Детальная информация

Предмет исследования. Эволюция технологии формообразования асферических оптических поверхностей различных типов, методы и средства их контроля, метрологическое обеспечение процессов и аппаратуры в Государственном институте прикладной оптики. Цель работы. Обосновать и проиллюстрировать на конкретных примерах актуальность и целесообразность радикальных преобразований в современном серийном оптическом производстве и объективостроении на основе реализации производительных технологий прецизионного фотополимерного реплицирования различных типов оптических поверхностей и лазерно-голографических методов их контроля. Метод. В основе большинства традиционных технологий формообразования асферических рабочих поверхностей оптических элементов (линз, зеркал) лежат шлифование и полирование. Заметное место в производстве асферики занимают станки алмазного микроточения. Особую значимость для серийного и массового изготовления асферических деталей имеют моллирование и реплицирование. Основные результаты. Показано, что для осуществления возможности как уникального, так и серийного изготовления асферической оптики необходимо решение триединой проблемы создания производительных технологий прецизионного формообразования оптических асферических поверхностей, методов и средств их высокоточного контроля и метрологического обеспечения этих технологий и контрольно-измерительной аппаратуры. Такое решение найдено в Государственном институте прикладной оптики на основе технологий прецизионного реплицирования и контроля формы асферических поверхностей методами лазерно-голографической интерферометрии с использованием осевых синтезированных голограмм в качестве образцовых оптических элементов и оптических компенсаторов (нуль-корректоров). Предложена иерархия мастер-матриц: эталонные, контрольные и рабочие, причем эталонные мастер-матрицы для крупносерийного и массового производства асферических оптических элементов целесообразно изготавливать парами (выпуклая + вогнутая). Практическая значимость. В результате резкого роста потребностей оптико-электронного приборостроения в объективах различного назначения (смартфоны, планшеты, цифровые фотоаппараты, тепловизионная аппаратура, системы видеонаблюдения и безопасности и др.) возникла острая необходимость многократного повышения производительности и существенного снижения себестоимости изготовления базовых оптических элементов. Технологии прецизионного реплицирования и лазерно-голографические методы контроля асферических поверхностей открыли принципиальную и практическую возможности решения этой проблемы.

Subject of study. The evolution of technologies for the various types formation of aspherical optical surfaces, methods and means of their control, metrological support for processes and equipment at the State Institute of Applied Optics. The purpose of the work is to substantiate and illustrate with specific examples the relevance and feasibility of radical transformations in modern serial optical production and lens construction based on the implementation of productive technologies for precision photopolymer replication of various types of optical surfaces and laser-holographic methods for their control. The research method. The majority of traditional technologies for shaping aspherical working surfaces of optical elements (lenses, mirrors) are based on grinding and polishing. Diamond micro-turning machines occupy their noticeably expanding niche in the production of aspherical optics. Molding and replication are of particular importance for serial and mass production of aspherical parts. Main results. It has been shown that, in order to implement the possibility of both one-off and serial production of aspherical optics, it is necessary to solve the triune problem of creating productive technologies for precision shaping of optical aspherical surfaces, methods and means of their high-precision control, and metrological support of these technologies and control instrumentation. Such a solution was found at the State Institute of Applied Optics based on the technologies of precision replication and aspherical surfaces shape control via laser-holographic interferometry based on the use of on-axis computer-generated holograms as exemplary optical elements and optical compensators (zero correctors). Given paper work suggests the following hierarchy of master-details: reference detail coming first, followed by calibration and working; it is in this way that it is advisable to produce pairs (convex + concave) of reference master details for serial and mass production of aspherical optical elements via the precision replication method. Practical significance. As a result of the recent sharp increase in the needs of optoelectronic instrumentation in lenses for a wide spectral region and for various purposes (smartphones, tablets, digital cameras, thermal imaging equipment, video surveillance and security systems, etc.) there is an urgent need to significantly increase productivity and reduce the manufacturing costs of basic optical elements. Precision replication technologies and laser-holographic aspherical surfaces control methods have opened up theoretical and practical possibilities for solving this problem.