Интерферометрическое устройство для контроля фазовых колец

 

Изобретение относится к оптической измерительной технике, более конкретно - к устройствам дпя контроля фазовых колец микрообъективов фазового контраста, и позволяет повысить достоверность контроля. Деталь 5 с контролируемым фазовым кольцом 6 помещают в микрообъектив 4. . Благодаря введению цилиндрической линзы 13 можно наблюдать интерференционную картину в виде полос, расположенных вдоль индекса 15. Снятие отсчетов производится при различных положениях анализатора 7 и при смещении призмы Волластона 8 по контрастной интерференционной картине даже в случае низкого пропускания фазового кольца 6, которая совмещается с индексом 15, обеспечивая тем самым достоверность контроля. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

Щ) (11) А1 (Sp 4 С 02 В 21/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 41 71 1 89/24-10 (22) 04.01.87 (46) 15.03.89. Бюл. ¹ 10 (72) Б.Я. Герловин и Н.Л. Фрейберг (53) 543.46(088.8) (56) Захарьевский А.Н., Кузнецова А.Ф.

Оптико-механическая промышленность..

1957, № 2, с. 12-14.

Henzel E. Journal of the Optical

Society of America, 1957, v, 47, № 6,,р. 563. (54) ИНТЕРФЕРОИЕТРИЧЕС КОЕ УСТРОЙСТВО

ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФАЗОВЫХ КОЛЕЦ (57) Изобретение относится к оптической измерительной технике, более конкретно — к устройствам для контроля фазовых колец микрообъективов фазового контраста, и позволяет повысить достоверность контроля. Деталь 5 с контролируемым фазовым кольцом 6 помещают в микрообъектив 4.

Благодаря введению цилиндрической линзы 13 можно наблюдать интерференционную картину в ниде полос, расположенных вдоль индекса 15. Снятие отсчетов производится при различных положениях анализатора 7 и при смещении призмы Волластона 8 по контрастной интерференционной картине даже в случае низкого пропускания фазового кольца 6, которая совмещается с индексом 15, обеспечивая тем с самым достоверность контроля. 3 ил.

1465857.

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть ,использовано для контроля фазовых колец фазовоконтрастных в частнос3

5 ти, фазовотемнопольных микрообъективов по вносимому ими фаэовому сдвигу.

Цель изобретения - повышение достоверности контроля. 1Î

На фиг. 1 приведена схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 и 3— вид наблюдаемого иэображения зрачка микрообъектива при различных разворотах анализатора. 15 устройство содержит источник 1 света, осветительную систему 2, тестобъект в ниде узкой щели 3, микрообъектив 4 с установленной в нем контролируемой пластиной 5 с фазовым 20 кольцом 6, анализатор 7, призму

Волластона 8, расположенную на подвижной каретке 9 с отсчетным устройством 10, поворотвьп1 анализатор

11 и вспомогательный микроскоп 12, 25 цилиндрическую линзу 13, установленную с возможностью поворота вокруг оптической оси, и сетку 14 с индексом 15, установленную в полевой диафрагме вспомогательного микроскопа ЗО

12. Призма Волластона 8 установлена в плоскости изображения тест-объекта

3 на расстоянии 8 от выходного зрачка микрообъектива 4, где расположено фазовое кольцо 6. Вспомогательный микроскоп 12 расположен на расстоянии Б aT. призмы Волластона ° Цилиндрическая линза 13 расположена от призмы Волластона на расстоянии S, удовлетворяющем условию (1), фокусное 40 расстояние цилиндрической линзы 13 удовлетворяет условию (2). Изображение во вспомогательном микроскопе имеет вид светлого полн 16 эллипсо- . видной формы, наклоненной под углом к направлению сдвига„ с которым совпадает направление индекса 15 сетки 14. На поле 16 находится изображение фазового кольца 17 с серповидными изображениями 18, на которых при одном повороте анализатора видны интерференционные полосы 19 (фиг.2).

При другом повороте анапизатора иитерфереиционные полосы 20 наблюдаются на поле 16. 55

При работе с устройством деталь

5 с контролируемым фазовым кольцом

6 помещают в микрообъектив 4 и производят фокусировку тест-объекта 3 до получения интерференционной картины в виде полос. Разворотом цилиндрической линзы 13 на угол с и дополнительной фокусировкой добиваются, чтобы число полос в пределах зрачка было равно 6-8 и чтобы они были расположены вдоль индекса 15. Разворачивают анализатор 11 до. получения интерференционных полос на серповидных изображениях 18, перемещают призму Волластона в положение, в котором середина темной интерференционной полосы

19 совмещена с индексом 15, и снимают первый отсчет по оптическому уст" ройству 10. Затем разворачивают анализатор 11 до получения,интерференции на. зоне 16, при этом середина темной интерференционной полосы оказывается смещенной относительно индекса 15 на величину П. Перемещают призму Волластона таким образом, что интерференционная картина перемещается на величину 0 и снимают второй отсчет. По разности первого и второго отсчетов определяют величину контролируемого фазового сдвига. В результате расположения интерференционных полос вдоль направления раздвоения изображения они пересекают серповидное изображение фазового кольца .18 в широкой и протяженной его части и хорошо различимы даже в случае низкого коэффициента пропускания фазового кольца, что делает возможным их уверенное совмещение с индексом 15 и тем самым обеспечивает достоверность контроля, Для работы устройства требуется соблюдение следующих условиИ:

SoS ъ. где Sрасстояние между выходным зрачком микрообъектива и призмой двоения изображения; расстояние между призмой двоения изображения и объективом.вспомогательного микроскопа; о коэффициент, равный Р=— задняя апертура микрообъектива, рад; угол двоения изображения, рад; длина световой волны; чнсло интерференционных полос в пределах зрачка; где oL

Фор мула из обретения з 1465857

4 коэффициент искажения формы кие величины измеряются с помощью изображения кольца, а фокус- обычных микромет1ических устройств ное расстояние цилиндричес- с ценой деления 0,01 мм ° кой линзы f удовлетворяет условию: макс MLS; сайРЯ, (2)

+

S-S< . S +S

Из условий (1) и (2) следует, что при S =S фокусное расстояние цилиндрической линзы может быть сколь угодно малым. Поскольку световой диаметр цилиндрической линзы не может быть. более двух радиусов кривизны, а также не может быть меньше диаметра зрачка, на фокусное расстояние цилиндрической линзы должно быть наложено условие f)

Пример, Обычные микрообъективы фазового контраста рассчитаны таким образом, что их "оптическая длина тубуса", т.е. расстояние от фокальной плоскости до плоскости .изображения, примерно равна 160 мм, а фазовое кольцо расположено вблизи заднего фокуса микрообъектива, поэтому S=160 мм. Задний апертурный угол микрообъективов обычно лежит в пределах от 0,015 до 0,040; положимоа= .

=0,02. Параметры базового устройства имеют следующие значения: Е =40 мм1

1)=0,001. Принимаем Ъ =6 10 " мм. Выбираем K=8 п q=2. В этом случае

Р=0,004 мм и согласно условию 1 имеем 160М,ь 121 ° Возьмем, например, S, =130 мм. Тогда согласно условию

2 имеем 61 25.1. Этому условию удовлетворяет цилиндрическая линза, например, с фокусным расстоянием 56 мм.

Тогда угол разворота цилиндрической

1 . 56 о. линзы ц) равен = — arcsin — =34 30

2 61

Световой диаметр цилиндрической линзы должен быть . не . менее 2ecS=6, 4 мм.

Параметр искажения формы изображения ,Я равен 1,9. Параметры призмы Bosiластона имеют следующие значения: =0,001, при этом перемещение призмы

Волластона, приводящее к-смещению интерференционной картины на одну полосу, равно 0,6. мм, а на О, 25 по" лоси (соответствует номинальному фазовому сдвигу) порядка 0,15 мм. ТаИнтерферометрическое устройство для контроля фазовых колец, содержа10 щее последовательно расположенные на оптической оси источник света, тест-объект в виде узкой щели, микрообъектив с контролируемым фазовым кольцом, поляризатор, призму двоения

15 изображения, расположенную на подвиж" ной каретке с отсчстным устройством, поворотный анализатор H вспомогатель-. ный микроскоп, о т л и ч а ю щ е— е с я тем, что, с целью повышения

20 достоверности контроля, в него введена цилиндрическая линза, установлен" ная между микрообъективом и призмой двоения изображения с возможностью поворота вокруг оптической оси,.и

25 сетка с индексом, установленная в полевой диафрагме вспомогательного микроскопа, причем расстояние S, от цилиндрической линзы до призмы двоения изображения удовлетворяет усло30 вию где S — расстояние от выходного зрачка микрообъектива до призмы двоения изображения;

S — расстояние от призмы двоения изображения до объектива вспомогательного мик оскопа

1

40 иА

Р— коэффициент равный Р=—

У

k% где K — выходная апертура микрообъектива; — угол двоения изображения, 45 рад1

% — длина световой волны;

k — число интерференционных полос в пределах зрачка (1с=б-8);

q — коэФфициент искажения формы иэображения кольца (с1)1,5), а фокусное расстояние f цилиндрической линзы удовлетворяет условию

55 макс

1465857

Составитель К. Меньшиков

:.Редактор С. Лисина Техред Л. Олийнык Корректор С, Черни

Заказ 944/48 Тираж 514 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина,101