Разработка и исследование способов и устройств для сборки и юстировки оптических систем с асферическими поверхностями тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Семёнов Андрей Александрович

• Семёнов Андрей Александрович
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Семёнов Андрей Александрович

Введение

Глава 1 Способы сборки и юстировки объективов с асферическими поверхностями

1.1 Определение децентрировки асферических поверхностей

1.2 Центрировка элементов с асферическими поверхностями

1.3 Юстировка оптической системы

Выводы по главе

Глава 2 Разработка способов центрировки элементов с асферическими поверхностями

2.1 Способ центрировки крупногабаритных оптических элементов с асферическими поверхностями

2.2 Анализ влияния параметров оптического элемента на погрешности предложенного способа центрировки

2.3 Разработка интерферометрического способа центрировки асферических поверхностей в оправах

2.4 Аналитическое сравнение способов центрировки асферических поверхностей

Выводы по главе

Глава 3 Сборка двухзеркальных и трехкомпонентных оптических систем

3.1 Определение влияния конструктивных параметров двухзеркальных систем на расчетные допуски на децентрировку

3.2 Оценка технологических возможностей сборки и юстировки двухзеркальных объективов, выполненных по схеме Ричи-Кретьена

3.3 Интерферометрический способ для сборки и юстировки трехкомпонентных схем

Выводы по главе

Глава 4 Разработка устройств для сборки и юстировки

4.1 Установка крупногабаритного асферического зеркала в корпус объектива с использованием вспомогательной оптической марки

4.2 Установки для центрировки асферических поверхностей в оправах

4.3 Сборка четырехзеркального высокоапертурного объектива с минимальным количеством юстировочных элементов

Выводы по главе

Заключение

Список литературы

Приложение

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование способов и устройств для сборки и юстировки оптических систем с асферическими поверхностями»

Актуальность работы

Развитие оптико-электронных систем, все более широкое их использование в различных областях народного хозяйства, науки и техники неразрывно связано с развитием и совершенствованием оптических технологий [1]. Важным этапом развития оптических технологий является начало использования асферических поверхностей при создании оптических систем. Предложения по их использованию в оптических системах звучали еще с XVII века от Декарта, Ньютона, Кассегрена и Грегори. В XVII веке так же предпринимались первые попытки изготовления асферической оптики. Но технологические возможности по стабильному созданию качественных асферических поверхностей появились только в первой половине ХХ века. До этого времени считалось, что создание асферической поверхности - это искусство, а не отработанная технология. Кроме того, до конца ХХ века разработка сложных оптических систем, имеющих в наличии асферические поверхности, было задачей крайне трудной. Лишь только с началом массового использования ЭВМ и развития пакета прикладных программ, позволяющих осуществлять расчет оптических систем, асферическая оптика стала приобретать более широкое применение [2].

На сегодняшний день прогресс в области проектирования оптических систем направлен на:

- улучшение качества изображения;

- увеличение поля зрения;

- увеличение светосилы и пропускания оптических систем;

- уменьшение масса-габаритных характеристик и количества оптических элементов.

Все перечисленные усовершенствования могут быть достигнуты использованием асферических поверхностей в осесимметричных оптических системах.

Но для эффективного использования асферических поверхностей в оптических системах, например, использующихся в аппаратуре дистанционного зондирования Земли, требуется решение множества расчетных, конструкторских и технологических задач:

- разработка и расчет оптических систем с асферическими поверхностями;

- разработка технологий формообразования и контроля формы асферических поверхностей;

- разработка конструкции объективов с асферическими поверхностями;

- разработка способов сборки и юстировки оптических систем с асферическими поверхностями.

Теоретическая база и современные пакеты программ обеспечивают широкий спектр возможностей по расчету оптических систем, в том числе оптических систем с несколькими асферическими поверхностями [3-14]. Формообразование и контроль формы асферических поверхностей также имеет широкий спектр возможностей [15-26]. Однако задачи по разработке конструкции, способов сборки и юстировки оптических систем, особенно крупногабаритных, например, телескопов и высокоапертурных, например, оптических систем аэрокосмического базирования, на сегодняшний день являются менее освещенными. Кроме того, постоянное совершенствование таких систем требует развитие способов, позволяющих обеспечивать их сборку.

Указанные обстоятельства, сложность проведения операций сборки и юстировки определяют актуальность разработки и исследования способов и устройств для сборки и юстировки центрированных оптических систем с асферическими поверхностями.

Цель работы

Целью работы является разработка и исследование способов и средств, позволяющих обеспечить сборку и юстировку крупногабаритных и высокоапертурных

оптических систем, в которых используются оптические элементы с асферическими поверхностями.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи.

Задачи диссертационной работы

1. Анализ характеристик, преимуществ и недостатков существующих способов центрировки оптических элементов с асферическими поверхностями, способов сборки и юстировки оптических систем, в состав которых входят оптические элементы с асферическими поверхностями.

2. Разработка способа центрировки крупногабаритных оптических элементов с асферическими поверхностями. Анализ погрешностей разработанного способа.

3. Разработка способа центрировки высокоапертурных асферических поверхностей оптических элементов в оправах с последующей проточкой посадочных баз оправы. Анализ погрешностей разработанного способа.

4. Анализ влияния конструктивных параметров осесимметричной двухзер-кальной системы на расчетные допуски взаимной децентрировки. Исследование предельных технологических возможностей сборки и юстировки двухзеркальных объективов с асферическими поверхностями.

5. Разработка интерферометрического способа юстировки осесимметричных трехкомпонентных объективов с асферическими поверхностями.

Научная новизна работы заключается в разработке и анализе оригинальных способов сборки и юстировки сложных многокомпонентных систем:

- предложен способ центрировки асферических поверхностей в оправах, основанный на использовании системы интерферометр - голограммный компенсатор для совмещения оси асферической поверхности с осью вращения шпинделя станка, что позволило изготовить базовые поверхности на оправе оптического элемента;

- предложен способ центрировки асферических поверхностей крупногабаритных оптических элементов, основанный на использовании голограммного компенсатора в качестве промежуточной базы, что позволило установить оптическую марку соосно асферической поверхности в качестве базового элемента;

- предложен способ юстировки осесимметричных трехкомпонентных систем, основанный на анализе волнового фронта в центре и четырех точках поля зрения и использовании весовых коэффициентов, полученных в модели оптической схемы, позволяет определить и устранить децентрировки компонентов относительно главного зеркала.

Практическая значимость работы

1. Разработанный способ определения положения оси асферической поверхности в пространстве используется при установке крупногабаритного зеркала с асферической поверхностью в корпус объектива с погрешностью 75 мкм и 12", снижает трудозатраты при сборке крупногабаритных телескопов, при предварительной сборке среднегабаритных оптических систем.

2. Использование разработанного интерферометрического способа и установки для центрировки асферических поверхностей в оправах диаметром до 360 мм позволяет оптимизировать сборку и юстировку оптических систем за счет уменьшения количества юстировочных элементов в объективах насыпной конструкции, позволяет изготавливать высокоапертурные объективы, в том числе высокоразрешающий четырехзеркальный объектив с поперечными подвижками вторичного зеркала.

3. Использование полученных зависимостей расчетных и технологических допусков на децентрировку от конструктивных параметров и длин волн осесиммет-ричных двухзеркальных объективов позволяет на начальном этапе проектирования оценить порядок величин расчетных и технологических допусков и по их соотношению определить требуемые юстировочные элементы конструкции и способ сборки.

4. Применение интерферометрического способа юстировки осесимметрич-ных трехкомпонентных оптических систем позволяет по критериям качества изображения в виде аберрационных коэффициентов комы в центре поля зрения, астигматизма и дефокусировки в 4 симметричных точках поля зрения и по смещению автоколлимационного изображения вычислить децентрировки второго зеркала и третьего компонентов относительно оси главного зеркала.

Методология и методы исследований

Для решения поставленных задач в диссертационной работе использовались методы расчета и компьютерного моделирования с применением программ автоматического расчета (Microsoft Excel) и специализированных пакетов программных комплексов для расчета оптических систем (Zemax), методы экспериментального определения формы волнового фронта, прошедшего или отраженного от контролируемых изделий, с применением специализированных программ определения волновых аберраций (WinFringe, DiOpto, ^Shape Professional). Практическая проверка разработанных способов осуществлена с использованием разработанных установок центрировки при создании множества оптических систем.

Научные положения

1. Установка системы интерферометр - голограммный компенсатор и асферической поверхности соосно оси вращения шпинделя токарного станка и проточка цилиндрической образующей и посадочной плоскости оправы оптического элемента позволяет совместить ось асферической поверхности и опорных баз оправы с погрешностью до 3 мкм и 3" и минимизировать количество юстировочных элементов в объективах насыпной конструкции;

2. Анализ волнового фронта, отраженного от асферической поверхности, и использование кольцевой структуры голограммного компенсатора в качестве промежуточной базы для установки визирной трубы соосно асферической поверхности позволяет установить оптическую марку соосно асферической поверхности с

погрешностью до 40 мкм и 6" и использовать ее в качестве базового элемента при сборке крупногабаритных систем;

3. Определение и устранение децентрировок вторичного зеркала и третьего компонента трехкомпонентных объективов по результатам анализа состава аберрационных коэффициентов волнового фронта в центре и в четырех симметричных точках поля зрения позволяет минимизировать аберрации волнового фронта объектива по всему полю зрения.

Разработанные способы могут быть рекомендованы для использования при изготовлении оптических систем с асферическими поверхностями для комплексов дистанционного зондирования поверхности Земли.

Внедрение результатов работы

Способ определения положения оси асферической поверхности в пространстве (Патент России №2658106. 2018 г.) используется при установке крупногабаритного главного зеркала в корпус крупногабаритного высокоапертурного объектива УПК «Галера» в АО «Научно-исследовательском институте оптико-электронного приборостроения».

Интерферометрический способ центрировки асферических поверхностей в оправах (Патент России №2186481. 2019 г.) использовался при центрировке оптических элементов, входящих в состав объективов оптико-электронных одноканаль-ных и двухканальных испытательных стендов, СЧ ОКР «Сокол-ИПС-Комета» каналов видимого и инфракрасного диапазонов в АО «Научно-исследовательском институте оптико-электронного приборостроения».

Установка для центрировки асферических поверхностей (патенты России № 186481 2019 г., №201539 2020 г.) используется при создании объективов оптической системы «Диксон» в АО «Научно-исследовательском институте оптико-электронного приборостроения».

Реализация научных результатов представлена в отчетах проведенных ОКР, а также в актах использования, приведенных в приложении 1. Выполненные с использованием разработанных способов установки и изделия используются в АО «Комета» и в АО «НПО «Орион».

Апробация работы

Результаты работы были представлены на конференциях: XLV научная и учебно-методическая конференция, Университет ИТМО в 2016 г., XII международная конференция «Прикладная оптика-2016» в 2016 г., VI Конгресс молодых ученых, Университет ИТМО в 2017 г., Оптико-электронные комплексы наземного и космического базирования, ЛЗОС в 2019 г.

Публикации

По теме диссертации опубликованы 13 научных трудов: 4 статьи в изданиях из перечня ВАК, 2 в материалах международной и российской конференций и сборниках, в соавторстве получено 5 патентов на полезные модели и 2 патента на изобретения.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и 1 приложения; содержит 1 61 страницу машинописного текста, 67 рисунков и 6 таблиц. Список литературы включает в себя 89 наименований. Нумерация используемых литературных источников сквозная по всему тексту. Нумерация рисунков и формул выполнена по главам.

Глава 1 Способы сборки и юстировки объективов с асферическими

поверхностями

При сборке оптических систем для установки оптических элементов могут производиться различные технологические операции. Их выбор во многом зависит от соотношения расчетных и технологических допусков на децентрировку оптических элементов.

В зависимости от величины расчетных допусков и конструкции системы бывает достаточно определить величину и направление линейной (А) и угловой (а) децентрировок [27] асферической поверхности относительно опорной, геометрической или посадочной базы (рисунок 1.1) с последующим смещением в противоположном децентрировке направлении.

Рисунок 1.1. Линейная (А) и угловая (а) децентрировки асферической поверхности относительно опорной геометрической базы. ОО' - геометрическая ось оптического элемента, О1О'1 - ось асферической поверхности

Центрировка - технологическая операция по совмещению в пространстве оси оптического элемента с базовой осью. В качестве базовой оси может выступать как ось всей оптической системы, ось вращения шпинделя токарного станка, на котором выполняется операция центрировки, так и геометрическая ось детали или ось

О

О' О;

дополнительного элемента, например, оправы. В случаях, когда центрировка сложно выполнима или не дает требуемый результат, производится юстировка оптической системы. Юстировка - совокупность технологических операций, обеспечивающих требуемые выходные параметры оптической системы.

Данные этапы являются ключевыми при изготовлении: плохо сцентрированные или плохо отъюстированные оптические элементы приводят к появлению в оптических системах аберраций децентрировки, значительно ухудшающие качество изображения.

Способам, обеспечивающим высокий уровень центрировки сферических поверхностей, посвящено множество работ, например, [28-32], но использование асферических поверхностей усложняет процессы центрировки и юстировки, а в отечественной и зарубежной литературе этот вопрос недостаточно широко освещен, практически недостаточно исследован.

Большинство существующих технологий изготовления асферических поверхностей [33-36] не позволяют изготовить поверхность заданной формы и одновременно получить положение оси поверхности относительно геометрических баз с требуемыми по расчету допусками на децентрировку. Оси асферических поверхностей, изготавливаемых по разным технологиям, могут иметь линейную децен-трировку относительно собственных геометрических баз до миллиметра и угловую децентрировку до нескольких угловых минут. Учитывая, что при расчете оптической системы для асферизации выбирается один из самых наиболее высокоапер-турных элементов, практически всегда децентрировка превышает допустимые расчетные значения для данной поверхности. Поэтому при сборке объективов использовать собственные геометрические базы элементов с асферическими поверхностями возможно лишь в случаях с низкоапертурными системами. В связи с этим для установки оптического элемента при сборке объектива необходимо либо определять величину децентрировки осей асферических поверхностей отдельных элементов, либо осуществлять центрировку их асферических поверхностей относительно опорных баз.

1.1 Определение децентрировки асферических поверхностей

Децентрировка асферической поверхности как правило определятся относительно цилиндрической боковой и посадочной торцевой поверхности оптического элемента или оправы, в которой закреплен оптический элемент. Способы определения децентрировки можно разделить на контактные и бесконтактные. К контактным способам можно отнести:

- интерференционный способ с использованием сферического пробного стекла;

- способ с использованием сферометра;

- способ с использованием координатно-измерительной машины (КИМ).

Анализ и сравнение рассматриваемых способов производится по следующим

критериям:

- возможность определения линейной и угловой децентрировки;

- возможность центрировки выпуклых и вогнутых деталей;

- возможность контроля внеосевых, высокоапертурных, с центральным экранированием поверхностей;

- сложность юстировочного оборудования.

В бесконтактных способах используются бесконтактные датчики угла или приближения, автоколлимационные трубы или интерферометры. Эти способы могут использоваться как при определении децентрировки асферической поверхности, так и при её центрировке.

Контактные способы определения децентрировки

Один из способов определения децентрировки асферических поверхностей -с использованием сферического пробного стекла близкого радиуса. Данный способ, предложенный В.Г Зубаковым [37], позволяет измерять смещение вершины асферической поверхности относительно цилиндрической боковой поверхности.

Интерференционный способ измерения децентрировки с использованием сферического пробного стекла (рисунок 1.2) выполняется следующим образом: пробное стекло самоустанавливается на измеряемой поверхности, в воздушном промежутке возникает интерференционная картина. Децентрировка вершины поверхности определяется с использованием микроскопа по смещению центра интерференционных колец относительно оси боковой цилиндрической поверхности.

Рисунок 1.2. Схема измерения децентрировки асферических поверхностей интерференционным способом. 1 - сферическое пробное стекло, 2 - асферическая поверхность, т - геометрическая ось асферической поверхности, 0 - вершина асферической поверхности, у - величина линейной децентрировки асферической поверхности

Несмотря на свою простоту и надежность данный способ позволяет измерить только смещение вершины асферической поверхности относительно боковой цилиндрической поверхности, но не наклон оси асферической поверхности относительно плоской базы. Способ имеет возможность контроля децентрировки выпуклых и вогнутых асферических поверхностей, но не применим к асферическим поверхностям с высокой асферизацией, к асферическим поверхностям с центральным

отверстием, к внеосевым асферическим поверхностям и к асферическим поверхностям большого диаметра. При сборке данный элемент необходимо обеспечить юс-тировочными подвижками для устранения децентрировки.

На погрешность способа помимо погрешности устройства для наведения влияет астигматизм поверхности, эксцентричность отдельных зон и цилиндрич-ность оптического элемента. Погрешность измерения децентрировки можно уменьшить увеличением количества наведений на разных радиусах и сечениях.

Другой контактный способ измерения децентрировки оптической оси асферической поверхности был предложен А.П. Семеновым и В.Е. Патрикеевым в работах [38-40]. В способе для измерения децентрировки оси асферической поверхности используется линейный трехточечный сферометр (рисунок 1.3), который помещают последовательно вдоль радиального направления на одинаковом расстоянии от края в различных сечениях. По относительной разности измеренных значений вычисляют величину смещения оптической оси асферической поверхности относительно боковой цилиндрической поверхности.

Рисунок 1.3. Измерение величины децентрировки с использованием сферометра. А1, А2, А3 - точки касания сферометром асферической поверхности с использованием сферометра для определения децентрировки

Данный способ имеет возможность контроля децентрировки выпуклых и вогнутых асферических поверхностей. Недостатками способа является невозможность определения наклона асферической поверхности, контроля некруглых и

внеосевых оптических элементов, сложность контроля децентрировки асферических поверхностей оптических элементов малых габаритов. При сборке элемент необходимо обеспечить юстировочными подвижками для устранения измеренной децентрировки.

Погрешность способа зависит от цилиндричности оптического элемента, шероховатости асферической поверхности и цилиндрической боковой поверхности, на которую опирается сферометр, величины базы сферометра.

Невозможность определения угловой децентрировки оси асферической поверхности приводит к необходимости проведения юстировки данной асферической поверхности при сборке. При этом разворот оптического элемента необходимо проводить вокруг вершины асферической поверхности, в противном случае необходимо учитывать и исправлять дополнительное смещение, вносимое наклоном.

В настоящее время при работе с асферическими поверхностями распространено использование КИМ. Несмотря на то, что в последние годы начинают появляться бесконтактные КИМ с использованием лазерного сканирования, наиболее распространены КИМ, использующие контактные датчики. Возможность определения формы асферической поверхности с использования КИМ описана в работе [41], а измерение децентрировки асферической поверхности описано в работе [42].

Измерение величины децентрировки асферической поверхности относительно геометрических баз оптического элемента, например, посадочной плоскости и цилиндрической боковой поверхности, производится после составления трехмерной карты высот асферической поверхности в системе координат, согласованной с геометрическими базами оптического элемента. После составления карты высот производится итерационная процедура подгонки измеренных данных карты высот асферической поверхности под математическую модель идеальной требуемой формы асферической поверхности. Программно выполняется математический разворот и смещение математической модели измеренной формы поверхности вокруг ее вершины до минимизации отклонения измеренной формы поверхности от расчетной формы поверхности.

Полученные данные разворота и смещения являются угловой и линейной де-центрировкой асферической поверхности относительно опорных баз соответственно.

Преимуществом такого способа определения децентрировки асферических поверхностей является возможность определения положения оптической оси асферической поверхности относительно дополнительной базы, а не только геометрической, возможность определения положения оси вогнутых, выпуклых или внеосе-вых оптических элементов, оптических элементов с центральным экранированием или некруглой формы, а также крупногабаритных оптических элементов без составления крупногабаритных оптических схем контроля.

Недостатками способа является необходимость разработки программного обеспечения для определения смещения и наклона оси асферической поверхности. При сборке оптический элемент необходимо обеспечить линейными и угловыми юстировочными подвижками для устранения измеренной децентрировки.

Погрешность определения положения оси асферической поверхности относительно опорных баз, помимо погрешностей КИМ, зависит от диафрагменного числа и светового диаметра асферического поверхности, цилиндричности оптического элемента и плоскостности его опорных баз [42].

Но использование контактных способов определения децентрировки асферических поверхностей может повредить рабочую оптическую поверхность. Бесконтактные способы не имеют этого недостатка.

Определение децентрировки с использованием двух датчиков

В работе [43] изложен бесконтактный способ определения децентрировки асферических поверхностей оптических элементов с помощью датчика угла, поочередно направленного на различные зоны асферической поверхности, с последующим разворотом контролируемой детали и регистрацией отклонения угла по показаниям датчика (рисунок 1.4).

а

б

Рисунок 1.4. Схема измерения децентрировки асферической поверхности относительно оси вращения с использованием двух датчиков угла, установленных в вершине (а) и на краю (б) асферической поверхности. 1 - источник излучения, 2 - тест-объект, 3 - проекционная оптическая система, 4 - узел регистрации, 5 - контролируемая асферическая поверхность, I-I - ось вращения, в - угол между оптической осью проекционной оптической системы и осью вращения I-I

Использование данного способа позволяет определить децентрировку асферической поверхности у вогнутых и выпуклых поверхностей, но способ не позволяет определять децентрировку поверхностей с имеющимся у большинства зеркал осевых зеркальных и зеркально линзовых систем центральным экранированием и внеосевых поверхностей. Кроме того, способ не позволяет определить угловую децентрировку относительно оси вращения.

На погрешность данного способа влияет угол, выбранный для измерений, величина выноса датчика относительно оси вращения и диафрагменное число асферической поверхности.

Развитие способа изложено в работах [44-47]. Например, в одной из работ [44] с использованием автоколлимационного и линейного датчиков, направленных на разные зоны, определяются угловая и линейная децентрировки асферической поверхности относительно оси вращения (рисунок 1.5).

1

Рисунок 1.5. Схема измерения децентрировки асферической поверхности с использованием автоколлимационного и линейного датчиков. 1 - автоколлимационный датчик, 2 - линейный датчик, 3 - оптический элемент с асферической поверхностью, Я - радиус кривизны при вершине, ё - половина светового диаметра, С - линейная децентрировка асферической поверхности относительно оси вращения, в - угловая децентрировка асферической поверхности относительно оси вращения

Для повышения чувствительности линейный датчик направлен на зону с наибольшим градиентом высоты. Чувствительность автоколлимационного датчика практически не зависит от зоны, на которую он направлен, поэтому он направлен на зону с наименьшим градиентом высоты, а его фокальная точка совмещена с центром кривизны ближайшей сферы асферической поверхности.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Семёнов Андрей Александрович, 2023 год

/ ■

1 т * *

j^Fzernike Wave aberration

АРЛ Center: XO: 3.3 pix

Radius: 236.8 pix

Unit: lambda (632.8 Order: RMS residual 0.12

Zero CO

0.04 0.04

J Start | | Ц pShape(TM) Professi... ^|CONTR(G:)

0% |5ystem on | MUM

Desktop w | « ^ ffi 1

Рисунок 4.5. Результаты расшифровки интерференционной картины

По результатам расшифровки интерференционной картины видно, что аберрационные коэффициенты С6 и С7, отвечающие за аберрацию типа кома третьего порядка, не превышают значения 0,05, что подтверждает высокую точность совмещения оси системы интерферометр - голограммный компенсатор и оси асферической поверхности.

Визирная труба устанавливается за держателем главного зеркала на ось голо-граммного компенсатора. Оптическую марку устанавливают на ось визирной трубы с использованием юстировочных подвижек (рисунок 4.6).

Рисунок 4.6. Оптическая марка с юстировочными подвижками. 1 - оптическая марка, 2 - поперечная подвижка оптической марки, 3 - угловые подвижки оптической марки

Таким образом, с использованием описанного способа была определена ось главного зеркала и установлена оптическая марка в виде перекрестия соосно асферической поверхности.

Была произведена установка главного зеркала на корпус оптической системы при вертикально расположенной оптической оси. После разворота оптической оси

в горизонтальное положение установили визирную трубу ППС-11 соосно линзовому компенсатору: при фокусировке визирной трубой на бесконечность угловыми подвижками совместили перекрестие от плоскопараллельной пластины, прикрепленной к посадочному фланцу, с перекрестием визирной трубы, линейными подвижками при фокусировке на центр кривизны крайней поверхности линзового компенсатора совместили отраженное перекрестие с перекрестием визирной трубы. С использованием визирной трубы измерили линейную и угловую децен-трировку оптической марки относительно оси линзового компенсатора. Развернули оптической осью объектива в вертикальное положение. Окончательной операцией произвели смещение и разворот главного зеркало на измеренную величину децентрировки.

Линейная погрешность установки главного зеркала на ось линзового компенсатора А определяется по формуле

Д= + 2Д?р + 2ДМ + 2Д2 + 2Д32 , (4.1)

Аи=13 мкм - линейная погрешность определения положения оси асферической поверхности относительно системы интерферометр - голограммный компенсатор, мкм (коэффициент 2 - из-за погрешности по двум ортогональным координатам);

Атр=27,5 мкм - погрешность поперечной установки визирной трубы на ось голограммного компенсатора при расстоянии 1,5 м, мкм, (коэффициент 2 - из-за погрешности по двум ортогональным координатам);

Ам=22,5 мкм - погрешность поперечной установки оптической марки на ось визирной трубы при расстоянии 0,5 м, мкм. (коэффициент 2 - из-за погрешности по двум ортогональным координатам);

Ал=30 мкм - погрешность поперечной установки визирной трубы на ось линзового компенсатора при расстоянии 2 м, мкм, (коэффициент 2 - из-за погрешности по двум ортогональным координатам);

Аз=22,5 мкм - погрешность поперечной установки оптической марки на ось визирной трубы при операции установки главного зеркала в корпус при расстоянии 0,5 м, мкм, (коэффициент 2 - из-за погрешности по двум ортогональным координатам).

Угловая погрешность установки главного зеркала на ось линзового компенсатора 5 определяется по формуле

5 = ^252 + 25г3 + 85т3р , (4.2)

5и=6" - угловая погрешность установки системы интерферометр - голо-граммный компенсатор на ось асферической поверхности, угл.сек. (коэффициент 2 - из-за погрешности по двум ортогональным координатам);

5г= 1,5" - угловая погрешность установки голограммного компенсатора относительно интерферометра, угл.сек., (коэффициент 2 - из-за погрешности по двум ортогональным координатам);

5тр=3" - угловая погрешность наведения визирной трубы, угл.сек. (коэффициент 2 - из-за погрешности по двум ортогональным координатам и еще 4 - из-за наведений на голограммный компенсатор и на оптическую марку при установке марки и при установке зеркала в корпус).

Погрешность определения положения оси асферической поверхности относительно системы интерферометр - голограммный компенсатор рассчитывалась при предельном значении аберрационного коэффициента комы С=0,1.

Погрешность установки главного зеркала на ось линзового компенсатора составляет А=75 мкм и 5=12".

После установки вторичного зеркала производилась его юстировка с использованием интерферометрического способа юстировки по симметрии аберрационных коэффициентов.

4.2 Установки для центрировки асферических поверхностей в оправах

Для центрировки асферических поверхностей диаметром до 360 мм различной формы была разработана и реализована установка, основанная на схеме интер-ферометрического способа центрировки асферических поверхностей в оправах.

Для проведения центрировки использовалось следующее оборудование:

- универсальный токарно-винторезный станок модели LZ360S;

- центрировочный патрон;

- интерферометр фазовый Fisba ^phase;

- автоколлиматор АК-0,5М;

- стол пятикоординатный;

- цифровой индикатор ГО-025;

- штатив магнитный.

С использованием данного способа была выполнена центрировка нескольких асферических поверхностей.

Пример центрировки высокоапертурного зеркала с центральным экранированием в оправе на станке представлен на рисунках 4.7-4.19.

Оценка погрешности определения положения оси высокоапертурной асферической поверхности представлена на рисунке 4.7.

Рисунок 4.7. Расчет погрешности определения положения оси асферической поверхности

В пакете расчетных программ 7ешах заданы параметры схемы контроля формы асферической поверхности с голограммным компенсатором. Смещением и разворотом асферической поверхности контролируют величину аберрационного коэффициента комы 78 при сохранении положения фокальной точки. Сохранение положения фокальной точки возможно контролировать с помощью функции «Interferogram» добиваясь сохранения нулевой интерференционной картины. Погрешность определения положения оси (рисунок 4.7) при коэффициенте комы 78=0,05 составляет 1,7 мкм и 4.1* 10-4 угл.град.

Оптический элемент с асферической поверхностью через оправку закрепляют в центрировочный патрон токарного станка. Выполняют предварительную центрировку асферической поверхности по цилиндрической поверхности и посадочной поверхности оправы. Пятикоординатный стол с системой интерферометр -голограммный компенсатор устанавливается на направляющую станка.

Угловыми подвижками голограммного компенсатора и продольной подвижкой интерферометра добиваются минимального количества интерференционных полос от вспомогательной структуры голограммного компенсатора (рисунок 4.8).

Рисунок 4.8. Установка голограммного компенсатора относительно интерферометра с использованием вспомогательной голограммного структуры.

Линейными и угловыми подвижками системы интерферометр - голограмм-ный компенсатор добиваются минимальных значений аберрационных коэффициентов комы С6 и С7 (рисунок 4.9). Обнуляют значения цифровых индикаторов и автоколлиматора.

Рисунок 4.9. Совмещение системы интерферометр - голограммный компенсатор с осью асферической поверхности.

Разворачивают шпиндель станка на 180° (рисунок. 4.10).

Рисунок 4.10. Вид интерференционной картины после разворота шпинделя станка на 180°

Повторно выполняют совмещение системы интерферометр - голограммный компенсатор с осью асферической поверхности (рисунок 4.11). С использованием цифровых индикаторов и автоколлиматора фиксируют изменение положения системы интерферометр - голограммный компенсатор относительно положения до разворота шпинделя станка. Линейными и угловыми подвижками пятикоординат-ного стола устанавливают систему интерферометр - голограммный компенсатор в среднее положение.

Р* ЕЛ Сч<4 СопМ АпЛж Мойв Е^га И«« УЛгеЫ ННс _

□|<а|а|и|а>| Ц а|а| т№ ш^Г«^ П^Г си. I ■ -1 »1 I Н*-1 I I

»ЧхнЫр, рптП 80ХП. 5»«етог. МЦИ

Рисунок 4.11. Совмещение системы интерферометр - голограммный компенсатор с осью асферической поверхности после разворота шпинделя станка

Подвижками центрировочного патрона добились совмещения системы интерферометр - голограммный компенсатор и оси асферической поверхности. Интерференционные картины до и после разворота представлены на рисунке 4.12.

а б

Рисунок 4.12. Вид интерференционной картины до (а) и после (б) разворота шпинделя станка после первой итерации центрировки

Выполнили еще одну итерацию по установке системы интерферометр - го-лограммный компенсатор на ось вращения шпинделя станка. Результаты после второй итерации представлены на рисунках 4.13 и 4.14.

с«* '.'У4>1- Им: 1—. VI.I.-. ум

0|ДУ|Н|а| ->| Т№| ч.ЦГда.||ГйПГ С!» I .■,.., II >1-1 |«К1 "Ы

Рисунок 4.13. Результаты интерференционного контроля до разворота шпинделя станка

Рисунок 4.14. Результаты интерференционного контроля после разворота шпинделя станка на 180°

После второй итерации при вращении шпинделя станка интерференционная картина сохраняет свое положение, меняются только аберрационные коэффициенты из-за децентрировки оси асферической поверхности относительно оси вращения шпинделя станка.

По результатам интерференционного контроля аберрационные коэффициенты комы С6, С7 до и после разворота составляли С6=0,21, С7=0,47 и С618о=-1,13, С7180=-2,60. Средние значения аберрационных коэффициентов С6ср=-0,46, С7ср=-1,07.

Разворотами и смещением асферической поверхности добиваемся получения средних значений аберрационных коэффициентов комы С6ср и С7ср.

На практике после получения средних значений аберрационных коэффициентов был выполнен малый разворот системы интерферометр - голограммный компенсатор при котором значение аберрационного коэффициента С6 изменился с -0,46 до -0,32, аберрационного коэффициента С7 изменился с -1,08 до -0,79. Результаты интерференционного контроля приведены на рисунках 4.15, 4.16, 4.17.

Рисунок 4.15. Результаты интерференционного контроля до разворота шпинделя станка

Рисунок 4.16. Результаты интерференционного контроля после разворота шпинделя станка на 90 °

Н1е Е<№ ОаЬа СогЛо! Дга1у5й Мо(1е Ейга Вен Щгйою Не1р

□ МйШЫ Л] й|а| I ЧпГс«Гму| I | Ыеа; С.ИЬ I Наш | I «|зо| Ы Ш\ " \

Рисунок 4.17. Результаты интерференционного контроля после разворота шпинделя станка на 180 °

Аберрационные коэффициенты комы в трех положения С60=-0,32, С70=-0,79, С69о=-0,34, С790=-0,79, С6180=-0,35, С7180=-0,81 изменяются не более 0,05, что говорит о высокой соосности оси асферической поверхности и оси вращения шпинделя станка.

После выполнения центрировки были проточены цилиндрический и посадочные базы оправы.

Расчет погрешности определения положения оси, результаты центрировки другой асферической поверхности представлен на рисунках 4.18, 4.19.

Рисунок 4.18. Расчет погрешности определения положения оси асферической

поверхности

Рисунок 4.19. Результаты интерференционного контроля центрированной асферической поверхности до и после разворота шпинделя станка

Для выполнения центрировки оптических элементов с асферическими поверхностями без голограммного компенсатора в состав установки было включено дополнительное оборудование:

- автоколлимационный микроскоп Забелина ЮС-13;

- автоколлимационная система контроля аберраций оптических систем «АСКА-СБ» [87];

- интерферометр лазерный ФТИ-100;

- лазерный датчик линейных перемещений ЬЛН-0103Л-ЯЛ-С5.

За счет данного оборудования в установке реализуются две дополнительные схемы центрировки асферических поверхностей.

Первая дополнительная схема центрировки выполнена на базе автоколлимационной системы контроля аберраций оптических систем «АСКА-СБ», основанной на датчике Шака-Гартмана (рисунок 4.20).

Рисунок 4.20. Схема центрировки вогнутых асферических элементов с малой величиной асферизации. 1 - центрировочный патрон токарного станка; 2 - центрируемый асферический элемент; 3 - автоколлимационная система контроля аберраций оптических систем «АСКА-СБ»; 4 - цифровой индикатор ГО-С125; 5 - плоское зеркало; 6 - пятикоординатный стол ИПВС.127.000; 7 - автоколлиматор АК-0,5М

В данной схеме производится центрировка асферических поверхностей малой величиной асферизации (размах отраженного волнового фронта РУ<50А). Использование датчика Шака-Гартмана также позволяет определять аберрационные коэффициенты в реальном времени, что ускоряет процесс центрировки. Цифровые индикаторы и автоколлиматор позволяют определить биение оси асферической поверхности при вращении шпинделя станка.

При необходимости центрировки вогнутых асферических поверхностей с высокой асферизацией, но при отсутствии голограммного компенсатора, используется виброустойчивая схема [44], представленная на рисунке 4.21.

г

\

N

Рисунок 4.21. Схема центрировки вогнутых асферических элементов с высокой асферизации. 1 - центрировочный патрон токарного станка, 2 - центрируемый асферический элемент, 3 - станина токарного станка, 4 - лазерный датчик линейных перемещений, 5 - автоколлимационный микроскоп Забелина ЮС-13, 6 - задняя бабка токарного станка

Одновременное использование автоколлимационного микроскопа и лазерного датчика линейных перемещений позволяют исключить компенсацию смещения автоколлимационной точки из-за наклона асферической поверхности смещением асферической поверхности.

Центрировка оптического элемента с асферической поверхностью производится до минимизации биения автоколлимационного изображения и минимизации биения показаний лазерного датчика линейных перемещений при вращении шпинделя станка.

На рисунке 4.22 приведено изображение практической схемы центрировки асферической поверхности с использованием схемы, указанной на рисунке 4.21.

Рисунок 4.22. Центрировка асферической поверхности на станке с использованием линейного датчика приближения и автоколлимационного микроскопа. 1 - центрируемая асферическая поверхность, 2 - лазерный датчик линейных перемещений, 3 - автоколлимационный микроскоп

Для центрировки выпуклых асферических поверхностей используется схема (рисунок 4.23), имеющая аналогичный принцип работы со схемой, приведенной на рисунке 4.21. В этом случае интерферометр лазерный ФТИ-100 используется в качестве автоколлимационного микроскопа. Замена произведена из-за низкой чувствительности автоколлимационного микроскопа Забелина ЮС-13 при работе с выпуклыми поверхностями большого радиуса.

Рисунок 4.23. Схема центрировки выпуклых асферических элементов. 1 - центрировочный патрон токарного станка, 2 - центрируемый асферический элемент, 3 - станина токарного станка, 4 - лазерный датчик линейных перемещений, 5 - интерферометр лазерный ФТИ-100

Центрировка выпуклой асферической поверхности также производится до минимизации биения показаний лазерного датчика линейных перемещений и минимизации биения изображения интерференционной картины при вращении шпинделя станка.

В результате выполненных работ на опытном участке сборочного цеха опытного производства предприятия АО «НИИ ОЭП» создано рабочее место, позволяющее производить центрировку осесимметричных асферических поверхностей в оправах с последующей проточкой опорных посадочных баз.

4.3 Сборка четырехзеркального высокоапертурного объектива с минимальным количеством юстировочных элементов

Рассматривалась высокоапертурная оптическая система диаметром более 200 мм, являющаяся каналом видимого диапазона бортовой многоспектральной информационной системы, сборку и юстировку которой также необходимо было произвести [88]. Оптическая система с диафрагменным числом К=1,06 состояла из трех

вогнутых и одной выпуклой зеркальных асферических поверхностей [89]. Ввиду особенностей использования данной оптической системы к её конструкции выдвигались дополнительные требования: максимальной термостабильности и виброустойчивости. Принципиальная оптическая схема приведена на рисунке 4.24.

2 14 3

Рисунок 4.24. Принципиальная оптическая схема ПК ВД. 1 - главное зеркало, 2 - вторичное зеркало, 3 - третье зеркало, 4 - четвертое зеркало, Б' - фокальная точка оптической системы

Предложенный в §2.1 способ сборки и юстировки данной оптической системы не мог быть использован в связи с тем, что корпус оптической системы имеет закрытый вид и отсутствует возможность демонтажа оптической марки в корпусе.

Был выполнен анализ возможностей применения различных способов сборки оптической системы:

- определение децентрировки зеркал с дальнейшим её устранением при установке оптического элемента в корпус;

- использование голограммного компенсатора при сборке;

- центрировка оптических элементов на токарном станке;

- сборка с использованием КИМ.

Определение децентрировки с дальнейшим её устранением при установке оптического элемента требует наличия в составе конструкции штатных или съемных подвижек. Использование штатных подвижек для центрировки каждого оптического элемента невозможно из-за ухудшения термостабильности и виброустойчивости. Использование съемных юстировочных подвижек возможно, но трудновыполнимо, так как необходимо обеспечить каждый оптический элемент двумя линейными и двумя угловыми подвижками. От данного способа при сборке решено отказаться.

Использование голограммного компенсатора при сборке позволило бы собрать каждую половину оптической системы независимо от другой. Но, так как установка голограммного компенсатора при сборке двухзеркальной системы, содержащей выпуклую поверхность, производится между зеркалами и невозможна при закрытой конструкции, сборка такой половины с использованием голограмм-ного компенсатора трудновыполнима. Кроме того, в каждой половине должна иметься возможность юстировки либо обоих зеркал, либо голограммного компенсатора и одного из зеркал. От данного способа при сборке решено отказаться.

Центрировка асферических элементов на токарных станках с использованием интерферометра (рисунок 1.8) не представляется возможным из-за высокой асферизации и малых значений диафрагменного числа асферических поверхностей. При использовании других способов центрировки, например, способов центрировки с использованием интерферометра сдвига, не все расчетные допуски выполняются. Для дальнейшей сборки необходимо в конструкции включать дополнительные юстировочные подвижки.

Проведение сборки при помощи КИМ невозможно из-за закрытого корпуса оптической системы и отсутствия доступа к опорным базам зеркал. Также при сборке данным способом требуются юстировочные подвижки зеркал по двум координатам, что ухудшает термостабильность и виброустойчивость всей системы.

С точки зрения технологичности использование насыпной конструкции объектива с зеркалами в предварительно центрируемых оправах наиболее выгодно

[81]. Поэтому было принято решение при сборке данной оптической системы для предварительной установки оптических элементов с асферическими поверхностями на ось оптической системы использовать разработанный интерферометриче-ский способ центрировки асферических поверхностей в оправах. В проточенные за одну установку базы половин корпуса устанавливаются отцентрированные в оправах оптические элементы насыпным методом.

Линейная погрешность установки зеркал в корпус А определялась по формуле

Д= 72Д|+2Д2Г+Д! , (4.3)

Аи - линейная погрешность определения положения оси асферической поверхности, мкм, (коэффициент 2 - из-за погрешности по каждой координате);

Аст= 2 мкм - радиальное биение токарного станка, мкм, (коэффициент 2 - из-за проточки оправы и корпуса);

Аз=10 мкм - допуск на радиальный зазор между корпусом и оправой, мкм.

Угловая погрешность установки зеркал в корпус 5 определялась по формуле

5 = Т^+Щ , (4.4)

5и - угловая погрешность определения положения оси асферической поверхности, угл.сек., (коэффициент 2 - из-за погрешности по каждой координате);

5ст=2" - погрешность, вызванная торцевым биением токарного станка, угл.сек. (коэффициент 2 - из-за проточки оправы и корпуса).

Погрешность определения положения оси асферической поверхности относительно системы интерферометр - голограммный компенсатор рассчитывалась при предельном значении аберрационного коэффициента комы С=0,05.

Сравнение расчетных допусков и погрешностей показало, что использование интерференционного способа (Х=0,6328 мкм) центрировки асферических поверхностей в оправах на прецизионном токарном станке позволяет при установке в корпус выполнить расчетные требования на угловую децентрировку у всех зеркал, на линейную децентрировку у двух из четырех зеркал (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Расчетные значения допусков на децентрировку и расчетная погрешность центрировки

Элемент схемы Зеркало 1 Зеркало 2 Зеркало 3 Зеркало 4

Параметры децентрировки Лин., мкм Угл., !! Лин., мкм Угл., !! Лин., мкм Угл., !! Лин., мкм Угл., !!

Расчетный допуск ±5 ±10 ±5 ±10 ±15 ±15 ±50 ±10

Погрешность ±15 ±6 ±14 ±7 ±14 ±5 ±19 ±7

Также оптический расчет показал, что благодаря делению объектива на два блока, содержащих попарно главное и вторичное, третье и четвертые зеркала, возможна компенсация децентрировки главного зеркала смещением вторичного зеркала.

Следовательно, исправление аберраций, вызванных децентрировкой главного зеркала, производится поперечным смещением вторичного зеркала, допуск на линейную децентрировку которого не выполняется с использованием интерферо-метрического способа центрировки в оправах.

Схема центрировки оптического элемента с асферической поверхностью в оправе соответствует схеме, представленной на рисунке 2.9.

При практической реализации предложенного способа использовался токарный станок LZ360S с центрировочным патроном, индикаторы линейных перемещений ID-C125. В качестве интерферометра использовался интерферометр Fisba ^phase, а для регистрации угла разворота системы интерферометр - голограммный компенсатор использовался автоколлиматор АК-0.5М.

На рисунке 4.25 представлена практическая реализация разработанного способа центрировки асферических поверхностей оптических элементов в оправах.

Рисунок 4.25. Центрировка асферической поверхности оптического элемента в оправе. 1 - интерферометр Е1вЬа цphase, 2 - голограммный компенсатор, 3 - оптический элемент с асферической поверхностью в оправе, 4 - пятикоординатный стол

Для установки системы интерферометр - голограммный компенсатор на направляющую прецизионного токарного станка был разработан специальный пя-тикоординатный стол ИПВС.127.000 (рисунок 4.26).

Рисунок 4.26. Пятикоординатный стол ИПВС.127.000 с установленной на нем системой интерферометр - голограммный компенсатор. 1 - интерферометр, 2 - голограммный компенсатор, 3 - объектив интерферометра, 4 - поперечная горизонтальная и продольная подвижки интерферометра, 5 - вертикальная подвижка интерферометра, 6 - линейные подвижки системы интерферометр - голограммный компенсатор, 7 - угловые подвижки системы интерферометр - голограммный компенсатор, 8 - угловые подвижки голограммного компенсатора, 9 - полированная пятка, 10 - плоское автоколлимационное зеркало

Необходимость разработки пятикоординатного стола вызвана тем, что ось вращения токарного станка имеет малую высоту относительно направляющей токарного станка. Из-за этого установка системы интерферометр - голограммный компенсатор на ось вращения станка с возможностью трех линейных и двух угловых перемещений не представлялась возможной. Разработанный стол имеет малую высоту оси системы интерферометр - голограммный компенсатор, а также все необходимые подвижки: две угловые подвижки 8 голограммного компенсатора 2, две тонких линейных подвижки 4 интерферометра 1 (продольную и горизонтальную

поперечную), грубую вертикальную подвижку 5 интерферометра, выполненную в виде дифференциальной резьбы, грубую продольную подвижку интерферометра, три линейные подвижки 6 и две угловые подвижки 7 системы интерферометр - го-лограммный компенсатор. Кроме того, у интерферометра имеются две полированные пятки 9, располагающиеся в плоскости голограммного компенсатора и предназначенные для установки индикаторов линейных перемещений, и плоское автоколлимационное зеркало 10, предназначенное для контроля угла разворота системы интерферометр - голограммный компенсатор при центрировке асферической поверхности.

Грубая установка интерферометра относительно голограммного компенсатора производится его смещением вдоль ряда резьбовых отверстий с шагом 25 мм.

В качестве тонких линейных подвижек использовались микрометрические подвижки Standa.

Разворот системы интерферометр - голограммный компенсатор выполняется с использованием плоской Н-образной пружины и микрометрических подвижек Standa, установленных на расстоянии 400 мм от плоской Н-образной пружины.

С использованием данного способа была произведена центрировка четырёх высокоапертурных зеркал в оправах на прецизионном токарном станке, были проточены посадочный фланец и цилиндрическая образующая оправы каждого оптического элемента.

Отцентрированные зеркала были установлены в половины корпуса насыпным способом. Взаимная центрировка половин корпусов производилась на поворотном столе.

Таким образом, три зеркала в оправах были установлены в корпус с минимальным зазором, что обеспечило выполнение расчетных допусков на децентри-ровку асферических поверхностей относительно оптической оси. Установка четвертого (выпуклого) зеркала с использованием проточенного посадочного фланца обеспечило выполнение расчетного допуска на угловую децентрировку, но не обеспечило выполнение допуска на линейную децентрировку. По результатам сборки в

автоколлимационной схеме выполнен контроль волнового фронта в центре и в симметричных точках поля зрения (рисунок 4.27).

i

№

тк леи

W %лП-<

%

Г

4

Ш

PV = 3,69 Хк, RMS = 0,61 Хк PV = 2,43 Хк, RMS = 0,47 Хк PV = 3,35 Хк, RMS = 0,57 Хк а б в

Рисунок 4.27. Интерферограммы и параметры волнового фронта в центре (б) и в двух симметричных точках поля зрения (а, в)

Окончательная юстировка производилась путем поперечного смещения вторичного зеркала поперек оптической оси до минимизации аберрационного коэффициента комы третьего порядка в центре поля зрения. Результаты контроля приведены на рисунке 4.28.

(

W

Л

PV = 2,76 Хк, RMS = 0,51 Хк PV = 1,55 Хк, RMS = 0,34 Хк PV = 2,45 Хк, RMS = 0,46 Хк а б в

Рисунок 4.28. Интерферограммы и параметры волнового фронта в центре (б) и в двух симметричных точках поля зрения (а, в) после юстировки вторичного зеркала

Результаты сборки и юстировки четырехзеркального высокоапертурного объектива показывают, что погрешность предложенного способа при центрировке на разработанной установке соответствует расчетным значениям.

Центрировка асферических поверхностей зеркал с использование разработанного способа позволила упростить конструкцию оптической системы, исключив необходимость установки четырех пар линейных и трех пар угловых юстиро-вочных устройств, упростить сборку всей оптической системы.

Также с использованием данного способа произведена центрировка линз с асферическими поверхностями, входящими в состав объективов оптико-электронных испытательных одноканального и двухканального стендов, линз с асферическими поверхностями, входящими в канал инфракрасного диапазона (ПК ИК) и др.

Выводы по главе 4

1. Произведена оценка возможностей применения анализируемых в главе 1 способов для сборки двух оптических схем: двухзеркальной оптической схемы с линзовым компенсатором и четырехзеркальной оптической схемы.

2. Создана установка и разработана методика совмещения оси оптической марки и оси высокоапертурного крупногабаритного асферического зеркала. Представлены результаты установки зеркала в корпус объектива с использованием предложенного способа и разработанной установки.

3. Разработана методика центрировки асферических поверхностей в оправах и установка на базе токарного станка Ь7360Б, включающая в себя несколько схем центрировки асферических поверхностей и позволяющая центрировать осесиммет-ричные асферические поверхности любой формы. Для совмещения системы интерферометр - голограммный компенсатор с осью вращения шпинделя станка разработан и реализован пятикоординатный юстировочный стол.

4. Представлены результаты центрировки нескольких асферических поверхностей с использованием предложенного способа и разработанной установки для центрировки, результаты сборки и юстировки четырехзеркального высокоапертур-ного объектива. Показана достоверность оценок погрешностей центрировки и их соответствие поученным экспериментальным данным.

Заключение

В диссертационной работе на основе проведенных исследований получены следующие результаты:

1) Разработан оригинальный способ центрировки асферических поверхностей, не имеющий ограничений по габаритам центрируемых элементов и предназначенный для сборки крупногабаритных объективов. (Патент России №2658106. 2018 г.). Установлен характер влияния параметров асферической поверхности на общую погрешность центрировки асферических поверхностей. Способ используется при сборке крупногабаритных зеркально-линзовых объективов для дистанционного зондирования Земли со световым диаметром 500 мм и относительным отверстием 1 :2.

2) Разработан способ центрировки асферических поверхностей для изготовления на оправе базовых поверхностей соосно асферической поверхности с высокой точностью, предназначенный для сборки объективов насыпной конструкции (Патент России №2186481. 2019 г.). Установлен характер влияния параметров асферической поверхности на точность центрировки. Способ используется при сборке высокоапертурных объективов бортовой аппаратуры.

3) На основе анализа погрешностей сборки и юстировки различных способов и допусков на децентрировку осесимметричных двухзеркальных систем установлены технологические возможности и границы применимости рассмотренных способов, позволяющие на этапе проектирования определить способ сборки и заложить в конструкцию юстировочные устройства.

4) Разработан способ юстировки трёхкомпонентных объективов, основанный на анализе аберраций волнового фронта, прошедшего объектив, в нескольких точках поля зрения (Патент России №2776692. 2022 г.). Использование данного способа при юстировке трехкомпонентных оптических систем (трехзеркальной или двухзеркальной с линзовым компенсатором) позволяет минимизировать ошибки волнового фронта объектива по всему полю зрения.

5) Разработана и внедрена на опытном производстве АО «НИИ ОЭП» установка по центрировке осесимметричных оптических элементов с асферическими поверхностями любой формы и величины асферизации (Патенты России №2186481. 2019 г., №201539. 2020 г.).

Полученные результаты работы в настоящее время используются для изготовления оптических систем, в состав которых входят оптические элементы с асферическими поверхностями.

Список литературы

1. Braunecker B., Hentschel R., Tiziani H.J. «Advancer optics using asphepical elements». SPIE. 2008. p. 414.

2. Попов В.Г. Асферические поверхности в астрономической оптике. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы. 1980. 160 с.

3. Zemax. Optical Design Program. User's manual. 2015.

4. Michael Bass (Editor on Chief) Handbook of Optics. Volume II. Devices, Measurements and Properties, Second edition. - McGraw-Hill, inc. New-York, San Francisco, Washington, 1995. 1496 p.

5. Akira Yabe. Optical selection of aspheric surfaces in optical design// Optics express. 2005. Vol. 13. Issue 18. pp. 7233-7242.

6. Слюсарев Г.Г. Расчет оптических систем. - Л., Машиностроение. 1975.

7. Грамматин А.П., Романова Г.Э., Балаценко О.Н. Расчет и автоматизация проектирования оптических систем. Учебное пособие. - СПб: НИУ ИТМО, 2013. 128 с.

8. Тимченко П.Е., Захаров В.П., Тимченко Е.В. Расчет оптических систем с помощью программы OSLO. Методические указания. - Самара: Изд-во Самарский университет. 2017. 72 с.

9. Акмаров К.А., Глухов М.А., Максимов А.Г., Шипулин Е.А., Шишаков К.В. Расчет оптических систем в программных пакетах Zemax, Code V и OSLO. -Ижевск: Изд-во ИжГТУ. 2007. 67 с.

10. Randall H. Wilson, Randy C. Brost, David R. Strip, Ronald J. Sudol, Richard N. Youngworth, Paul O. McLaughlin. Considerations for tolerancing asperic optical components// Applied Optics. 2004. Vol. 43. Issue 1. pp. 57-66.

11. Заварзин В.А., Кравченко С.О., Морозов С.А. Методика расчета объективов с зеркалами Манжена на основе трехзеркальной системы с эксцентрично расположенным полем изображения// Инженерный журнал: наука и инновация. 2013. №1. С. 1-13.

12. Заказнов Н.П., Кирюшин С.И., Кузичев В.И. Теория оптических систем. - М.: Машиностроение. 1992. 448 с.

13. Бутылкина К.Д. Разработка компактных светосильных зеркальных систем высоко пространственного разрешения для аппаратуры дистанционного зондирования Земли. Дис. ... канд. техн. наук: 05.11.07: защищена 21.12.2021. - Санкт-Петербург. 2021. 355 с.

14. Бутылкина К.Д., Романова Г.Э., Васильев В.Н., Валявин Г.Г. Исследование трехзеркальных объективов, работающих с внеосевым полем, для дистанционного зондирования Земли// Оптический журнал. 2021. Т. 88. №9. С. 20-27.

15. Walker D., Brooks D., Freeman R., King A.M., McCavana G., Morton R., Riley D., Simms J., First asheric form and texture results from a production machine embodying the precessions process // Proc. SPIE. Optical manufacturing and Testing IV. 2000. V 4451. P. 267-276.

16. Jacobs Stephen D. innovations in Polishing of Precision Optics. Part 2 // Convergence V. 11. №2/ Second Quarter 2003/

17. Fess E. MRF Polishing of Microground surfaces. Part 1 - Deterministic Micro Grinding // Convergence V. 10. №2. March/April 2002.

18. Шевцов С.Е. Алмазное микроточение в производстве современных высокоточных элементов в инфракрасных оптических системах // Оптический журнал. 2004. Т. 71. №12. С. 20-23.

19. Fahnle O.W., Brug H.V. Frankena H.J. Fluid Jet polishing of Optical Surfaces // Appl. Opt. 1998. V.37. P.6771-6773.

20. Горшков В.А., Савельев А.С., Невров А.С., Смирнова А.В. Технология формообразования высокоточных оптических компонентов для оптико-электронных систем наёмного и космического базирования// Космическая техника и технологии. Т.26. №3. С. 77- 88.

21. Кукс В.Г. Шлифование асферических поверхностей оптических деталей полноразмерным инструментом// Оптический журнал. 2012. Т. 79. №3. С. 43-46.

22. Гурин Н.А., Никаноров Н.Ю. Контроль асферических поверхностей// Интэрэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 9. №2. С. 126-129.

23. Пуряев Д.Т. Методы контроля оптических асферических поверхностей. -М., «Машиностроение». 1976. 262 с.

24. Полещук А.Г., Насыров Р.К., Маточкин А.Е. Методы контроля асферических поверхностей// Интэрэкспо Гео-Сибирь. 2010. Т. 5. №2. С. 126-129.

25. Максутов Д.Д. Изготовление и исследование астрономической оптики. -2-е изд. - М.: «Наука». Главная редакция физико-математической литературы. 1984. - 272 с.

26. Дружин В.В. Методы измерения и контроля формы выпуклых асферических зеркал оптических телескопов. Дис. ... канд. техн. наук: 05.11.07: защищена 24.12.2008: - Москва. 2008. 120 с.

27. Зверев В.А., Рытова Е.С., Тимощук И.Н. Влияние децентрировки поверхностей вращения на положение плоскости изображения// Оптический журнал. 2010. Т.77. № 6. С. 8-13.

28. РТМ 3-1635-83. Детали оптические. Типовые технологические процессы центрирования линз.

29. Окатов М.А. Справочник технолога-оптика. 2ое изд. - СПб.: Политехника. 2004. 679 стр.

30. Дьякова И.И. Способ центрирования в оправе линз, работающих в инфракрасной области спектра// Патент России №2634078. 2017.

31. Буй Динь Бао. Анализ и разработка методов центрирования линз и линзовых систем. Дис. ... канд. техн. наук: 05.11.07: защищена 29.06.2016: - Санкт-Петербург. 2016. - 131 с.

32. Мишин С. В. Исследование и разработка методов и средств контроля погрешностей центрирования объективов оптических систем инфракрасного диапазона. Дис. ... канд. техн. наук: 05.11.07: защищена 12.12.2019: - Москва. 2019. 153 с.

33. Каширин В.И. Основы формообразования оптических поверхностей: курс лекций. - Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2006. - 281 с.

34. 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. Т. 76. №9. С. 82-86.

35. Соснов А.Н., Кузнецов М.М., Соснова Н.К., Канушина Л.А. Методы геометрического формообразования асферических поверхностей оптических деталей// Интэрэкспо Гео-Сибирь. 2011. Т. 5. №1.

36. Горшков В.А., Невров А.С., Савельев А.С. Технология автоматизированного формообразования асферических, в том числе внеосевых, поверхностей оптических элементов для оптико-электронных систем наземного и космического базирования// Контенант. 2013. Т. 12. №4.

37. Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л., Пуряев Д.Т. Оптические измерения: учебник для ВУЗов. - М. Машиностроение. 1987 г.

38. Семенов А.П., Патрикеев В.Е., Способ измерения децентрировки оптической оси асферической поверхности и сферометр для осуществления способа// Патент России №2534815. 2010.

39. Семенов А.П. Метод определения децентрировки асферической поверхности астрономического зеркала// Контенант. 2014. №4. С. 78-86.

40. Семенов А.П. Способ определения децентрировки асферической поверхности относительно геометрического центра астрономического зеркала. Оптический журнал. 2015. Т. 82. №2. С. 43-50.

41. Чекаль В.Н., Чудаков Ю.И., Шевцов С.Е. Применение координатно-изме-рительных машин для оптимизации технологии автоматизированного формообразования оптических поверхностей // Оптический журнал. 2008. Т. 75. №11. С.82-87.

42. Вензель В.И., Данилов М.Ф., Савельева А.А., Семёнов А.А. Применение координатно-измерительных машин для сборки и юстировки осесимметричных двухзеркальных объективов с асферическими зеркалами// Оптический журнал. 2019. Т. 86. №2. С. 68-73.

43. Семин А.Б. Способ измерения децентрировки асферической оптической поверхности// Патент SU1688109. 1991.

44. Вензель В.И., Семёнов А.А. Устройство центрировки оптических элементов с асферическими поверхностями в оправах// Патент России №201539. 2020.

45. Heinisch J., Dumitrescu E. Method and devices for determining the position of axis of symmetry of an aspherical lens surface// Patent WO2008052701A1.

46. Heinisch J., Dumitrescu E. Method and devices for determining the position of the symmetrical axis of an aspherical lens surface// Patent EP1918987A1.

47. Hahne F., Langehanenberg P. Automated centratio measurement and quality inspection of aspheric lenses// Proc. SPIE 10692, Optical Fabrication, Testing, and Metrology VI. 2008.

48. Семенов А.П., Абдулкадыров М.А., Добриков С.Н., Игнатов А.Н., Патрикеев В.Е., Придня В.В., Полинщиков А.В., Насыров Р.К. Дифракционные оптические элементы (CGH) для контроля, юстировки и позиционирования асферических поверхностей астрономических и космических зеркал// Контенант. электрон. журн. 2019. Т. 18. №4. С. 72-74.

49. Семенов А.П., Патрикеев В.Г., Никонов А.Б., Морозов А.Б., Насыров Р.К. Способ измерения децентрировки оптической оси асферической поверхности// Патент России №2758928 C1. 2021.

50. Wen-Hong Wu, Kuo-Cheng Huang, Chien-Shing Lee, Jung-Ru Yu, Lens measuring method and device for determing decenter and tilt of the lens// Патент США №20070201037. 2009.

51. Hung, Min-Wei. Lens decentering and tilt measurement by interferogram / Min-Wei Hung, Wen-Hong Wu and Kuo-Cheng Huang // SPIE Proc. - 2009. - Vol. 7506. - P. 75060R.

52. Вензель В.И., Муравьева Е.С., Семёнов А.А. Соломин С.О. Интерферометр с функцией дифференциальных измерений// Патент России №2744847. 2021.

53 Qun Hao, Xin Tao, Yao Hu, Tengfei Li, Weiqian Zhao. Interferometric measurement of high-order aspheric surfaces parameters error based on a virtual-real combination iterative algorithm// Optics express. 2021. Vol. 29. Issue 17. pp. 27014-27030.

54. Вензель В.И., Семёнов А.А. Автоколлимационное устройство для центрировки оптических элементов// Патент России №2705177. 2019.

55. Вензель В.И., Семёнов А.А. Автоколлимационное интерферометрическое устройство для центрировки оптических элементов// Патент России №183150. 2018.

56. Заварзин В.И., Ли А.В., Морозов С.А. Методика сборки и юстировки зеркально-линзовых объективов с эксцентрично расположенным полем изображения// Интернет журнал: наука и инновации. 2013. Вып.7.

57. Колючкин В.Я., Одиноков С.Б., Горевой А.В. Методика контроля внеосе-вых оптических систем интерференционным методом// Контенант. 2015г. №3. С. 12-24.

58. Иванов В.П., Ларионов Н.П., Лукин А.В., Нюшкин А.А. Способ юстировки двухзеркальных центрированных оптических систем// Патент России №2375676. 2009 г.

59. Иванов В.П., Ларионов Н.П., Лукин А.В., Нюшкин А.А. Юстировка двух-зеркальных центрированных оптических систем с использованием синтезированных голограммных оптических систем// Оптический журнал. 2010. Т. 77. №6. С. 14-18.

60. Obraztsov V.S., Ageichik A.A., Larionov N.P., Lebedev O.A. Lukin A.V., Solk S.V. Alignment of Cassegrain telescope with Epps - Shulte focus. // The 9th International Symposium on Measurement Technology and Intelligent Instruments. Saint - Petersburg, Russia. 2009. V.3. P. 3-233 - 3-237.

61. Балоев В.А., Иванов В.П., Ларионов Н.П., Лукин А.В., Мельников А.Н., Скочилов А.Ф., Ураскин А.М., Чугунов Ю.П. Устройство юстировки двухзеркаль-ной центрированной оптической системы // Патент России № 108600. 2011.

62. Балоев ВА., Иванов В.П., Ларионов Н.П., Лукин A3., Мельников A.H., Скочилов A^., Ураскин AM., Чугунов Ю.П. Прецизионный метод контроля юстировки двухзеркальных телескопов на основе использования системы кольцевых синтезированных голограмм// Оптический журнал. 2012. Т. 79. №3. С. 56-64.

63. Михельсон H.H. Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета. - М.: Физматлит. 1995 г. - 333с.

64. Сикорук С.С. Телескопы для любителей астрономии. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Шука. Главная редакция физико-математической литературы. 1989. -368 с.

65. Вензель В.И., Семёнов A.A. Юстировка зеркально-линзового объектива с эксцентрично расположенным зрачком для инфракрасной области спектра// Оптический журнал. 2021. Т.88. №5. Стр. 82-89.

66. Понин О.В., Селиверстова Ю.О., Шаров A.A. Особенности юстировки внеосевого телескопа типа Мерсенна// Kонтенант. 2016. №1. С. 82-86.

67. Ларионов H3. Юстировка двухзеркальных коллиматоров с внеосевыми асферическими зеркалами// Оптический журнал. 2007. №6. стр. 36-43.

68. Михельсон H.H. Взаимная выверка зеркал в двухзеркальных телескопах// Оптический журнал. 1996 г. Т.63. №3. С. 66-68.

69. №миро A.A., Фомин ВА. Развитие классических методов исследования в естествознании. - Сб.: Проблемы исследования вселенной. СПб. 1994. Вып. 17. С. 307-310.

70. Вензель В.И., Горелов A3., Гридин A.Q Интерферометрический способ юстировки двухзеркальных объективов с асферическими элементами// Патент России №2561018. 2015.

71. Егоров М.С., Лебедев ОА., Резунков ЮА., Солк С.В., Степанов В.В. Проблемы юстировки объектива-анастигмата из трех внеосевых асферических зеркал// Оптический журнал. 2022. Т. 89. №5. С. 41-53.

72. Youngsoo Kim, Jinsuk Hong, Byungin Choi, Jong-Ung Lee, Yeonsoo Kim, Hyunsook Kim. Assembly and alignment method for optimized spatial resolution of off-

axis three-mirror fore optics of hyperspectral imager// Optics Express. 2017. Vol. 25. Issue 17. pp. 20817-20828.

73. Архипов С.А., Заварзин В.И., Малыхин В.А., Морозов С.А. Юстировка и аттестация длиннофокусного трехзеркального объектива с эксцентрично расположенным полем изображения// Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия «приборостроение». 2009. №4. С. 2436.

74. Xiaobin Zhang, Dong Zhang, Shuyan Xu, Hongcai Ma. Active optical alignment of off-axis telescopes based on nodal aberration theory// Optical Express. 2016. Vol. 24. Issue 23. pp. 26392-26413.

75. Jinxin Wang, Xu He, Jing Lao, Xiaohui Zhang, Tianxiao Xu. Alignment algo-ritm of nonsymmetric off-axis reflective astronomical telescopes based on the modified third-order nodal aberration theory// Optical Express. 2022. Vol. 30. Issue 8. pp. 1315913183.

76. Ming Wen, Hongcai Ma, Chengshan Han. Active alignment of complex perturbed pupil-offset off-axis telescopes using the extension of nodal aberration theory// Applied Optics. 2021. Vol. 60. Issue 13. pp. 3874-3887.

77. Вензель В.И., Семёнов А.А., Синельников М.И. Интерференционный способ определения положения оси асферической поверхности и устройство для его осуществления// Патент России №2658106. 2018.

78. Вензель В.И., Семёнов А.А. Интерферометрическое устройство центрировки оптических элементов с асферическими поверхностями в оправах// Патент России № 186481. 2019.

79. Бездидько С.Н. Исследование аберрационных характеристик зеркального объектива Кассегрена //Сборник трудов «ПО-2002». том 3. С. 77 -80.

80. Вензель В.И., Семёнов А.А. Влияние конструктивных параметров двух-зеркальных объективов на допуски взаимной децентрировки зеркал // Тезисы докладов Международной конференции «Оптико-электронные комплексы наземного и космического базирования». Лыткарино. 2019.

81. 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. С. 22-31.

82. Вензель В.И., Данилов М.Ф., Лебедев А.О., Савельева А.А., Семёнов А.А., Синельников М.И. Возможности метода юстировки осесимметричных двух-зеркальных объективов с асферическими зеркалами по геометрическим базам// Сборник трудов конференции «Прикладная оптика - 2016». СПб. Т.1. С.23-27.

83. Латыев С.М., Белойван П.А. Влияние зазоров в сопряженных компонентных на центрировку линзовых объективов// Оптический журнал. 2016. Т. 83. № 12. С.36-40.

84. Родионов С. А., Серегин А.Г., Смирнов А.П. Некоторые проблемы юстировки телескопов// Оптический журнал. 1995. Т.62. №10. С. 32-35.

85. Губель Н.Н. Аберрации децентрированных оптических систем. - Л. Машиностроение. 1975. 271 с.

86. Вензель В.И., Семёнов А.А. Интерферометрический способ юстировки трехкомпонентных объективов// Патент России № 2776692. 2022 г.

87. Датчики волнового фронта ShaH. [Электронный ресурс] - Режим доступа:

www. visionica. ru/shah. htm (дата обращения: 28.04.2022).

88. 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.

89. Артюхина Н.К. Состояние и перспективы развития четырехзеркальных анастигматов// Вестник НТУУ КПИ. Приборостроение. №37. 2009 г.

Приложение 1

УТВЕРЖДАЮ

Зам. Ген. директора — ¡ный инженер ГШ. Дун дин « /У» 02 2019г.

АКТ

об использовании полезной модели

Название: «Интерферометрическое устройство центрировки оптических элементов с асферическими поверхностями в оправах» Авторы: Вензель В.И. и Семёнов А.А.

Патент №186481, по заявке на полезную модель №2018133940, приор. 25.03.2018.

Комиссия в составе:

Зам. Ген. директора по экономике и коммерческим вопросам

Начальника отдела 5

Вед. инженера ОПЛР

Ю.И. Артёмова И.Ю. Дмитриева Е.И. Сабинина

удостоверяет, что полезная модель в полном соответствии с формулой: «Интерферометрическое устройство центрировки асферических оптических элементов в оправах, включающее прецизионный прецизионный токарный станок с размещенным на оси центрировочным патроном с угловыми и линейными подвижками и прецизионный неконтактный датчик децентрировки, установленный в базировочном устройстве с возможностью линейного перемещения в радиальном и осевом направлениях и угловой юстировки по двум ортогональным осям, отличающийся тем, что неконтактный датчик децентрировки выполнен в виде установленной в базировочном устройстве системы голограммный компенсатор - интерферометр с возможностью взаимной юстировки, базировочное устройство выполнено в виде пятикоординатного юстировочного стола с возможностью независимых трех линейных и двух угловых перемещений относительно оси станка, причем оси угловых подвижек расположены в плоскости голограммного компенсатора и проходят через его центр, при этом система голограммный компенсатор -интерферометр дополнительно снабжена двухкоординатным автоколлимационным датчиком угловых перемещений, расположенных ортогонально друг другу в плоскости голограммного компенсатора»,

использована при создании технологической оснастки для выполнения центрировки в оправах асферических зеркал ПК ВД при выполнении договора № 02191873128910101040000025/5236/101 от 01.11.2016 г., тема СЧ ОКР «Сокол-ИПС-Комета».

Дата начала использования 10.10.2018 г.- дата утверждения паспорта на технологическую оснастку для выполнения центрировки в оправах асферических зеркал ПК ВД.

Основания для установления факта использования полезной модели.

1. Паспорт «Технологическая оснастка для выполнения центрировки в оправах асферических зеркал ПК ИК И ПК ВД»

2. Технологическая карта измерений единичного ТП сборки «ИПВС.117.01.1040 Зеркало в оправе».

3. Акт о применении технологической оснастки ИПВС.158.000 при выполнении центрировки в оправах асферических зеркал объектива ПК ВД ИПВС.117.00.000 в 4 квартале 2018 года в цехе № 3 ОЭП.

От использования полезной модели получен эффект:

1. Экономический.

Экономический эффект подсчитать не представляется возможным из-за отсутствия базы сравнения.

2. Технический.

Разработанное интерферометрическое устройство для центрировки асферических оптических элементов в оправах повысило точность центрировки и расширило номенклатуру центрируемых оптических элементов. Примененный интерферометрический принцип центрировки позволяет разделить угловую и линейную децентрировки вне зависимости от формы оптических элементов и наличия центрального отверстия. Благодаря использованию при центрировке штатного голограммного компенсатора создание устройства не потребовало значительных заяЗ&т.

Подписи

Ю.И. Артемов И.Ю. Дмитриев Е.И. Сабинина

УТВЕРЖДАЮ

Зам. Ген. директора -главный инженер АО НИИ ОЭП

АКТ

, - NKu^'V«.....

об использовании полезной модели о

Название: «Устройство центрировки оптических элементов с асферическими

поверхностями в оправах» Авторы: В.И. Вензель, A.A. Семёнов.

Патент №201539, заявка №2020110310, приор. 10.03.2020.

Комиссия в составе:

Зам. Ген. директора по экономике и коммерческим вопросам

Зам. Ген. директора по производству

Начальника цеха 3

Вед. инж. ОПЛР

Ю.И. Артёмова С.Г. Сердюка В.Н. Денисова Е.И. Сабинина

удостоверяет, что полезная модель в полном соответствии с формулой:

«Устройство центрировки оптических элементов с асферическими поверхностями в оправах, включающее прецизионный токарный станок с центрировочным патроном и два установленных на юстировочных устройствах с возможностью линейной и угловой юстировки неконтактных датчика, отличающееся тем, что один из датчиков установлен в точке асферической поверхности с минимальным значением градиента высоты поверхности и выполнен в виде автоколлимационного устройства, фокальная точка которого совмещена с центром кривизны ближайшей сферы поверхности, другой датчик установлен в точке с максимальным значением градиента высоты поверхности и выполнен в виде датчика линейного перемещения, точка фокуса объектива которого совмещена с асферической поверхностью»

использовано при создании комплекта для измерений ИПВС. 142.000 и выполнения работ по изготовлению и измерению объективов ОМСУ в рамках СЧ ОКР «РМ для выполнения

центрировки в оправах асферических элементов объектива ОМСУ». Дата начала использования 2021 г.

Основания для установки факта использования:

1. «РМ для выполнения центрировки в оправах асферических элементов объектива ОМСУ», Руководство по эксплуатации ИПВС.142.000РЭ, утверждено 31.07.2020 г.

2. Технологический маршрут, ИПВС. 10188.00318.

3. Карта измерений ИПВС.85188.00169.

От использования изобретения получен эффект:

1. Экономический.

Экономический эффект подсчитать не представляется возможным.

2. Технический.

Использование устройства позволило повысить точность центрировки оптических элементов с асферическими поверхностями, расширить номенклатуру центрируемых оптических элементов за счет элементов с центральным отверстием и выпуклых элементов.

Е.И. Сабинина