Способ контроля качества поверхностей оптических деталей

 

СПОСОБКОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ . заключающийся в тон, что разделяют когерентное монохроматическое излучение на два пучка, первый из которых преобразуютв параллельный и мо дулируют по амплитуде и фазе с помощью поверхности контролируемой де тали,- суммируют два пучка и преобра зуют результирую1ций световой поток в электрический сигнал,- о т л и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения точности, после модуляции первого пучка изменяют его поперечное сечение и одновременно производят изменение амплитуды второго пучка в соответствии с соотношением Ас D(t) (t). где Ас D(t) -амплитуда второго пучка5 -максимальньй размер апертуры первого пучтекущий размер поперечного сечения первого пучка; Ад - амплитуда первого пучка, суммирование первого и второго пучков производят в фокальной точке поверхности , а о качестве поверхности судят по зависимости временного распределения амплитуд электрического сигнала от текущего размера поперечного сечения первого пучка. .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU (11! ся)4 G 01 В 11 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ас (D(t)) = D (t), DÄ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

110 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA (21) 3516225/24-28 (22) 26. 11. 82 (46) 07. 12. 85. Бюл. М 45 (/1) Горьковский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский радиофизический институт и

Горьковский государственный университет им, Н.И.Лобачевского (72) С.Н.Менсов и А.И.Хилько. (53) 531.715. 27(088.8) (56) Мальцев М.Д. и др. Прикладная оптика и оптические измерения,М..: Машиностроение, 1968, с.420-421. (54)(57.) СПОСОБ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА

ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ .заключающийся в Tot1, что разделяют когерентное монохроматическое излучение на два пучка, первый из которых преобразуют. в параллельный и модулируют по амплитуде и фазе с помощью поверхности контролируемой детали, суммируют два пучка и преобразуют результирующий световой поток в электрический сигнал,- о. т л и ч а ю щ.и и с я тем, что, с целью повышения точности, после модуляции первого пучка изменяют его поперечное сечение и одновременно производят изменение амплитуды второго пучка в .соответствии с соотношением где Ас (D(t)J — амплитуда второго пучка

Dö — максимальный размер макс апертуры первого пучка;

D(t) — текущий размер поперечного сечения первого пучка

А — амплитуда первого о пучка, С:: суммирование первого и. второго пучков производят в фокальной точке поверхности, а о качестве поверхности судят по зависимости временного распределения амплитуд электрического сигнала от текущего размера попереч- 0 ного сечения первого пучка. . Я;) 96688 где

15

2m (»2 ) .

Изобретение относится к области контрольно измерительной техники, предназначено для контроля качества изготовления длиннофокусных фокусирующих систем (линз, рефлектоРов, объективов).

Цель изобретения — повышение точности за счет. уменьшения влияния искажений фазы сигнала, обусловленных шероховатостью поверхности.

На чертеже представлена структурная схема устройства, реализующего предлагаемый способ контроля.

Устройство содержит оптически» . связанные источник 1 когерентног( монохроматического света, полупрозрачное зеркало 2, коллиматор 3, контрол»»руемую деталь 4, динамическую апертурную диафрагму 5, полупрозрачное. зеркало 6, фотоприемник 7,расположенное параллельно полупрозрачному зеркалу 2 зеркало 8, оптически связанное со светофильтром 9 и зеркалом 10, размещенным параллельно полупрозрачному зеркалу 6, выход фотоприемника 7 через блок 11 эталонной обработки соединен с осциллографом 12.

Способ контроля качества поверхности фокусирующей системы осуществляется следующим образом.

Разделяют когерентное монохроматическое излучение источника 1 на два пучка с помощью полупрозрачного зеркала 2.

С помощью коллиматора 3 преобра,зуют первый пучок в параллельный поперечного сечения D

Макс где D макс максимальный размер окна динамической апертурной диафрагмы 5.

Иодулируют этот пучок по амплитуде и фазе с помощью поверхности контролируемой детали 4.

Изменяют во времени поперечное сечение первого светового пучка с помощью динамической апертурной диафрагмы 5. Временное распределение комплексной амплитуды A)Р(е)1 поля первого светового пучка в фокальной точке контролируемой детали определяется следующим образом

m — глубина модуляции случайных изменений фазы сигнала, обусловленных шероховатостью контролируемой поверхности

А — амплитуда первого пучка:

»)

Рмакс.— максимальный размер окна динамической апертурной диафрагмы 5; с (х)- распределение по оси Х изменений фазы сигнала, обусловленных аберрацией контролируемой детали 4

S(x) — изменение по оси X слу— чайных изменений фазы сигнала, обусловленных шероховатостью поверхности контролируемой детали 4.

При этом и(»)

А (О(С)) = (J exp(i q (x))dx+

Одновременно с помощью светофильтра 9 изменяют амплитуду второго све:ового пучка, отраженного от зеркала 8, в соответствии с соотношением

30 ()Ж

А (D (Ь)7 = j Ах, Рмакс. () где А fD(t)j -амплитуда второго пучс ка на выходе светофиль35 тра 9

D(t) -текущий размер поперечного сечения первого пучка;

А -амплитуда первого пуч40 ка

Рмакс. -максимальный размер апертуры первого пучка.

Суммируют первый и второй пучки

45 в фокальной точке контролируемой детали 4 с помощью зеркал 10 и 6. Суммарное временное распределение комплексной амплитуды A> PD(t)) поля в фокальной точке контролируемой детали 4 в зависимости от текущего размера окна динамической апертурной диафрагмы 5 определяется следующим образом

0(Е)

А ГО(e)7 — J ехр(ir((x)7 dx+

2(»-)

D )»акс.(+ m J S(x) ехр Ei q (х)1 с(х, А (D(t)) = A(D(t)) + А,ED(t))

Ао»(Ю()

Омахе.() ехр ((i y (x))) +))dx +

1196688

A Ä LD (t ?) 1 ГЭ

7 — л — — )) 1

А„(В t)) m )1 Р, ника 7

u(t) An (D(t)) 2D(t) Составитель Н.Захаренко

Техред АеБабинец

Редактор Л.Зайцева

Корректор СеЧерни

Заказ 7555/39

Тираж 650

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðoä, ул.Проектная, 4

+ 2m -)р(с) р, = д (о(с)) +A (р(с 1, где Л (D(t)) — временное респределеи ние амплитуды полезного сигнала, обусловленного аберрацией контролируемой детали 4

А (D(t)) — временное распределен ние амплитуды шумового сигнала, обусловленного шероховатостью поверхности контролируемой детали 4.

Искажения фазы сигнала, прошедшего через контролируемую деталь 4, в основном сказывается на ее краях.

В этом случае выполняется условие

D(t) )> Pp где f) — радиус корреляции случайных изменений фазы S(x) обP условленных шероховатостью контролируемой детали 4.

Для контролируемой детали 4 беэ искажений (Я (х) = 07

При этом отношение полезный сигнал/шум в фокальной точке контролируемой детали 4

С помощью фотоприемника 7 преобразуют световой сигнал в электрический.

Переменная составляющая электрического сигнала на выходе фотоприемгде U — постоянный коэффициент, определяемый параметрами фотоприемника 7.

По зависимости временного распределения амплитуд электрического сигнала от текущего размера поперечного сечения первого светового пучка судя о качестве поверхности фокусирующей системы. Для этого сигнал U, (D(t)) с помощью блока 11 эталонной обработки преобразуют в сигнал вида

25 П (D(t)) =2U . cos

- vh(t)3 откуда определяют искажения фазы сигнала, обусловленные аберрацией контролируемой детали 4

g (D(t)) = 2arccos

П2 13()