Способ формирования угла расходимости светового пучка

Изобретение относится к физической оптике, в частности к способам формирования пространственной структуры пучка лучей. Способ заключается в формировании угла расходимости путем изменения уровня фронта перемещением компонентов панкратической системы при неизменном радиусе кривизны до величины, соответствующей заданному углу расходимости, согласно соотношению Δ=R(1-cosθ/2), где Δ - уровень фронта, R - радиус кривизны фронта, θ - угол расходимости. При этом величину угла θ преобразуют в пропорциональный ей управляющий сигнал, которым воздействуют на устройство, содержащее две отражающие поверхности, оптически связанные с автоколлиматорами, распложенными под углом γ друг к другу до тех пор, пока угол γ достигнет требуемого значения γ=к·θ, где к - дробное или целое число. 3 ил.

 

Изобретение относится к физической оптике, в частности к способам формирования пространственной структуры пучка лучей, и предназначено для создания угла расходимости требуемой величины.

Известен способ формирования угла расходимости /1/ с помощью многогранных эталонных, сменных призм, оптически связанных с двумя автоколлиматорами. Взаимное расположение автоколлиматоров (угол наклона друг другу) определяется углом между отражающими гранями эталонных призм. Недостаток такого способа состоит в том, что он не рассчитан на формирование углов расходимости световых пучков, поскольку в нем отсутствуют параметры светового пучка - радиус кривизны фронта и уровень фронта.

Наиболее близким к заявленному является способ формирования угла расходимости пучка лучей с огибающей произвольной формы /2/ путем изменения уровня фронта перемещением компонентов панкратической системы при неизменном радиусе кривизны до величины, соответствующей заданному углу расходимости, согласно соотношению Δ=R(1-cosθ/2), где Δ - уровень фронта, R - радиус кривизны фронта, θ - угол расходимости. Недостаток способа состоит в том, что он не содержит эталонных призм и связанных с ними автоколлиматоров, что не позволяет формировать углы, используемые в процессе сличения с неизвестными угловыми мерами таких механических инструментов, как угломеры, угольники, транспортиры и т.д.

С целью устранения указанного недостатка и расширения функциональных возможностей предлагается величину угла θ преобразовать в пропорциональный ей управляющий сигнал, которым воздействуют на устройство, содержащее две отражающие поверхности, оптически связанные с автоколлиматорами, расположенными под углом γ друг к другу, до тех пор, пока угол γ достигнет требуемого значения γ=к·θ, где к - дробное или целое число.

На чертежах представлены:

фиг.1 - схема формирования угла световых пучков;

фиг.2 - схема формирования плоского угла - радиана;

фиг.3 - схема формирования угла в заявленном способе.

На фиг.1 представлена схема формирования угла расходимости светового пучка путем воздействия на параметры пучка - радиус кривизны фронта R и уровень фронта Δ (диаметр пучка d). Сущность формирования сводится к следующему. В начальном положении из источника излучения I, например коллиматора, выходит параллельный пучок диаметром d с плоским волновым фронтом, радиус кривизны которого R бесконечен, и уровню фронта Δ, равным нулю. Сначала этот пучок направляется в устройство управления диаметром пучка d (уровнем фронта Δ) - панкратическую систему. Далее пучок проходит через телескопическую систему 3, управляющую радиусом кривизны фронта R путем перемещения подвижного компонента этой системы. При перемещении подвижных компонентов панкратической системы 2 формируют на некотором расстоянии L требуемый диаметр пучка d (и соответствующий уровень фронта Δ). При перемещении подвижного компонента телескопической системы 3 изменяют в этом же месте кривизну волнового фронта от начального значения, равного нулю, до некоторой требуемой величины R. Результатом такого воздействия является то, что на произвольном расстоянии L формируется световой плоский угол θ требуемой величины в соответствии с соотношением Δ=R(1-cosθ/2). Недостаток такого способа связан с тем, что диапазон формируемых углов θ ограничен параметрами светового пучка: диаметром d и радиусом кривизны R, что не позволяет формировать углы для поверки таких механических инструментов как угломеры, транспортиры, угольники и т.д.

На фиг.2 представлена схема формирования плоского угла (радиана) с помощью установки, содержащей сменную многогранную эталонную призму 1 с отражающими поверхностями - гранями. Каждая из граней оптически связана со своим автоколлиматором 2. Угол между гранями определяет взаимный наклон друг другу каждого на двух автоколлиматоров на угол γ. Угол между гранями может меняться либо дискретно - с помощью сменных призм, либо непрерывно - с помощью оптических зеркал с переменным углом между ними. Два автоколлиматора формируют угол γ между двумя направлениями, определяемыми оптическими осями автоколлиматоров. Недостаток такого способа связан с тем, что он не может формировать угол расходимости светового пучка, поскольку не содержит параметров светового пучка - радиуса кривизны фронта и уровня фронта.

С целью устранения этого недостатка и расширения функциональных возможностей предлагается способ формирования угла по фиг.3. Величина угла θ, формируемая с помощью оптических систем 1, 2, 3, выводится наружу путем отражения пучка лучей от светоделительной пластины 4. Выведенный наружу угол θ служит для поверки угла расходимости световых пучков. Одновременно, пучок лучей проходит через пластину 4 в устройство 5, где величина угла θ преобразуется в пропорциональную величину управляющего сигнала (электрического, пневматического и т.д.), которым воздействуют на устройство 6. Это устройство содержит две отражающие поверхности (сменные призмы, зеркала), оптически связанные с автоколлиматорами 7, наклоненными друг другу на угол γ. Управляющим сигналом воздействуют на устройство о до тех пор, пока угол γ достигнет требуемого значения γ=кθ, где к - дробное или целое число. Воздействие заключается либо в смене эталонных призм, либо в изменении угла между отражающими поверхностями зеркал. Коэффициент ″к″ является согласующей величиной между θ и γ: для этого устройство 6 производит преобразование задающего угла θ в исполнительный γ либо с увеличением (к - целое число), либо с уменьшением (к - дробное число), либо в случае равенства углов γ=θ (к=1). Следовательно, способ по фиг.3 позволяет в соответствии с величиной задающего угла θ формировать исполнительный угол γ требуемой величины.

Таким образом, преимущество предлагаемого способа перед прототипом заключается в том, что помимо формирования углов световых лучков он позволяет формировать углы для поверки механических инструментов (угломеров, угольников, транспортиров и т.д.). Это позволяет расширить функциональные возможности способа и создает предпосылки для положительного экономического эффекта.

Источники информации

1. Бурдун Г.Д. Справочник по международной системе единиц. - М., Издательство стандартов, 1972, с.77.

2. А.с. СССР №905792. Славнов С.Г. Способ формирования угла расходимости. Б.И. №6, 1982.

Способ формирования угла расходимости путем изменения уровня фронта перемещением компонентов панкратической системы при неизменном радиусе кривизны до величины, соответствующей заданному углу расходимости, согласно соотношению Δ=R(1-cosθ/2), где Δ - уровень фронта, R - радиус кривизны фронта, θ - угол расходимости, отличающийся тем, что величину угла θ преобразуют в пропорциональный ей управляющий сигнал, которым воздействуют на устройство, содержащее две отражающие поверхности, оптически связанные с автоколлиматорами, расположенными под углом γ друг к другу, до тех пор, пока угол γ достигнет требуемого значения γ=к·θ, где к - дробное или целое число.