Procesamiento digital de imágenes para el análisis cuantitativo de técnicas de Schlieren

Abstract

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.