Устройство для контроля оптических световозвращателей

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ.КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКИХ СВЕТОВОЗВРАЩАТЕЛЕЙ по авт. св. № 1052854, отличающеес я тем, что, с целью повьшения точности контроля, оно снабжено диафрагмой с круглым отверстием, установленной в фокальной плоскости объектива перед третьим фотодетектором, а точечная диафрагма выполнена с отверстиями, расположенными одно относительно другого на одинаковых .расстояниях, больших, чем предельно допустимый размер автоколлимационного изображения одного отверстия, центр одного из отверстий точечной диафрагмы оптически сопряжен с центром круглого отверстия диафрагмы, а диаметр круглого отверстия диафрагмы равр-н расстоянию между соседними отверстиями точечной диафрагмы. Ш С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (з!) G Ol В 1!/00

ГОСУДАРСТЦЕКНЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП .ИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTQPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТБУ (.61 } 1052854 (21} 3672903/25-28 (22) 01.12 ° 83 (46) 23.05.85. Бюл. У 19 (72) И,Д,Бондаренко (71) Белорусский, ордена Трудового

Красного Знамени государственный университет им. В.И.Ленина (53) 531 ° 715.27 (088.8) (56) 1, Авторское свидетельетво СССР

М 1052854 кл. G 01 В ll/00, 1982. (54) (57 ) УСТРОЙСТВО ДЛЯ .КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКИХ СВЕТОВОЗВРАЩАТЕЛЕЙ по авт. св. У 1052854 о т л и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения точ„„SU„„1157349 А ности контроля, оно снабжено диафрагмой с круглым отверстием, установленной в фокальной плоскости объектива перед третьим фотодетекто ром, а точечная диафрагма выполнена с отверстиями, расположенными одно относительно другого на одинаковых расстояниях, больших, чем предельно допустимый размер автоколлимационного изображения одного отверстия, центр одного из отверстий точечной диафрагмы оптически сопряжен с цент ром круглого отверстия диафрагмы, а диаметр круглого отверстия диафрагмы равен расстояпию между соседними отверстиями точечной диафрагмы.

1157349

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества изготовления оптических световозвращателей (отражателей ), таких, например, как уголковых (прнзменных и полых ) зеркальналинэовых и др.

По основному авт, св, Ф 1052854 известно устройство для контроля оптических световозвращателей, содержащее йоследовательно расположенные на одной оптической оси осветитель, первый светоделитель, . точечную диафрагму, второй светоделитель, объектив и три фотодетектора, два из 15 которых оптически связаны с первым светоделителем, а третий — со вторым: светоделителем $1).

Недостатком этого устройства яв- р0 ляется низкая точность контроля ошибок изготовления высококачественных световозвращателей, обусловленная тем, что оптимальный угловой размер отверстия точечной диафрагмы, при ко- 25 тором обеспечивается максимальная очность контроля или максимальная крутизна выходной характеристики (за« висимость выходного сигнала от расходнмости отраженного пучка),сравним 30 с максимально допустимой расходимостью отраженного светового пучка, обусловленной ошибками изготовления световозвращателей. Поэтому при контроле высококачественных световозвращателей, расходимость отраженного пучка для которых не превышает единиц угловых секунд, размеры отверстия точечной диафрагмы будут настолько малыми (порядка нескольких мкм ), что 40 за счет аберрационных эффектов широкойоиьного осветителя, приводящих к концентрации энергии излучения в плоскости диафрагмы s кружок гораздо больШих размеров и за счет дифракционных 45 эффектов на малом, сравнимом с длиной волны излучения, отверстии диафрагмы, доля световой энергии, прошедшей через отверстие диафрагмы в сторону контролируемого отражателя и 50 обратно -., в еторону осветителя, будет недостаточной для ее надежной регистрации фотодетекторами, что снижает точность контроля. за счет влияния шумов фотодетекторов и посторон- 55 них эасветок.Увеличение же размеров отверстия точечной диафрагмы приведет к снижение точности контроля, обусловленной уменьшением крутизны выходной характеристики.

Кроме того, так как автоколлимационное изображение отверстия точечной диафрагмы сказывается перевернутым по отношению к самому отверстию, то для того, чтобы отраженное в сторону осветителя излучение проходило через отверстие диафрагмы беэ диафрагмнрования, необходимо иметь от« верстие правильной центрально-симметричной формы, например, в виде круга, квадрата и др, А изготовление отверстий правильной формы и таких малых размеров является сложной технологической задачей. Всякие отклонения формы отверстия от правильной снижают точность контроля ошибок изготовления световоэвращателей.

Цель изобретения — повышение точности контроля оптических световозвращателей.

Поставленная цель достигается тем, что устройство для контроля оптических световоэвращателей снабжено диафрагмой с круглым отверстием, установленной в фокальной плоскости объектива перед третьим фотодетектором, а точечная диафрагма выполнена с отверстиями, расположенным одно относительно другого на одинаковых расстояниях, больших, чем предельно допустимый размер автоколлимационного иэображения одного отверстия, центр которого из отверстий точечной диафрагмы оптически сопряжен с центром круглового отверстия диафрагмы, а диаметр круглого < отверстия диаф« рагмы равен расстоянию между соседними отверстиями точечной диафрагмы„

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства для контроля оптических световозвращателей; на фиг.2 — разрез А-А на фиг.l; на. фиг ° 3 — разрез Б-Б ыа фиг.l.

Устройство содержит последовательно расположенные на одной оптической оси осветитель, включающий источник 1 излучения и конденсор 2, первый светоделитель 3, точечную диафрагму 4 с несколькими отверстиями, второй светоделитель 5, объектив 6 ° диафрагму 7 с круглым отверстием, фотодетекторы 8 и 9, оптически связанные со светоделителем 3, и третий фотодетектор 10, оптически связанный со светоделителем 5.

7349 4 наковый по интенсивности световой поток, то выходной сигнал фотодетектора 10 будет пропорционален всему световому потоку, отраженному световозвращателем 11. Измеряя отношение сигналов К

z э.определяют прозрачность или светопропускание контролируемого световозвращателя.

Другая часть отраженного светового потока проходит через светоделитель 5 и попадает на диафрагму 4. В каждое из ее отверстий пройдут лишь те отраженные лучи, которые рас5 пространяются в направлении его оси в угле, определяемом угловыми pasMeрами отверстия диафрагмы 4. Лучи, отраженные под большими углами и обусловленные дефектами световозвраща- теля, экранируются непрозрачными участками диафрагмы 4, Чем хуже качество изготовления снетовоэвращателя, чем больше расходимость отраженных пучков и тем меньше отраженного светового потока возвращается в сторону источников излучения, которыми служат отверстия диафрагмы 4.

3 115

Устройство работает следующим об.. разом.

Световой поток источника I излучения собирается при помощи конденсора 2, проходит светоделитель 3 и фокусируется в отверстия диафрагмы 4, установленной в фокальной плос» кости объектива 6. Часть излучения, падающего на светоделитель 3, направляется на оптически связанный с ним фотодетектор 8. Выходной сигнал фотодетектора 8 пропорционален световому потоку, поступающему в отверстия диафрагмы 4, или освещаемых потоку, падающему на контролируемый светонозвращатель 11.

Излучение, выходящее из отверстий диафрагмы 4, проходит светоделитель 5, коллимируется объективом б и параллельными пучками, число которых о соответствует числу освещаемых отверстий диафрагмы 4, направляется на световозвращатель 11. Отраженный ,им световой поток опять проходит объектив 6 и светрделитель 5, Часть всего отраженного излучения светоде-; лителем 5 направляется на диафрагму 7, установленную в фокальной плоскости объектива 6 перед фотодетектором 10. Диафрагма 7. имеет одно от- 30 верстие с центром н точке О,оптически сопряженной с точкой О„ цент« ра одного из отверстий диафрагмы 4 (на фиг.l центры обоих отверстий сон. падают с оптической осью объектива 6)g5

J диаметр отверстия диафрагмы 7 равен расстоянию Й, между центрами отверстий диафрагмы 4. Это расстояние выбирается больше размеров автоколлимационных изображений отверстий ди- 40 афрагмы 4 ° формируемых каждым из отраженных пучков при всех допустимых ошибках изготовления снетоноэнращателей, т.е. D„ выбирается таким, чтобы антоколлимационные иэображе- 45 ния в плоскости диафрагм 4 и 7 не перекрывались одно с другим, как показано на фиг,2 пунктирными окружностями, Размер антоколлимационных иэображений ранен D + e, где D - "SO диаметр каждого из отверстий диафрагмы 4. Таким образом, через отверстие диафрагмы. 7 пройдет световой поток лишь одного отраженного пучка, формируемого осевым отнерстнем диафраг- 55 мы 4, Это излучение регистрируется фотодетектором 10, Так как каждое отверстие диафрагмы 4 порождает одиЛучи, прошедшие через отверстия диафрагмы 4, светоделителем 3 направляются на оптически связанный с ннм фотодетектор 9. Выходной сигнал О из

Фотодетектора 9 пропорционален îñåной силе света, возвращенного световоэвращателем 11. Выходной сигнал в

t4 раэ больший, где N - число отверстий диафрагмы 4, причем М выбирается большим единицы. Тогда контролируя отношение К синналон О и О, т,е, U

К = †. — пропорциональное световым

V2 потокам, отраженным н направлении источника 1 излучения и полным отраженным световым потоком соответственно, можно судить о точности изготовления световознращателя 11.

Так как доля энергии, отраженной в сторону источника 1 излучения про3 порциональна квадрату диаметра Э отверстий диаФоагмы 4 и их общему числу й, т.е. ранна Я, а доля энер2 гни, прошедшей через отверстие диафрагмы 7 и характеризующая общую отраженную энергию, пропорциональпа квадрату диаметра автоколлимационного изображения, р;.нному (3 + сГ) то величина К, определяющая качест

1157349

У! у/

Составитель Л,Лобэова

Редактор С,Патрушева Техред И.Асталош Корректор М. Розман

Заказ 3325/38 Тираж 651 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал НПП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 во световозвращателя, пропорциональна отношению

МР

" (В.d")

° Отсюда следует, что крутизна этой . характеристики, определяющая наклон ее в зависимости от погрешности изготовления оветовоэвращателя d"> равна

10 ("2) 22

dd {2+У)8

Тогда погрешность контроля световоэвращателей Jd" как следует иэ (1), определяется соотношением 1$

dд = д (К2 )/5= д(к 1), () („ )з Я М т.е. она обратно пропорциональна крутизне выходной характеристики К . 26

Из (2 ) также следует, что погрешность измерений уменьшается с ростом числа отверстий М диафрагмы 4 н с уменьшением величины их диаметра 1).

Максимальная крутизна выходной ха- 25 рактеристики, как видно иэ (1), обеспечивается при Э = 2d, т.е. когда диаметр отверстия диафрагмы 4 равен удвоенной максимальной расходнмости отраженного пучка, обусловленной дефектами световоэвращателя 11. Выбор размера. 3 ) 2d", что возможно по кон-структивным соображениям, à s некоторых случаях (при контроле высококачественных световозвращателей с расходимостью 1 угл.с.) и необходимо, хотя и уменьшает крутизну выходной характеристики, однако, как следует иэ (2), увеличением числа отверстий

М диафрагмы 4 зто уменьшение может быть компенсировано и таким образом обеспечится требуемая точность измерений независимо от точности изго1товления световозвращателя.

Для оптимального размера диафрагмы (3 = 2d ) предлагаемое устройство обеспечивает увеличение точности измерений в 8 раз. Кроме того, за счет абсолютного увеличения энергии отраженного светового пучка, формируемого несколькими отверстиями диафрагмь1 4, увеличиваются и уровни выходных сигналов фотодетекторов 9 и 10, что, в свою очередь, дополнительно умень» шает погрешность измерений.