Повышение эффективности контроля качества компонентов астрономических и космических оптических систем

• Автор: Шаров, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.11.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с. : ил.

Реферат

Диссертация 172 с., 4 гл., 57 рис., 14 табл., 136 источников, приложение.

АПОХРОМАТ, ТЕЛЕСКОП, ФУНКЦИЯ ПЕРЕДАЧИ МОДУЛЯЦИИ, ИНТЕРФЕРОМЕТР, ВОЛНОВАЯ АБЕРРАЦИЯ, ТЕМПЕРАТУРНЫЙ КОЭФФИЦИЕНТ ЛИНЕЙНОГО

РАСШИРЕНИЯ, ДИЛАТОМЕТР

Объектами исследования являются средства и методы контроля ряда ключевых характеристик компонентов современных оптических систем, предназначенных для наблюдения и фотографирования астрономических объектов с Земли и земной поверхности из космоса.
Цель работы - повышение эффективности контроля высокоразрешающих оптических систем нового поколения и их компонентов за счёт повышения точности, информативности и производительности измерений.
В процессе работы усовершенствованы средства и методы контроля выходных характеристик объективов космической съёмки, а также их прогнозирования на промежуточных стадиях производства системы.
Повышена эффективность методов оценки и тонкой коррекции качества изображения оптических систем на основе интерферометрического контроля волнового фронта системы.
Увеличена точность контроля крупногабаритных оптических заготовок по ТКЛР, в том числе и по однородности данного параметра, за счёт применения усовершенствованной аппаратуры и методов контроля.
Результаты работы внедрены и используются при производстве широкого класса оптических систем и материалов.

Содержание

Введение
Глава
Современные направления развития некоторых компонетов АСТРОНОМИЧЕСКИХ И КОСМИЧЕСКИХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ВЫСОКОГО РАЗРЕШЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ КОНТРОЛЯ ИХ КАЧЕСТВА (ОБЗОР)
1.1 Объективы для систем наблюдения и фотографирования удалённых объектов.
Контроль и обеспечение характеристик их качества
1.1.1 Рефракторы-апохроматы для астрономических наблюдений на основе
фторфосфатных кронов с особыми свойствами
1.1.2 Оптические системы цифровой фотосъёмки для задач дистанционного
зондирования Земли
1.1.3 Общая характеристика интерферометрического метода измерения волновых
аберраций и его применение для доводки высокоразрешающих оптических систем
1.1.4 Метод оптического гетеродинирования и его преимущества для повышения
точности интерференционных измерений формы волнового фронта
1.1.5 Особенности процедуры окончательной доводки качества изображения
высокоразрешающих оптических систем
1.1.6 Сравнительный анализ аппаратуры и методов
измерения функции передачи модуляции оптических систем
1.1.6.1 Краткая характеристика основных методов контроля ФПМ оптических систем
1.1.6.2 Средства измерения оптических передаточных функций
1.2 Сегменты зеркал больших и сверхбольших астрономических телескопов-
рефлекторов. Контроль характеристик температурного расширения зеркальных заготовок
1.2.1 Общий обзор современных астрономических телескопов
с сегментированным главным зеркалом
1.2.2 Основные требования к характеристикам температурного расширения
материалов зеркал больших астрономических телескопов на примере проекта SALT
1.2.3 Краткий обзор известных методов измерения TKJ1P стекла и ситаллов

1.2.3.1 Абсолютные методы
1.2.3.2 Относительные методы
Выводы ПО ГЛАВЕ 1. ВЫБОР НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ. ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Глава
Исследование и разработка методов и средств для измерения и прогнозирования выходных харак теристик оптических
систем
2.1 Исследование системы производственного контроля объективов
по функции передачи модуляции (ФПМ)
2.1.1 Выбор математического аппарата получения количественных характеристик
качества изображения
2.1.2 Оптическая схема и принцип действия измерительной видеосистемы для
контроля ФПМ
2.1.3 Анализ источников погрешностей измерения ФПМ
2.1.4 Экспериментальная оценка точности измерения ФПМ разработанной
аппаратуры
2.1.5 Совершенствование средств контроля ФПМ
2.2 Контроль ФПМ оптических систем в широком интервале температур
2.3 Разработка оперативного метода количественной оценки
качества изображения оптических систем
2.3.1 Теоретические основы метода оценки первичных аберраций
2.3.2 Теоретический анализ возможностей метода
2.3.3 Экспериментальная оценка точности метода оперативной оценки аберраций ОС
2.4 Разработка аппаратуры для контроля коэффициента отражения оптических
покрытий
2.4.1 Схема и конструкция рефлектометра для контроля коэффициента отражения
просветляющих покрытий крупногабаритных линз
2.4.2 Источники погрешностей рефлектометра
2.4.3 Контроль спектрального коэффициента отражения и управление
коэффициентом отражения просветляющих покрытий
Выводы по главе

Для контроля ОПФ в точках +0,7 и -1 поля зрения достаточно повернуть контролируемый объектив на 180° вокруг оптической оси. Для контроля сагиттальной или меридиональной ОПФ необходимо повернуть ПЗС-линейку перпендикулярно продольному или поперечному изображению Ь-диафрагмы. Все эти операции, как то: открытие и закрытие Ь-диафрагмы, поворот контролируемого объектива и ПЗС-линейки, выборка сигналов и обработка данных управляются автоматически микрокомпьютером, позволяя производить быстрый контроль ОПФ в реальном времени. Полная процедура контроля занимает менее 2-3 минут.
1-лампа, 2-зеркало, 3-короткофокусный коллиматор, 4-конденсор, 5-длинпофокусный коллиматор,
б-изображение L-щели, 7-линейный ПЗС
Рис. 1.7 - Прибор для оперативного контроля ФПМ объективов [58]
К недостаткам прибора следует отнести невысокую точность измерений. Так, по оценкам самих авторов, относительная погрешность измерения ФПМ объектива на частоте 50 лин/мм составляет порядка 10%.
Оптическая скамья корпорации Eidolon [59] для контроля объективов оснащена модулем контроля ФПМ на базе ПЗС-видеокамеры с числом элементов 512x512, сопрягаемой с персональным компьютером при помощи 8-разрядной платы захвата изображения.