Способ определения фокусного расстояния оптической системы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 48693 9) (1 5 и 4 60 М 11 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СВИДЕТЕЛЬС А ВТОРСК хаковле Тес) и с а965.ФОКУСЧЕСКОГ змеритсльить функ- а за счет СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ленинградский институт тоники и оптики(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯНОГО РАССТОЯНИЯ ОПТИСИСТЕМЫ(57) Изобретение относится к иной технике и позволяет расширциональные возможности способ обеспечения возможности определения фокусного расстояния микрооптической отрицательной системы с одновременным повышением точности. Положительная линза 2 преобразует основную моду с Гауссовым распрс делением интенсивности от лазера 1 в Гылссов пучок с известными расположением и диаметром перетяжки. Устанавливают испытуемую оптическую систему 5 передвижением юстировочного столика 4 на расстоянии с) от плоскости 3 перетяжки. В плоскости 7, отстоягцей от испытуемой оптиче. ской системы на с). с 1 ь излсеряют диаметр Гауссова пучка, преобразованного этой системой, и повторяют это измеренис после дополнительного сл 1 ешения системы на Лс)( с 1,. 2 ил.-13 + Г,сс АВ(:1) у)1( чст 1 .1 у с 1 с Вци чдри 1(ь ирс.обри иНация оптической системы.Использование мого правила для поло.жительной оптической систс мы позволяет1 Ооиредслить .( фскус 0 расстояни(. ИО изчсРЕННЫЧ В)33333333 Ч ДИаЧЕтРОВ ПУЧКа В ПЕРЕ.гяжких до и ос,с отической системы( ИИ РДССтЦЯНИй Г 3 СРСТЯЖСК;10 3 тИ.ческой силечы 13, сВыир оорных ил(н кс геи он гическоисистсмы и 31.10(костях 13(.р(.т 51 жекилсова3 у чкд, 3 адик)цс и на с)птическую сисгемуи иреобрз:иидншнц ек, 3 р 3333 ивиет исиоль)ОВЗ 1 И( 330100 Н)ГО РсС 3.Г 1 И 33 Ь Ля ОИР( .;1 (с е и 13 Я 3 0 р(. 3Г 1 ь и 1 с( м 13ч (. р(.13 и и 2 ь ) ) л20 сфоку се) го р;)сстоя н и я ио,(окитс.1 ьных 03)гических сис еч, Носкльку у отри 33)- те)1 ьной 03 Тицс ской сил с ч 3 0,1 ни из иеретяК(. К Л 1 И Л с) Я,КРОЛ)Е 3(ИО, ИЗЧЕИ НИЕ ДИс)ЧтРОВ НЕРСТяК(К ), В ОИЦРН Ы Х ИЛЦСКЦ(.Т 51 Храсстояний (1, и с 1 о испытуемой сисг.чы до опорных илскостеи для 03 ределения )Окусогц расс гяния корот ко)окус 33 х,1,33333;3 ГЯ,)НЬ( СНЕГОВ 30 ИЗЛУЧСНИЯ, М3 ос,( и (черения дидчсгрз Гауссови (л ч кд, 3 рсцбр;цв;)иого 3 сыус мой 33 ичс СКцй СИ( ГЕЧЦИ и ,К КС)ЛИ, Рс)СС) 05113 Д коцрой ог исылс чцй огической сисечы (1 - (030,нислиш счецают исы- ГЛС Л)УК) 033 И Ц КУН) СИСТЕМУ НД РИ(гетЦЯНИС л,(1.,: 1, и Вцвь и(3(ряк)т дидчетр ирсцбр;3 И 3)ВН 30 О ИС НЫтуЕМцй сГИ КСКОй СИСтЕ- л)й дусцВ;3 3.чки тои же сзчой плоскости 1 рол р;нсгвс нин;)ч 3.и гудно-фд и)Вн Рс)НРс,(е,иие лск ГРола ГнитОГО НОГ Я УетОи О вцо рс.Иид)орд обри ует характерный иу цок, ьч)лновьц нцц р,нол и которого бли 3- ки к сферическич, и распределение основ.3 ои чц.111 в 130 Г)ол 3333 речном сецсчии иучк;3 счнгвстл влт Гас(сову,Чг(я хдрдкс рис гикидуссовд нуцкд В 45 ,33Г)ОЛ 3)ЦИСРЕЧНЦЧ ССсСНИИ ИСИОЗЬЗУЮТ ДВс) 3 ДРЗЧЛРД:РсДИУС НУЧКД В НС)НСРСЧНОМ сечении нд уровне;члитуды е и К р(3- лиус криви ны фд (ового волнового фрон с 3 - Г 3 60 6 0)1 ц 6 31 И й Кц М 11 . К (.13 Ь 1 й И д р ичс гр (. свя(днный си с соотношеним л/.л ГД(. / 114 и)6 н гсние носися к и черигельнцй техникс, и ч;(сгносги к сосоГл онределс И Я ф С) К У С 13 Ц ГЦ Р Д С С ГО Я 31 И 51 О 313 И ЧС К И Х С И С-с м .Г)3 к и цбре)(ния являс(ся рзспирс( фчи К 01 ИГ 1 ЬИ 11 Х ВО 3 Л 1 ЦЖ 3 ОСТЕИ Зс) СЧС Т НН СЦ Ц НИЯ ВОЗМОЖНЦЛ И ОИРЕДЕЛЕНИЯ фС- клснцгс) р;)сстояния чикроситической отри де,(иий систечы с однцвреченныч ицвы( ниеч точи(нтиСРИГ. 1 1 ОКИ с 1 НД СХСЧс Рс 1 С 1051 ОЖ.3115 3(3111 3 СЧЦИ 031 ГИС СКО 3 СИСТЕЧ Ы 03 НО-игсгши) (ншрньх 3)госкостей, где а - ис. ходие и,30 кс нис с истечы; 6 п)ложен и РИ с Ч(ЦНИИ ИСИЫтУЧОй ЦитИЦЕСКОй СИСГС- чы и;3 ве,ч 31 л л 1( 1,; на фиг 2 (нтиССКс 5 СХСЛ с) УС ГРЦИСТ Вс) ДГЯ РСс)11 и Ц 1313 с 10 собс онрс;с 3.ни 51 фокчс 30 с) рдссто 51 и 51 короткофокусной чикни)пгицссксй огри(ш- ,11,33033 СИСс ЧЫ(, 31(Н 06 ОСЛ 13 цС ГВ,3 яС ТСя С,1 С,1 ЧК)ИИЛ Обрс)ОЧ.1.3 ь 3 лл 10 033 1 ч(.скук) систсм уст;3 133 и, 1 1 В с) К ) 1 Н с Р с( С С 1 и Н 333 ГС Р С Т 51 Ж К И Н 3 РС ВЬиик)Ц Ч 1 111 х лГ,ечс ние, и когцроч с л сс), т е. фдзовьй фронг 1)ок 33, радиус 3 учкачини- малсн, низывдстся не)стяжкой и обозначаЕСЯ 3хол)31,1 екс 3333 ндрдчстр нреобразованно.3 О Ои ГИЦС Кой СИС ГС ЧОйс)УССОВД ИУЧКЗ ЧО 2жег быль определен с нолц(цью правила АВС:), сели известна лучсвия матрица преобрди)вдния лучи оигической системой,ц )чы и;3 расстоянии (1, .;,)ОГРНИЧ(НИС 133 ВС,1333 И 1 У СЛ 1 СИ 1 С 1 ИЯ ИСИЬ 13 С с чой с истечы л(1= 1, ОГ)лс,(ов,)ены еч, сГ нару ш(.ние дтих нриис нств чсжег ириве( 3 и к нарупению ср) ктуры Гауссвд 3 учки ис го дифракции нд иерьч)й .ин с исыту(. Чой С(СГЕЛЬ.ер,)венлвц ( ) ш.учено из дкцнд р;с 3311 р. Н(я Гс)СС ОВ 3 33 Л ЧК 1 расстоянио ссчсния 3 учкд. гдс фдвый фронт плоский и пучок ичеетЧИНИМаЛянЕ СЧСНИС (ПсргтЯЖКд). Ч), рдд(лс перетяжки, ч,радиус иучкд нд рассоянии с ог1 Р(.Т 51 ЖКИ, Ч,Выбор ве,ицин (1=.у,2 и (.лс=-. 1, об)овлен 33 обло,1 ил(ост( н) чср;)нс ния дифрдкции Гдуссова пучкд нд 3 ервцй линзе 33 ьтуемой системы, 33 скцлькл дифрдкция ириВодит к нарушеник) структлры пучка и, с е.дОВатЕЛЬНО, К НЕПрсдКдЗЛС гь)Л(у ИЗМЕННИЮЛИаМЕтра ПуЧКа ИСНЫусЧОй С 31 Л)Ы В ИЯОСкс)сти измерения, т.с к ошибке в 01 редел(.ии фокусного рдеетяния 3(с(33 тус л(0 итемы.(, ь)ря,к 1 1рд че ИЕался0 Ф е 1. 1( . сПЕре МС це НцеФОКЕ Сц(Сск т;3 я(/. рдсстояцие исцы 3 ее чцй- -1,74+. ),1):) е. У 1 С Г ,151 Е 1 Я Е,Е,МК)ЦЕ Иее ЧЬ УЕКЗ Вц ГО рзспц,н)же тельнц опор ИО; рСцрЕ,(С,ЕЕИ Ир,Ци е ИЕчи 1;е.ОЖЕЕ 3(еЧ И1 ЕЕЧ;Я ОН13 0,13 33 Ж Н(3 Н(1 В,И Н(С ЦИЕ Р(1,УС;1РЕЦИ 13.3 С КЦй цитц 13( Скц"3330 и 1, ц 5 ка во в 1 цр 3 В( 1) кдк лля пучка, црецбой, тдк и лля матрицы пр- ы, т.е. Оцтичеснстечы, ИЕи( Л,) Н,ОСКЦ 1 И 1 ЕРС) (1 От ие 333,е меТОЧ 0 ТЬ Оц)С.Е(.,и.НИ 51 фцКЧОГО р(е- стояния пц прелла зс мочу способу вынн, чеч по известному, п(н кольку. вц-цернык расстояние (1выбирается гора (лц большим рзссгця иЯ (11 т ( (1() и зц НО(е(ц 3 Я(1 р 1 с)О- тять с лиячетрдми Гяуссовы цучкцн, цреобрдзсвд 33 ые исны 3 еечци цнги (ски системцй, норялкд десятков миллимров, в гц время как рззче ры пере тяже 3; ко)нткцфц КМС 333 е Ц 333 ЕСК 3 С(Стем ОЦЫЧНО С СГДВ- ляют лесягылцли мил 3 ер(3, и, вц вгцрь., счеЕп(ние можно идчсрить нц кр;йн(.и ч.рс 13;1 црЯ;ЕОК Гцн(.е, 3(е ре(10 ние 01 И(13 ТУС ЕОЙ )Н 1 ИЧСЕ КОИ ( ИСТСЕ 11,0 Н,НС кцсей цертя кекОрелес 331 с фцкусного )а( тцянця исцы туелОЙ оптическои сигечы (р(есТЕятдч И.ЧрС Ний И;Чтрцн дуе ;1 Чкд В ц,це. КСтн ПС РЕЕ Я ККИЦЕРВДЯ;ЦЕОРНЕС) и, 30( кцть ) ц е 13 н)скцсти рдее"3 Оя н и 53 л кц Гцг)цй Г ис 1 ы 1 у 35301 се 1 еы (1 -. ( 3(- рс 35 Оццр 13 дЯ ц, Н)(КОС ГЬ 1, 3 р;3 у.НО,13 ЫТЕ СМИ СИСТС 1 Ы Н З РЕЕС Е"Г 511 И И 01 цсцс кц 1 и не 1)15 жки, расс ГО 5 Ния 1,личины счПения испыгчой сисгчы Р(11, 033 Ос 3 гь 30 искцл 33 го пцлцже ция и лиямтр;3 Гемссцве мчк; Вц 31 црци 0,црш)й 3 ГЕцскц 1 и пр)и (во.и гся с иснцль н;3 1 ис 1 ч 11 рви,113 ЛВ(.1 Л,я ЛвеНОГЕОж(ни 11 31- 3 ТС МОИ С 13(1 ЕЕ Ы ОТНОСИ ГС ЬНО Оц)РЕЕЫ С и, нккцегйНдй;пни;я ид ырд кений цриб,иж( нц;я фцрчелс( .31 Я ццрле,нияфцкусногц рссгцяя цц и(меенцым ндр;3че грдм и ет ил гЛ( (и 1 рд.иусдуссцвдрци цлн ксти цри искц,нонии исцытусмой систс чы отецснык плоскостей.( (1) -ч( ИЗЧЕЕЕГде сОн 3 Гукз Вц е(тс)рци цнсс ги цри счецн нии исны гуелосисгечы ца ве,и 3 е (1( (11ИСЕГ ЧЕЦГО НОЛОЖЕЦ 13 Я,с - ралиус Гдуссцвз 3 еопорной ц.нк кости.ИспоК(0 з 333 ЗРЯ 3,з Арасчета парачтров Гауссоварадовднногц оптической системонрелеления злече 33 Гцв лучевойобразования онтическцй системск)(х параметров опической р кц ц р и есн ят(.53 В те с 13 и кс р(еЕе Г 3 3 Не.ИО,1 ь (ОВд н и 51 Г 1 ъ сИвын)ч кцц. 110 0)ьИн)3 ри цнре лелнии злечнтцв лучевцй ч;3 3.ри 3 ы цреобрдн)вдния рдничив;ются ццнЖ 3 ГЕ,ЬЕЫЕн ОТИЧЕСКИ ЧИ е С Е Ч;131, ИСНО, 3,(е я и к 3 еГн(. Онцрн ЬЕ 1,)екцс Гей н н)сОе ГИ НЕрЕ яжкнУегрцис Ге)ця Онре.(,3( ния фцке(ОР 3 ( с т О Я н 1 Я к О Р О т к ( ) ф О к е е н О 3 ч 31 1 Р О г3 ( и(К)И ЦРи 3 СЕ 11 ОИ( ЕЧ Ь Е (.СЕ)Ж 31 О иО е)цлцыи еооерцеНЕИ (и ицЕике 3( ния:6 е сс 1 и;1 чц чь(нне к) ен,е1 ч(е Оь ч 33е)е НЕ, е р(1(цре есе Нее 313( нсинс(и 3,к)бце се 3 ии 33 е к;3 с- 1),6 чкч и Д -чч, нц,н ки,ьную,ИЕу , (;Л;к)Ее к) 3 ц,нже нн н рвиОнцр Ой ц,ОС кцст 3,) иеные чцй снеге мы,р. 3 ч е н (.)т 51 ж к и3 р 3 с ( 1 О я н и е ксгир 033 цчный столик 4, бесце ив;к)пни церс ченп ние иснытуемцй системынло,ь Онги ескцй оси нз рзегоянис1 и ск;3 рек)ний фцгцнрис чник 6, 3 л(с ксть ре гие гр 31 И 3 Кцтцрц 0 еО 3 ЧС 31 С 131 Е ВГОрц 010 р.1( ( ) й 11) с к) с Г 1к ) ( , ) 3 с 1 1 ( , 1 0 ж с1 3 1 ( ) й 1 11 ) 11 е1) .25 Ни 1" . "ццы.чцц си"чыВ 3(3( н(, и, .ля Онрс.е,1 еия фцке (31)10 Р(3(ЕТОННЯ ОГРИ 11 Е,ЬНЫ Е ЕИКРО(ци(Е- еки е эсеееЕТО с 1)( -мч бы, н) сбрно уСрцн,"ЕВ е 3;3 Н рОЛ, ПОЛОЖИ ГЕ.ЬНОИ .ИН дои с 11 )(1 ч 51, 06(е 313333 30331(и .113 13 е 3(3 р 30 нря кки ( - 60 чк11 с(3 ыЕееч;353 сисге ч;1 е 1)а -чч и гц,3 пинцй . - = 1,6 чм раснц,язлясь и;3 юсгирце(0 НОе (ГО,икс 4 н( );се 1яни,) мч Ог перИи шрнцй н,некце ги н,цскцети цс )н т 5 ж к 3 1;3 р;Ессвнии и) ЧЧ) 03 ИСИЫЕуЧОИ ИСЕ( ЧЫ скднир) юции фцгц ,Ее ч( н 3 ги О; 1 рцвцч 1 ЫИ еГО,ИК (6(е 1 СИ 31,В 33 РЕЛС 1 е Ч Ч е 10 НОС ЕЖ н)ч,1348693 лсой с( 2 сосна 10 фор,чули изобретения с.са е г ел н,гс. М с р и с и нРсдакгорРыб енко Гекред 11 Верее Корректор А Ги,к1, ка а 4 Ю Г 2,41 Тираж 75 11 оди ги гинВН 11)11111 Госс арстнс иного кочитега ССд:Р ио делая иаобрс сени и откргни113035, Моска, Ж 35, Ра 1 шская наб д 4 51 роиааодсино-ики рарсчсское предприятие, г Ужгород, са Проектая, 4 5мой оптической системы с помощью сканирующего приемника во второй опорной плоскости 7 определяется диаметр Гауссова пучка 2 соь Далее испытуемая оптическая система смещается на расстояние д(д и определяется диаметр Гауссова пучка во второй опорной плоскости 2 со 2. По результатам измерений по приближенной формуле 2) определяется фокусное расстояние испытуемой оптической системы. Способ определения фокусного расстояния оптической системы, включающий измерение диаметра Гауссова пучка в перетяжке, установку испытуемой оптической системы на определенном расстоянии от перетяжки, измерение диаметра Гауссова пучка, преобразованного испытуемой оптической сисгемой, и определение по измеренным параметрам величины фокусного расстояния испы туемой оптической системы, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей за счет обеспечениявозможности определения фокусного расстояния микрооптической отрицательной системы с одновременным повышением точности,расстояние от оптической системы до перетяжки выбирают не превышающим где ом -- радиус первой линзы испытуемойоптической системы;о радиус перетяжки Гауссова пучка, 3 - . длина волны светового излучения,затем измеряют диаметр Гауссова пучка, 15 преобразованного испытуемой оптическойсистемой, в плоскости, расстояние до которой от испытуемой оптической системы с 1 а с 1 В затем смещают испытуемую оптическую систему на расстояние,д( д и вновь измеряют диаметр преобразованного испытуемой оптической системой Гауссова пучка в той же самой плоскости перетяжки.