Способ контроля прозрачных оптических деталей

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g1)g С 01 В 21/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И РТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4479570/28 (22) 30.06,88 (46) 28.02.91. Бюл, ¹- 8 (72) Л.И. Даденко, Ю.Б.Пасько, В.К.Резунков и В.П.Тетера (53) 537, 7 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1456776, кл. G 01 В 11/24, 1987. (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ПРОЗРАЧН6!Х ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ (57) Изобретение относится к измери— тельной технике. Целью изобретения является повышение точности контроля параметров прозрачных оптических деталей за счет предварительной настройки акустооптической ячейки на реИзобретение относится к измерительной технике и может быть ис ользовано для измерений широкого диапазона кривизны поверхностей и клиновидности прозрачных оптических деталей.

Целью изобретения являе тся повышение точности контроля параметров прозрачных оптических деталей за счет предварительной настройки акустооптической ячейки на режим дифракции

Брэгга и измерении параметров деталей при TIQBhiilleHHoM отношении сигнал— шум информативного сигнала.

На фиг. 1 представлен общий случай хода преломленных лучей в проз", рачной контролируемой детали с клиновидностью; на фиг. 2 — схема уст„„80„„1631271 А 1

2 жим дифракции Брэгга и измерении параметров деталей при повышении отношения сигнал — шум информативного сигнала. Перед установкой контролируемой детали акустооптическую ячейку настраивают на резям дифракции

Брэгга и фиксируют частоту Е акустических колебаний. После установки детали фиксируют частоты акустических колебаний f<, f<, соответствующих режимам дифракции Брэгга для двух информативных пучков от контролируемой детали. Используют частоты f1, 1 при определении радиусов кривизны, а частоту f и диаметр контролируемой детали — при определении клиновидности.

2 ил. ройства контроля прозрачных оптических деталей, реализующего предлагаемый способ.

Устройство (см. фиг. 2) содержит источник 1 монохроматического излучения и последовательно расположенные по направлению излучения контролируемую деталь 2, акустооптическую ячейку 3, расположенную на пути распространения прошедшего сквозь контролируемую деталь 2 излучения.

Далее по направлению дифрагированного пучка расположены фокусирующая линза

4 и фотодетектор 5 для регистрации сигнала. Кроме тоro, схема содержит перестраиваемый по частоте генератор

6 электрических сигналов.

1631271

Акустооптическая ячейка 3 представляет собой оптически активный элемент, изготовленный, например, из монокристалла парателлурита определен5 ной ориентации с пьезопреобразователем для заданного диапазона частот.

При этом выход перестраиваемого по частоте генератора 6 электрических сигналов подключен к акустооптической ячейке 3.

Устройство работает следующим образом.

Акустооптическую ячейку 3, например., в случае контроля клиновидности, 15 устанавливают так, чтобы направление монохроматического излучения составляло с нормалью к направлению распространения акустических колебаний угол Брэгга о . Измеряют соответст- 2О вующее углу 9в значение частоты акустических колебаний и, согласно выражения

9f;

9= ——

2V где V — скорость распространения звука в акустооптической ячейке;

4 — длина волны монохроматичес- 30

КОГО ИЗЛУЧеНИЯ;

f — частота акустических колебанийй;

9, - угол Брэгга.

Затем между источником 1 излучения и акустооптической ячейкой 3 устанавливают контролируемую прозрачную деталь 2 и направляют на два участка ее поверхности, один из которых обязательно расположен на кРаю детали, мо- 4D нохроматическое излучение, направление которого можно считать параллельным оптической оси.

При этом при углах падения на деталь 2 монохроматических пучков Ф, (см. фиг. 1) углы преломления на выходе из детали определяются выражениями (, (; (и-1)-n(«+ 9, (2)

М где n — показатель преломления конт50 ролируемой детали.

Знак члена п в уравнении (2), зависит от соотношения углов падения пучка излучения на грань с клиновидностью и угла / клиновидности. Для

55 указанного случая угол падения пучка ф, на грань с клиновидностью g больше клиновидности . Для противополож6, =, + — (n - 1) - n2I, (3)

X) где X — расстояние от оси пучка 1

4 до оптической оси.

Для удобства расчетов выбирают значение Х1 близким к половине диаметра детали D:

Х1 = «2. (4) Измеряют диаметр детали 2 и направляют монохроматическое излучение на края детали на расстояние Х от опти2 ческой оси. Угол Брэгга в этом случае

gg а частота акустических колебаний йг.

Радиус кривизны контролируемой детали вычисляется по формуле где d — расстояние между осямй пучков падающего излучения.

Клиновндность детали 2 определяется по формуле

Г в D — pkf +(— — 1) f — — f . (Ь)

2nV - O 2d 2d г .

В предлагаемом способе допускается направление параллельных между соного соотношения углов знс..и первого и второго членов правой части уравнения (2) меняются на противоположные. Знак угла Я принимается положительным, если его направление совпадает со знаком угла выхода излучения, прошедшего сквозь контролируемую деталь 2Р .

После юстировки акустооптиче ской ячейки 3 по отношению к падающему излучению и установки оптической детали 2 между источником монохроматического излучения и акустооптической ячейкой 3 изменяют частоту акустических колебаний, подаваемых на акустооптическую ячейку 3 генератором 6 до достижения режима дифракции Брэгга прошедшего сквозь деталь излучения на решетке акустооптической ячейки 3.

При этом вышедший из детали 2 пучок 1 излучения образует с нормалью к направлению распространения акустических колебаний в ячейке 3 угол Брэгга

9, при частоте акустических колебаний f 1.

Тогда уравнение (2) будет иметь вид

16312 бой пучков на контролируемую деталь под углом к оптической оси детали.

При этом выражение для R и II не изменяются, только величина d умножается на 1/cos P где ф — угол между на5 правлением пучков и оптической осью.

Допускается также направление на контролируемую деталь пучков под углом друг к другу. Однако в этом случае .выражения для R и / значительно усложняются.

В предлагаемом способе контроля прозрачных оптических деталей достигается повышение точности измерения радиуса кривизны и клиновидности оптических деталей по сравнению с традиционными методами, так как точность определения параметров определяется точностью определения частоты акус- 20 тических колебаний при обеспечении увеличения отношения сигнал — шум информативного сигнала. формула изобретения

Способ контроля прозрачных оптических деталей, заключающийся в на71 6 правлении двух пучков монохроматического излучения на контролируемую деталь и последующем направлении полученных информационных пучков на акустическую ячейку, формировании в акустической ячейке режимов дифракции

Брэгга для каждого из пучков монохроматического излучения и определении радиусов кривизны и клиновидности оптической детали по расстоянию между центрами пучков из контролируемой детали и значениями частот Г1, f < акустических колебаний, соответствующих режиму дифракции Брэгга для каж= дого из пучков, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности измерений, до установки контролируемой детали в акустооптической ячейке формируют режим дифракции

Брэгга по отношению к падающему излучению и фиксируют частоту Й акустических колебаний, один из участков выбирают на краю детали, а определение клиновидности детали производят с использованием диаметра детали и частоты fä .

1631271

Составитель В. Шабанова

Редактор Е.Копча Техред JI. Сердюкова Корректор М. Пожо

Заказ 533 Тираж 377 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101