Способ контроля качества поверхностей оптических деталей Советский патент 1985 года по МПК G01B11/30 

1 Изобретение относится к области контрольно измерительной техники, предназначено для контроля качества изготовления длиннофокусных фокусир ющих систем (линз, рефлекторов, объ ективов) , Цель изобретения - повышение точ ности за счет, уменьшения влияния искажений фазы сигнала, обусловленных шероховатостью поверхности. На чертеже представлена структур ная схема устройства, реализующего предлагаемый способ контроля. Устройство содержит оптически связанные источник 1 когерентного монохроматического света, полупрозрачное зеркало 2, коллиматор 3, ко троЛИруемую деталь.4, динамическую апертурную диафрагму 5, полупрозрач ное. 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 осуществ ляется 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 параллельньш по перечного сечения D, где В,максимальный размер окна динамической апертурной диафрагмы 5. Модулируют этот пучок по амплиту и фазе с помощью- поверхности контро лируемой детали 4. Изменяют во времени поперечное сечение первого светового пучка с помощью динамической апертурной диа фрагмы 5. Временное распределение комплексной амплитуды AfoCt) поля первого светового пучка в фокальной точке контролируемой детали определяется следующим образом А fD(t) f (f{x)dx ад Омакс.1 J L f J + m I S(x) (x) dx, m - глубина модуляции случайных изменений фазы сигнала, обусловленных шероховатостью контролируемой поверхности Ад - амплитуда первого пучка: Вмакс.- максимальный размер окна динамической апертурной диафрагмы 5j tp(x)- распределение по оси X изменений фазы сигнала, обусловленных аберрадией контролируемой детали 4 S(x)- изменение по оси X случайных изменений фазы сигнала, обусловленных шероховатостью поверхности контролируемой детали 4. При этом А D(t) I I Ц1 (х) dx-H m-ilD(t) -ро). Одновременно с помощью светофиль9 изменяют амплитуду второго тового пучка, отраженного от зера 8, в соответствии с соотношениЛ() (t) DMaKC, A lXt)j -амплитуда второго пучка на выходе светофиль.тра 9j D(t) -текущий размер поперечного сечения первого пучка; Ад -амплитуда первого пучKajВмакс. -максимальный размер апертуры первого пучка. Суммируют первый и второй пучки окальной точке контролируемой деи 4 с помощью зеркал 10 и 6. Сумное временное распределение комксной амплитуды А В(1У} поля окальной точке контролируемой али 4 в зависимости от текущего мера окна динамической апертурной фрагмы 5 определяется следующим азом (t) (С) + (t) Вмакс. J ехр ( i tp (х) +1)dx +

+ 2m -4D(t). PO (t) +Л oCt),

где A D(t)J - временное распределение амплитуды полезного сигнала, обусловленного аберрацией контролируемой детали 4

А b(t)J - временное распределение 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)po

г-де Од - радиус корреляции случайных изменений фазы S(x) обусловленных шероховатостью контролируемой детали 4. Для контролируемой детали 4 без

искажений t|(x) OJ

(t) - 2D(t)

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

D .

- 1

га 1 РО

С помощью фотоприемника 7 преобразуют световой сигнал в электрический.

Переменная составляющая электрического сигнала на выходе фотоприемника 7

..D(t)

,2 и, D(t) 2и„ I

cos УСх)

dx

. т

где и - постоянньш 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 b(t)j с помощью блока 11 эталонной обработки преобразуют в сигнал вида

,(t)

о(0

.2U

cos

откуда определяют искажения фазы сигнала, обусловленные аберрацией контролируемой детали 4

(t)J Zarccos НМ. .

СПОСОБКОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ .заключающийся в тон, что разделяют когерентное монохроматическое излучение на два пучка, первый из которых преобразуют- в 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 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 Ас D(t) (t). где Ас D(t) -амплитуда второго пучка5 -максимальньй размер апертуры первого пуч- текущий 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. .