Способ контроля оптических деталей

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения кривизны поверх ностей и клиновидности оптических деталей. Цель изобретения - повьшение точности контроля - достигается за счет определения частоты оптических колебаний, соответствующей дифракции Брэгга. Монохроматическое излучение разделяют на два параллельных-последовательно направляемых на контролируемую деталь пучка, параллельных оптической оси детапи. Отраженнь1е пучки дифрагируют на решетке, образованной акустическими колебаниями в ячейке, возбуждаемыми перестраиваемым по частоте генератором электрических сигналов. Изменяя частоту акустических колебаний перестраиваемым генератором электрических сигналов , добиваются режима дифракции Брэгга последовательно для каждого из отраженных от контролируемой детали пучков. Дифрагирован :ый световой поток фокусируют и регистрируют устройством регистрации. .Но значениям частот колебаний определяют контролируемые параметры. 2. ил«

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„14 6776

А1 (511 4 6 01 В 11/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

М AНТОРСНом свиДЕТКЛьСтв

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬГГИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (2 I ) 4266747/24-? 8 (22) 23.06.87 (46) 07.02.89. Бюл, Р 5 (72) Л.И.Далеко, А.Б. Камелин, Ю.Б.Пасько, Б.К.Резунков и Б.П.Тетера (53) 535.824 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1013754, кл. 4 О! В 11/26, 1983, (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ОПТИЧЕСКИХ ЛЕТ АПЕИ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения кривизны поверх ностей и клиновидности оптических деталей. Цель изобретения — повышение точности контроля — достигается за счет определения частоты оптических кол еб аний, со от ве т ст вующ ей дис

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения кривизны поверхностейей и кли но видности оптических деталей.

Цель изобретения — повышение точности контроля за счет определения частоты акустических колебаний, соответствующей дифр-кции Брэгга.

На фиг.1 представлен ход отраженных от контролируемой детали лучей для различных вариантов конструкции детали с отражающим покрытием и без него;на фиг.2 — схема устройства, поясняющая реализацию предлагаемого способа для непрозрачной контролируемой детали. ракции Брэгга. 11онохроматическое излучение разделяют на два параллельных последовательно направляемых на контролируемую деталь пучка, параллельных оптической оси детали. Отраженные пучки дифрагируют на решетке, образованной акустическими кол еб аниями в ячейке, возбуждаемыми перестраиваемым TIo частоте генератором электрических сигналов. Изменяя частоту акустических колебаний перестраиваемым генератором электрических сигналов, добиваются режима дифракции

Брэгга последовательно „дпя каждого из <-.траженных от контролируемой детали пучков. Дифрагированиый световой поток фокусируют и регистрируют устройством регистрации. Iio значениям частот колебаний определяют контролируемые параметры, 2 ил.

Б случае прозрачной плоско-сферической детали иэ оптического материала с показателем преломления и на которую направлены параллельно друг другу два пучка монохроматического иэл (чения для каждого из пучков р Воз» никают два отраженных от контролируемой детали пучка 1 и 1 для первого и 2 и 2" для второго. При этом (((( пучки 1 и 2 претерпевают преломление при прохождении внутри контролируемой детапи.

Дпя направления распространения падающего излучения близко к параллельному оптической оси детали и

° угле падения (угол отражения V c

3 145677 учетом преломления внутри детали ра вен ((2n — 1), т,е.

2ЙЧ

R = — — —— (< - з) (/г = z (2" — 1} (2) 10 (3)

15 (4) — х,/к; 2/Ri. (10) При этом из условия дифракции

Брэгга (5) и (6) отраженных от контролируемой детали пучков на дифракционной решетке акустооптической ячейки выполняются соотношения / =ЯК /2V; (13)

9>=l,й /21 (14)

Представляя (3) и (4) В (11) и (12), с учетом (5), (13) и (14) находим клинонидность 1- прозрачной оптиче ской дет али

= — — (f, — f (2n — 1)j (15)

Л

2Vn г 1

O„Z f;/2V (6) (7) O, = (,(2n — 1) (1) для первого положения пучка и для второго положения пучка.

С учетом вышеизложенных условий выполняются соотношения где Х,Х вЂ” расстояние от осей пуч11 кон до оптической оси дет апи; 20

R — радиус кривизны контролируемой поверхности.

Отраженные пучки, попадая на акустооптическую ячейку, дифрагируют и при выполнении условия дифракции 25

Брэгга каждому дифрагированному пучку соответствует угол Брэгга, определяемый из соотношения

Яf

sin 6 Ä = — — - (5) ь 2V

30 где А — длина волны падающего излучения;

V — скорость распространения звука в акустооптической ячейке; 35

f; — частота акустических колебанийй; — угол Брэгга.

Таким образом отраженным от по1 верхностей контролируемой детали пуч- 40 кам 1, 1, 2, 2, характеризующимся углами Ы,, 1, c(», 9 г, соответственно Отвечают углы Брэгга 91, У, g, 8, отраженные от дифрагирог s„ ванной решетки акустических колеба- 45 ний с частотами Г, f, f f< соответственно.

Для малых углов (значения которых будут указаны нике) соотношение (5) имеет нид 50

При последовательном направлении монохроматического излучения от периферийного участка на участок,расположенный блике к центру, для вогнутой поверхности Выполняются соотно1 г 2

4

Вычитая (4) из (3) с учетом (1) и (2), (6) и (7), получаем соотношения дпя определения радиуса кривизны оптической детали R

4 -cl = - -- = — = -- (Š-f ) (8)

R R 27 1 3

R = (2n - 1)йЧ(Я(Е -f<), (9) где d — расстояние между осями пучков падающего излучения.

Для случая чисто клинОВиднОЙ Оп тической детали, когда К-» ": @г—

6g — А = О, клинОВидность детали р У1- Ю2 определяется из выр аж ения

Если контролируемая деталь непрозрачная, то радиус KpHHHsHbl определяется соотношением (8) .

При контроле оптической детали, имеющей клинонидность (фиг. 2, пунктир), при неизмененности углов а1 и

cl< углы отражения первого (Р1) и второго (1 ) пучков От второй поверхности контролируемой детали Определяются Выражениями — (2n — 1) 4 - nP; (11)

1

,= (Zn — 1) <г - ng (12) Знаки - зависят от направления клиновидности детали, но сохраняются ОдинакоВыми для 11 и (2п — 1) j (16)

21?и 4

5 14

В предлагаемом способе допускает-. ся направление параллельных между собой пучков на контролируемую деталь под углом к оптической оси детали. При этом выражения для R и не изменяются, талько величина умножается на 1/соя,р, где — угол между направлением пучков и оптической осью.

Допускается также направление на контролируемую цеталь пучков под углом друг к другу. Однако в этом, случае выражения для R и р .ýíà÷èòåëüно усложняются.

Схема устройства, поясняющая работу предлагаемого способа для непрозрачной детапи (фиг.2), содержит источник 1 монохроматического излучения и последовательно расположенные по ходу его излучения оптический пер еключатель 2, разделяющий падающий на него световой поток на два параллельных пучка, контролируемую детапь 3, акустооптическую ячейку 4, расположенную на пути отраженных от контролируемой детали пучков. Далее по направлению дифрагированног о пучка расположены фокусирующая линза 5 и фотоэлектрическое устройство 6 регистрации сигнала.

Кроме того, схема содержит перестраиваемый по частоте генератор 7 электрических сигналов.

Акустооптическая ячейка 4 представляет собой оптически активный элемент, изготовленный из монокристапла парателлурита определенной ориентации с пьезопреобразователем дпя заданного диапазона частот. При этом выход перестраиваемого по частоте генер атор а 7 электрических сигналов подключен к акустооптической ячейке 4,.

Устройство работает следующим об-разомом.

Монохроматическое излучение от источника 1 разделяют оптическим переключателем 2 на дна параллельных последовательно направляемых на конт56776 6 ролируемую деталь 3 пучка, параллельных оптической оси детали, Отраженные от контролируемой поверхности 3 пучки дифрагируют на решетке, образованной акустическими колебаниями в ячейке, возбуждаемыми перестраиваемым по частпте генератором 7 электрических сигналов. 0, Затем дифрагированиый световой поток фокусируют линзой 5 и регистрируют устройством 6 регистрации.

Изменяя частоту акустических ко15 лебаний перестраиваемым генератором . электрических сигналов, добиваются режима дифракцин Брэгга, последовательно для каждого из отраженных от контролируемой детали 3 пучков, По

20 значениям частот акустических колебаний, соответствующих дифракции

Брэгга каждого из отраженных пучков и расстоянию между осями падающих пучков с учетом соотношений (8) и

25 (9), определяют радиус кривизны контролируемой оптической детали.

Фор мул а из обр ет ения

Способ контроля оптических деталей, заключакщийся в том, что направляют монохроматические излучения на два участка контролируемой детали и по результатам обработки отражен35 ного излучения судят о параметрах оптических деталей, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности контроля, на пути отраженного излучения устанавливают

40 акустооптическую ячейку, измеряют расстояние между осями пучков падающего на контролируемую деталь излучения, изменяют частоту акустических колебаний, по величине частот акустических колебаний, соответствующих днфракции Брэгга для каждого отраженного пучка и расстоянию между осями пучков, определяют радиус кривизны поверхности и величину клиновидности детали.

1456776

©ez.1

Составитель К. Кузнецов

Техред М. Ходанич

Корректор М.Самборская

Редактор Г,Волкова

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 7494/38 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССГР

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