Расчет и изготовление интерференционных покрытий для оптических систем с заданными цветовыми характеристиками

• Автор: Смирнов, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.11.14
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 136 с. : ил.

ГЛАВА 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦВЕТНОСТИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ
ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ
1.1. Колориметрический метод определения цвета
1.2. Коррекции цветности объективов просветляющими покрытиями
1.3. Преобразование между колориметрическими системами CIE XYZ
(СІЕхуг)и RGB
Выводы
ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ И КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОЛИНЗОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С МНОГОСЛОЙНЫМИ ПРОСВЕТЛЯЮЩИМИ ПОКРЫТИЯМИ
2.1. Программа для расчета оптических характеристик многослойных оптических покрытий «Аналист»
2.2. «Колориметрия» - приложение к программе «Аналист» для расчета и отображения колориметрических параметров рассчитанных
или заданных объектов
2.3. «Конструктор» - приложение к программе «Аналист» для расчета итоговых характеристик многоэлементных оптических систем с
многослойными интерференционными покрытиями
Выводы
ГЛАВА 3. АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПЕНСИРУЮЩИХ ЦВЕТНОСТЬ
МНОГОЛИНЗОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЗАДАННОЙ КОНСТРУКЦИИ
3.1. Исследование цветности оптических трубок для эндоскопов
3.2. Графический метод определения компенсирующих спектральных
характеристик для оптических трубок
Выводы
ГЛАВА 4. АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИИ ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ МНОГОЛИНЗОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С УСТАНОВЛЕННЫМИ СПЕКТРАЛЬНЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
р 4.1. Алгоритм поиска оптимальной конструкции покрытий для
обеспечения бесцветности сложной многокомпонентной оптической
системы
® 4.2. Синтез покрытий, обеспечивающих наилучшее приближение к
заданной спектральной кривой
4.3 Расчет компенсирующих покрытий сочетанием графического и
аналитического методов
Выводы
ГЛАВА 5. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ПОКРЫТИЙ
5.1. Производственные условия изготовления
5.2. Получение пленок методом распыления мишеней автономным ионным пучком
5.3. Анализ устойчивости колориметрических характеристик
• просветляющих покрытий для оптических трубок
Выводы
ГЛАВА 6. РАСЧЕТ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ЦВЕТНОГО ТОНИРОВАНИЯ СТЕКОЛ И ЗЕРКАЛ
6.1. Расчет колориметрических параметров зеркал
6.2. Экспериментальное изготовление цветных тонированных зеркал
Выводы
Заключение
ЛИТЕРАТУРА

Актуальность темы.
При проектировании и изготовлении оптических систем, работающих в видимой области спектра, часто требуются точные количественные оценки их цветовых параметров. Такие оценки необходимы как для оптических систем, обладающих цветностью, так и для бесцветных систем.
В настоящее время проблема получения бесцветных оптических систем встала перед оптическими фирмами в связи с бурным развитием медицинской техники, новых методов исследования, диагностики и лапароскопической хирургии. Создается новый класс медицинских эндоскопических приборов, содержащих десятки линз из оптических стекол. Искаженная цветопередача медицинских оптических трубок для эндоскопов может привести к ошибкам при диагностике заболевания, затруднить эндохирургическое лечение. Поэтому создание надежной методики расчета и изготовления многолинзовых оптических трубок для эндоскопов своевременно и актуально.
Не менее актуальна и другая задача: точная оценка колориметрических параметров различных видов оптических покрытий, обладающих цветностью, например, покрытий для цветного тонирования автомобильных стекол, энергосберегающих покрытий для оконных стекол, цветных тонированных зеркал. Отсутствие таких оценок может привести к значительному цветовому различию объектов, нарушению дизайна.
Для количественного измерения цвета Международной комиссией по освещению (МКО - CIE) рекомендованы основные стандарты и процедуры измерений, основанные на связи между спектральными характеристиками объекта и его цветовыми параметрами. Существенное влияние на цветовые параметры оптических систем, включающих элементы с оптическими покрытиями, оказывают спектральные характеристики используемых покрытий. Поэтому к конструкции оптических покрытий для таких систем
Помимо формы спектральных кривых, большое значение имеет ширина области просветления, которая обычно характеризуется отношением Х2 / A.J, где Х2 - длинноволновая граница отражения с остаточным отражением менее 0.5%, ^ - коротковолновая. Для вышеуказанных 3-слойных ахроматических покрытий эти величины составляют: для К8 Х2 / A,i = 1.74; для ТК14 — 1.69; для СТК19 ~ 1.81. Для перекрытия диапазона 400 - 700 нм, (область чувствительности цветового зрения стандартного колориметрического наблюдателя - Рис. 1) требуется просветление сХ2 / Х ~ 1.75.
Таким образом, имеется достаточно широкий ассортимент широкополосных просветляющих покрытий различной формы и с различными оптическими характеристиками, из которых можно выбрать необходимые нам покрытия. При выборе просветляющих покрытий следует учитывать технологические возможности реализации рассчитанных покрытий на имеющемся у производителей технологическом оборудовании. Приоритет должен отдаваться стандартным технологическим процессам, использованию для изготовления пленкообразующих материалов с хорошей воспроизводимостью параметров, с высокими эксплуатационными характеристиками. В соответствии с этим, мы рекомендуем методику выбора просветляющих покрытий, основанную на опыте использования известных конструкций покрытий [38 - 63].
В соответствии с формой спектральной кривой просветляющее покрытие будет иметь свои показатели цветности, несмотря на идентичность конструкции покрытия. Ниже представлены значения цветности вышеуказанных просветляющих покрытий на одной поверхности стекла К8, ТК14, ТК16 и СТК19 в равноконтрастном цветовом пространстве Lab (Таблица 3). Как следует из представленных данных, просветление одной поверхности практически бесцветно, но уже при просветлении 5-ти деталей (10 поверхностей), цветность просветления заметно увеличивается. Особенно