Устройство для измерения контура сечения прозрачных оптических элементов Советский патент 1986 года по МПК G01B11/24 G02B27/28 G02B27/50 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения . контура сечения прозрачных оптически элементов. Цель изобретения - измерение контура сечения элементов, имеющих слож ные криволинейные поверхности путем измерения изменения состояния поляри ;зации по сечению пучка линейно поляризованного монохроматического излучения. На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для измерения контура сечения прозрачных оптически .элементов; на фиг. 2 - схема для про ведения измерения; на фиг. 3 - схема выполнения регистрирующей системы. Устройство содерлшт расположенные на одной оптической оси источник 1 монохроматического линейно поляризованного излучения, например лазер, систему -2 формирования пучка, например коллиматор, держатель 3 измеряемого элемента, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с двумя оптическими поверхностями, установленной перпендикулярно оптической оси И; , резервуар 4, расположенный на пластине и заполненный иммерсион ной жидкостью 5 с показателем преломления, равным показателю преломления материала измеряемого элемента 6, и регистрирующую систему 7. v. Стенки резервуара 4 приклеены к держателю 3, который образует дно резер вуара. Регистрирующая система 7 представ ляет собой поляриметр, выполненный с возможностью измерения угла вращения плоскости поляризации по сечению пучка. Конструкция его предусматривает как измерение угла вращения в данной точке сечения пучка, так и отсчет координат данной точки. Поляриметр состоит из установленных последовательно друг за другом вдоль оп тической оси анализатора 8 (поляроида), диафрагмы 9 и фотоприемника 10, например кремниевого фотодиода, подключенного к электронному блоку 11, в качестве которого может быть использовано электронный микроамперметр Анализатор 8, диафрагма 9 и фотоприемник 10 установлены на подвижной платформе 12, имеющей возможность не зависимого перемещения вдоль двух взаимно перпендикулярных осей х и у . 72 В качестве подвижной платформы 12° можно ис.псльзовать, например, столик с двухкоординатным перемещением с отсчётными узлами 13 и 14, например нониусными шкалами столика. Подвижная платформа 12 располагается на опоре 15. Сверху элементы, установленные на платформе 12, закрыты непрозрачной крышкой 16, устраняющей .паразитную засветку. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед проведением измерений необходимо подобрать оптически активную жидкость с показателем преломления, равным показателю преломления измеряемого элемента 6, который должен быть заранее известен с нужнойточностью.- Точную подгонку показателей преломления жидкости и элемента 6 можно осуществить, разбавляя жидкость, в сортветствующем растворителе, изменяя температурный режим и длину волны излучения источника. После того, как зкидкость подобрана, необходима измерить величину сигнала .о фотоприемника 10 при пустом резервуаре 4 без жидкости 5 и измеряемого элемента б. Этим автоматически учитываются потери на френелевское отражение от поверхностей раздела плоскопараллельной пластины с данньм показателем преломления. Эти потери одинаковы как для пустого резервуара 4, так и для заполненного жидкостью 5, при условии, что материал держателя 3 имеет показатель преломления, совпадающий с показателем преломления жидкости 5. После этого оптический элемент 7 помещают в резервуар 4 на держатель 4 и заливают жидкость 5. Выбирают уровень жидкости 5, совпадающий с наибольшей высотой оптического элемента 6 относительно держателя 3 (хотя это и не обязательно). Высота уровня h должна быть измерена любым известным способом с необходимой точностью. В резервуаре слой жидкости 5 с огруженным в нее оптическим элементом 6 и держатель 3 образуют плоско- . араллельную деталь, проходя через оторую параллельный пучок линейно поляризованного монохроматического злучения остается параллельным. Изеняется только состояние поляризации о сечению пучка(при условии, что атериалы оптического элемента и дер3 . 1 жателя не обладают -оптической акти ностью), и далее производят измерен угла вращения по сечению пучка с од новременным отсчетом координат точе При этом площадь сечения пучка долж быть больще площади сечения элемента 6. По закону Малюса (1) 3 3„. cosoi интенсивность линейно поля ризованного излучения, пр шедшего через анализатор; интенсивность линейно поля ризованного излучения до прохождения через анализатор;угол поворота анализатора В устройстве анализатор 8 не повбрачивается и ориентирован на макси мальное пропускание. Вращение плоскости поляризации в разных точках се чения измеряемого элемента происходит за счет прохождения через оптически активную жидкость 5. При этом интенсивность излучения по сечению на- выходе анализатора 8 меняется и это изменение измеряется фотоприемником 10 и электронным блоком 11. Учитьшая (1), в случае линейного режима работы фотоприемника 10 t arccos (-4-) , - угол вращения плоскости поляризации в данной точке сечения; 1 - сигнал фотоприемника в дан ной точке сечения. При этом знак угла (хо совпадает со знаком величины удельного враще|ния ci7 Угол 0 } таким образом, начисляется по текущему отсчету i в данной точке сечения. Оси X и Y перпендикулярны оси 2 . Если, например, измеряется величина сечения элемента 6 в точке А (фиг. 2) с координатами Х и Y и на выходе поляриметра в соотве тствии с (2) зарегистрирован угол вращения то, зная , можно определить длину пути 6 , пройденного в жидкости, следующим образом,.используя (1) . - Р Р -f Р о о ( т (i , - длина пути излучения, пройденного в жидкости 5 над элементом 6; 72 длина пути излучения, , пройденного в жидкости 5 под элементом 6. Тогда величина сеченияэлемента в данной точке А Т.- h - 6 . Таким образом последовательно измеряя в нужных точках угол вращения плоскости поляризации, можно определить контур сечения оптического элемента 6. На практике может встретиться случай, когда одна из .величин , или Ejизвестна по сечению с необходимой точностью, например, если деталь- плосковыпуклая либо плосковогнутая, или известен профиль одной из поверхностей, а профиль другой поверхности оптического элемента, например линзы, нужно измерить. В . этом случае приведенные формулы сох- раняют силу, но для их применения требуется лишь заранее вычислить для данной точки сечения Р, или f Формула изобретения , 1. Устройство для.измерения контура сечения прозрачных оптических элементов, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник излучения, систему формирования пучка, держатель измеряемого элемента, выполненный в виде плоскопараллельной пластины, установленной перпендикулярно оптической оси, резервуар, расположенный на пластине и заполненньм иммерсионной жидкостью с показателем преломления, равным . показателю преломления материала измеряемого элемента, и регистрирующую {систему, отличающее ся тем, что, с целью измерения контура сечения элементов, имеющих сложные криволинейные поверхности, иммерсионная жидкость оптически активна, а регистрирующая система выполнена в виде поляриметра, установленного с возможностью измерения угла вращения плоскости поляризации по сечению пучка. 2. Устройство по п. 1, отли5яющееся тем, что поляриметр выполнен в виде платформы,установлен- . ной с возможностью перемещения вдоль вух осей,перпендикулярных оптическоЛ си, и последовательно установленных на платформе вдоль оптической оси нализатора, диафрагмы и фотоприемниа, связанного с электронным блоком.

3

f j(

itf.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения контура сечения прозрачных оптических элементов. Цель изобретения - измерение контура сечения элементов, га еющих сложные криволинейные поверхности путем измерения изменения состояния поляризации по сечению пучка линейно поляризованного монохроматического излучения. Резервуар заполняется иммерсионной жидкостью 5 с показателем преломления, равным показателю преломления материала измеряемого элемента 6. Параллельный пучок излучения, прошедший через жидкость 5, элемент 6 и дно резервуара 4, попадает в регистрирующую систему. Используемая иммерсионная жидкость 5 оптически активна, а ее удельное вращение заранее известно. ЭтЬ приводит к изменению состояния поляризации по сечению пучка, которое зависит от толщины элемента 6 в дан- ной точке сечения. В качестве регист- ;2 рирукицей системы 3 применяется поля(Л риметр, выполненный с возможностью измерения угла поворота плоскости поляризации по сечению пучка. 1 s.h, ф-лы, 3 ил. to 05 СП 1C

Id

If

15