Шевцов С.Е. Технология автоматизированного формообразования для производства оптических элементов // Оптический журнал. 2009. T. 76. № 9. C. 82–86.
Вензель В.И., Семёнов А.А. Интерферометрическое устройство для центрировки асферических оптических элементов в оправах // Патент РФ № 186481. 2018.
Крынин Л.И. Проектирование конструкций объективов: учеб. пособ. СПб: СПбГУ ИТМО, 2018. 219 c.
Вензель В.И., Горелов А.В., Гридин А.С. Интерферометрический способ юстировки двухзеркального объектива с асферическими элементами // Патент РФ № 2561018. 2014.
Полещук А., Маточкин А. Лазерные методы контроля асферической оптики // Фотоника. 2011. № 2. C. 38–44.
Руководство пользователя пакетом программ ZEMAX. 14 апреля 2010. Москва. 986 с.
ГОСТ Р 585662019. Оптика и фотоника. Объективы для оптикоэлектронных систем. Введ. 01.09.2020. М.: Стандартинформ, 2019. 28 с.