АВТОКОЛЛИМАЦИОННОЕ ТЕНЕВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2013 года по МПК G02B27/30 G02B27/54 G01B11/24 

Устройство относится к оптическому приборостроению, а также к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для контроля формы поверхностей оптических деталей, а также для измерения неоднородностей оптических материалов.

На всех стадиях изготовления оптической детали проводится контроль формы ее обрабатываемых поверхностей. Обеспечение надежного количественного контроля формы поверхностей оптических деталей является одной из важнейших задач технологии оптического производства. Среди всех методов контроля формы поверхностей оптических деталей теневые методы имеют явное превосходство за счет своей высокой чувствительности, а также простоты схемной реализации и интерпретации результатов.

Известно теневое устройство для контроля формы поверхностей оптических деталей, содержащее источник света и последовательно расположенные по ходу излучения симметричный конденсор, плоское металлическое зеркало, лезвие ножа Фуко, а также вращающийся диск, лежащий в одной плоскости с лезвием ножа. Вращающийся диск имеет два ножевидных среза и несколько точечных отверстий различного диаметра (Изготовление и исследование астрономической оптики. Д.Д.Максутов, М.: Наука, 2-е изд., 1984, с.178-179).

При работе устройства производится совмещение изображения границы ножевидного среза, которое формируется контролируемой оптической деталью, с лезвием ножа Фуко. При этом светящаяся щель, образованная ножевидным срезом вращающегося диска, должна быть параллельна лезвию ножа. Это условие необходимо для формирования контрастной теневой картины без дополнительных паразитных засветок, снижающих точность измерений.

Недостатком данного устройства является трудоемкость установки ножевидного среза параллельно лезвию ножа Фуко. Кроме того, светящаяся щель и нож Фуко конструктивно разнесены в плоскости, перпендикулярной оптической оси контролируемой детали, что вносит дополнительную погрешность в результаты контроля.

Наиболее близким техническим решением является автоколлимационное теневое устройство, содержащее осветитель и последовательно расположенные по ходу световых лучей задающую диафрагму, полупрозрачную пластину, анализирующую диафрагму и регистрирующий блок, обрабатывающий теневую картину от поверхности контролируемой детали (М. кл. G01B 11/24, авт. свид. СССР №977946, 1982).

При работе устройства производится совмещение изображения границы задающей диафрагмы, которое формируется контролируемой оптической деталью, с анализирующей диафрагмой. Недостатком известного технического решения является сложность изготовления задающей и анализирующей диафрагм одного диаметра с высокой точностью. Геометрические центры задающей и анализирующей диафрагм должны располагаться строго на одном расстоянии от контролируемой детали вдоль ее оптической оси. Плоскости, в которых лежат геометрические центры задающей и анализирующей диафрагм, должны быть строго параллельны друг другу, иначе на теневой картине появится дополнительная паразитная засветка. В процессе установки диафрагмы, имеющей центральное отверстие, а также из-за неидеальной прямолинейности направляющих для перемещения ее перпендикулярно оптической оси второй диафрагмы может произойти разворот кромки диафрагмы, что снизит точность контроля.

В предлагаемом устройстве эти недостатки устранены.

Достигается это тем, что в автоколлимационном теневом устройстве, содержащем осветитель, конденсор, задающий и анализирующий пространственные фильтры и приемно-регистрирующее устройство, задающий и анализирующий пространственные фильтры совмещены и выполнены в виде симметричной зеркальной марки, нанесенной на тонкой плоскопараллельной оптической пластине, причем геометрический центр марки совмещен с точкой пересечения оптических осей осветителя и приемно-регистрирующей системы, кроме того, пластина установлена таким образом, чтобы ее плоская поверхность с нанесенной на нее симметричной зеркальной маркой составляла равные углы с оптическими осями осветителя и приемно-регистрирующей системы.

Изобретение поясняется чертежами, где представлены на

- фиг.1 - принципиальная схема автоколлимационного теневого устройства для контроля формы поверхностей оптических деталей;

- фиг.2-3 - варианты выполнения симметричной зеркальной марки.

Автоколлимационное теневое устройство для контроля формы поверхностей оптических деталей содержит осветитель 1 и последовательно расположенные по ходу световых лучей конденсор 2, тонкую плоскопараллельную пластину 3 с нанесенной на нее симметричной зеркальной маркой, объектив 4 и приемник излучения 5, регистрирующий теневую картину от поверхности контролируемой оптической детали 6.

Задающий и анализирующий пространственные фильтры, совмещенные и выполненные в виде симметричной зеркальной марки имеют вид, изображенный на фиг.2-3. На фиг.2 изображена симметричная зеркальная марка, которая представляет собой зеркальное отражающее покрытие прямоугольной формы, нанесенное на тонкую плоскопараллельную пластину. На фиг.3 изображена симметричная зеркальная марка, которая представляет собой зеркальное отражающее покрытие круглой формы, нанесенное на тонкую плоскопараллельную пластину.

Устройство работает следующим образом.

Лучи, идущие от осветителя 1, проходят через конденсор 2 и падают на тонкую плоскопараллельную пластину 3. Лучи, попавшие на симметричную зеркальную марку, заполняют ее, создавая светящийся тест-объект. Изображение тест-объекта строится с помощью контролируемой оптической детали 6 в плоскости самого тест-объекта, который в проходящих через пластину лучах света будет являться непрозрачным анализатором изображения. В плоскости приемника излучения 5 будет наблюдаться изображение контролируемой поверхности с наложенной на нее теневой картиной. Изображение с приемника излучения 5 будет передаваться на экран монитора для визуального наблюдения теневой картины.

Так как задающий и анализирующий пространственные фильтры конструктивно совмещены, отпадает необходимость дополнительной юстировки устройства, упрощается процесс юстировки схемы контроля и повышается точность контроля формы поверхностей оптических деталей.

Если контролируемая поверхность оптической детали 6 не имеет отклонений формы поверхности от идеальной, то отраженный от нее гомоцентричный пучок лучей сформирует изображение симметричной зеркальной марки, которое точно совпадет с непрозрачным анализатором. В этом случае теневая картина, будет иметь вид равномерного серого фона. Если контролируемая поверхность оптической детали 6 имеет отклонения формы поверхности от идеальной, то отраженный от нее пучок лучей уже не будет гомоцентричным, а изображение симметричной зеркальной марки, сформированное этим пучком, будет построено с искажениями. В этом случае лучи, прошедшие мимо непрозрачного анализатора, сформируют теневую картину, воспринимаемую приемником излучения 5.

На основании вышеизложенного новым достигаемым техническим результатом предлагаемого автоколлимационного теневого устройства для контроля формы поверхностей оптических деталей являются: повышение точности контроля формы поверхностей оптических деталей за счет упрощения конструкции задающего и анализирующего пространственных фильтров; упрощение процесса юстировки схемы контроля за счет конструктивного совмещения задающего и анализирующего пространственных фильтров.

Устройство может быть использовано для контроля формы поверхностей оптических деталей, а также для измерения неоднородностей оптических материалов. Устройство содержит осветитель, конденсор, задающий и анализирующий пространственные фильтры, приемно-регистрирующее устройство. Задающий и анализирующий пространственные фильтры совмещены и выполнены в виде симметричной зеркальной марки, нанесенной на тонкой плоскопараллельной оптической пластине. Геометрический центр марки совмещен с точкой пересечения оптических осей осветителя и приемно-регистрирующей системы. Пластина установлена таким образом, чтобы ее плоская поверхность с нанесенной на нее симметричной зеркальной маркой составляла равные углы с оптическими осями осветителя и приемно-регистрирующей системы. Технический результат - повышение точности контроля формы поверхностей оптических деталей и упрощение юстировки схемы контроля за счет конструктивного совмещения задающего и анализирующего пространственных фильтров. 3 ил.

Автоколлимационное теневое устройство, содержащее осветитель, конденсор, задающий и анализирующий пространственные фильтры, приемно-регистрирующее устройство, отличающееся тем, что задающий и анализирующий пространственные фильтры совмещены и выполнены в виде симметричной зеркальной марки, нанесенной на тонкой плоскопараллельной оптической пластине, причем геометрический центр марки совмещен с точкой пересечения оптических осей осветителя и приемно-регистрирующей системы, кроме того, пластина установлена таким образом, чтобы ее плоская поверхность с нанесенной на нее симметричной зеркальной маркой составляла равные углы с оптическими осями осветителя и приемно-регистрирующей системы.