Способ контроля центрировки оптических систем и устройство для его осуществления Советский патент 1988 года по МПК G01M11/02 

. 2

ИзобретеЯие относится к технологии оптического приборостроения и может быть использовано для контроля центрирования компонентов оптических систем, в том числе в процессе юсти ровки, а также для измерения остаточных децентрировок компоне1 тов оптических систем.

Целью изобретения является повышение точности контроля.

На чертеже изображена схема устройства для реализации предлагаемого способа.

По ходу излучения лазера 1 соосно его пучку последовательно расположены фокусирующая линза 2, плоское зеркало 3с отверстием, установленное наклонно к оси пучка таким образом, что центр отверстия совпадает с задним фокусом линзы 2, аксикон 4, выполненный, например, в виде конической линзы, диафрагма 5, установленная с возможностью перемещения в направлении оси лазерного пучка, проекционный объектив 6 и контролируемая оптическая система 7. Система 8 двойного изображения установлена в положение, при котором ее оптическая ось 00 в пространстве предметов совпадает с образованным зеркалом 3 изображением оси проекционной оптической системы, состоящей из элементов 1-6. Система 8 может представлять собой призменньй блок, содержащий призму- куб с установленными на две ее грани призмами АР-90 , ориентированными таким образом, что ребро прямого угла одной из них пересекает образуемое разделительной гранью призмы-куба зеркальное изображение ребра прямого угла второй под прямьм углом. На выходе системы 8 установлен блок регистрации интерференционной картины, который в простейшем случае со- держит проекционный объектив 9 и экран 10. Диаметр диафрагмы 5 выбирается на 2-3 порядка превышающим значение максимальной контролируемой де- центрировки.

Контроль центрировки оптической системы 7 осуществляется следующим образом. Линза 2 формирует поступающее на нее излучение лазера в гомоцентрический пучок лучей, центр сходимости которого совпадает с центром отверстия в зеркале 3. Пройдя аксикон 4, этот пучок, приобретает продольную сферическую аберрацию,

т.е. преобразуется в негбмоцентри- ческий пучок, являющийся совокупностью гомоцентрических составляющих, . центры сходимости которых лежат на оси проекционной оптической системы. Диафрагма 5 вырезает из широкого негомоцентрического пучка узкий конический пучок, форма которого близка

0 к той из гомоцентрических составляющих, центр сходимости которой лежит в плоскости диафрагмы. После прохождения объектива 6 конический пучок лучей попадает в контролируемую сис5 тему 7, каждая поверхность которой отражает часть падающего на нее потока излучения, направляя его снова в объектив б. Для контроля центрировки первой поверхности диафрагма 5 поме0 щается в плоскость Р, посредством объектива 6 оптически сопряженную с плоскостью Р, в которой лежит автоколлимационная точка А первой поверхности системы 7. В этом случае отра5 женный первой поверхностью пучок после вторичного прохождения объектива б практически без виньетирования . пройдет диафрагму 5, поскольку его сечение плоскостью Р с точностью до величин, соизмеримых с децентри- ровкой первой поверхности, совпадает с отверстием диафрагмы 5. Пучки, отраженные остальными поверхностями системы 7, виньетируются диафрагмой 6 в гораздо большей степени, благода

0

5

ря чему их влияние на результат изме5

5

рения пренебрежимо мало. Пучок, прошедший диафрагму 5 в обратном ходе лучей, проходит затем аксикон 4 и отражается зеркалом 3 в направлении системы 8 двойного изображения.

При наличии децёнтрировки первой поверхности отраженный зеркалом 3 пучок будет асимметричен относительно оптической оси системы В. Послед0 1

няя имеет свойство преобразовывать любой пучок, децентрированный относительно ее оптической оси в два пучка, симмет ричных друг другу относительно той же оси.

На выходе системы 8 сформированные ею пучки интерферируют между собой, образуя в области их переналожения интерференционную картину, которая регистрируется блоком регистра- ции. При отсутствии децёнтрировки первой поверхности системы 7 распределение интенсивности излучения в плоскости экрана 10 будет обладать

центральной симметрией. При наличии децентрировки картина распределения интенсивности приобретает периодичес- .кую составляющую, имеющую осевую симметрию. По пространс твенной частоте указанной составляющей определяют величину, а по направлению оси ее симметрии - азимут децентрировки.

Перемещая диафрагму 5 последовательно в плоскости, соответствующей автоколлимационным точкам остальных поверхностей системы 7, можно измерить децентрировки всех ее компонентов.

Формула изобретения

1. Способ контроля центрировки оп тических систем, заключающийся в формировании гомоцентрического пучка, преобразовании его в пучок, соосный с контролируемой системой, последовательном выделении пучков, отраженных различными поверхностями контролируе- мой оптической системы, формировании из каждого выделенного пучка двух пучков, регистрации сформированных пар пучков и определении децентрировки каждой из поверхностей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, в качестве источника выбирают когерентный источник излучения, преобразуют гомоцентрический пучок в пучок с продольной сферической аберрацией, а

последовательное вьщеление пучков, отраженных различными поверхностями контролируемой оптической системы, осуществляют диафрагмированием параксиальной области падающего на систему пучка в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью расположения автоколлимационной точки соответствующей поверхности системы, а величину децентрировки определяют по интерференционной картине, образующейся при взаимодействий сформированных пар пучков.

2. Устройство контроля центрировки оптических систем,содержащее проекционную оптическую систему, включающую источник излучения и установленные последовательно по ходу излучения линзу, плоское зеркало, выполненное с осевым отверстием и размещенное под углом к оси источника излучения, и проекционный объектив, оптическую систему двойного изображения и блок регистрации, отличающееся тем, что, с целью повы- щения точности контроля, в него введены аксикон и диафрагма, установленные последовательно между плоским зеркалом и объективом соосно с оптической проекционной системой, причем диафрагма установлена с возможностью перемещения вдоль оптической оси, а источник излучения выполнен когерентным.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет повысить точность контроля центрировки оптической системы. Излучение когерентного источника - лазера 1 формируется линзой 2 в гомоцентри ческйй пучок лучей. После прохождения аксикона 4 пучок приобретает продольную сферическую аберрацию. Объектив 6 направляет конический пучок в контролируемую систему 7 и принимает отраженные от каждой ее поверхности потоки излучения. Диафрагмированием параксиальной области падающего на систему 7 пучка в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью расположения автоколлимационной точки, соответствующей поверхности системы, последовательно выделяют отраженные пучки. Система 8 преобразует каждый из этих пучков в два симметричных друг другу пучка. Блок регистрации фиксирует интерференционную картину, образукмцуюся в обла-г сти переналожения пучков. Децентри- ровка определяется по распределению интенсивности излучения в плоскости экрана to. 2 с.п. ф-Лы, 1 ил. (Л с