Способ фокусировки оптической системы Советский патент 1984 года по МПК G02B27/40 

Изобретение относится к оптике в частности к способам фокусировки оптических систем, и может быть использовано для фокусировки оптической системы при обработке прецизионных деталей лучом оптического квантового генератора (ОКГ },

Известен способ настройки на фокус, заключающийся в измерении диаметра сечения светового пятна на некотором расстоянии от линзы Г13.

Однако этот способ не дает точно го значения места расположения фокуса.

Известен также способ настройки на фокус, основанный на получении рассеивающих структур, перемещающихся относительно изображения .в зоне измерения, заключающийся в том, что изменяя расстояние между оптической системой и плоскостью зоны измерения, сохраняя при этом Г1ОСТОЯННЫЙ угол падения луча, добиваются оптимизации размеров рассеивающих структур С23.

Однако данный способ сложен и малопроизводителен, так как настройка на фокус производится на специальный элемент, который затем заменяется на исследуемый объект, что вызывает появление дополнительных погрешностей.

Целью изобретения является повышение точности фокусировки.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу освещение исследуемой поверхности производят лучом ОКГ с углом падения на поверхность, обеспечивающим контрастное разделение светового потока на зер/кальную составляющую и диффузную с дифракционной структурой, а изменение расстояния между оптической системой и плоскостью зоны измерения ведут до исчезновения упорядоченного перемещения отдельных элементов структуры изображения, которое наблюдают в перпендикулярной отраженному лучу плоскости.

На фиг. 1-3 показаны схемы хода лучей при различных случаях фокусировки.

При фокусировке светового луча ОКГ на поверхности обрабатываемой детали возможн л три положения фокального пятна: фокальное пятно находится на поверхности детали (случай точной фокусировки, фиг.l фокальное пятно находится над поверхностью деталей (случай недофокусировки, фиг. 2 )г фокальное пятно расположено внутри материала детали (случай перефокусировки, фиг. 3 I.

При освещении реальной шероховатой поверхности когерентным монохроматическим изл учением I например, He-Ne лазера / наблюдается явление разложения отраженного от реальной шероховатой поверхности светового потока на зеркальную и диффузную составляю17(ую по формуле

J(x,( (x,zl+2Ao((x,2;)co5 2irsin | 2fe(x,

где А con5i амплитуда интенсивности падающей волны х(Х;2) --амплитуда интенсивности отраженной волны; Ф - угол падения, в угол отражения; Я - длина волн излучения Z - текущее значение высоты микронеровностей профиля поверхности отражения в выбранном сечении. Первые два члена уравнения представляют зеркальную составлякяцую отраженного потока, третий член управления характеризует поле диффузной составлякнцей.

В плоскости, расположенной перпендикулярно плоскости отражения на расстоянии L F , где F - фокусное -расстояние оптической системы, наблюдается дифракционная.картина с системой дифракционных максимумов, где зеркальная составляющая представляет собой дифракционный максимум Ог-го порядка (фиг. 1. I), а диффузная составляющая - совокупность дифракционных максимумов более высоких порядков (фиг. 1,(|.

Смещение дифракционных максимумов относительно произвольно выбранной точки шероховатой поверхности, перемещающейся в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча, зависит от места полозкения фокального пятна. В случае расположения фокального пятна внутри материала (фиг. 3) направление смещения дифракционных максимумов совпадает с перемещением отражающей поверхности; при недофокусиров ке (фиг. 2/ смещение дифракционых максимумов и перемещение отражающей поверхности происходит в противоположных направлениях. Для случая полной фокусировки смещение дифракционных максимумов хаотично и не зависит от направления перемещения отражающей поверхности (фиг. 1/.

СПОСОБ ФОКУСИРОВКИ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, преимущественно для обработки прецизионных деталей, основанный на получении рассеивающих структур, перемещающихся относительно изображения в зоне измерения.заключающийся в том, что, изменяя расстояние между оптической системой и плоскостью зоны измерения, сохраняя при этом постоянным угол падения светового луча, добиваются оптимизации размеров рассеивающих структур, отличающийся тем, что, с целью повышения точности фокусировки, освещение производят лучом оптического квантового генератора с углом падения на поверхность, обеспечивающим контрастное разделение светового потока на зеркальную составлякицую и диффузную с дифракционной структурой, а изменение расстояния между ош-и- ческой системой и плоскостью зоны измерения ведут до исчезновения упорядоченного перемещения отдельных элементов структуры изображения, которое наблюдают в перпендикулярной отраженному лучу плоскости.i(ЛOQсх о4^О5