Способ измерения профиля оптических поверхностей

 

СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ , ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ, заключающийсяв том, что направляют на измеряемую поверхнос1 Ь пучок параллельных лучей света, о т л и ч а ющ и я с я тем, что, с целью повышения точности измерения и измерения профиля различных видов поверхностей , направляют пучокпараллельных лучей света перпендикулярно плоскости, проходящей через измеряемый профиль поверхности, так, чтобы одна часть пучка лучей света отражалась от поверхности, а другая часть пучка лучей света проходила мимо нее, наблюдают интерференцибнную картину, возникающую в результате взаимодействия лучей света , отраженных от поверхности и проi шедших мимо нее, и по параметрам этой картины судят о профиле опти (О ческой поверхности. 4:: 4 :о о:)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (l9) (П) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3467407/25-28 (22) 09.07 ° 82 (46) 30.09.83. Бюл. 9 36 (72) Д.Т.Пуряев (71) Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени Высшее техническое училище: им.Н.Э.Баумана (53) 531.715.1(0&8.8) (56) 1.Афанасьев В.А. Оптические измерения М., Высшая школа, 1981, с.85-101.

2. Максутов Д.Д. Изготовление и исследование астрономической .оптики.. М., ОГИЗ, 1958, с.197-202 (прототип) . (54) (57) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ПРОФИЛЯ

ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЯ, заключающийся в том, что направляют на

3(58 G 01 В 11/24; G 01 В 9 02 измеряемую поверхносЖ пучок параллельных лучей света, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности измерения и измерения профиля различных видов поверхностей, направляют пучок параллель- ных лучей света перпендикулярно плоскости, проходящей через измеряемый профиль поверхности, так, чтобы одна часть пучка лучей света отражалась от поверхности, а другая часть пучка лучей света проходила мимо нее, наблюдают интерференционную картину, возникающую в результате взаимодействия лучей света, отраженных от поверхности и про. шедших мимо нее, и по параметрам Е а этой картины судят о профиле оптической поверхности.

1О44ИЭ

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля профиля сферических и асферических поверхностей оптических деталей.

Известен способ измерения и контроля профиля оптических поверхностей, основанный на применении эталонных поверхностей, калибров, шаблонов, пробных стекол и других вспо- . могательных оптических и механи- . 10 ческих элементов, с помощью которых сравнивается измеряемый профиль поверхности с ее теоретическим ви-дом $1).

Основные недостатки данного спосо-)g ба заключаются в том, что для их реализации необходимо применение эталонных оптических или механических деталей, сложных в изготовлении и пригодных для контроля ограни- >О ченных видов поверхностей. Кроме того, они имеют недостаточно высокую точность, а область их применения ограничена.

Наиболее близким к предлагаемому ло технической сущности является способ измерения профиля оптических поверхностей, заключающийся в том, что направляют на измеряемую поверхность пучок параллельных лучей наклонно к поверхности, причем угол наклона является параметром, с помощью которого определяют параметр профиля (радиус сферической поверхности).

Структуру всех лучей пучка, отраженных от поверхности, измеряют путем измерения астигматической разности пучка лучей, сфокусированных объективом зрительной трубы (,2).

Известный cïîñoá применим для 40 измерения радиусов сферических поверхностей и практически не применим для измерения профиля других видов поверхностей, например асферическнх. Кроме того, способ не позволяет измерять малые радиусы сферических поверхностей и имеет недостаточно высокую точность измерения проФиля поверхности.

Цель изобретения - повьыение точности измерения и измерение профиля различных видов поверхностей.

Поставленная цель достигается тем, ч р согласно способу измерения профиля оптических поверхностей, заключающемуся в том, что направляют на измеряемую поверхность пучок параллельных лучей света, направляют лучок параллельных лучей света. перпендикулярно плоскости, проходящей через измеряемый профиль ло- 60 верхности, так, чтобы одна часть пучка лучей света отражалась от поверхности, а другая часть пучка лучей света проходила мимо нее, наблюдают интерференционную картину, 65 возникающую в результате взаимодействия лучей света, отраженных от .поверхности и прошедших мимо нее, и по параметрам этой картины судят о профиле поверхности.

На Фиг.1 изображена принципиальная схема устройства, реализующего предлагаемый способ измерения профиля оптических поверхностей; на фиг„2 — устройство, вид сверху на фиг.3 — схема преобразования ийтерференционной картины в случае измерения профиля сферической поверхности с радиусом R и центром С кривизны," на Фиг.4 — теоретический вид интерференционной картины, представляющий собой систему интерференционных кривых эквидистантных кривой профиля поверхности. устройство содержит последовательно расположенные узел, создающий параллельный пучок -лучей, например коллиматор 1, проекционный объектив 2 и регистратор 3 интерференционной картины, например фотопластинку или мозаичный фотоэлемент.

Способ осуществляют следующим образом.

Исследуемую поверхность 4 освещают пучком параллельных лучей, выходящих, например из коллиматора 1, причем поверхность 4 ориентируют так, чтобы плоскость 5, содержащая измеряемый профиль поверхности 4, располагалась перпендикулярно лучку параллельных лучей, часть которых отражается or поверхности 4, а часть идет мимо нее. На Фиг.3 показаны два луча 5 и б, лринадл"-.-. жащих пучку,„ выходящему из коллиматора 1. Луч 6 падает на поверхность 4 в точку М, отражается от нее и встречается с когерентным лучом 5 в точке К, расположенной в полости Т.

Лучи 5 и б образуют между собой угол

2, где — угол наклона нормали NC к нормали OC в вершине 0 поверхности 4 (фиг.3). Так как ширина интерференционных полос зависит только от длины волны света и угла между интерференцирующими лучами, то в плоскости Т образуется система интерференционных полос переменкой ширины (Фиг.4) локализованных в плоскости Т. Проекционный объектив 2 строит оптически резкое изображение интерференционной картины в плоскости Р, оптически сопряженной с плоскостью Т. Таким образом, в плоскости Р образуется система интерференционных полос, точно повторяющих измеряемый профиль поверхности

s ee меридиональном сечении. Измеряя параметры интерференционной картины (длину хорды ДЕ и стрелку прогиба R Фиг.4), определяют профиль поверхности, 10449б9

ФаеЗ

Составитель Л.Лобзова

Редактор Н.Стащимина Техред И.Гайду Корректор О.Билак

Заказ 7533/38 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам .изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г . Ужгород, ул. Проектная, 4

Повьыение точности измерения обеспечено за счет того, что главный ис- точник информации о профиле поверхности — интерференционная картина— представляет собой. систему контрастных интерференционных полос, параметры которых могут быть измерены значительно точнее, чем асиг матическая разность в прототипе.

Процесс измерения может быть автоматизирован. Так как иэображение ин lO терференционных полос, созданных проекционным объективом, представляет собой систему плоских кривых, то в качестве регистратора интерференционной картины может быть ис- 5 пользована матрица фотоэлементов, соединенная с ЭВМ. Это дает возможность создать замкнутый технологический цикл обработки поверхностей по схеме: станок-контроль-ЭВМ.

Предлагаемый способ позволяет измерять профиль практически всех видов оптических поверхностей, в том числе асферических поверхностей вращения, цилиндрических торических, выпуклых и вогнутых поверхностей оптических деталей. Наиболее эффективное применение способа может найти для измерения профиля крутых асферических поверхностей малого диаметра, например, поверхности роговицы человеческого глаза, поверхностей контактных линз для коррекции ерения, асферических линз микрообъекти. вов и т д