Способ контроля оптических деталей Советский патент 1989 года по МПК G01B11/26 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения кривизны поверхностей и клиновидности оптических деталей.

Цель изобретения - повышение точности контроля за счет определения частоты акустических колебаний, срот- ветствуыцей дифракции Брэгга,

На фиг.1 представлен ход отраженных от контролируемой детали лучей для различных вариантов конструкции детали с отража зщим покрытием и без него;на фиг.2 - схема устройства, поясняющая реализацию предлагаемого способа для непрозрачной контролируемой детали.

В случае прозрачной плоско-сферической детали из оптического материала с показателем преломления п, на которую направлены параллачьно друг Rpyry два пучка монохроматического излучения для каждого из пучков, возникают два отраженных от контролируемой детали пучка 1 и Г для первого и 2 и 2 для второго. При этом пучки 1 и 2 претерпевают преломление при прохождении внутри контро- . лируемой детали.

Для направления распространения падающего излучения близко к параллельному оптической оси детали и угле падения ( угол отражения 7 с

42 СД

О

|

31456776

учетом преломления внутри детали равен « (2п -1), т.е.

V,(,(2п - 1) (1)

для первогоположения пучка и

(2п - 1) (2)

для второгоположения пучка.

С учетомвьшеизложенных условий

выполняютсясоотношения

Вьпитая (4) из (3) с учетом (1) и (2), (6) и (7), получаем соотношения для определения радиуса кривизны оптической детали R

ЛЛ -i I -f,).(8)

10

R

2dV

ACf.-f)

или

R (2n - ), (9)

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения кривизны поверх ностей и клиновидности оптических деталей. Цель изобретения - повьше- ние точности контроля - достигается за счет определения частоты оптических колебаний, соответствующей дифракции Брэгга. Монохроматическое излучение разделяют на два параллельных-последовательно направляемых на контролируемую деталь пучка, параллельных оптической оси детапи. Отра- женнь1е пучки дифрагируют на решетке, образованной акустическими колебаниями в ячейке, возбуждаемыми перестраиваемым по частоте генератором электрических сигналов. Изменяя частоту акустических колебаний перестраиваемым генератором электрических сигналов, добиваются режима дифракции Брэгга последовательно для каждого из отраженных от контролируемой детали пучков. Дифрагирован :ый световой поток фокусируют и регистрируют устройством регистрации. .Но значениям частот колебаний определяют контролируемые параметры. 2. ил«

X,/RJ

,

(3) (4)

где X jX - расстояние от осей пучков до оптической оси детали;

R - радиус кривизны контролируемой поверхности. Отраженные пучки, попадая на акус- тооптическую ячейку, дифрагируют и при выполнении условия дифракции Брэгга каждому дифрагированному пучку соответствует угол Брэгга, определяемый из соотношения

sin

G J-L

2V

(5)

де

f; 6:

- длина волны падаюр1ёго излучения;

- екорость распространения звука в акустооптической ячейке;

частота акустических колебаний;угол Брэгга,

Таким образом отраженным от поверхностей контролируемой детали пучкам 1

Г

2 , характеризую0 2 , 2 . СООТщимся углами o/i v «-а г ветственно отвечают углы Брэгга & , t 6 64 отраженные от дифрагированной решетки акустических колебаний с частотами f.

со / z ответственно,

Дпя малых углов (значения которых будут указаны ниже) соотношение (5) имеет вид

(9,:{; fj/2V

(6)

При последовательном направлении монохроматического излучения от периферийного участка на участок,расположенный ближе к центру, для вогнутой поверхности выполняются соотно «« ,; ., (7)

где d - расстояние между осями пуч- ков падающего излучения.

Для случая чисто клиновидной оптической детали, когда R- f - O j 0 - &4 - О, КПИНОВИДНОСТЬ

детали - 6i-б определяется из выр ажения

,. - l.) - difi- k)

о9V7V

.(10)

25

Если контролируемая деталь непрозрачная, то радиус кривизны определяется соотношением (8).

При контроле оптической детали, имеющей клиновидность (фиг.2, пунк- тир), при неизменвнности углов о и с(2Углы отражения первого ( / /) и второго (/,) пучков от второй поверхности контролируемой детали определяются выражениями

I/ , (2п -)(, (11)

Y2 (2п - 1) 2- n (12)

Знаки зависят от направления клиновидности детали, но сохраняются одинаковыми для V и У .

При этом из условия дифракции Брэгга (5) и (6) отраженных от конт- ролируемой детали пучков на дифракционной решетке акустооптической ячейки выполняются соотношения

/ r f2/2V;(13)

V Af,/2V(14)

Представляя (3) и (4) в (11) и (12), с учетом (5), (13) и (14) находим клиновидность (- прозрачной оптической детали

.(2n- О (15)

Г -,- f.(2n - 1)J (16)

В предлагаемом способе допускается направление параллельных меяду собой пучков на контролируемую деталь под углом к оптической .оси детали. При этом выражения для R и j не изменяются, тяпько величина «i умножается на /CORJ}, где Jb - угол между направлением пучков и оптической осью.

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

Схема устройства, поясняющая рабо ту предлагаемого способа для непрозрачной детали (фиг,2), содержит источник 1 монохроматического излучения и последовательно расположенные по ходу его излучения оптический-переключатель 2, разделяющий падающий на него световой поток на два параллельных пучка, контролируемую деталь 3, акустооптическую ячейку А, расположенную на пути отраженных от контролируемой детали пучков. Далее по направлению дифрагированного пучка расположены фокусирующая линза 5 и фотоэлектрическое устройство 6 регистрации сигнала.

Кроме того, схема содержит перестраиваемый по частоте генератор 7 электрических сигналов.

Акустооптическая ячейка 4 представляет собой оптически активный элемент, изготовленный из монокристалла парателлурита определенной орИ ентации с пьезопр-еобразователем для заданного диапазона частот. При этом выход перестраиваемого по частоте генератора 7 электрических сигналов подключен к акустооптической ячейке 4..

Устройство работает следующим образом.

Монохроматическое излучение от источника 1 разделяют оптическим переключателем 2 на два параллельных последовательно направляемых на конт567766

ролируемую деталь 3 пучка, параллельных оптической оси детали. Отраженные от контролируемой поверхнос- 5- ти 3 пучки дифрагируют на рещетке, образованной акустическими колебаниями в ячейке, возбу7кдае « 1ми перестраиваемым по частоте генератором 7 электрических сигналов. 10 . Затем дифрагированный световой поток фокусируют линзой 5 и регистрируют устройством 6 регистрации.

5

Изменяя частоту акустических колебаний пер ёстраиваемым генератором

электрических сигналов, добиваются режима дифракции Брэгга, последовательно для каждого из отраженных от контролируемой детали 3 пучков. По

Q значениям частот акустических К9ле- баний, соответствующих дифракции Брэгга каждого из отраженных пучков и расстоянию между осями падающих пучков с учетом соотиошений (8) и

5 (9), определяют радиус кривизны контролируемой оптической детали.

Ф о рмула изобретения

Q Способ контроля оптических деталей, заключающийся в том, что направляют монохроматические излучения на два участка контролируемой детали и по результатам обработки отраженного излучения судят о параметрах оптических деталей, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля, на пути отраженного излучения устанавливают акустооптическую ячейку, измеряют расстояние между осями пучков падающего на контролируемую деталь излучения , изменяют частоту акустических колебаний, по величине частот акустических колебаний, соответствующих дифракции Брэгга для каждого отраженного пучка и расстоянию между осями пучков, определяют радиус кривизны поверхности и величину клиновидности детали.

5

0

ФИ1.1

А