автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.14, диссертация на тему:Расчет и изготовление интерференционных покрытий для оптических систем с заданными цветовыми характеристиками

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ им. С.И.ВАВИЛОВА

На правах рукописи

СМИРНОВ НИКОЛАЙ НИКОЛАЕВИЧ

РАСЧЕТ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С ЗАДАННЫМИ ЦВЕТОВЫМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ

Специальность 05.11.14 -технология приборостроения

АВТОРЕФЕРАТ Диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ - 2006

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научный центр «Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова»

Научный руководитель: кандидат технических наук А.В. МИХАЙЛОВ

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Э.С. ПУТИЛИН

кандидат физико-математических наук М.Н. КОЛБИН

Ведущая организация: ФГУП «НПО ГИПО», г Казань

Защита состоится _2006г. в У^ часов на

заседании диссертационного Совета К 407.001.01 в ФГУП "Государственный оптический институт им. С.И.Вавилова" по адресу: 199034, Санкт-Петербург, В.О. Биржевая линия, д.12.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП "Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова"

Автореферат разослан <РЗ 2006г.

Ученый секретарь диссертационного Совета кандидат химических наук

Л.А.ЧЕРЕЗОВА

SbOOGk

вы 7

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы.

При проектировании и изготовлении оптических систем, работающих в видимой области спектра, часто требуются точные количественные оценки их цветовых параметров. Такие оценки необходимы как для оптических систем, обладающих цветностью, так и для бесцветных систем.

В настоящее время проблема получения бесцветных оптических систем встала перед оптическими фирмами в связи с бурным развитием медицинской техники, новых методов исследования, диагностики и лапароскопической хирургии. Создается новый класс медицинских эндоскопических приборов, содержащих десятки линз из оптических стекол. Искаженная цветопередача медицинских оптических трубок для эндоскопов может привести к ошибкам при диагностике заболевания, затруднить эндохирургическое лечение. Поэтому создание надежной методики расчета и изготовления многолинзовых оптических трубок для эндоскопов своевременно и актуально.

Не менее актуальна и другая задача: точная оценка колориметрических параметров различных видов оптических покрытий, обладающих цветностью, например, покрытий для цветного тонирования автомобильных стекол, энергосберегающих покрытий для оконных стекол, цветных тонированных зеркал. Отсутствие таких оценок может привести к значительному цветовому различию объектов, нарушению дизайна.

Для количественного измерения цвета Международной комиссией по освещению (МКО - CIE) рекомендованы основные стандарты и процедуры измерений, основанные на связи между спектральными характеристиками объекта и его цветовыми параметрами. Существенное влияние на цветовые параметры оптических систем, включающих элементы с оптическими покрытиями, оказывают спектральные характеристики используемых покрытий. Поэтому к конструкции оптических покрытий для таких систем предъявляются особые требо! dffiffi.- Р^чи^тых^ ^они должны

БИБЛИОТЕКА С. Петербург — 09

етервурв}^ .

С.

формировать заданные оптические характеристики системы (пропускание, отражение, поляризацию). Во-вторых, соответствовать требованиям по цветности оптической системы (цветность или бесцветность, цветовые различия, цветовые допуски). В связи с этим целесообразна и актуальна разработка комплексного метода расчета конструкции покрытий, обеспечивающей заданные и оптические и колориметрические характеристики. Знание цветности проектируемых изделий позволит предсказать приемлемость разрабатываемой конструкции, на стадии расчетов внести необходимые изменения. При комплексном подходе к расчету систем легче учесть требования практической реализации рассчитанных конструкций, воспроизводимости их характеристик с достаточной степенью точности.

Цель работы.

Разработка комплексного метода расчета оптических и колориметрических характеристик многолинзовых оптических систем с многослойными интерференционными оптическими покрытиями. Разработка технологии и изготовление оптических покрытий и систем с заданными оптическими и цветовыми параметрами.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработана комплексная программа расчета оптических и колориметрических параметров многолинзовых оптических систем с многослойными оптическими покрытиями.

2. Проведено комплексное исследование оптических и колориметрических характеристик многоэлементных оптических систем с многослойными интерференционными оптическими покрытиями. Установлены зависимости цветности многоэлементных оптических систем от оптических характеристик используемых стекол и конструкции просветляющих покрытий. Определены причины возникновения цветности многоэлементных оптических систем.

3. Разработан алгоритм определения спектральных характеристик компенсирующих цветность многолинзовых оптических систем заданной конструкции, и поиска оптимальной конструкции покрытий, обеспечивающих бесцветность системы, приближением к заданной спектральной кривой.

4. Проведен анализ устойчивости колориметрических характеристик многослойных оптических покрытий в зависимости от конструкции и условий изготовления.

5. Проведен анализ спектральных и колориметрических характеристик цветных металлодиэлектрических зеркал различной конструкции. Определены зависимости цветовых характеристик зеркал от конструкции, состава и условий изготовления.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

Разработана комплексная программа расчета многослойных оптических покрытий и систем «Аналист» с приложениями «Колориметрия» и «Конструктор».

Разработана методика коррекции координат цветности для адекватного отображения цвета на экране монитора персонального компьютера.

Разработан поэтапный метод снижения цветности многолинзовых оптических трубок для эндоскопов.

Разработаны технологические рекомендации по изготовлению компенсирующих просветляющих покрытий в производственных условиях.

Методом распыления автономным ионным пучком получены пленки из оптических стекол и керамики, что значительно расширяет ассортимент пленкообразующих материалов в оптической технологии.

Приведены колориметрические параметры цветных зеркал на основе трехслойных интерференционных систем в различных колориметрических системах и условиях освещения.

Методом магнетронного распыления получены экспериментальные образцы цветных тонированных зеркал и стекол с цветностью близкой к расчетной.

Результаты работы внедрены в производство на фирме ОАО «Оптимед», имеется акт о внедрении.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Комплексный метод расчета оптических и колориметрических параметров многослойных оптических покрытий и многолинзовых оптических систем.

2. Результаты исследования цветности многолинзовых оптических трубок для эндоскопов.

3. Методика расчета компенсирующих характеристик для снижения цветности оптических трубок для эндоскопов.

4. Методика выбора оптимальных конструкций просветляющих покрытий максимально приближенных к расчетным компенсирующим кривым.

5. Исследование устойчивости колориметрических параметров покрытий к условиям изготовления.

6. Результаты исследования цветности металлодиэлектрических зеркал различной конструкции.

7. Разработанная технология изготовления оптических покрытий для систем с заданными параметрами цветности.

Личный вклад автора в представленную работу состоит в следующем:

1. разработка методики и программы расчета оптических характеристик многослойных интерференционных покрытий и цветности многокомпонентных оптических систем;

2. расчеты цветности проектируемых изделий: многолинзовых трубок для эндоскопов и металлодиэлектрических зеркал;

3. исследование зависимости цветности медицинских трубок для эндоскопов от параметров используемых стекол и конструкции просветляющих покрытий;

4. разработка методики снижения цветности различных конструкций трубок для эндоскопов;

5. анализ устойчивости цветовых характеристик разработанных конструкций просветляющих покрытий;

6. разработка технологических рекомендаций по контролю процесса изготовления покрытий методом вакуумного испарения;

7. разработка технологических режимов изготовления просветляющих покрытий методом распыления мишеней автономным ионным пучком.

8. исследование зависимости цветности металлодиэлектрических зеркал от конструкции и оптических параметров используемых материалов;

9. разработка технологических режимов изготовления тонированных зеркал методом магнетронного распыления мишеней; Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались на международных конференциях:

1. Международная конференция «Прикладная оптика - 2000» (Санкт-Петербург, 2000г.)

2. 2 Международная конференция молодых ученых и специалистов «0птика-2001». (Санкт-Петербург, 2001г.)

3. V Международная конференция «Прикладная оптика». (Санкт-Петербург, 2002г.)

Публикации

По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ.

Структура и объем диссертации.

Диссертация состоит из введения, 6 глав, списка литературы. Основной материал изложен на 136 страницах, включая 31 рисунок, 19 таблиц и список литературы из 80 наименований.

Краткое содержание работы.

Во введении сформулированы цель и основные задачи диссертации, обосновывается их актуальность и научная новизна, кратко изложено основное содержание разделов работы.

В первой главе проведен анализ принятых в настоящее время методов описания цветности и существующих методов снижения цветности многолинзовых оптических систем.

Основой для колориметрических расчетов является система стандартов Международной комиссии по освещению (МКО). Цвет в системеМКО определяется как смесь в определенной пропорции трех цветовых стимулов, выбранных в качестве основных, все остальные могут быть получены смешением основных цветов. Для оценки основных характеристик объекта используется координаты цветности х, у, определяющие цветовой тон по графику цветности и координата, цвета У, определяющая яркость объекта для стандартных источников освещения.

Для определения цветовых различий используется равноконтрастная цветовая система Ь*а*Ь*, связанная с системой ХУХ определенными соотношениями. Расстояние между точками

равноконтрастного цветового пространства соответствует степени цветового различия между цветами. Ориентировочно Ь характеризует светлоту объекта, «а» - количество красного цвета, «-а» - количество зеленого цвета, «Ь» - количество желтого цвета, «-Ь» - количество синего цвета Полное цветовое различие между двумя цветами определяется как

ДЕ*аь = [( ЛЬ*)2 + (Да*)2 + (ЛЬ*)2]1/2

Считается, что одна единица АЕ примерно равна едва заметному различию между цветами и ее называют порогом цветоразличения.

Особое внимание в первой главе уделено наиболее близкой к теме нашего исследования задаче снижения цветности съемочных и проекционных объективов. Впервые такая проблема остро встала перед оптическими фирмами в связи с развитием цветной фотографии, кинематографа, телевидения. Объективы без просветления, как правило, имеют желтоватый оттенок, тем больший, чем больше светосила объективов. Проведенные исследования показали, что просветляющие покрытия, используемые для повышения интегрального пропускания объективов, могут привести к значительному увеличению их окрашенности. Анализ работ по оптимизации спектрального пропускания и снижению окрашенности объективов показал, что для съемочных объективов проблема решается частично экспериментальным подбором просветляющих покрытий, остаточную окрашенность компенсируют балансированием цветовых слоев фото- или кинопленки в соответствии с формулой цветности, используемой как норматив определения остаточной цветности. Для проекционных объективов используются различные методики подбора покрытий опытным путем: сдвиг коротковолновой границы пропускания покрытий, нанесение покрытий на три длины волны. Однако такой подход не всегда приводит к положительным результатам: либо не удается получить бесцветную оптическую систему, либо недопустимо снижается ее светопропускание. Если не удается получить требуемую цветность, то меняют оптическую схему объектива.

Вторая глава посвящена описанию возможностей разработанной комплексной программы для расчета оптических характеристик многослойных интерференционных слоев «Аналист» с приложениями

8

«Колориметрия», для расчета и отображения в различных цветовых системах колориметрических параметров рассчитанных оптических покрытий и многолинзовых оптических систем, и «Конструктор» для расчета итоговых оптических характеристик многолинзовых систем с оптическими покрытиями.

Для расчета оптических характеристик многослойных интерференционных покрытий произвольной структуры использованы рекуррентные формулы А. Г. Власова.

Программа содержит базу данных по пленкообразующим материалам и подложкам, которая может обновляться и дополняться. Предусмотрен ускоренный набор многослойных покрытий из большого числа слоев, которые могут включать в себя слои с дисперсией, и поглощающие слои. Результаты расчета (пропускание, отражение, поглощение, фаза, э- и р- составляющие) просматриваются без выхода из программы в графическом виде (до 8 графиков одновременно) или в виде таблицы. Рассчитанные системы сохраняются автоматически. Предусмотрен автоматический расчет спектральных кривых со сканированием толщины слоев, или показателя преломления.

Результаты расчета могут быть выведены на печать в цвете или монохромном режиме. В виде графика можно ввести любую заданную функцию, что может быть использовано для сравнения теоретических расчетов с практическими результатами. Программа позволяет делать расчеты оптических характеристик всех видов оптических покрытий (просветляющие покрытия, светоделители, зеркала, фильтры и т.д.). Программа апробирована в отделе оптических покрытий ГОИ им. С.И. Вавилова с положительным результатом.

Для расчета колориметрических параметров разработано приложение «Колориметрия».

Для определения координат цвета пропускающих свет несамосветящихся объектов используется выражение:

1=1

где W - координаты цвета в системе ХУХ;

Рх(Я) - спектральное распределение излучения источника света;

т(Х) - спектральное пропускания;

ДА. - спектральный интервал, связанный с разрешающей способностью измерительного прибора и крутизной спектральной характеристики;

ю(Х) - координаты цветности х, у, г для стандартного колориметрического наблюдателя;

к - коэффициент, необходимый для расчета яркости цвета. Выбрав

*=-_^_

1Рл(Л);У(Л);АА /=1

координата цвета У приобретает физический смысл визуального светового коэффициента пропускания, выраженного в процентах.

Для характеристики цвета в системе МКО-31 достаточно вычислить координаты цветности х, у, связанные с координатами цвета определенными соотношениями, и яркость У для стандартных (А, В, С, 065) источников освещения.

В базу данных программы заложены: спектральное распределение источников света, координаты цветности х, у, г для стандартного колориметрического наблюдателя МКО 1931 г и 1964г., для спектрального интервала 380 - 780 нм с шагом 5 нм.

Программа включает в себя определение цвета и координат цветности в колориметрической системе, принятой МКО в 1931г. и 1964г. а также в равноконтрастном цветовом пространстве МКО 1976г. (Ь*,а*,Ь*) - СШЬаЬ. Предусмотрен вывод координат цветности х, у на диаграмму цветности МКО (цветовой локус), автоматический расчет и отображение в виде линейки цветности объекта по спектральному отражению. Для рассчитанных оптических систем автоматически составляется таблица колориметрических характеристик X, У, Ъ, х, у, г, Ь, а, Ь, АЕ для различных источников освещения и систем цветности МКО, максимального значения пропускания (отражения) и длина волны, на которой достигается экстремум. Можно дополнительно ввести любую колориметрическую систему и любое излучение, полученное с помощью одного или нескольких источников.

Выполнен перевод координат цветности из цветовой координатной системы XYZ в RGB, их совмещение с цветовыми параметрами электронно-лучевого монитора компьютера. Для визуальной оценки цвета рассчитанных систем и увеличения точности оценки цвета, а также визуального различия по цвету, на монитор компьютера одновременно выводятся два образца цвета. Образцы цвета располагаются на светлом фоне монитора, что повышает цветоразличительную способность зрения.

Целью создания приложения «Конструктор» явилось стремление сделать наиболее доступной для анализа и модифицирования заданную конструкцию многолинзовой оптической трубки и просветляющих покрытий, как для отдельных линз, так и для отдельных блоков из линз. Расчет общего спектрального пропускания Товш. производится по формуле:

I = п ^ к = т

Тобш = П Твн.,1' П Тпр.,к 1=1 к=1

где TdBH.i. - спектральное внутреннее пропускание i- той детали из стекла,

п - количество деталей из стекла трубки (включая линзы, призмы, защитные стекла), d - толщина i -^гой детали вдоль оптической оси трубки,

Тпр,к~ спектральный коэффициент пропускания просветленной к -той поверхности детали из стекла, граничащей с воздухом, т -количество просветленных поверхностей трубки.

Пропускание оптического элемента, на обеих сторонах которого нанесены многослойные интерференционные покрытия, рассчитывается по формуле:

г- г01т12е Ы 1 _ _ -2 ad

где тир- коэффициенты пропускания и отражения на граничных поверхностях плоскопараллельной пластинки, а - коэффициент поглощения материала подложки, d - толщина подложки.

Все необходимые при расчетах оптические характеристики пленкообразующих материалов и стекол, находятся в базе данных пленкообразующих материалов и подложек программы «Аналист».

II

Одновременно рассчитываются три спектральные кривые: спектральное пропускание трубки, отдельно внутреннее пропускание стекла и общая просветляющая характеристика трубки. По итогам расчетов можно сразу просмотреть колориметрические показатели рассчитанных систем.

Заметим, что в программе «Конструктор» расчет спектральных характеристик производится с учетом поглощения в подложке. Поэтому данная программа может использоваться не только для расчетов многоэлементиых оптических систем, но и в тех случаях, когда необходимо учесть влияние поглощения подложки на спектральные характеристики покрытия, или, когда покрытия нанесены на обе стороны подложки, что расширяет возможности программы «Аналист» в целом.

В третьей главе представлены расчеты колориметрических показателей цветности, обусловленной внутренним пропусканием стекол линз для разных конструкций трубок, и цветности различных видов просветляющих покрытий, обычно используемых в оптической технологии.

В качестве примера представлены расчеты цветности восьми разных конструкций трубок, обусловленные внутренним поглощением стекол, для излучений источника А и Б65.

Установлено, что интенсивность окрашенности трубок во многом определяется количеством используемого стекла (его толщиной) а также его качеством. Так трубки из отечественного стекла 4 категории (№3, 7), имеющие общую толщину стекла менее 80 мм, изначально имеет удовлетворительные показатели по цветности (а, Ь < 3,3). Трубка № 2, общей толщиной стекла 246 мм, изначально имеет явную окрашенность желтого цвета (Ь > 6). При использовании импортного стекла цветность трубок существенно снижена. Для повышения точности расчетов следует использовать измеренные значения внутреннего пропускания стекол, из которых будут изготавливаться оптические детали трубок.

Выполнены расчеты цветности суммарных просветляющих покрытий для разных конструкций трубок и для разных видов просветляющих покрытий. Как следует из расчетных данных, общая спектральная характеристика стандартного трехслойного

ахроматического просветления имеет некоторую цветность. Интенсивность окрашенности тем больше, чем больше количество просветляемых поверхностей вне зависимости от того, какое стекло используется отечественное или импортное. Цветовой тон одного и того же просветления будет различаться в зависимости от положения спектральной кривой по спектру

При анализе работ по коррекции цветопередачи объективов, создалось впечатление, что при использовании многослойного, более ахроматического просветления улучшается и бесцветность объективов. Однако в результате расчетов и экспериментальных исследований нами было установлено, что для многолинзовых трубок даже «идеальное» ахроматическое просветление не гарантирует отсутствие цветности всего изделия.

Рассмотрим поэтапную методику расчета корректирующего просветляющего покрытия в графическом виде на примере трубки № 2. Расчеты выполняются в три этапа. На первом этапе (Рис. 1), производится расчет внутреннего пропускания трубки из используемого стекла, обусловленного только поглощением стекла, без учета отражения от поверхностей линз. По этой кривой, производится расчет компенсирующей спектральной кривой для «абсолютной» коррекции цветности, с таким условием, чтобы сохранить величину интегрального коэффициента пропускания трубки на уровне интегрального пропускания стекла трубки

На втором этапе (Рис. 2), производится расчет просветляющего покрытия наиболее близко соответствующего расчетной компенсирующей кривой в области 400 - 700 нм., т.е. в области чувствительности колбочкового (цветового) зрения стандартного наблюдателями нормальных условиях освещения.

На третьем этапе (Рис. 3) производится расчет итоговой спектральной характеристики пропускания всей трубки, с учетом и внутреннего пропускания стекол и того, что на свободные поверхности стекол нанесены корректирующие просветляющие покрытия.

100 э^-зо

85 80 -75 70

es-

w

55'

se

4S: te гс-'

30

2H 20 16 1С s

Твн

Ткомп

390 400 í?0 <40 4 60 <31 500 520 640 £60 580 «00 520 é<0 £60 «80 700 720 740 760 780

Рис. 1.

Твн - внутреннее пропускание трубки из используемого стекла. Ткомп - компенсирующая спектральная кривая.

«О СО «40 4S0 4»Э 5-0 SJO 5«0 «вО €0и СО 640 ÍÍ9 «ЯП 700 720 "50

Рис. 2.

Ткомп - расчетная компенсирующая кривая Тпросв - расчетная кривая просветляющего покрытия

Рис. 3.

Титог - итоговое спектральное пропускание трубки 2 с просветлением.

Твн - внутреннее пропускание трубки 2, из отечественного стекла.

Тпроев - спектральное пропускание просветляющих покрытий всех свободных поверхностей линз трубки 2.

По итоговому спектральному пропусканию трубки рассчитываются колориметрические параметры, определяющие ее цветность, и устанавливается приемлемость полученного результата.

Из анализа представленных графических материалов становится понятно, почему ни «идеальное» ахроматическое просветление, ни смещение коротковолновой границы просветления, не дали положительных результатов по компенсации цветности трубки. При «идеальном» ахроматическом просветлении итоговая характеристика пропускания трубки сохраняет форму спектральной кривой внутреннего пропускания стекла трубки, и соответственно, сохраняется ее цветность. Положение коротковолновой границы просветления, как показали расчеты, оказывает значительное влияние на величину интегрального пропускания трубки и определяется коротковолновой границей внутреннего пропускания стекла.

Для оценки цветности трубок на стадии расчетов, мы использовали возможности визуального сравнения эталонов цветов

рассчитанных систем, выводимых на экран монитора. При значениях координат цветности «а» и «Ь» меньше 3...4 трубки получались практически бесцветными.

Использование графического метода наглядно показывает процедуру поиска компенсирующей кривой для снижения цветности трубок. Поиск решения производится путем перебора, сложен и не всегда дает удовлетворительные результаты. Не всегда поведение спектральных кривых совпадает. Одна из кривых может быть ровной, а другая с большой кривизной. Для решения задачи аналитическим методом зададим критерии оценки.

Это, во-первых, контраст цветности К„. При К„ = |(ас + а„)| + |(ЬС + Ь„)| —»0 компенсирующая просветляющая кривая будет снижать цветность внутреннего пропускания стекла.

Во-вторых, стремление итогового интегрального коэффициента пропускания трубки к величине внутреннего пропускания всего стекла трубки. Для выполнения этого условия нужно, чтобы интегральное пропускание просветляющей компенсирующей кривой было по возможности больше, чем внутреннее пропускание стекла трубки.

\т (А)+А)ЛЛ—л—;-——г—* Мах

£ комп^ Д->тш[380780](7-ви(Я))

]«Т (Я)+А)2-(Т2 (А))М-:->Мп

где Тпросв _ спектральная кривая пропускания синтезируемого просветляющего покрытия,

и ТююДН Д = 1 в случае если Ти)мп(^)+ Д > 1. Полученные критерии оценки позволяют перейти к аналитическому методу поиска компенсирующей кривой. Результаты, полученные графическим методом, можно использовать как начальное приближение для аналитического решения поставленной задачи

Четвертая глава. Для решения задачи в общем виде разработан алгоритм (Рис. 4), позволяющий найти конструкцию компенсирующих покрытий для сложной многокомпонентной системы, которая обеспечит её бесцветность, затем решается задача

16

синтеза покрытия, спектральная кривая которого, должна быть максимально приближена к компенсирующей кривой. Алгоритм нахождения показателей преломления определяется из условия минимума искомой функции качества.

Если решение дает значения показателей преломления не существующих или не использующихся в оптической технологии пленкообразующих веществ, для расчета просветляющего покрытия можно использовать метод поиска эквивалентных показателей преломления, либо нетрадиционную технологию изготовления покрытий, расширяющую ассортимент наносимых пленкообразующих материалов и, соответственно, возможности воспроизведения рассчитанных оптических систем.

Рассмотрим результаты расчета итоговой цветности, выполненные по представленной методике для трех конструкций трубок (Таблица 1).

Таблица 1

№ трубки. Спектральная кривая Цветность

а Ь

№2 Внутреннее пропускание стекла -3,12 5,8

Расчетная компенсирующая кривая 3,1 -5

3-сл. ахромат, просветление на 544нм. 3,62 1,98

Итоговое пропускание трубки 0,505 3,78

№3 Внутреннее пропускание стекла -0,78 2,75

Расчетная компенсирующая кривая 0,75 2,51

3-сл. ахромат, просветление на 530нм. 1,86 0,16

Итоговое пропускание трубки 1,09 2,36

№7 Внутреннее пропускание стекла -0,66 2,61

Расчетная компенсирующая кривая 0,66 -2,6

Просветление эквивалентными слоями -0,4 1,31

Итоговое пропускание трубки -1,04 1,29

В соответствии с расчетами внутреннее пропускание стекла трубки №2 имеет цветность а,. = - 3,12, Ьс = 5,8. Наилучшее приближение, компенсирующее данную цветность, дает 3-слоЙное ахроматическое просветление на 544 нм, имеющее цветность ал = 3,62 Ь„ = -1,98. В итоге суммарная цветность трубки будет а, = 0,505, Ьт = 3,78, что указывает на бесцветность трубки в целом. Как показали расчеты, просветление с помощью эквивалентных слоев, которое само по себе дает бесцветное просветление, увеличивает итоговую цветность трубки (а = -3,46, b = 6,4).

При использовании 3-слойных ахроматических покрытий цветность трубки № 7 недопустимо велика (а = 6,49, b = -1,19). Был проведен анализ конструкции трубки, марок используемых стекол и их количество. Установлено, что основной причиной цветности данной трубки является неудовлетворительное просветление стекол ТК16иФ1.

Рис. 4. Алгоритм поиска конструкции просветляющих покрытий, обеспечивающих бесцветность сложной многокомпонентной оптической системы 19

В результате расчетов получена конструкция просветляющего покрытия для блока деталей из стекол ТК16 и Ф1 на основе эквивалентных слоев:

М^г - НЮ2 - А120з - НЮ2 с оптической толщиной слоев

0,25 - 0,522 - 0,13 - 0,04 Хо, где Ао= 530 нм.

При использовании данного просветления трубки получаются совершенно бесцветными (а = - 1,04, Ь = 1,29).

В пятой главе представлены методы изготовления рассчитанных конструкций просветляющих покрытий.

Нанесение стандартных просветляющих покрытий на линзы трубок происходило в производственных условиях на участке вакуумных покрытий фирмы ОАО «Оптимед». По результатам выполненных расчетов составлены и переданы на производственный участок технологические рекомендации. При каждом изменении конструкции трубок, изменении марки используемых стекол, производится пересчет компенсирующих просветляющих покрытий.

Изготовление покрытий на основе метода эквивалентных слоев производилось в производственных условиях на вакуумном участке фирмы ЛОМО.

В лабораторных условиях ВНЦ «ТОЙ им. С.И.Вавилова» производилось нанесение покрытий методом распыления автономным ионным пучком мишеней из оптических стекол и керамики, с целью получения слоев с необходимым для просветления набором значений показателя преломления. Нанесение пленок производилось на вакуумной установке У8776"Уеесо", оснащенной ионным источником типа Кауфман с высокой степенью равномерности плотности ионного тока по сечению диаметром до 100 мм.

Установлены оптимальные режимы работы ионного источника. Определены типичные технологические зависимости процесса нанесения пленок методом распыления мишеней автономным ионным пучком. Для улучшения зародышеобразования пленок и формирования мелкодисперсных структур предусмотрена обработка подложки перед нанесением покрытий ионным пучком. Метод обеспечивает хорошую равномерность при распылении мишеней сложного состава.

В качестве мишеней использовались оптические стекла различных марок: КУ-2, К-8, БК, ТК, СТК и другие. Установлено, что пленки всех стекол, полученные распылением стекол соответствующих марок, имеют более высокий показатель преломления, чем исходный материал. На основе данного метода изготовления получены просветляющие покрытия на стеклах различных марок с широким набором показателей преломления.

Проведены оценки устойчивости колориметрических характеристик разработанных покрытий. Как показали расчеты, все равнотолщинные просветляющие покрытия достаточно устойчивы в пределах обычной точности нанесения слоев 1-2 %. Наиболее устойчивым является пятислойное покрытие М^ - Ъх01 - 1,55 - БЮг - 1,55 с оптическими толщинами 0,25Х - 0,5Х - 0,25Х - 0,25Х - 0,257.. При ошибке в толщине слоев 5-6 %, цветность трубок изменяется незначительно и трубки практически бесцветны.

Проведены оценки устойчивости предложенных ранее нескольких конструкций неравнотолщинных покрытий. Наиболее устойчивым покрытием оказалось разработанное нами покрытие на основе эквивалентных слоев для стекол ТК16 и Ф1. При ошибках в толщине слоев при напылении до 4-6 % колориметрические показатели цветности трубок находятся в пределах допустимых. Данная конструкция покрытий рекомендована к нанесению с контролем толщины слоев с помощью кварцевого датчика.

Шестая глава посвящена применению разработанной комплексной программы и методики расчетов для оценки цветовых параметров цветных тонированных стекол и зеркал. Приведены расчеты колориметрических и оптических параметров металлодиэлектрических интерференционных покрытий для цветного тонирования стекол и зеркал.

Приведены зависимости цветовых параметров покрытий от конструкции, условий изготовления и применяемых материалов. Установлено, что величина показателя преломления среднего слоя практически не влияет на цветовые параметры зеркал, при условии сохранения оптической толщины слоя. Проведены расчеты спектральных и цветовых характеристик зеркал с полупрозрачным слоем из различных металлов в зависимости от толщины среднего

слоя. Установлено, что у зеркал с полупрозрачным слоем из титана и никеля значительно расширена цветовая гамма. Исследование влияния толщины и вещества полупрозрачного слоя зеркал на их цветовые параметры показало, что полупрозрачный слой зеркала для получения идентичных цветовых характеристик следует наносить с точностью ± 1 нм. Как показали наши расчеты, оптимальной является толщина (4 - 6) нм.

Анализ устойчивости параметров цветности зеркал для разных источников излучения показывает, что для зеркал, содержащих фильтры высоких порядков характерно незначительное цветовое различие при освещении солнечным светом (В) и лампой накаливания (А) (АЕ ~ 1,45). Зеркала с полупрозрачным слоем из титана и никеля менее чувствительны к изменению источника освещения по сравнению с алюминиевыми зеркалами.

Разработанная методика расчета может использоваться также для оценки цветности стекол, тонированных

металлодиэлектрическими (МД) покрытиями, которые получили в последнее время широкое распространение. При этом может оцениваться как цвет отражения, так и цвет пропускания стекол, как с внутренней, так и с наружной стороны.

Для проверки соответствия выполненных теоретических расчетов практическим результатам, нами в лабораторных условиях были изготовлены экспериментальные образцы цветных металлодиэлектрических зеркал. Образцы изготавливались методом магнетронного и реактивного магнетронного распыления. Интерес к этому методу возрос в связи с появлением на рынке высокопроизводительных автоматизированных производственных линий по изготовлению металлодиэлектрических покрытий различного назначения с высокой адгезионной и механической прочностью.

Разработанные покрытия рекомендованы для нанесения на крупногабаритные стекла на поточных линиях магнетронного распыления и могут использоваться для остекления зданий, транспорта, создания оригинальных эффектных интерьеров.

В результате выполнения данной работы получены следующие основные результаты:

1. Разработана комплексная программа расчета оптических и колориметрических характеристик многолинзовых оптических систем с многослойными интерференционными покрытиями.

2. Проведены расчеты и выполнен комплексный анализ оптических и колориметрических параметров многолинзовых оптических трубок для эндоскопов, определены основные критерии выбора и методика поиска компенсирующих спектральных характеристик для снижения цветности различных конструкций трубок.

3. Разработан аналитический метод расчета конструкции просветляющих покрытий, обеспечивающих наилучшее приближение к спектральной кривой с заданной цветностью.

4. Сочетанием графического и аналитического методов выполнены расчеты и получены конструкции просветляющих покрытий, обеспечивающих бесцветность всех заданных конструкций трубок.

5. Разработаны методы изготовления покрытий на основе равнотолщинных ахроматических покрытий, покрытий на основе эквивалентных слоев и покрытий на основе пленок из оптических стекол и керамики. Проведен анализ устойчивости колориметрических характеристик просветляющих покрытий для трубок к конструкции и условиям изготовления.

6. Результаты работы внедрены в производство и используются для изготовления серийных партий бесцветных оптических трубок для эндоскопов, имеется акт о внедрении.

7. Проведены расчеты колориметрических параметров зеркал и стекол, тонированных металлодиэлектрическими интерференционными покрытиями. Установлены зависимости цветности МДМ зеркал от конструкции, состава и условий освещения.

8. Методом магнетронного распыления в лабораторных условиях получены устойчивые к внешним воздействиям комплекты цветных МДМ зеркал. Разработанные покрытия рекомендованы для нанесения на крупногабаритные стекла на поточных линиях магнетронного распыления.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Михайлов A.B., Муранова Г.А., Смирнов H.H. «Исследование особенностей формирования и свойств пленок, полученных распылением ионным пучком»// Сб. трудов Междунар. конф. «Прикладная оптика-2000».С.-Пб., 2000. т.2. С.38-39.

2. Михайлов A.B., Муранова Г.А., Смирнов H.H. «Расчет и изготовление оптических покрытий для цветного тонирования стекол и зеркал»// Сб. трудов Междунар. конф. «Прикладная оптика-2000».С.-Пб., 2000. т.2. С.39-40.

3. Смирнов H.H. «Программа для расчета многослойных оптических систем»// Сб. трудов Междунар. конф. «Прикладная оптика-2000».С.-Пб., 2000. т.2. С.40.

4. Смирнов H.H. «Расчет и изготовление устойчивых цветных металлодиэлектрических зеркал»// Сб. трудов 2-ой Междунар. конф. молодых ученых и специалистов «0птика-2001». С.-Пб.,2001. С.215.

5. Смирнов H.H. «Основные закономерности метода получения пленок распылением мишеней ионным пучком»// Оптический журнал. 2001. Т.68. №4. С.60-62.

6. Муранова Г.А., Смирнов H.H. «Свойства пленок, полученных распылением мишеней ионным пучком»// Оптический журнал. 2001. Т.68. №4. С.53-59.

7. Михайлов A.B., Муранова Г.А., Смирнов H.H. «Определение колориметрических параметров и оптимизация конструкции цветных зеркал на основе металлодиэлектрических интерференционных систем»// Оптический журнал. 2001. Т.68. №8. С.30-43.

8. Смирнов H.H., Михайлов A.B., Муранова Г.А., Калугин Ф.И. «Расчет цветности и синтез многоэлементных оптических систем с повышенной ахроматичностью»// Сб. трудов V Междунар. конф. «Прикладная оптика». С.-Пб. 2002. т.2. «Оптические технологии и материалы». С. 184.

9. Смирнов H.H., Михайлов A.B., Муранова Г.А., Калугин Ф.И. «Расчет и корректировка цветности многолинзовых оптических трубок для эндоскопов»// Оптический журнал. 2003. Т.70. №10. С.54-61.

Лицензия ПЛД №69-217 от 22.10.1997г.

Подписано в печать 14.02.2006г. Тираж 50 экз., Заказ 14-02

Отпечатано с готового оригинал-макета

в типографии ООО «Политон» 198096, Санкт-Петербург, пр. Стачек, 82 тел: 784-1335

аооод

63 77

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЦВЕТНОСТИ МНОГОКОМПОНЕНТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ.

1.1. Колориметрический метод определения цвета.

1.2. Коррекции цветности объективов просветляющими покрытиями.

1.3. Преобразование между колориметрическими системами CIE XYZ

CIE xyz) и RGB.

Выводы.

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ ПРОГРАММЫ РАСЧЕТА ОПТИЧЕСКИХ И КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК МНОГОЛИНЗОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С МНОГОСЛОЙНЫМИ

ПРОСВЕТЛЯЮЩИМИ ПОКРЫТИЯМИ.

2.1. Программа для расчета оптических характеристик многослойных оптических покрытий «Аналист».

2.2. «Колориметрия» - приложение к программе «Аналист» для расчета и отображения колориметрических параметров рассчитанных или заданных объектов.

2.3. «Конструктор» - приложение к программе «Аналист» для расчета итоговых характеристик многоэлементных оптических систем с многослойными интерференционными покрытиями.

Выводы.

ГЛАВА 3. АЛГОРИТМ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СПЕКТРАЛЬНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОМПЕНСИРУЮЩИХ ЦВЕТНОСТЬ

МНОГОЛИНЗОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ ЗАДАННОЙ КОНСТРУКЦИИ.

3.1. Исследование цветности оптических трубок для эндоскопов.

3.2. Графический метод определения компенсирующих спектральных характеристик для оптических трубок.

Выводы.

I ГЛАВА 4. АНАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИИ

ПРОСВЕТЛЯЮЩИХ ПОКРЫТИЙ МНОГОЛИНЗОВЫХ ОПТИЧЕСКИХ СИСТЕМ С УСТАНОВЛЕННЫМИ СПЕКТРАЛЬНЫМИ

ХАРАКТЕРИСТИКАМИ.

4.1. Алгоритм поиска оптимальной конструкции покрытий для обеспечения бесцветности сложной многокомпонентной оптической системы.

4.2. Синтез покрытий, обеспечивающих наилучшее приближение к заданной спектральной кривой.

4.3 Расчет компенсирующих покрытий сочетанием графического и аналитического методов.

Выводы.

ГЛАВА 5. МЕТОДЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗРАБОТАННЫХ ПОКРЫТИЙ.

5.1. Производственные условия изготовления.

5.2. Получение пленок методом распыления мишеней автономным ионным пучком.

5.3. Анализ устойчивости колориметрических характеристик просветляющих покрытий для оптических трубок.

Выводы.

ГЛАВА 6. РАСЧЕТ И ИЗГОТОВЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ЦВЕТНОГО ТОНИРОВАНИЯ СТЕКОЛ И ЗЕРКАЛ.

6.1. Расчет колориметрических параметров зеркал.

6.2. Экспериментальное изготовление цветных тонированных зеркал.

Выводы.

Актуальность темы.

При проектировании и изготовлении оптических систем, работающих в видимой области спектра, часто требуются точные количественные оценки их цветовых параметров. Такие оценки необходимы как для оптических систем, обладающих цветностью, так и для бесцветных систем.

В настоящее время проблема получения бесцветных оптических систем встала перед оптическими фирмами в связи с бурным развитием медицинской техники, новых методов исследования, диагностики и лапароскопической хирургии. Создается новый класс медицинских эндоскопических приборов, содержащих десятки линз из оптических стекол. Искаженная цветопередача медицинских оптических трубок для эндоскопов может привести к ошибкам при диагностике заболевания, затруднить эндохирургическое лечение. Поэтому создание надежной методики расчета и изготовления многолинзовых оптических трубок для эндоскопов своевременно и актуально.

Не менее актуальна и другая задача: точная оценка колориметрических параметров различных видов оптических покрытий, обладающих цветностью, например, покрытий для цветного тонирования автомобильных стекол, энергосберегающих покрытий для оконных стекол, цветных тонированных зеркал. Отсутствие таких оценок может привести к значительному цветовому различию объектов, нарушению дизайна.

Для количественного измерения цвета Международной комиссией по освещению (МКО - CIE) рекомендованы основные стандарты и процедуры измерений, основанные на связи между спектральными характеристиками объекта и его цветовыми параметрами. Существенное влияние на цветовые параметры оптических систем, включающих элементы с оптическими покрытиями, оказывают спектральные характеристики используемых покрытий. Поэтому к конструкции оптических покрытий для таких систем предъявляются особые требования. Во-первых, они должны формировать заданные оптические характеристики системы (пропускание, отражение, поляризацию). Во-вторых, соответствовать требованиям по цветности оптической системы (цветность или бесцветность, цветовые различия, цветовые допуски). В связи с этим целесообразна и актуальна разработка комплексного метода расчета конструкции покрытий, обеспечивающей заданные и оптические и цветовые характеристики. Знание цветности проектируемых изделий позволит предсказать приемлемость разрабатываемой конструкции, на стадии расчетов внести необходимые изменения. При комплексном подходе к расчету систем легче учесть требования практической реализации рассчитанных конструкций, воспроизводимости их характеристик с достаточной степенью точности.

В настоящей работе проведен системный анализ причин возникновения цветности многолинзовых оптических систем, проведены точные расчеты цветности трубок, цветности используемого просветления, и разработаны критерии ее оценки. Разработаны поэтапные методы снижения цветности оптических трубок для эндоскопов.

Для решения поставленной задачи создана комплексная программа расчета многослойных оптических покрытий «Аналист» с приложениями:

Колориметрия» - для расчета и отображения цветовых характеристик оптических систем, «Конструктор» - для расчетов оптических характеристик многолинзовых оптических систем. Программа выполнена на современной вычислительной технике на языке программирования Borland Delphi 7.1.

Для расчета многослойных оптических покрытий использовались рекуррентные формулы, учитывающие многократные отражения в слоях. Выполненные расчеты позволили с высокой степенью точности оценить цветность различных конструкций трубок и разработать методы ее снижения.

I Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Разработана комплексная программа расчета оптических и ф колориметрических параметров многолинзовых оптических систем с многослойными оптическими покрытиями.

2. Проведено комплексное исследование оптических и колориметрических характеристик многоэлементных оптических систем с многослойными интерференционными оптическими покрытиями. Установлены зависимости цветности многоэлементных оптических систем от оптических характеристик используемых стекол и конструкции просветляющих покрытий. Определены причины возникновения цветности многоэлементных оптических систем.

3. Разработан алгоритм определения спектральных характеристик компенсирующих цветность многолинзовых оптических систем заданной конструкции, и поиска оптимальной конструкции покрытий, обеспечивающих бесцветность системы, приближением к заданной спектральной кривой.

4. Проведен анализ устойчивости колориметрических характеристик многослойных оптических покрытий в зависимости от конструкции и условий изготовления.

5. Проведен анализ спектральных и колориметрических характеристик цветных металл одиэлектрических зеркал различной конструкции. ф Определены зависимости цветовых характеристик зеркал от конструкции, состава и условий изготовления.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

Разработана комплексная программа расчета многослойных оптических покрытий и систем «Аналист» с приложениями «Колориметрия» и «Конструктор».

Разработана методика коррекции координат цветности для адекватного отображения цвета на экране монитора.

Разработан поэтапный метод снижения цветности многолинзовых оптических трубок для эндоскопов.

Разработаны технологические рекомендации по изготовлению компенсирующих просветляющих покрытий в производственных условиях.

Методом распыления автономным ионным пучком получены пленки из оптических стекол и керамики, что значительно расширяет ассортимент пленкообразующих материалов в оптической технологии.

Приведены колориметрические параметры цветных зеркал на основе трехслойных интерференционных систем в различных колориметрических системах и условиях освещения.

Методом магнетронного распыления получены экспериментальные образцы цветных тонированных зеркал и стекол с цветностью близкой к расчетной.

Результаты работы внедрены в производство на фирме ОАО «Оптимед», имеется акт о внедрении. По выданным технологическим рекомендациям в производственных условиях на отечественном оборудовании изготовлены серийные партии бесцветных многолинзовых оптических трубок для эндоскопов различных конструкций, содержащих более 40 просветленных поверхностей с характеристиками согласно расчетным.

Диссертация состоит из 6 глав. В первой главе проведен анализ принятых в настоящее время методов описания цветности и методов ее снижения. Особое внимание уделено наиболее близкой к теме нашего исследования задаче снижения цветности съемочных и проекционных объективов. Вторая глава посвящена описанию возможностей разработанной комплексной программы для расчета оптических характеристик многослойных интерференционных слоев «Аналист» с приложениями «Колориметрия», для расчета и отображения в различных цветовых системах рассчитанных оптических покрытий и многолинзовых оптических систем, и «Конструктор» для расчета итоговых характеристик оптических систем с оптическими покрытиями. В третьей главе представлены рассчитанные колориметрические показатели цветности внутреннего пропускания стекол линз для разных конструкций трубок и цветности различных видов просветляющих покрытий, обычно используемых в оптической технологии. Описан разработанный наглядный графический метод снижения цветности трубок, результаты которого могут быть положены в основу аналитического метода расчета. Определены критерии оценки результатов расчетов. Четвертая глава посвящена разработке алгоритмов расчета оптимальной компенсирующей характеристики для обеспечения бесцветности трубок заданной конструкции и синтеза соответствующих просветляющих покрытий. На основе сочетания графического и аналитического методов выполнены соответствующие расчеты, результаты которых представлены в виде таблиц и графиков. В пятой главе представлены методы изготовления рассчитанных конструкций просветляющих покрытий. Это традиционные вакуумные методы нанесения покрытий на вакуумном участке фирмы «Оптимед» на основе трех-, четырех- и пятислойных ахроматических покрытий. Нанесение покрытий на основе эквивалентных слоев производилось на вакуумном участке фирмы ЛОМО. В лабораторных условиях ВНЦ ГОИ им. С.И.Вавилова производилось нанесение покрытий методом распыления автономным ионным пучком мишеней из оптических стекол и керамики. Шестая глава посвящена новому применению разработанной комплексной программы и методики расчетов. Показана ее приемлемость для оценки цветовых параметров цветных тонированных стекол и зеркал. Приведены расчеты оптических и колориметрических параметров металлодиэлектрических интерференционных покрытий для цветного тонирования стекол и зеркал. Приведены зависимости цветовых параметров покрытий от конструкции, условий изготовления и применяемых материалов. Полученные результаты работы могут использоваться при изготовлении устойчивых к внешним условиям цветных зеркал на поточных линиях магнетронного распыления.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Комплексный метод расчета оптических и колориметрических параметров многослойных оптических покрытий и многолинзовых оптических систем.

2. Результаты исследования цветности многолинзовых оптических трубок для эндоскопов.

3. Методика расчета компенсирующих характеристик для снижения цветности оптических трубок для эндоскопов.

4. Методика выбора оптимальных конструкций просветляющих покрытий максимально приближенных к расчетным компенсирующим кривым.

5. Исследование устойчивости колориметрических параметров покрытий к конструкции и условиям изготовления.

6. Результаты исследования цветности металлодиэлектрических зеркал различной конструкции.

7. Разработанная технология изготовления оптических покрытий для систем с заданными параметрами цветности.

6. Результаты работы внедрены в производство и используются для изготовления серийных партий бесцветных оптических трубок, имеется акт о внедрении.

7. Проведены расчеты колориметрических параметров цветных зеркал и стекол, тонированных металлодиэлектрическими интерференционными покрытиями. Установлены зависимости цветности МДМ зеркал от конструкции, состава и условий освещения.

8. Методом магнетронного распыления в лабораторных условиях получены устойчивые к внешним воздействиям комплекты цветных МДМ зеркал. Разработанные покрытия рекомендованы для нанесения на крупногабаритные стекла на поточных линиях магнетронного распыления.

Заключение.

В результате выполнения данной работы получены следующие основные результаты:

Проанализированы существующие методы компенсации цветности многолинзовых оптических систем с многослойными оптическими покрытиями. Выявлено, что существующие методы компенсации цветности просветляющими покрытиями сводятся либо к смещению коротковолновой границы пропускания покрытий, либо к нанесению покрытий на три длины волны с равным интервалом. Отмечается, что при этом не всегда удается получить бесцветные системы. Для съемочных объективов остаточную ® цветность дополнительно компенсируют составом приемников изображения.

При использовании медицинских эндоскопов приемником изображения является глаз человека, поэтому к компенсации цветности предъявляются повышенные требования. В связи с этим были разработаны:

1. Разработана комплексная программа расчета оптических и колориметрических характеристик многолинзовых оптических систем с многослойными интерференционными покрытиями.

2. Проведены расчеты и выполнен комплексный анализ оптических и колориметрических параметров многолинзовых оптических трубок для эндоскопов и определены основные критерии выбора и методика поиска

• спектральных характеристик для снижения цветности различных конструкций оптических трубок.

3. Разработан аналитический метод расчета конструкции просветляющих покрытий, обеспечивающих наилучшее приближение к спектральной кривой с заданной цветностью.

4. Сочетанием графического и аналитического методов выполнены расчеты и получены конструкции просветляющих покрытий обеспечивающих бесцветность всех заданных конструкций оптических трубок.

5. Разработаны методы изготовления покрытий на основе равнотолщинных ахроматических покрытий, покрытий на основе эквивалентных слоев и покрытий на основе пленок из оптических стекол и керамики. Проведен анализ устойчивости колориметрических характеристик просветляющих покрытий для оптических трубок к конструкции и условиям изготовления.

1. Гуревич М.М. Цвет и его измерение. - M.-JL: АН СССР, 1950. - 265с.

2. OCT 3-4207-85. Объективы диапроекционные: Методы определения цветности. 27с.

3. ГОСТ Р 50678 94 (ИСО 6728-83). Фотография. Съемочные объективы. Определение формулы цветности по ИСО (ИСО/ФЦ). 31с.

4. Кривошеев М.И., Кустарев А.К. Цветовые измерения. М.: Энергоатомиздат, 1990.-240с.

5. Kelly K.L/ Color designations foe lights // J.Opt.Soc.Am. 1943. - Vol.33 -P. 627-632.

6. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике.-М.: Мир, 1978.-592с.

7. Назарьев В.В. Цвет: компьютерная обработка цветных изображений.-М.:ЭКОМ, 1996.- 80с.

8. Сысуев И.А. Колориметрические системы. Омск.: Изд-во ОмГПУ, 2003.-24с.

9. Rollet, A.R.,S.B. Akad. Wiss Wien. 1878. - Vol.111, № 77.- P.177.

10. Mayer, M.H. Physik dunner Schichten.- Wissenschaftliche Verlags. Gesellschaft m.b.H., Stuttgart, 1953.

11. Evans, U.R., The Corrosion and Oxidation of Metals.- Edward Arnold Publishers Ltd., London, 1960, p.787.

12. Pliskin, W.A., and E.E.Conrad.//YBM Y.Res.Develop.-1964.-Vol.8.- P.43.

13. Стандарт США ANSI РН 3.37 1969. Test Method for the Selective Transmission of a Photographic Lens.17.0CT 3-4114-78. Объективы съемочные: Методы определения фотографической цветности. 26 л.

14. Знаменская М.А., Кривовяз Л.М., Юрщик А.Н. Опыт коррекции качества цветовоспроизведения кино- и фотообъективами // Техника кино и телевидения. 1967. № 12. С. 19-24.

15. Гудкова К.В. Просветление оптики бинокля //ОМП. 1983. № З.с.44-46.

16. Агафонов Б.И., Герчиков А.С. Фотографическая цветность съемочных объективов с многослойными просветляющими покрытиями // ОМП. 1980. № 4. С. 3-6.

17. Pollack H.,Zollner М. Photo-Techn. und Wirt. -1958. Bd.9, № 5. S. 192.

18. Brosch A. Fernsch- und Kino-Techn.- 1969. Bd.23, №3. S.75.

19. Brosch A. Fernsch- und Kino-Techn.- 1972. Bd.26, №1. S.14.

20. Klarmann H. Photo-Techn. und Wirt. -1972. Bd.23, № 2. S.47.

21. Хомякова Ф.Т., Семенов С.Ф. // ОМП. 1975. № 9. С. 75.

22. Герчиков А.С., Агафонов Б.И. Контроль просветляющих покрытий съемочных объективов с нормированной фотографической цветопередачей.// ОМП. 1983. № 12. С. 30-32.

23. Придатко Г.Д., Евтеева Н.П., Гудкова К.В. и др. Цветопередача объективов с ахроматическими просветляющими покрытиями // ОМП. 1984. № 7. С. 35-39.

24. Кривовяз JI.M., Пуряев Д.Т., Знаменская М.А. Практика оптической измерительной лаборатории. М.: Машиностроение, 1974. 332 с.

25. Евтеева Н.П., Беликов В.И., Петрова JI.A., Козлова JI.H. Оценка цветопередачи съемочных объективов // Оптический журнал. 1993. №5.с.67-70.

26. ГОСТ 13088-67. Колориметрия. Термины, буквенные обозначения.

27. ГОСТ 3840-79. Объективы кинопроекционные. Технические условия.

28. Гребенщиков И. В., Власов А. Г., Непорент Б. С., Суйковская Н. В. Просветление оптики.- Гостехиздат, M.-J1., 1946.

29. Демкина Л.В.и др. Дистанционный измеритель координат цвета, цветности и цветовых различий.// Оптический журнал.1995. №7.С.26-28.

30. ОСТ 3 4924-81. Стекло оптическое. Методы измерения коэффициентов пропускания и расчета показателей ослабления. 21с.

31. Бернотас В. Зависимость цветового контраста от условий наблюдения.// ОМП. 1980. № 4. С. 6-8.

32. Смирнов Н.Н.,Михайлов А.В., Муранова Г.А., Калугин Ф.И. «Расчет и корректировка цветности многолинзовых оптических трубок для эндоскопов»// Оптический журнал. 2003. Т.70. №10. С.54-61.

33. Креопалова Г. В., Лазорева Н. Л., Пуряев Д. Т. Оптические измерения. М.: Машиностроение, 1987. -264 с.

34. Кокс Дж. , Хасс Г. Просветляющие покрытия для видимой и инфракрасной областей спектра. // Физика тонких пленок./ Пер. с англ. - М. Мир. 1967. Т. 2. С. 186-253.

35. Musset A., Thelen A. Multilayer Antireflection Coatings. Progress in Optics. 1970. V. 8. P. 201 -237.

36. Фурман 111. А. Тонкослойные оптические покрытия. Л. Машиностроение. 1971. -224 с.

37. Крылова Т. Н. Интерференционные покрытия. Л. Машиностроение. 1973.-224 с.

38. Введенский В. Д., Метельников А. А., Фурман Ш. А. Ахроматические просветляющие покрытия для материалов с показателем преломления 1,46 -1,8.// ОМП. 1980, № 3. С. 32-34.

39. Яковлев П. П., Мешков Б. Б. Проектирование интерференционных покрытий. М. Машиностроение. 1987.- 192 с.

40. Первеев А. Ф. и др. Развитие работ по оптическим покрытиям в ВНЦ « ГОИ им. С. И. Вавилова». // Оптический журнал. 1993, № 2. С. 8. ф 45.Fawcett J. A., Gray W. Н. Патент Великобритании № 1292717, Go2b1/10 от 4.02.70.

41. Morokuma Т., Kozowa Т. Патент США № 3804491, Go 2b 1/10 // Изобретения за рубежом. 1974. Вып. 26. № 8.47.3аявка Франции № 2182079. Go 2b 1/10 от 25.04.73.//Изобретения за рубежом. 1974. Вып.26. № 2.

42. Фурман Ш. А. и др. Оптика и спектр. 1975. Т.38, вып.26. С.787.

43. Заявка Англии № 1392219, Go 2b 5/20 от 30.04.74.

44. Apfel J. Н., Snavely С. J. Патент США № 3761160, Go 2b 5/28 // Ф Изобретения за рубежом. 1973. Вып. 26. № 17.

45. Adachi J. Р. Патент США № 3713711, Go 2b 1/10 // Изобретения за рубежом. 1973. Вып. 26. № 2.

46. Шихов В. А., Придатко Г. Д. Многослойные ахроматические просветляющие покрытия. // ОМП. 1979. № 11. С. 36 39.

47. Патент США № 3960441. Кл. Go 2b 5/28, 1976.

48. Патент Франции № 21079243 . Кл. Go 2b.

49. Фурман Ш. А., Столов Е. Г. //ОМП. 1975. №11. С.75.

50. Столов Е. Г. // Оптика и спектроскопия. 1977. Т. 43. С.1126.

51. Введенский В. Д., Метельников А. А., Столов Е. Г., Фурман Ш. А. ф Ахроматические просветляющие покрытия на основе тугоплавких окислов.//

52. ОМП. 1980. № 11. С. 31 35.

53. Введенский В. Д., Столов Е. Г. Универсальные конструкции ахроматических просветляющих покрытий. // ОМП. 1982. №2. С. 58 60.

54. Dobrovolski J. А. //Appl. Opt. 1965. V. 4. P. 937.

55. Dobrovolski J. A. // Appl. Opt. 1973. V. 12. P. 1885.

56. Придатко Г. Д. и др. Разработка и исследование пятислойных ахроматических просветляющих покрытий для стекол с высокимпоказателем преломления.//ОМП. 1983. № 10. С. 39 41.

57. РТМ 3-1445-81. Детали оптические. Типовой технологический процесс нанесения ахроматических просветляющих покрытий.

58. International Electrotechnical Commission. Color Management in Multimedia Systems Default RGB Color Space sRGB. 1996 2.1 © IEC: 1997.

59. International Electrotechnical Vocabulary (IEV) Chapter 845: Lighting. IEC 50(845): 1987.

60. CIE 122: 1996, The relationship between digital and colorimetric data for # computer-controlled CRT displays.

61. ITU-R BT.709-2: 1995, Parameter Values for the HTTV Standards for Production and International Programmer Exchange.

62. Tom Lianza, Some common problems in Monitor Measurement: Theory, Calculations and Specifications.

63. Frerichs R., Kircher C.J., J. Appl. Phys. 35, 3541 (1963)

64. Степуро A.B. и др. Влияние ионной обработки на начальные стадии роста металлических пленок// ОМП.-1983.- № 11.-С. 30-33.

65. Смирнов Н.Н. Основные закономерности метода получения пленок распылением мишеней ионным пучком// Оптический журнал. 2001. Т.68. №4.ft С.60-62.

66. Муранова Г.А., Смирнов Н.Н. Свойства пленок, полученных распылением мишеней ионным пучком// Оптический журнал. 2001. Т.68. №4. С.53-59.

67. Михайлов А.В., Муранова Г.А., Смирнов Н.Н. «Определение колориметрических параметров и оптимизация конструкции цветных зеркал на основе металлодиэлектрических интерференционных систем»// Оптический журнал. 2001. Т.68. №8. С.30-43.

68. Tien P.K. Light waves in thin-films and integrated optics.//Appl.Opt. 1971 .V. 10. № 11. p.2395-2413. ф 76.Weler H.P., Dunn F.A., Leilolt W.N. // Appl.Opt.l973.V.12. №4. p.755.

69. Ulrich R., Torge R. Измерение параметров тонких пленок с помощью призменного устройства связи. // Appl.Opt.l973.V.12. №12. р.2901.

70. Kersten R.T., Manlein H.F., Ransther W. Оптические потери диэлектрических волноводов, изготовленных испарением. // Thin Solid Films. 1975.V.28. №2.

71. Kersten R.T.// Opt.Acta/ 1975. V.22. p. 503.

72. Аникин В.И., Горобец А.П., Половинкин А.Н. Исследование распределения показателя преломления в плоских оптических волноводах,изготовленных с помощью твердотельной диффузии и ионного обмена.//

73. ЖТФ, 1978. Т.48. №4. С. 797-804.