Исследование и разработка методов и средств контроля погрешностей центрирования объективов оптических систем инфракрасного диапазона

Инфракрасные оптические системы широко распространены в различных областях науки и техники. В них используются оптические материалы, непрозрачные в видимой области спектра. Это сильно усложняет контроль погрешностей центрирования, что приводит к падению качества данных систем. Поэтому исследование и разработка методов и средств контроля погрешностей центрирования оптических систем для инфракрасной области спектра является актуальной задачей. Объект проводимого исследования - методы и технические средства контроля погрешностей центрирования объективов оптических систем инфракрасного диапазона. Выполнены: компьютерное моделирование в программах Zemax, Matlab, практический эксперимент (макетирование), математическое моделирование, анализ специализированной литературы. Проанализированы существующие методы и средства контроля погрешностей центрирования, дана их классификация. Сформулированы принципы проектирования многоспектральных приборов для контроля погрешностей центрирования. Разработана оптическая схема прибора для контроля погрешностей центрирования объективов оптических систем инфракрасного диапазона - лазерный автоколлимационный микроскоп. Получен патент РФ №2630196. Исследованы существующие методы цифровой обработки и анализа автоколлимационных изображений. Впервые для цифровой обработки и анализа автоколлимационных изображений применен метод Нелдера - Мида. Предложены теоретические методы определения погрешностей центрирования линз и групп линз в составе сложных оптических систем. Спроектирован, изготовлен и испытан экспериментальный образец лазерного автоколлимационного микроскопа. Получены автоколлимационные изображения от обеих поверхностей линзы из непрозрачного оптического материала - кристаллического кремния. Область применения - оптико-электронное приборостроение, изготовление инфракрасных оптических систем гражданского и специального назначения. Доказанная возможность использования автоколлимационного метода для контроля погрешностей центрирования инфракрасных оптических систем расширяет область его применения в оптическом приборостроении. Сформулированные принципы проектирования многоспектральных автоколлимационных приборов создают теоретическую базу для разработки нового класса универсальных контрольно-юстировочных устройств. Разработанные решения реализованы в лазерном автоколлимационном микроскопе, который может быть использован в оптико-электронном приборостроении для бесконтактного контроля качества сборки готовых объективов уже собранных оптических систем инфракрасного диапазона. Точность данного устройства сопоставима с мировыми аналогами, а функциональные возможности превосходят их.