Устройство для исследования оптических свойств жидкостных элементов Текст научной статьи по специальности «Нанотехнологии»

УДК 535

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЖИДКОСТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

Виктор Сергеевич Ефремов

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры фотоники и приборостроения, тел. (383)343-91-11, e-mail: ews49@mail.ru

Диана Георгиевна Макарова

Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, ассистент кафедры информационной безопасности, тел. (383)343-91-11, e-mail: kaf.ib@ssga.ru

Олеся Владимировна Киселёва

Научно-производственное объединение «ЭЛСИБ» публичное акционерное общество, 630088, Россия, г. Новосибирск, ул. Сибиряков-Гвардейцев, 56, инженер-конструктор

Ключевые слова: жидкостные оптические элементы, искажение формы оптической поверхности.

Рассмотрена конструкция жидкостного оптического устройства для исследования оптических свойств жидкостных линзовых и зеркально-линзовых элементов при искажении формы сферической поверхности под воздействием гравитации. Конструкция устройства позволяет исследовать оптические элементы с положительной и отрицательной оптической силой и в разных спектральных диапазонах.

DEVICE FOR RESEARCH THE OPTICAL PROPERTIES OF LIQUID ELEMENTS

Viktor S. Efremov

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk, 630108, Russia, Ph. D., Associate Professor, Department of Photonics and Device Engineering, phone: (383)343-91-11, e-mail: ews49@mail.ru

Diana G. Makarova

Siberian State University of Geosystems and Technologies, 10, Plakhotnogo St., Novosibirsk,

630108, Russia, Assistant, Department of Information Security, phone: (383)343-91-11, e-mail: kaf.ib@ssga.ru

Olesya V. Kiseleva

Scientific and Production Association ELSIB, 56, Sibiryakov-Gvardeytsev St., Novosibirsk, 630088, Russia, Design Engineer

The design of a liquid optical device for study the optical properties of liquid lens and mirror-lens elements at the distortion of the spherical surface shape under the gravity influence is considered. The design of the device allows investigating the optical elements with positive and negative optical power in different spectral ranges.

Key words: liquid optical elements, distortion of the shape of the optical surface.

В последнее время возродился интерес к жидкостным оптическим элементам с разными принципами управления (гидравлическим и электросмачивания) кривизны сферической преломляющей или отражающей поверхности для разработки адаптивных оптических систем [1-6].

Но в процессе эксплуатации поверхность оптических жидкостных элементов в составе видеокамер, установленных на носителях, может занимать различное положение в пространстве.

При этом форма сферической оптической поверхности будет отличаться от сферы из-за гравитационного воздействия. Причем факторов влияния может быть достаточно много (например, толщина и эластичность пленки, вязкость жидкости и т. д.)

Из-за различной ориентации оптической оси (ОО) жидкостного элемента относительно линии горизонта (ЛГ) можно предположить несколько вариантов отклонений эластичного оптического элемента от сферической формы:

- «грушевидная» при параллельности ОО относительно ЛГ;

- «эллиптическая» при перпендикулярности ОО относительно ЛГ.

Причем расположение эластичной поверхности жидкостного элемента,

сверху или снизу, относительно жидкости определит ориентацию эллипса относительно его большой или малой оси. Промежуточные углы ориентации ОО относительно ЛГ дадут много комбинаций сложных сочетаний «грушевидной» и «эллиптической» форм поверхности.

Для определения конкретного влияния одной эластичной поверхности вторая поверхность выполнена «жесткой» в виде плоскопараллельной пластинки из оптически прозрачного материала для выбранной области спектра. На рисунке представлено устройство жидкостного линзового элемента. Основным элементом кластера 1 является эластичный элемент жидкостной линзы. Форма эластичного элемента определяется количеством жидкости, подаваемой поршнем 4 из цилиндра в рабочую зону.

Предварительное заполнение цилиндра и рабочей камеры жидкостью осуществляется через заливное отверстие, закрываемое заглушкой 5, а окончательное - через дренажное отверстие, закрываемое винтом 6 в вертикальном положении после выхода из камеры пузырьков воздуха.

Дозированная подача жидкости обеспечивается поршнем 4 при вращении регулировочного винта 9.

Наклон ОО жидкостного элемента относительно ЛГ осуществляется вращением корпуса 3 вокруг оси отверстия М6.

Предлагаемое устройство жидкостного элемента позволит определить погрешности сферической формы эластичного элемента при разных радиусах кривизны и углах наклона ОО относительно ЛГ, а также его влияние на качество изображения (дифракционной точки).

а)

б)

А - А

ФВгпНЮО

Устройство жидкостного линзового (зеркального) элемента, вид:

а) сбоку (разрез по Б-Б); б) сзади; в) цилиндра (разрез по А-А): 1 - кластер; 3 - корпус; 4 - шток; 5 - заглушка; 6, 15, 16 - винты; 7 - фиксатор штока; 8 - фланец; 9 - винт регулировочный; 10 - пластина плоскопараллельная; 11 - кольцо резиновое; 17 - сальник; 18 - уплотнитель

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИМ СПИСОК

1. Ефремов В. С., Макарова Д. Г., Шлишевский В. Б. Условия построения двухкомпо-нентных жидкостных систем переменного увеличения // Изв. вузов. Приборостроение. -2014. - Т. 57. - № 7. - С. 55-59.

2. Голицын А. В., Ефремов В. С., Шлишевский В. Б. Некоторые варианты оптических систем на основе жидкостных элементов // XI Международная конференция «Прикладная оптика-2014»: сб. трудов в 3 т. (Санкт-Петербург, 21-24 октября 2014 г.). - Санкт-Петербург : Оптическое общество им. Д. С. Рождественского, 2014. Т. 3, секция 2. - С. 55.

3. Ефремов В. С., Макарова Д. Г., Шлишевский В. Б. Формулы параксиальной оптики для двухкомпонентных жидкостных систем переменного увеличения // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2014. Х Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2014» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 8-18 апреля 2014 г.). - Новосибирск : СГГА, 2014. Т. 1. -С. 21-25.

4. Макарова Д. Г., Болотин А. А. Адаптивная жидкостная оптическая система терагер-цового диапазона спектра для медицинской аппаратуры // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017. XIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2017» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 17-21 апреля 2017 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. Т. 2. - С. 46-52.

5. Макарова Д. Г., Ефремов В. С., Шлишевский В. Б. Вариообъектив с жидколинзовой системой изменения фокусного расстояния // Интерэкспо ГЕО-Сибирь-2017. XIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «СибОптика-2017» : сб. материалов в 2 т. (Новосибирск, 17-21 апреля 2017 г.). - Новосибирск : СГУГиТ, 2017. Т. 2. - С. 77-81.

6. Blum M., Büeler M., Grätzel C., Aschwanden M. Compact optical design solutions using focus tunable lenses [Электронный ресурс]. - URL: http://proceedings. spiedigitallibrary.org/pro-ceeding.aspx?articleid=1661475 (дата обращения 24.02.2018).

© В. С. Ефремов, Д. Г. Макарова, О. В. Киселёва, 2018