Resumen:
A lo largo de la historia de la fabricación de telescopios ópticos, las técnicas de la familia de
Schlieren han sido ampliamente usadas para analizar a detalle el desarrollo de la curvatura de
un espejo cóncavo durante el delicado proceso de figuración. Sin embargo, tanto la prueba
“del filo de la navaja” de Foucault, la técnica más simple del conjunto y a partir de la cual
se derivaron todas las restantes; como la prueba “de la rejilla” de Ronchi, la más conocida y
aplicada; a su vez han sido consideradas tradicionalmente como técnicas de caracterización puramente
cualitativas y, por tanto, totalmente insuficientes como para cubrir las altas exigencias
en términos de precisión demandadas en la investigación científica y la fabricación industrial.
En el presente trabajo se lleva a cabo un extenso análisis de este par de fenómenos ópticos
tomando como punto de partida las teorías geométrica y física, todo con la finalidad de ampliar
tanto su entendimiento en lo que a aspectos conceptuales se refiere, así como también su
utilidad en la práctica. Con base en este estudio se proponen novedosos algoritmos de procesamiento
digital de imágenes para la estimación del gradiente del error en el frente de onda de
una superficie óptica a parir de capturas directas de ambas pruebas.
Por lo tanto, esta investigación constituye uno de los pocos intentos exitosos en los cuales
se ha logrado extraer información cuantitativa tanto de foucaultgramas como birronchigramas
experimentales. Dichos mapas de gradiente son integrados posteriormente por medio de un
algoritmo especialmente diseñado para hacer uso adecuado y eficiente de este tipo particular
de datos, conformando así metodologías de caracterización renovadas y validadas capaces de
estimar el perfil de las aberraciones en un espejo cóncavo con un nivel de precisión similar al
alcanzado por los métodos de análisis interferométrico modernos.
Descripción:
Throughout history of optical telescope making, the Schlieren family of techniques have been
widely used to analyze in detail the development of the curvature of a concave mirror during
the delicate figuring process. However, both the Foucault “knife-edge” test, the simplest
technique of the set and from which all the other remaining ones were derived; as well as the
Ronchi “ruling” test, the most known and applied; at the same time have been considered traditionally
as purely qualitative characterization techniques and, therefore, totally insufficient to
fulfill the high requirements in terms of accuracy demanded in scientific research and industrial
manufacturing.
In the present work is carried over an extensive analysis of this pair of optical phenomena
taking as starting point the geometric and physic theories, all with the purpose of broadening
both its understanding as far as conceptual aspects are concerned, as well as its usefulness in
practice. With basis in this study are proposed novel digital image processing algorithms for
estimating the wave-front error gradient of an optical surface from raw captures of both tests.
Hence, this investigation constitutes one of the few successful attempts in which it has
been possible to extract quantitative information both from experimental foucaultgrams and
bironchigrams. Such gradient fields are integrated later by means of an algorithm specifically
designed to make adequate and efficient use of this particular kind of data, thus shaping renewed
and validated characterization methodologies capable of estimating the aberration profile
of a concave mirror with a level of precision akin to that achieved by modern interferometric
analysis methods.