Мультиспектральная установка тестирования оптических приборов
Современные требования к оптическим и оптико-электронным приборам вызывают необходимость совершенствования существующих методов контроля и разработки новых. Неизбежным фактором эффективного выполнения контрольных и юстировочных задач является использование высоко технологичного оборудования обеспечивающего автоматизацию процесса, единство базирования изделий и одновременность контроля большого числа параметров в широком диапазоне длин волн.
Основными целями описываемого проекта является:
- разработка мультиспектральной установки для контроля и юстировки оптических приборов.
Указанная цель достигается выполнением ряда задач:
- подбор существующих стандартных технических средств с целью модернизации, с обеспечением максимальной приспособленности к контролю разнофокусных систем;
- разработка мультиспектрального тест-объекта, позволяющего имитировать тестовые изображения в диапазоне от 200 до 2000 нм;
- практическая реализация установки с целью внедрения в производственный процесс.
Описание технических решений
Суть технических решений сводиться к использованию в составе осевого зеркального коллиматора построенного на базе телескопа ТАЛ-120М мультиспектрального тест объекта позволяющего производить юстировку и контроль параметров оптических и оптико-электронных приборов работающих в диапазонах VIS (видимый), NIR (инфракрасный), SWIR (тепловой).
Конструктивно коллиматор реализован на базе телескопа ТАЛ-120М и состоит из (рисунок 1): зеркального объектива поз. 1, диагонального зеркала поз. 2, фокусировочного устройства поз. 3, корпуса поз. 4.
Рисунок 1 – Конструкция коллиматора
а) б)
Рисунок 2 – Внешний вид: а) коллиматорной установки; б) фокусера с револьверной головкой
В окулярном узле телескопа, изображенного на рисунке 2, установлена револьверная головка от стандартного комплекта ОСК-2 с возможностью закрепления тест-объектов. В гнезде револьверной головки зафиксирован сменный узел разработанного тест-объекта с осветителем, таким образом, что фокальная плоскость объектива совпадает с плоскостью нанесения испытательной таблицы тест-объекта (для формирования параллельного пучка на выходе). Для имитации изображения в сходящихся и расходящихся пучках лучей может быть реализовано перемещение тест-объекта вдоль оптической оси коллиматора за счет стандартной реечной передачи фокусера на соответствующие значения по шкале. В качестве осветителя применяется лампа накаливания, обеспечивающая широкий оптический диапазон подсветки тест-объекта.
Разработка мультиспектрального тест объекта
Суть технических решений принятых в тест-объекте сводиться к нанесению системы испытательных таблиц методом лазерной гравировки на плоскопараллельную пластину, выполненную из оптически прозрачного материала в диапазоне от 200 до 2000 нм. В экспериментальной установке тест-объект выполнен из оптической керамики КО-2, при этом работа с необходимой таблицей обеспечивается основной длиной волны работы испытуемого прибора и соответствующей разрешающей способностью. Выбор материала тест-объекта обусловлен фактическим наличием для практического применения. Для расширения диапазона работы тест-объекта и создания параметрически заданного контраста в тепловом диапазоне рациональнее применить оптическую керамику КЭО-10. Материал позволяет реализовать модулятор света и может быть использован для изготовления электрически управляемого светофильтра, что значительно расширит возможность вариативной имитации тестового объекта. Применение мелкозернистой керамики (до 4 мкм) позволит управлять световым потоком за счет эффекта электрически управляемого пропускания, а крупнозернистая – эффекта рассеяния.
На рисунке 3 представлен внешний вид тест-объекта с нанесенной испытательной таблицей.
Рисунок 3 – Внешний вид тест-объекта
Особенность таблицы заключается в том, система испытательной таблицы реализована с шифрованием в соответствующие фигуры штрихов и далее прямоугольников широкого диапазона угловых расстояний фиксируемых испытуемой оптической системой.
Рисунок 4 – Определение разрешающей способности дневного прицела ПО4х24 (АО «НПЗ»)
Так к примеру, для определения разрешающей способности оптической системы работающей на длине волны от 400 до 700 нм и соответствующим угловым разрешением используется система штрихов изображенная на рисунке 4, а для определения разрешающей способности оптической системы инфракрасного диапазона, используется система штрихов образованная визуальным слиянием штрихов имитирующих меньшие угловые расстояния (рисунок 5)
Рисунок 5 - Определение разрешающей способности ночного прицела ПН-23-5 (АО «НПЗ»)
Применение оптической керамики КО-2 (оптически прозрачного материала в SWIR диапазоне) позволило тестировать оптические системы, работающие в тепловом диапазоне (рисунок 6).
Рисунок 6 – Определение разрешающей способности тепловизионного прицела ПТ-3-02 (АО «НПЗ»)
Заключение
Результаты натурных испытаний показали состоятельность идеи по созданию мультиспектрального тест-объекта, однако требуется проведение экспериментов с новыми материалами подложки с целью повышения приспособленности мультиспектральной коллиматорной установки по юстировке и контролю различных оптических систем.