Способ определения положения фокальной плоскости оптической системы

Изобретение относится к области приборостроения и может быть исполь зовано в контрольно-измерительной технике..Цель изобретения - повышение точности определения положения фокальной плоскости оптической системы, а также упрощение процесса измерений.На фиг.1 представлена функциональ- О ная схема устройства, реализующего способ; на фиг,2 - схема хода лучей от центра кривизны волнового фронта (КВФ) источника с дискретным спектром угловых частот через исследуемую 5 оптическую систему (ОС); на фиг.3 - схема устройства для определения положения фокальной плоскости (ФП) исследуемой ОС, реализующего способ.На схеме устройства обозначены 20 пространственно когерентный источник 1 с дискретным спектром угловых частот и определенной КВФ, держатель 2 с исследуемой ОС, регистратор 3 излучения. Пространственно когерентный ис точник .состоит иэ источника 4 когерентного излучения, оптической системы, формирующей излучение источника 5, углового селектора 6 (фильтра угловыхчастот) излучения. 30Способ определения положения ФП исследуемой ОС заключается в том, что излучение пространственно когерентного источника 1 с дискретным спектром угловых частот и определенной КВФ направляют на исследуемую ОСФ в держателе 2 и регистрируют в плоскости, перпендикулярной оптической оси системы. Не изменяя положения плоскости регистрации регистратора 40 3, изменяют кривизну волнового фронта источника 1 излучения и фиксируют (иэмеряют) изменение расстояния меж ду полосами, соответствующими определенным угловым частотам источника 45 в указанной. плоскости. Если изменение этого расстояния отлично от нуля, то перемещают плоскость регистрации в новое положение и здесь производят измерение изменения расстояния при изменении КВФ источника когерентного50 излучения. При одинаковом изменении КВФ источника когерентного излучения изменение расстояния между полосами в плоскости регистрации пропорционально величине расфокусировки и мо 55 жет быть использовано для выработки сигнала рассогласования, поступающего на исполнительный механизм относи 1 1х = асср г 1-г( ---- -), (1)о13,где Е - фокусное расстояние иссле-,дуемой ОС;г - расстояние от центра КВФ исоточника когерентного излучения до исследуемой ОС, измеренное вдоль оптической оси;г - расстояние от исследуемойОС до плоскости регистрации.Если расстояние в представить какг= 2 .+ЬЕ,где К - величина расфокусировки,тогда г =д(у Г 1 --- (г - Е) .(2)ЬЕ.2 о С учетом формулы (2) изменение расстояния между максимумами интенсивности,в плоскости регистрации, обусловленное изменением положения центра КВФ источника, равно йх ЬЬй иго й(3) Иэ полученного соотношения (3)следует, что в фокальной плоскости,т.е, при Ь й = О, расстояние междумаксимумами интенсивности не зависит тельного перемещения регистратора и исследуемой ОС вдоль оптической оси, Указанное перемещение производят до 1 тех пор, пока расстояние между полосами в плоскости регистрации не перестанет зависеть от изменения КВФ источника когерентного излучения, В этом случае плоскость регистрации совпадает с положением ФП исследуемой ОС.При использовании источника излучения с дискретным спектром угловых частот и определенной КВФ распространение излучения описывается в рамках геометрической оптики как распространение совокупности лучей, исходящих из центра КВФ под углами к оптической оси, определяемыми спектром угловых,частот источника.Линейное расстояние х между максимумами интенсивности излучения (полосами) в плоскости регистрации, соответствующее угловому расстоянию ьу между двумя угловыми частотами иэ спектра излучения источника, опреде" ляется по формулеот относительного положения центра КВФ источника излучения и исследуе,мой ОС.В случае расфокусировки, т.е. при йГ Ф О, изменение расстояния между5 максимумами интенсивности в плоскости регистрации, обусловленное изменением положения центра КВФ источника, пропорционально абсолютной величине расфокусировки. При этом знак расфокусировки определяет характер изменения величины х. При ЬХО, т.е.при г ) Г из (3), получаем, что Йх 15 Йг-- 0. Это значит, что при увеличении расстояния г от центра КВФ источника излучения до исследуемой ОС .происходит уменьшение расстояниях между максимумами интенсивности в 20 плоскости регистрации, И, наоборот, уменьшение величины г приведет кЙх увеличению х. При дГ 0, -- 0йг, 25 и изменение расстояния х с изменением г носит обратный характер.Способ определения положения ФП реализуется с помощью устройства, представленного на фиг.3. Источник 4 совместно с оптической системой 5 создает пучок излучения с определенной КВФ. Угловой селектор 6 пропускает из всего падающего на него углового спектра лишь определенные направления (определенные угловые частоты). После прохождения через исследуемую ОС в держателе 2 излучение с определенным спектром угловых частот попадает на регистратор 3 оптического излучения. Устройство снабжено средством относительного перемещения исследуемой ОС и регистратора вдоль оптической оси, что необходимо для совмещения фо к аль ной плоско с ти, 45 исследуемой ОС с плоскостью регистратора.В качестве источника 4 когерентного излучения используется лазер непрерывного действия. В качестве оптической системы 5, формирующей излучение и служащей для изменения кривизны волнового фронта, используется ОС с изменяемым эквивалентным фокусным расстоянием. Для этих целей можно использовать панкратическую ОС.В качестве углового селектора 6 излучения используются интерференционные приборы, обладающие угловой селекцией излучения: эталон и интерферометр Фабри-Перо, плоскопараллельная пластина, интерферометр Майкельсона, эшелон Майкельсона, пластина ЛюммераГерке и т.д.Формула изобретения Способ определения положения фо" кальной плоскости оптической системы, заключающийся в пропускании пучка электромагнитного излучения с временной когерентностью через исследуемую оптическую систему, регистрации прошедшего через систему излучения и определении положения фокальной плоскости по результатам измерения параметров интерференционной картины зарегистрированного излучения, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения положения фокальной плоскости и упрощения процесса измерений, используют источник с пространственно-временной когерентностью, определяют изменение расстояния между интерференционными полосами в плоскости регистрации при изменении кривизны волнового фронта источника, определяют величину и знак расфокусировки по изменению расстояния между интерференционными полосами, осуществляют относительное перемещение исследуемой оптической системы и регистратора до совпадения плоскости регистратора с фокальной плоскостью, о чем судят по неизменности расстояния между интерференционными полосами.1383128 ис(2 Фп рп(з/ фиг.2 Составитель С.ОрешинТехред Л.Сердюкова Редактор Л.Гратилло рректор Л.Пилипенко каз 1284/ Тир осударам изоб ск 4/ лиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 оизводствен ВНИИПИпо дел111035 7 Подпиственного комитета СССРетений и открытийЖ, Раушская наб