SU1425506A1

SU1425506A1 - Method and apparatus for checking alignnent of optical systems

Info

Publication number: SU1425506A1
Application number: SU864171045A
Authority: SU
Inventors: Михаил Николаевич Семчуков; Владимир Прокофьевич Давиденко; Олег Викторович Понин
Original assignee: Всесоюзный заочный машиностроительный институт; Предприятие П/Я А-7453
Priority date: 1986-12-30
Filing date: 1986-12-30
Publication date: 1988-09-23

Abstract

Изобретение относитс к оптическому приборостроению и позвол ет повысить точность контрол центрировки оптической системы. Излучение когерентного источника - лазера 1 формируетс линзой 2 в гомоцентри ческйй пучок лучей. После прохождени аксикона 4 пучок приобретает продольную сферическую аберрацию. Объектив 6 направл ет конический пучок в контролируемую систему 7 и принимает отраженные от каждой ее поверхности потоки излучени . Диафрагмированием параксиальной области падающего на систему 7 пучка в плоскости , оптически сопр женной с плоскостью расположени автоколлимационной точки, соответствующей поверхности системы, последовательно выдел ют отраженные пучки. Система 8 преобразует каждый из этих пучков в два симметричных друг другу пучка. Блок регистрации фиксирует интерференционную картину, образукмцуюс в обла-г сти переналожени пучков. Децентри- ровка определ етс по распределению интенсивности излучени в плоскости экрана to. 2 с.п. ф-Лы, 1 ил. (Л сThe invention relates to an optical instrument making and improves the accuracy of control of the centering of the optical system. The radiation of a coherent source - laser 1 is formed by a lens 2 into a homocentric beam of rays. After passing through the axicon 4, the beam acquires a longitudinal spherical aberration. Lens 6 directs the conical beam into the controlled system 7 and receives the radiation fluxes reflected from each of its surfaces. By the diaphragm of the paraxial region of the beam incident on the system 7 in the plane optically conjugated with the plane of the autocollimation point corresponding to the surface of the system, the reflected beams are successively separated. System 8 converts each of these beams into two mutually symmetric beams. The registration unit captures the interference pattern, formed in the beam transfer area. Decentration is determined by the distribution of radiation intensity in the plane of the screen to. 2 sec. f-Ly, 1 ill. (L with

Description

. 2. 2

ИзобретеЯие относитс к технологии оптического приборостроени и может быть использовано дл контрол центрировани компонентов оптических систем, в том числе в процессе юсти ровки, а также дл измерени остаточных децентрировок компоне1 тов оптических систем. The invention relates to optical instrumentation technology and can be used to control the centering of components of optical systems, including in the alignment process, as well as to measure the residual de-centering of components of optical systems.

Целью изобретени вл етс повышение точности контрол .The aim of the invention is to improve the accuracy of the control.

На чертеже изображена схема устройства дл реализации предлагаемого способа. The drawing shows a diagram of the device for the implementation of the proposed method.

По ходу излучени лазера 1 соосно его пучку последовательно расположены фокусирующа линза 2, плоское зеркало 3с отверстием, установленное наклонно к оси пучка таким образом, что центр отверсти совпадает с задним фокусом линзы 2, аксикон 4, выполненный , например, в виде конической линзы, диафрагма 5, установленна с возможностью перемещени в направлении оси лазерного пучка, проекционный объектив 6 и контролируема оптическа система 7. Система 8 двойного изображени установлена в положение , при котором ее оптическа ось 00 в пространстве предметов совпадает с образованным зеркалом 3 изображением оси проекционной оптической системы, состо щей из элементов 1-6. Система 8 может представл ть собой призменньй блок, содержащий призму- куб с установленными на две ее грани призмами АР-90 , ориентированными таким образом, что ребро пр мого угла одной из них пересекает образуемое разделительной гранью призмы-куба зеркальное изображение ребра пр мого угла второй под пр мьм 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 выбираетс на 2-3 пор дка превышающим значение максимальной контролируемой де- центрировки.In the course of the radiation of the laser 1, the focusing lens 2, the flat mirror 3c with a hole arranged inclined to the beam axis in such a way that the center of the hole coincides with the back focus of the lens 2, axicon 4 made, for example, in the form of a conical lens, aperture 5, mounted in the direction of the laser beam axis, the projection lens 6 and the controlled optical system 7. The dual-image system 8 is set to a position in which its optical axis 00 is in space All objects coincide with the image of the axis of the projection optical system formed by the mirror 3, consisting of elements 1-6. System 8 can be a prismatic block containing a prism cube with AP-90 prisms mounted on its two faces oriented so that the edge of the right angle of one of them intersects the mirror image of the edge of the right angle of the second corner formed by the separating edge of the prism cube. at right angle. At the output of the system 8, an interference pattern recording unit is installed, which in the simplest case contains a projection lens 9 and a screen 10. The diameter of the diaphragm 5 is selected by 2-3 times higher than the value of the maximum controlled de-centering.

Контроль центрировки оптической системы 7 осуществл етс следующим образом. Линза 2 формирует поступающее на нее излучение лазера в гомоцентрический пучок лучей, центр сходимости которого совпадает с центром отверсти в зеркале 3. Пройд аксикон 4, этот пучок, приобретает продольную сферическую аберрацию,The centering of the optical system 7 is monitored as follows. Lens 2 forms the laser radiation arriving at it into a homocentric beam of rays, the center of convergence of which coincides with the center of the hole in mirror 3. After axicon 4, this beam, acquires a longitudinal spherical aberration,

т.е. преобразуетс в негбмоцентри- ческий пучок, вл ющийс совокупностью гомоцентрических составл ющих, . центры сходимости которых лежат на оси проекционной оптической системы. Диафрагма 5 вырезает из широкого негомоцентрического пучка узкий конический пучок, форма которого близкаthose. is transformed into an inbiocentric beam, which is a combination of homocentric components,. The centers of convergence of which lie on the axis of the projection optical system. Aperture 5 cuts a narrow conical beam, whose shape is close, from a wide non-homocentric beam.

0 к той из гомоцентрических составл ющих , центр сходимости которой лежит в плоскости диафрагмы. После прохождени объектива 6 конический пучок лучей попадает в контролируемую сис5 тему 7, кажда поверхность которой отражает часть падающего на нее потока излучени , направл его снова в объектив б. Дл контрол центрировки первой поверхности диафрагма 5 поме0 щаетс в плоскость Р, посредством объектива 6 оптически сопр женную с плоскостью Р, в которой лежит автоколлимационна точка А первой поверхности системы 7. В этом случае отра5 женный первой поверхностью пучок после вторичного прохождени объектива б практически без виньетировани . 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 поверхност ми системы 7, виньетируютс диафрагмой 6 в гораздо большей степени, благода0 to that of the homocentric components, the center of convergence of which lies in the plane of the diaphragm. After passing through the lens 6, a conical beam of rays falls into a controlled system of theme 7, each surface of which reflects a part of the radiation flux incident on it, directed it again to the lens b. To control the centering of the first surface, the diaphragm 5 is placed in the plane P, through lens 6 optically conjugated to the plane P, in which the autocollimation point A of the first surface of the system 7 lies. In this case, the beam reflected by the first surface after the secondary passage of the lens with virtually no vignetting . diaphragm 5 will pass, since its section by plane P with an accuracy equal to the values commensurate with the decentering of the first surface coincides with the aperture of diaphragm 5. The beams reflected by the remaining surfaces of system 7 are much more vignetted by the diaphragm 6.

00

5five

р чему их вли ние на результат изме5How does their influence on the result change?

5five

рени пренебрежимо мало. Пучок, прошедший диафрагму 5 в обратном ходе лучей, проходит затем аксикон 4 и отражаетс зеркалом 3 в направлении системы 8 двойного изображени .Renee is negligible. The beam passing through the diaphragm 5 in the reverse course of the rays then passes through Axicon 4 and is reflected by mirror 3 in the direction of the dual-image system 8.

При наличии децёнтрировки первой поверхности отраженный зеркалом 3 пучок будет асимметричен относительно оптической оси системы В. Послед0 1In the presence of the detection of the first surface, the beam reflected by the mirror 3 will be asymmetrical relative to the optical axis of the system B. After0 1

н имеет свойство преобразовывать любой пучок, децентрированный относительно ее оптической оси в два пучка, симмет ричных друг другу относительно той же оси.It has the ability to transform any beam that is decentralized relative to its optical axis into two beams symmetrical to each other about the same axis.

На выходе системы 8 сформированные ею пучки интерферируют между собой , образу в области их переналожени интерференционную картину, котора регистрируетс блоком регистра- ции. При отсутствии децёнтрировки первой поверхности системы 7 распределение интенсивности излучени в плоскости экрана 10 будет обладатьAt the output of the system 8, the beams formed by it interfere with each other, forming in the area of their transposition an interference pattern, which is recorded by the recording unit. In the absence of detecting the first surface of the system 7, the intensity distribution of radiation in the plane of the screen 10 will have

центральной симметрией. При наличии децентрировки картина распределени интенсивности приобретает периодичес- .кую составл ющую, имеющую осевую симметрию . По пространс твенной частоте указанной составл ющей определ ют величину, а по направлению оси ее симметрии - азимут децентрировки.central symmetry. In the presence of decentering, the intensity distribution pattern acquires a periodic component having axial symmetry. The magnitude is determined by the spatial frequency of the indicated component, and the de-centering azimuth is determined by the direction of its symmetry axis.

Перемеща диафрагму 5 последовательно в плоскости, соответствующей автоколлимационным точкам остальных поверхностей системы 7, можно измерить децентрировки всех ее компонентов .By moving the diaphragm 5 sequentially in the plane corresponding to the autocollimation points of the remaining surfaces of the system 7, it is possible to measure the decentrations of all its components.

Claims

1. A method of controlling the centering of optical systems, which consists in forming a homocentric beam, converting it into a beam coaxially with a controlled system, sequentially distinguishing beams reflected by different surfaces of a controlled optical system, forming two beams from each selected beam beams and determining the decentering of each of the surfaces, characterized in that, in order to increase the control accuracy, a coherent source is chosen as the source Cheney, convert homocentric beam into a beam with a longitudinal spherical aberration, and

consecutive beams reflected by different surfaces of the monitored optical system are diaphragmed by the paraxial region of the beam incident on the system in a plane optically conjugated with the plane of the autocollimation point of the corresponding surface of the system, and the de-centering value is determined by the interference pattern formed during the interactions of the formed pairs bundles.

2. A device for controlling the centering of optical systems, comprising a projection optical system, including a radiation source and a lens mounted in series along the radiation path, a flat mirror made with an axial hole and placed at an angle to the axis of the radiation source, and a projection lens, a double image optical system and a unit recording, characterized in that, in order to increase the control accuracy, it has introduced an axicon and aperture, installed in series between the flat mirror and the objective lens clear with an optical projection system, wherein the diaphragm is movable along the optical axis, and the coherent radiation source configured.