Способ фокусировки оптической системы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 6804 А П 9) 9 0 02 В 27 П ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Н АВТОРСН ионный тм,К,Э.Ци аботМаюи АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Московский авиац ехнологический институт и олковского(56) 1. Суминов В.И. и др. Обрка деталей лучом лазера, М.,ностроение", 1969.2. Патент США Р 381322,кл. 356-126, опублик. 1975 (прототип).(54)(57) СПОСОБ ФОКУСИРОВКИ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, преимущественно дляобработки прецизионных деталей,основанный на получении рассеивающихстрУктур, перемещающихся относительно изображения в зоне измерения,заключающийся в том, что, изменяярасстояние между оптической системой и плоскостью зоны измерения,сохраняя при этом постоянным уголпадения светового луча, добиваютсяоптимизации размеров рассеивающихструктур, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повыдения точности фокусировки, освещение производят лучом оптического квантовогогенератора с углом падения на поверхность, обеспечивакицим контрастное разделение светового потокана зеркальную составляющую и диффузную с дифракционной структурой, аизменение расстояния между оптической системой и плоскостью зоныизмерения ведут до исчезновения упорядоченного перемещения отдельныхэлементов структуры изображения,которое наблюдают в перпендикулярнойотраженному лучу плоскости.Р510 Изобретение относится к оптикев частности к способам фокусировкиоптических систем, и может бытьиспользовано для фокусировки оптической системы при обработке прецизионных деталей лучом оптическогоквантового генератора (,ОКГ).Известен способ настройки на фокус, заключающийся в измерениидиаметра сечения светового пятнана некотором расстоянии от линзы 13Однако этот способ не дает точного значения места расположенияфокуса.Известен также способ настройки 15на Фокус, основанный на получении рассеивающих структур, перемещающихся относительно иэображения.в зоне измерения, заключающийся втом, что изменяя расстояние междуоптической системой и плоскостьюзоны измерения, сохраняя при этомпостоянный угол падения луча, добиваются оптимизации размеров рассеивающих структур Г 2 3.25Однакоданный способ сложен и малопроизводителен, так как настройка на Фокус производится наспециальный элемент, который затемзаменяется 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 лучомОКГ с углом падения на поверхность, обеспечивающим контрастноеразделение светового потока на зер,кальную составляющую и диффузную с 40дифракционной структурой, а изменение расстояния между оптическойсистемой и плоскостью эоны измерения ведут до исчезновения упорядоченного перемещения отдельных элементов структуры изображения, которое наблюдают в перпендикулярнойотраженному лучу плоскости.На Фиг. 1-3 показаны схемы хода лучей при различных случаях Фокусировки,При Фокусировке светового лучаОКГ на поверхности обрабатываемойдетали возможны три положения фокального пятна: Фокальное пятнонаходится на поверхности детали( случай точной фокусировки, фиг.1);фокальное пятно находится над поверхностью деталей(случай недофокусировки, фиг. 2 1; фокальное пятнорасположено "внутри" материала детали (случай перефокусировки,фиг. 3 ). При освещении реальной шероховатой поверхности когерентным монохроматическим излучениемнапример,Не-Ме лазера ) наблюдается явлениеразложения отраженного от реальнойшероховатой поверхности световогопотока на зеркальную и диффузнуюсоставляющую по Формуле1д,(х )+да(х,)соэ 23 и 1 пф/ЛЕхР)где А =сопэ - амплитуда интенсивности падающей волны;ц(к,г) - амплитуда интенсивности отраженнойволны;Ф - угол падения, 6 -угол отражения;длина волн излучения;г - текущее значение высоты микронеровностей профиля поверхности отражения ввыбранном сечении.Первые два члена уравнения представляют зеркальную составляющуюотраженного потока, третий членуправления характеризует поле диф=Фузной составляющей,В плоскости, расположенной перпендикулярно плоскости отраженияна расстоянии ЬГ , где- Фокусное расстояние оптической системы, наблюдается дифракционная картина с системой дифракционных максимумов, где зеркальная составляющая представляет собой дифракционный максимум 0-го порядка(фиг, 1. 1), а диффузная составляющая - совокупность дифракционныхмаксимумов более высоких порядков(фиг. 1, ). Смещение дифракционных максимумов относительно произвольно выбранной точки шероховатой поверхности, перемещающейся в плоскости, перпендикулярной плоскости падения луча, зависит от места положения фокального пятна. В случае расположения Фокального пятна "внутри". материала (фиг. 3) направление смещения дифракционных максимумов совпадает с перемещением отражающей поверхности; при недофокусировке (фиг. 2) смещение дифракционных максимумов и перемещение отракающей поверхности происходит в противоположных направлениях, для случая полной фокусировки смещение дифракционных максимумов хаотично и не зависит от направления перемещения отражающей поверхности. Тираж 497 НИИПИ Государственнопо делам изобрете 13035, Москва, Ж,Подписикомитета СССРй и открытийаушская н аб.,