RU2776692C1 - Interferometric method for adjustment of three-component lenses - Google Patents
Interferometric method for adjustment of three-component lenses Download PDFInfo
- Publication number
- RU2776692C1 RU2776692C1 RU2021127802A RU2021127802A RU2776692C1 RU 2776692 C1 RU2776692 C1 RU 2776692C1 RU 2021127802 A RU2021127802 A RU 2021127802A RU 2021127802 A RU2021127802 A RU 2021127802A RU 2776692 C1 RU2776692 C1 RU 2776692C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- lens
- field
- decentering
- linear
- Prior art date
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к способам юстировки оптических систем, и может быть использовано при изготовлении и сборке трехкомпонентных осесимметричных объективов.The invention relates to optical instrumentation, in particular to methods for adjusting optical systems, and can be used in the manufacture and assembly of three-component axisymmetric lenses.
Основной задачей юстировки зеркальных и зеркально-линзовых объективов является минимизация суммарной деформации волнового фронта объектива в каждой точке поля зрения.The main task of aligning mirror and mirror-lens objectives is to minimize the total deformation of the lens wavefront at each point of the field of view.
Суммарные деформации волнового фронта в каждой точке поля в автоколлимационной контрольной схеме определяются расчетными значениями аберраций, аберрациями, вызванными децентрировкой компонентов и аберрациями поверхностей оптических элементов.The total deformations of the wavefront at each point of the field in the autocollimation control scheme are determined by the calculated values of the aberrations, the aberrations caused by the decentering of the components and the aberrations of the surfaces of the optical elements.
Компенсация аберраций поверхностей оптических систем подробно рассматривается в [1].Compensation of aberrations of surfaces of optical systems is considered in detail in [1].
Настоящее изобретение посвящено минимизации аберраций, вызванных децентрировкой оптических компонентов.The present invention is dedicated to minimizing aberrations caused by decentering of optical components.
Известен способ юстировки осесимметричных трехзеркальных объективов с использованием интерферометрии, описанный в работе [2]. Способ включает предварительную сборку главного и вторичного зеркала с последующей юстировкой вторичного зеркала относительно оси главного зеркала. Далее предполагается установка третичного зеркала с последующей его юстировкой относительно системы главное-вторичное зеркало. Юстировка вторичного зеркала возможна в двух схемах: в автоколлимационной схеме, основанной на применении голограммных элементов, нанесенных на главном зеркале, и в автоколлимационной схеме с плоским зеркалом.A known method for adjusting axisymmetric three-mirror lenses using interferometry, described in [2]. The method includes pre-assembly of the primary and secondary mirrors, followed by adjustment of the secondary mirror relative to the axis of the primary mirror. Next, it is planned to install a tertiary mirror with its subsequent adjustment relative to the main-secondary mirror system. The adjustment of the secondary mirror is possible in two schemes: in an autocollimation scheme based on the use of hologram elements deposited on the primary mirror, and in an autocollimation scheme with a flat mirror.
Проблемой данного способа является то, что в ходе юстировки для первой схемы контроля положения вторичного зеркала относительно оси главного зеркала необходимо отдельно наносить на поверхность главного зеркала голограммный компонент, компенсирующий осесимметричные аберрации, а в схеме контроля с плоским автоколлимационным зеркалом сферическая аберрация по всему полю, астигматизм в полевых точках не скомпенсированы, что не позволяет расшифровывать интерферограммы на краевых полевых точках, на которых достаточная чувствительность.The problem of this method is that in the course of adjustment for the first scheme for controlling the position of the secondary mirror relative to the axis of the main mirror, it is necessary to separately apply a hologram component to the surface of the primary mirror, which compensates for axisymmetric aberrations, and in the control scheme with a flat autocollimating mirror, spherical aberration over the entire field, astigmatism at the field points are not compensated, which does not allow deciphering the interferograms at the edge field points, which have sufficient sensitivity.
Наиболее эффективными с точки зрения простоты выполнения операций юстировки и минимального использования специально разработанных дополнительных элементов являются способы юстировки, определяющие децентрировку элементов объектива относительно оси, совпадающей с осью главного зеркала по результатам интерферометрического контроля объектива, с последующей коррекцией положения элементов относительно своего начального положения. Коррекцию положения элементов относительно своего начального положения можно выполнить с более высокой точностью, чем установку элементов относительно дистанционно расположенных баз, что является значительным преимуществом таких методов.The most effective from the point of view of the ease of performing adjustment operations and the minimum use of specially designed additional elements are the methods of adjustment that determine the decentering of the lens elements relative to the axis coinciding with the axis of the main mirror according to the results of the interferometric control of the lens, with subsequent correction of the position of the elements relative to their initial position. Correction of the position of elements relative to their initial position can be performed with higher accuracy than the installation of elements relative to remotely located bases, which is a significant advantage of such methods.
Таким решением является известный способ юстировки осесимметричных двухзеркальных систем [Пат. РФ №2561018, МПК G02B 07/198, приор. 20.08.2015], взятый нами за прототип. Он включает предварительную сборку объектива по геометрическим базам, формирование автоколлимационного изображения с плоским зеркалом его наклоном при установке фокальной точки объектива интерферометра на оси главного зеркала в фокусе объектива, анализ волнового фронта объектива в автоколлимационной схеме с плоским зеркалом в двух расположенных симметрично относительно центра точках поля зрения, расчет по определенным синусным и косинусным составляющим аберрационных коэффициентов Цернике - астигматизма и комы, вызванных децентрировкой, наклона и смещения вторичного асферического зеркала по двум координатам относительно оси главного зеркала, изменение положения вторичного зеркала до достижения симметрии комы и астигматизма в этих точках путем его угловых и линейных поперечных котировочных перемещений на величину, обратную рассчитанным наклону и смещению вторичного асферического зеркала, анализ волнового фронта объектива в центре поля зрения, определение аберрационного коэффициента сферической аберрации третьего порядка и расчет по его значению осевого смещения вторичного зеркала относительно исходного положения, осуществление осевого перемещения вторичного зеркала на обратную рассчитанному осевому смещению величину.Such a solution is a well-known method for adjusting axisymmetric two-mirror systems [US Pat. RF No. 2561018, IPC G02B 07/198, prior. 08/20/2015], taken by us as a prototype. It includes preliminary assembly of the lens according to geometric bases, formation of an autocollimation image with a flat mirror tilted when the focal point of the interferometer lens is set on the axis of the main mirror at the focus of the lens, analysis of the lens wavefront in an autocollimation scheme with a flat mirror in two points of view located symmetrically relative to the center of the field of view , calculation by certain sine and cosine components of the Zernike aberration coefficients - astigmatism and coma caused by decentering, tilt and displacement of the secondary aspherical mirror in two coordinates relative to the axis of the main mirror, changing the position of the secondary mirror until the symmetry of coma and astigmatism is achieved at these points by means of its angular and linear transverse quotation displacements by the reciprocal of the calculated slope and displacement of the secondary aspherical mirror, analysis of the lens wavefront in the center of the field of view, determination of the aberration coefficient of the sphere axial aberration of the third order and the calculation of its value of the axial displacement of the secondary mirror relative to the initial position, the implementation of the axial displacement of the secondary mirror by the reciprocal of the calculated axial displacement value.
Способ основан на том факте, что в симметричных точках поля осесимметричной центрированной оптической системы аберрационные коэффициенты астигматизма третьего порядка должны быть одинаковы, а аберрационные коэффициенты комы третьего порядка равны по модулю, но противоположны по знаку.The method is based on the fact that at symmetric points of the field of an axisymmetric centered optical system, the aberration coefficients of the third order astigmatism must be the same, and the aberration coefficients of the third order coma are equal in absolute value, but opposite in sign.
По асимметрии комы и астигматизма третьего порядка определяют линейную и угловую децентрировку вторичного зеркала и производят их коррекцию.According to the asymmetry of coma and astigmatism of the third order, the linear and angular decentering of the secondary mirror is determined and their correction is made.
Исправление сферической аберрации производят изменением межзеркального расстояния.Spherical aberration is corrected by changing the intermirror distance.
Способ работает следующим образом.The method works as follows.
Объектив предварительно собирают по геометрическим конструктивным базам. Совмещают фокальную точку интерферометра с осью главного зеркала и устанавливают ее в фокальной плоскости (способы совмещения и установки известны). Получают интерферограмму объектива в автоколлимационной схеме с плоским зеркалом. Анализируют волновой фронт в центре и в симметричных точках поля зрения. По результатам анализа рассчитывают угловую и линейную децентрировку вторичного зеркала относительно оси главного зеркала по формуламThe lens is pre-assembled according to geometric design bases. The focal point of the interferometer is aligned with the axis of the main mirror and set in the focal plane (methods of alignment and installation are known). The lens interferogram is obtained in an autocollimation scheme with a flat mirror. The wave front is analyzed in the center and at symmetrical points of the field of view. Based on the results of the analysis, the angular and linear decentering of the secondary mirror relative to the axis of the primary mirror is calculated using the formulas
где 
d, е - коэффициенты пропорциональности, мкм/ дл. волн;d, e - coefficients of proportionality, μm / dl. waves;
f, g - коэффициенты пропорциональности, угл. сек./дл. волн;f, g - coefficients of proportionality, arc. sec/dl waves;
Δх, Δу - смещение вторичного зеркала по осям X, Y, мкм;Δ x , Δ y - displacement of the secondary mirror along the axes X, Y, microns;
ϕх, ϕу - наклон вторичного зеркала вокруг осей X, Y, угл. сек.ϕ x , ϕ y - tilt of the secondary mirror around the axes X, Y, arc. sec.
Затем изменяют линейное и угловое положение вторичного зеркала от исходного на рассчитанные величины с обратным знаком.Then the linear and angular position of the secondary mirror is changed from the initial one to the calculated values with the opposite sign.
По значению сферической аберрации четвертого порядка в центре поля рассчитывают и изменяют межзеркальное расстояние до достижения сферической аберрации расчетного значения.The value of the fourth-order spherical aberration in the center of the field is used to calculate and change the intermirror distance until the calculated spherical aberration is reached.
Следует отметить, что операция установки фокальной точки интерферометра на ось главного зеркала не требует такой же точности, как установка относительного положения осей зеркал. Ошибка установки фокальной точки интерферометра на ось главного зеркала приводит к наклону плоскости изображения, что в большинстве случаев не имеет значения, тогда как суммарные ошибки системы по этому способу практически полностью устраняются юстировкой вторичного зеркала.It should be noted that the operation of setting the focal point of the interferometer to the axis of the main mirror does not require the same accuracy as setting the relative position of the mirror axes. An error in setting the focal point of the interferometer to the axis of the primary mirror leads to an inclination of the image plane, which in most cases does not matter, while the total errors of the system by this method are almost completely eliminated by adjusting the secondary mirror.
Нами в процессе исследования показано, что этот вывод распространяется и на трехкомпонентные системы (трехзеркальных и двухзеркальных объективов с линзовыми компенсаторами).In the course of our study, we have shown that this conclusion also applies to three-component systems (three-mirror and two-mirror lenses with lens compensators).
Способ, принятый нами за прототип, позволяет с высокой точностью совместить ось вторичного зеркала с осью главного зеркала.The method adopted by us for the prototype allows you to align the axis of the secondary mirror with the axis of the primary mirror with high accuracy.
К сожалению, к проблемам способа можно отнести его применимость только при центрировке двухзеркальных объективов (приведенные уравнения симметрии аберрационных коэффициентов комы и астигматизма позволяют определить четыре переменных, что соответствует четырем степеням свободы вторичного зеркала: двум угловым и двум линейным). При юстировке трехкомпонентной схемы, суммарно имеющей восемь степеней свободы вторичного и третичного зеркал или вторичного зеркала и компенсатора (четыре угловых и четыре линейных), требуется не менее восьми независимых уравнений.Unfortunately, the problems of the method include its applicability only when centering two-mirror lenses (the given symmetry equations for the aberration coefficients of coma and astigmatism allow us to determine four variables, which corresponds to four degrees of freedom of the secondary mirror: two angular and two linear). When adjusting a three-component scheme with a total of eight degrees of freedom of the secondary and tertiary mirrors or the secondary mirror and a compensator (four angular and four linear), at least eight independent equations are required.
Симметрия коэффициентов комы и астигматизма третьего порядка сохраняется и в случае трехкомпонентного объектива, однако получить восемь независимых уравнений с их использованием невозможно.The symmetry of the coefficients of coma and astigmatism of the third order is also preserved in the case of a three-component lens, but it is impossible to obtain eight independent equations using them.
Увеличение числа уравнений простым увеличением, например, симметричных точек контроля по полю зрения, не решает задачи, поскольку астигматизм и кома третьего порядка изменяются линейно с изменением децентрировки [3]. Из-за этого система уравнений получается несовместной [4], что не позволяет определить смещение второго и третьего компонента по восьми координатам.Increasing the number of equations by simply increasing, for example, symmetrical control points over the field of view, does not solve the problem, since astigmatism and third-order coma change linearly with decentering [3]. Because of this, the system of equations turns out to be inconsistent [4], which makes it impossible to determine the displacement of the second and third components in eight coordinates.
Задачей разработки способа является расширение номенклатуры юстируемых объективов на трехкомпонентные осесимметричные объективы (трехзеркальные объективы и двухзеркальные объективы с линзовыми компенсаторами).The task of developing the method is to expand the range of lenses to be adjusted for three-component axisymmetric lenses (three-mirror lenses and two-mirror lenses with lens compensators).
Поставленная задача достигается тем, что в интерферометрическом способе юстировки трехкомпонентных осесимметричных объективов, включающем предварительную сборку объектива по геометрическим базам, формирование автоколлимационного изображения с плоским зеркалом при установке фокальной точки объектива интерферометра на оси главного зеркала в фокусе объектива, анализ волнового фронта объектива в автоколлимационной схеме с плоским зеркалом в расположенных симметрично относительно центра точках поля зрения, расчет линейных и угловых децентрировок компонентов, юстировку объектива изменением угловых и линейных положений компонентов объектива относительно исходного положения на величину, обратную рассчитанным децентрировкам, новым является то, что с целью расширения номенклатуры юстируемых объективов на трехкомпонентные осесимметричные оптические системы, плоское автоколлимационное зеркало устанавливают перпендикулярно оси главного зеркала, автоколлимационное изображение в центре поля зрения получают юстировкой вторичного зеркала, дополнительно определяют коэффициенты дефокусировки на симметричных краях поля зрения по двум ортогональным координатам, рассчитывают децентрировки второго и третьего компонентов с учетом того, что сумма вызванных децентрировкой компонентов линейных смещений автоколлимационного изображения по двум координатам в центральной точке поля равна нулю, после чего компенсируют децентрировки компонентов при помощи линейного и углового смещения с обратным знаком.The task is achieved by the fact that in the interferometric method of alignment of three-component axisymmetric lenses, which includes preliminary assembly of the lens according to geometric bases, the formation of an autocollimation image with a flat mirror when the focal point of the interferometer lens is set on the axis of the main mirror in the focus of the lens, the analysis of the wavefront of the lens in an autocollimation scheme with flat mirror at points of view symmetrically relative to the center, calculation of linear and angular decentrations of the components, adjustment of the lens by changing the angular and linear positions of the lens components relative to the initial position by the reciprocal of the calculated decentrations. axisymmetric optical systems, a flat autocollimation mirror is installed perpendicular to the axis of the main mirror, the autocollimation image is in the center of the field of view along irradiate by adjusting the secondary mirror, additionally determine the defocusing coefficients at the symmetrical edges of the field of view along two orthogonal coordinates, calculate the decentering of the second and third components, taking into account the fact that the sum of the linear displacements of the autocollimation image caused by the decentering of the components of the autocollimation image along two coordinates at the central point of the field is equal to zero, after which compensate for decentering of components using linear and angular offsets with the opposite sign.
На фиг.1 приведена схема трехзеркального объектива, юстировка которого проводилась с использованием предложенного способа, где главное зеркало 1, вторичное зеркало 2, третичное зеркало 3, плоское автоколлимационное зеркало 4, интерферометр 5, теодолит 6, линейные индикаторы 7, контрольные элементы 8, фланец 9, ферма для установки вторичного и третичного зеркал 10, юстировочное устройство 11.Figure 1 shows a diagram of a three-mirror lens, the alignment of which was carried out using the proposed method, where the
На фиг.2 приведены сгенерированные интерферограммы объектива после предварительной сборки по геометрическим базам.Figure 2 shows the generated lens interferograms after pre-assembly according to geometric bases.
На фиг.3 приведены сгенерированные интерферограммы объектива после устранения децентрировки вторичного и третичного зеркал по одной координате.Figure 3 shows the generated interferograms of the lens after removing the decentering of the secondary and tertiary mirrors along the same coordinate.
На фиг.4 приведены сгенерированные интерферограммы объектива после юстировки по второй координате.Figure 4 shows the generated lens interferograms after alignment on the second coordinate.
Способ работает следующим образом.The method works as follows.
Вначале автоколлимационное плоское зеркало выставляют перпендикулярно оси главного зеркала по марке при помощи визирной трубы или теодолита. Например, положение оси главного асферического зеркала определяют и фиксируют с помощью дополнительной марки [5].First, the autocollimating flat mirror is set perpendicular to the axis of the main mirror along the mark using a sighting tube or theodolite. For example, the position of the axis of the main aspherical mirror is determined and fixed using an additional mark [5].
Производят установку и предварительную юстировку вторичного зеркала.Install and pre-adjust the secondary mirror.
Методы предварительной сборки известны, например, [6].Pre-assembly methods are known, for example, [6].
Затем устанавливают фокальную точку интерферометра на ось главного зеркала в фокальной плоскости объектива. Операции по установке известны, например, [7].Then the focal point of the interferometer is set on the axis of the main mirror in the focal plane of the lens. Installation operations are known, for example, [7].
Производят установку и предварительную юстировку линзового компенсатора или третичного зеркала.Produce installation and preliminary adjustment of the lens compensator or tertiary mirror.
После сборки объектива и установки интерферометра и плоского автоколлимационного зеркала линейным смещением вторичного зеркала получают автоколлимационное изображение интерференционной картины в центре поля зрения. Затем формируют и регистрируют интерференционные картины на симметричных точках поля зрения по двум координатам.After assembling the lens and installing the interferometer and a flat autocollimation mirror, by linear displacement of the secondary mirror, an autocollimation image of the interference pattern in the center of the field of view is obtained. Then, interference patterns are formed and recorded at symmetrical points of the field of view along two coordinates.
Наши исследования показали, что наибольшую чувствительность при определении децентрировок второго и третьего компонентов можно получить при использовании для расчета следующих параметров, имеющих линейную зависимость от децентрировки [3]:Our studies have shown that the highest sensitivity in determining decentrations of the second and third components can be obtained by using the following parameters for calculation, which have a linear dependence on decentration [3]:
- аберрационный коэффициент комы третьего порядка центральной точки поля;- aberration coefficient of coma of the third order of the central point of the field;
- аберрационный коэффициент астигматизма третьего порядка в симметричных точках поля;- aberration coefficient of astigmatism of the third order at symmetrical points of the field;
- аберрационный коэффициент дефокусировки в симметричных точках поля;- aberration coefficient of defocusing at symmetrical points of the field;
- смещение фокальной точки объектива интерферометра относительно оси главного зеркала.- displacement of the focal point of the interferometer lens relative to the axis of the main mirror.
Комбинации с использованием других аберрационных коэффициентов возможны, но имеют меньшую чувствительность.Combinations using other aberration coefficients are possible, but have less sensitivity.
При рассмотрении зависимости между децентрировками и аберрационными коэффициентами предполагается, что смещение компонентов производится поперек оси главного зеркала, а развороты зеркал вокруг вершины (при третьем компоненте в виде линзового компенсатора - вокруг осевой точки главной плоскости).When considering the relationship between decenterings and aberration coefficients, it is assumed that the components are shifted across the axis of the main mirror, and the mirrors are rotated around the vertex (for the third component in the form of a lens compensator, around the axial point of the main plane).
Уравнения, связывающие децентрировки и аберрационные коэффициенты, приведены для одной поперечной координаты. Для определения децентрировок выбраны симметричные краевые точки поля, где влияние децентрировок на аберрационные коэффициенты максимально.Equations relating decentering and aberration coefficients are given for one transverse coordinate. To determine the decenterings, the symmetrical edge points of the field are chosen, where the influence of the decenterings on the aberration coefficients is maximum.
Для второй координаты уравнения аналогичны.For the second coordinate, the equations are similar.
Определение децентрировок вторичного зеркала и третьего компонента производят с использованием формулThe decentering of the secondary mirror and the third component is determined using the formulas
где Δ2 - линейная децентрировка вторичного зеркала, мкм;where Δ 2 - linear decentering of the secondary mirror, microns;
δ2 - наклон вторичного зеркала вокруг вершины, угл. сек.;δ 2 - tilt of the secondary mirror around the top, arc. sec.;
Δ3 - линейная децентрировка третьего компонента, мкм;Δ 3 - linear decentering of the third component, microns;
δ3 - наклон третьего компонента, угл. сек.;δ 3 - slope of the third component, arc. sec.;
Аω+, Aω- - значения аберрационных коэффициентов астигматизма на симметричных краях поля, дл. волн;A ω+ , A ω- - values of the aberration coefficients of astigmatism at the symmetrical edges of the field, dl. waves;
Cw0 - значение аберрационного коэффициента комы в центре поля зрения, дл. волн;C w0 - the value of the aberration coefficient of coma in the center of the field of view, dl. waves;
Dω+, Dω- - значения аберрационных коэффициентов дефокусировки на симметричных краях поля, дл. волн;D ω+ , D ω- - values of the aberration coefficients of defocusing on the symmetrical edges of the field, dl. waves;
L=0 - смещение фокальной точки объектива интерферометра относительно оси главного зеркала, мм;L=0 - offset of the focal point of the interferometer lens relative to the axis of the main mirror, mm;
Q - весовой коэффициент, связывающий линейную децентрировку вторичного зеркала с асимметрией астигматизма на краях поля зрения, дл. волн/мкм;Q is a weighting factor that relates the linear decentering of the secondary mirror with the asymmetry of astigmatism at the edges of the field of view, length. waves/µm;
W - весовой коэффициент, связывающий угловую децентрировку вторичного зеркала с асимметрией астигматизма на краях поля зрения, дл.волн/угл.сек.;W is the weighting factor relating the angular decentering of the secondary mirror to the asymmetry of astigmatism at the edges of the field of view, wavelength/arcsec;
Е - весовой коэффициент, связывающий линейную децентрировку третьего компонента с асимметрией астигматизма на краях поля зрения, дл.волн/мкм;E is the weight coefficient that relates the linear decentering of the third component with the asymmetry of astigmatism at the edges of the field of view, wavelengths/μm;
R - весовой коэффициент, связывающий угловую децентрировку третьего компонента с асимметрией астигматизма на краях поля зрения, дл.волн/угл.сек.;R is a weighting coefficient relating the angular decentering of the third component with the asymmetry of astigmatism at the edges of the field of view, wavelengths/arcsec;
Т - весовой коэффициент, связывающий линейную децентрировку вторичного зеркала с комой, дл.волн/мкм;T is the weight coefficient relating the linear decentering of the secondary mirror to the coma, wavelengths/μm;
Y - весовой коэффициент, связывающий угловую децентрировку вторичного зеркала с комой, дл.волн/угл.сек.;Y is the weight coefficient relating the angular decentering of the secondary mirror to the coma, wavelength/arcsec;
U - весовой коэффициент, связывающий линейную децентрировку третьего компонента с комой, дл.волн/мкм;U is the weight coefficient relating the linear decentering of the third component to the coma, length waves/µm;
I - весовой коэффициент, связывающий угловую децентрировку третьего компонента с комой, дл.волн/угл.сек.;I is the weight coefficient relating the angular decentering of the third component to the coma, wavelength/arcsec;
О - весовой коэффициент, связывающий линейную децентрировку вторичного зеркала с асимметрией дефокусировки на краях поля зрения, дл.волн/мкм;O - weight coefficient relating the linear decentering of the secondary mirror with the asymmetry of defocusing at the edges of the field of view, wavelengths/μm;
Р - весовой коэффициент, связывающий угловую децентрировку вторичного зеркала с асимметрией дефокусировки на краях поля зрения, дл.волн/угл.сек.;P is the weighting coefficient relating the angular decentering of the secondary mirror to the defocusing asymmetry at the edges of the field of view, wavelength/arcsec;
G - весовой коэффициент, связывающий линейную децентрировку третьего компонента с асимметрией дефокусировки на краях поля зрения, дл.волн/мкм;G is the weight coefficient relating the linear decentering of the third component with the asymmetry of defocusing at the edges of the field of view, wavelengths/μm;
Н - весовой коэффициент, связывающий угловую децентрировку третьего компонента с асимметрией дефокусировки на краях поля зрения, дл.волн/угл.сек;H is the weight coefficient relating the angular decentering of the third component to the defocusing asymmetry at the edges of the field of view, wavelengths/arcsec;
J - весовой коэффициент, связывающий линейную децентрировку вторичного зеркала со смещением фокальной точки объектива интерферометра относительно оси главного зеркала, мм;J is the weighting factor relating the linear decentering of the secondary mirror to the shift of the focal point of the interferometer lens relative to the axis of the primary mirror, mm;
K - весовой коэффициент, связывающий угловую децентрировку вторичного зеркала со смещением фокальной точки объектива интерферометра относительно оси главного зеркала, мм;K is the weight coefficient relating the angular decentering of the secondary mirror to the shift of the focal point of the interferometer lens relative to the axis of the primary mirror, mm;
Z - весовой коэффициент, связывающий линейную децентрировку третьего компонента со смещением фокальной точки объектива интерферометра относительно оси главного зеркала, мм;Z is the weight coefficient relating the linear decentering of the third component to the shift of the focal point of the interferometer lens relative to the main mirror axis, mm;
X - весовой коэффициент, связывающий угловую децентрировку третьего компонента со смещением фокальной точки объектива интерферометра относительно оси главного зеркала, мм.X is the weighting factor relating the angular decentering of the third component to the shift of the focal point of the interferometer lens relative to the main mirror axis, mm.
Расчет весовых коэффициентов влияния линейной и угловой децентрировки вторичного зеркала и третьего компонента на аберрационные коэффициенты дефокусировки, комы, астигматизма, на смещение фокальной точки производят с использованием расчетных оптических программ, например, Zemax.Calculation of the weight coefficients of the influence of linear and angular decentering of the secondary mirror and the third component on the aberration coefficients of defocusing, coma, astigmatism, on the shift of the focal point is carried out using computational optical programs, for example, Zemax.
Корни системы уравнений Δ2, δ2, Δ3, δ3 определяют с использованием детерминанта.The roots of the system of equations Δ 2 , δ 2 , Δ 3 , δ 3 are determined using the determinant.
После определения значений линейной и угловой децентрировки вторичного зеркала и третьего компонента производят их линейное и угловое смещение на рассчитанные значения с обратным знаком.After determining the values of linear and angular decentering of the secondary mirror and the third component, they are linearly and angularly shifted by the calculated values with the opposite sign.
Затем проводят аналогичные операции для определения и коррекции децентрировок компонентов по второй оси.Then, similar operations are carried out to determine and correct decenterings of the components along the second axis.
В трехкомпонентных схемах устранение сферической аберрации производят изменением межзеркального расстояния между главным и вторичным зеркалами. Допуск на межзеркальное расстояние между вторичным зеркалом и третьим компонентом достаточно свободный и обеспечивается известными методами. Определение отклонения межзеркального расстояния между вторичным и главным зеркалом производят по отклонению значения сферической аберрации в центре поля от расчетного в расчетной программе (Zemax).In three-component schemes, spherical aberration is eliminated by changing the intermirror distance between the primary and secondary mirrors. The tolerance for the intermirror distance between the secondary mirror and the third component is fairly free and is provided by known methods. The deviation of the intermirror distance between the secondary and primary mirrors is determined by the deviation of the value of spherical aberration at the center of the field from the calculated value in the calculation program (Zemax).
Пример конкретной реализации юстировки трехзеркального объектива (Фиг. 1) с относительным отверстием 1:4 и фокусным расстоянием F=2000 мм. Весовые коэффициенты влияния децентрировок, определенные в соответствии с формулами (1) в программе Zemax, приведены в таблице 1.An example of a specific implementation of the adjustment of a three-mirror lens (Fig. 1) with a relative aperture of 1:4 and a focal length of F=2000 mm. The weight coefficients of the effect of decenterings, determined in accordance with formulas (1) in the Zemax program, are shown in Table 1.
Весовые коэффициенты рассчитаны для линейного смещения Δ=100 мкм, углового смещения δ=1 угл. мин.Weight coefficients are calculated for linear displacement Δ=100 µm, angular displacement δ=1 arc. min.
Сгенерированные интерферограммы по измеренным аберрационным коэффициентам в центре и в симметричных точках поля, полученным после предварительной юстировки по геометрическим базам, приведены на Фиг. 2.The generated interferograms based on the measured aberration coefficients at the center and at the symmetrical points of the field, obtained after preliminary adjustment to the geometric bases, are shown in Fig. 2.
Измеренные аберрационные коэффициенты в центре и на симметричных точках поля приведены в таблице 2.The measured aberration coefficients at the center and at the symmetrical points of the field are shown in Table 2.
С использованием весовых коэффициентов и измеренных аберраций в центре и в симметричных точках поля составлены две системы уравнений для каждой координаты в соответствии с формулами (1):Using the weight coefficients and the measured aberrations at the center and at the symmetrical points of the field, two systems of equations were compiled for each coordinate in accordance with formulas (1):
Первая система имеет корни уравнений Δ2х=-4,29; δ2x=3,6; Δ3х=-1,24; δ3х=3, что соответствует децентрировкам по координате X вторичного зеркала Δ2=-0,429 мм, δ2=3,6 угл. мин. и третичного зеркала Δ3=-0,124 мм; δ3=3 угл.мин.The first system has the roots of the equations Δ 2x = -4.29; δ2x =3.6; Δ 3x \u003d -1.24; δ 3x =3, which corresponds to decentering along the X-coordinate of the secondary mirror Δ 2 =-0.429 mm, δ 2 =3.6 arc. min. and tertiary mirror Δ 3 =-0.124 mm; δ 3 =3 arc min.
Вторая система имеет корни уравнений Δ2y=2,13; δ2y=-2,30; Δ3у=3,74; δ3у=-4,77, что соответствует децентрировкам по координате Y вторичного зеркала Δ2=-0,213 мм, δ2=-2,30 угл.мин. и третичного зеркала Δ3=0,374 мм; δ3=-4,77 угл.мин.The second system has roots of equations Δ 2y =2.13; δ2y =-2.30; Δ 3y = 3.74; δ 3y =-4.77, which corresponds to decentering along the Y-coordinate of the secondary mirror Δ 2 =-0.213 mm, δ 2 =-2.30 arc min. and tertiary mirror Δ 3 =0.374 mm; δ 3 \u003d -4.77 arc min.
При юстировке смещают и наклоняют вторичное и третичное зеркала на рассчитанные значения с обратным знаком.During adjustment, the secondary and tertiary mirrors are shifted and tilted by the calculated values with the opposite sign.
Расшифровка полученных интерферограмм показала отсутствие аберрации комы третьего порядка в центре поля зрения и симметрию аберрационных коэффициентов астигматизма третьего порядка и дефокусировки в симметричных точках поля. Интерферограммы, сгенерированные по полученным аберрационным коэффициентам, в центре и в симметричных точках поля после коррекции децентрировок по двум координатам приведены на Фиг. 3,4.The interpretation of the obtained interferograms showed the absence of third-order coma aberration in the center of the field of view and the symmetry of the aberration coefficients of third-order astigmatism and defocusing at symmetrical points of the field. The interferograms generated by the obtained aberration coefficients at the center and at the symmetrical points of the field after correction of decentrations along two coordinates are shown in Fig. 3.4.
Заявляемый способ предполагают использовать при окончательной юстировке трехкомпонентных объективов.The proposed method is supposed to be used for the final adjustment of three-component lenses.
ЛитератураLiterature
1. Оптимальная компенсация погрешностей изготовления астрономических зеркал юстировкой телескопа, И.П. Агурок, В.А. Зверев, С.А. Родионов, М.Н. Сокольский, В.В. Усоскин, ОМП, 1980, №7.1. Optimal compensation of errors in the manufacture of astronomical mirrors by adjusting the telescope, I.P. Agurok, V.A. Zverev, S.A. Rodionov, M.N. Sokolsky, V.V. Usoskin, OMP, 1980, No. 7.
2. Некоторые проблемы юстировки телескопов, С.А. Родионов, А.Г. Серегин, А.П. Смирнов, Оптический журнал, №10, 1995 г.2. Some problems of telescope alignment, S.A. Rodionov, A.G. Seregin, A.P. Smirnov, Optical magazine, No. 10, 1995
3. Губель Н.Н. Аберрации децентрированных оптических систем, Машиностроение, 1975, с. 271.3. Gubel N.N. Aberrations of decentered optical systems, Mashinostroenie, 1975, p. 271.
4. Конев В.В. Линейная алгебра. Учебное пособие. - Томск. Изд. ТПУ. 2008 - 65 стр.4. Konev V.V. Linear algebra. Tutorial. - Tomsk. Ed. TPU. 2008 - 65 pages
5. Вензель В.И., Семенов А.А., Синельников М.И. Интерференционный способ определения положения оси асферической поверхности и устройство для его осуществления// Патент России. №2017127453. 2018.5. Venzel V.I., Semenov A.A., Sinelnikov M.I. An interference method for determining the position of the axis of an aspherical surface and a device for its implementation // Patent of Russia. No. 2017127453. 2018.
6. Вензель В.И., Данилов М.Ф., Савельева А.А., Семенов А.А., Синельников М.И., Границы применимости методов сборки и юстировки осесимметричных двухзеркальных объективов с асферическими зеркалами, Оптический журнал, №4, 2019 г.6. Venzel V.I., Danilov M.F., Savelyeva A.A., Semenov A.A., Sinelnikov M.I., Limits of applicability of assembly and adjustment methods for axisymmetric two-mirror objectives with aspherical mirrors, Optical Journal, No. 4 , 2019
7. Вензель В.И., Семенов А.А. Юстировка зеркально-линзового объектива с эксцентрично расположенным зраком для инфракрасного диапазона спектра, Оптический журнал, №5, 2021 г.7. Venzel V.I., Semenov A.A. Adjustment of a mirror-lens objective with an eccentrically located eye for the infrared range of the spectrum, Optical Journal, No. 5, 2021
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2776692C1 true RU2776692C1 (en) | 2022-07-26 |
Family
ID=
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7079259B1 (en) * | 2003-12-15 | 2006-07-18 | Raytheon Company | Optical alignment for a multi-mirror telescope |
| RU2561018C1 (en) * | 2014-07-18 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП") | Interferometric method of adjusting two-mirror lens with aspherical elements |
| RU2658106C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-06-19 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") | Interference method for definition of the position of the aspheric surface axis and the device for its implementation |
| RU203510U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-04-08 | Акционерное общество "ЛОМО" | ADJUSTMENT DEVICE FOR TWO-MIRROR CENTERED OPTICAL SYSTEM |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7079259B1 (en) * | 2003-12-15 | 2006-07-18 | Raytheon Company | Optical alignment for a multi-mirror telescope |
| RU2561018C1 (en) * | 2014-07-18 | 2015-08-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (ОАО "НИИ ОЭП") | Interferometric method of adjusting two-mirror lens with aspherical elements |
| RU2658106C1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-06-19 | АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "Научно-исследовательский институт оптико-электронного приборостроения" (АО "НИИ ОЭП") | Interference method for definition of the position of the aspheric surface axis and the device for its implementation |
| RU203510U1 (en) * | 2020-12-29 | 2021-04-08 | Акционерное общество "ЛОМО" | ADJUSTMENT DEVICE FOR TWO-MIRROR CENTERED OPTICAL SYSTEM |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6746121B2 (en) | Defocus and astigmatism compensation in a wavefront aberration measurement system | |
| CN109855560B (en) | Convex aspheric reflector surface shape detection device and detection method | |
| CN101240999A (en) | Large-sized optical flat interferometry device and method | |
| RU2561018C1 (en) | Interferometric method of adjusting two-mirror lens with aspherical elements | |
| RU2776692C1 (en) | Interferometric method for adjustment of three-component lenses | |
| RU2658106C1 (en) | Interference method for definition of the position of the aspheric surface axis and the device for its implementation | |
| Swat et al. | Optical design of the southern african large telescope | |
| KR20150126119A (en) | Alignment Method for high resolution optical system to minimize the performance of each optical field | |
| Harned et al. | Alignment and evaluation of the cryogenic corrected Infrared Astronomical Satellite (IRAS) telescope | |
| Terrett et al. | The interaction between pointing and active optics on the VISTA telescope | |
| Liu et al. | Study on computer-aided alignment method | |
| Rimmer | Computer-aided optical alignment method | |
| Venzel et al. | Adjustment of a catadioptric objective with an eccentric pupil for the infrared spectral range | |
| RU2773806C1 (en) | Method for measuring distortion in interferogram of optical aspherical surface | |
| Latyev et al. | Effect of mounting gaps between components on the centering of lens objectives | |
| Rogers et al. | Practical tilted mirror systems | |
| CN115079370B (en) | Pupil offset correction method for large-aperture self-adaptive telescope | |
| Harned et al. | Alignment and evaluation of the cryogenic corrected infrared astronomical satellite (IRAS) telescope | |
| DiVittorio | Differentiating secondary mirror tilt and decenter through off-axis wavefront sensing and aberration measurement | |
| RU2758928C1 (en) | Method for measuring the decentering of the optical axis of an aspherical surface | |
| Marafatto et al. | Aligning the LINC-NIRVANA natural guide stars MCAO system | |
| Schipani et al. | The VST alignment: strategy and results | |
| Semenov et al. | Technological features of the fabrication of the primary mirrors of telescopes | |
| Yoder Jr | Mounting Multiple Lens Assemblies | |
| Patti et al. | Simulating the optical alignment of the multiconjugate adaptive optics module for the extremely large telescope |