Способ контроля децентрирования линз и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01B11/27 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля децентрировки линз как одиночных, так и входящих в оптические системы.

Цель изобретения - повышение точности контроля децентрировки за счет исключения влияния пучков лучей, отраженных от всех оптических поверхностей контролируемой оптической системы, на результаты контроля величины децентрировки контролируемой поверхности линзы, входящей в эту оптическую систему.

На фиг. 1 представлена функциональная схема устройства; на фиг. 2 - временные диаграммы выходных сигналов двух позиционно-чувствительных датчиков с накоплением.

Устройство содержит источник 1 излучения и последовательно установленные по ходу пучка лучей источника 1 излучения, модулятор 2 интенсивности, формирователь 3 пучка лучей источника 1 излучения, тест-объект 4, установленный с возможностью смещения в направлении, перпендику- лярном оптической оси устройства, механизм 5 сканирования, скрепленный с тест-объектом 4, светоделитель 6, проекционный объектив 7, шпиндель (не показан), установленный с возможностью вращения вокруг оптической оси устройства, базиро- вочный узел 8, скрепленный со шпинделем, датчик 9 угла поворота, скрепленный со шпинделем, и микрообъектив 10, оптически связанный с проекционным объективом 7 через светоделитель 6, позиционно-чувст- вительный датчик 11 с накоплением, оптически связанный через микрообъектив 10 и светоделитрль б с проекционным объективом 7, светофильтр 12,оптически связанный через светоделитель с тест-объектом 4, объектив 13, оптически связанный через светофильтр 12 и светоделитель 6 с тест-объектом 4, апертурную диафрагму 14, оптически связанную с объективом 13, ми рообъектив 15, оптически связанный с апертурной диафрагмой 14, позиционно-чувствительный датчик 16 с накоплением, оптически связанный через микрообъектив 15, апертурную диафрагму 14, объектив 13, светофильтр 12 и светоделитель 6 с тест-объектом 4, делитель 17 частоты, тактовый вход которого подключен к выходу датчика 9 угла поворота, блок 18 синхронизации, тактовый вход которого подключен к выходу делителя 17 частоты, первый и второй управляющие выходы подключены соответственно к модулятору 2 интенсивности и управляющему входу механизма 5 сканирования, тактовый выход подключен к входам позиционно-чувствительных датчиков 11 и 16 с накоплением, информационный

блок 19, выполненный, например, в виде аналого-цифрового преобразователя 20, входы которого подключены к выходам позиционно-чувствительных датчиков 11 и 16 с накоплением, блок 21 обмена, два выхода которого подключены к входам делителя 17 частоты и блока 18 синхронизации, а вход к выходу аналого-цифрового преобразователя 20, микроЭВМ 22, подключенная к блоку 21 обмена.

Тактовые выходы позиционно-чувствительных датчиков 11 и 16 с накоплением подключены к соответствующим тактовым входам аналого-цифрового преобразователя 20 и устройства 21 обмена. Контролируемую линзу 23 устанавливают в базировочный узел 8.

Устройство работает следующим образом.

Пучки лучей источника 1 излучения проходят через модулятор 2 интенсивности, расширяются формирователем 3 пучка лучей источника 1 излучения, проходят через тест-объект 4 и разделяются светоделителем 6 на два пучка лучей. Пучок лучей, прошедший через светоделитель 6, попадает на проекционный объектив 7, который формирует изображение тест-объекта 4 в автоколлимационной точке контролируемой поверхности линзы 23. Отраженные от контролируемой поверхности линзы 23 ручки лучей проходят через проекционный объектив 7, отражаются от светоделителя б и попадают в микроо бъектив 10 который

формирует изображение тест-объекта 4 на позиционно-чувствительном датчике 11с накоплением. Пучки лучей после тест-объекта 4 частично отражаются от светоделителя 6, проходят через светофильтр 12, объектив 13, апертурную диафрагму 14, микрообъектив 15 и формируют на позиционно-чувствительном датчике 16с накоплением изображение тест-объекта 4.

Перед проведением контроля опре- деляют минимальный шаг смещения тест-объекта 4, представляющего собой непрозрачный экран с е щелевыми диафрагмами. Критерием выбора минимального шага является максимальное отношение сигнал-шум на выходе позиционно-чувстви- тельного датчика 11 с накоплением за один цикл измерения. Выходной сигнал позици- онно-чувствительного датчика 11с накоплением при смещении тест-объекта 4 можно представить в виде эквивалентного группового тест-объекта, число щелей которого равно е-n, где п - количество шагов смещения тест-объекта 4. На фиг. 2а представлен вид сигнала f(x ) с выхода позиционно-чувст- вительного датчика 11 с накоплением при неподвижном тест-объекте 4; на фиг. 26 - вид сигнала Flj(x )c выхода позиционно-чув- ствительного датчика 11 с накоплением за один цикл измерения при смещении тест- объекта 4, который эквивалентен изображению группового тест-объекта; на фиг, 2в - вид сигнала д(х ) с выхода позиционно-чув- ствительного датчика 16 с накоплением при неподвижном тест-объекте; на фиг. 2f - вид сигнала Gij(x ) с выхода позиционно- чувствительного датчика 16 с накоплением за один цикл измерения при смещении тест-объекта 4, который эквивалентен изображению группового тест-объекта. С микроЭВМ 22 через блок 21 обмена записываются код приращения угла поворота в делитель 17 частоты, коды временных интервалов, определяющих начальное смещение и период следования и число .импульсов группового тест-объекта, напряжения управляющего модулятором 2 - в блок 18 синхронизации. После установки бита разрешения работы в делителе 17 частоты и прихода импульса Начало оборо- та тактовые импульсы с датчика 9 угла поворота, поделенные делителем 17, запускают блок 18 синхронизации, который переводит позиционно-чувствительные датчики 11 и 16 в режим накопления, фор- мируют импульсы напряжения, управляющего модулятором 2 интенсивности, и управляющее напряжение на механизм 5 сканирования, который обеспечивает линейное во времени смещение тест-объекта

4. После окончания формирования группового тест-объекта блок 18 синхронизации переводит позиционно-чувствительные датчики 11 и 16 с накоплением в режим вывода.

Сигналы с позиционно-чувствительных датчиков 11 и 16 с накоплением поступают на соответствующие входы аналого-цифрового преобразователя 20, тактируемого по входам тактовыми сигналами с выходов позиционно-чувствительных датчиков 11 и 16с накоплением, преобразуются в цифровой вид и через блок 21 обмена поступают в микроЭВМ 22.

Текущая координата А центра кривизны контролируемой поверхности линзы 22 определяется в микроЭВМ как взаимное положение групповых тест-объектов на позиционно-чувствительных датчиках 11 и 16 с накоплением.

Полученные значения координат AI умножаются на синус и косинус угла поворота шпинделя, после чего полученные данные суммируются по формулам

м

1 м

, м Y M,S1AiSlnG5

где М - число измерений;

--ft- ,/Зм - увеличение микрообъРО

ектива 10;

Дэ - увеличение объектива 13.

При контроле децентрировки линз, входящих в сложные оптические системы, возможен случай, когда центры кривизны отдельных поверхностей расположены близко друг от друга.

В этом случае электрический сигнал на выходе позиционно-чувствительного датчика 11с накоплением, соответствующий групповому тест-объекту, определяет положение центра кривизны только контро- лируемой поверхности, а пучки лучей, отраженные от остальных поверхностей линз в оптической системе, формируют более широкую функцию у(х ) и при смещении тест-объекта 4 формирование группового тест-объекта не производится. Следовательно, пучки лучей , отраженные от всех поверхностей контролируемой оптической системы, не оказывают влияния на результаты контроля величины децентрировки контролируемой линзы, что повышает точность контроля величины де- центрировки.

Формула изобретения

1.Способ контроля децентрировки линз, заключающийся в том, что направляют на тест-объект пучки лучей, формируют посредством проекционного объектива изображение тест-объекта в автоколлимационг ной точке контролируемой поверхности линзы, формируют на позиционно-чувстви- тельном датчике изображение тест-объекта после отражения пучков лучей от контролируемой поверхности линзы, вращают контролируемую линзу в базировочном узле, определяют угол поворота базировочного узла, отличающийся тем, что, с целью (повышения точности контроля, формируют (посредством объектива изображение тест- объекта на втором позиционно-чувствитель- ном датчике, периодически смещают тест-объект в направлении, перпендикулярном оси вращения базировочного узла, модулируют пучки лучей по интенсивности согласованно со смещением тест-объекта, накапливают электрические сигналы на по- зиционно-чувствительных датчиках в течение времени смещения тест-объекта, о величине децентрировки судят по анализу совокупности сигналов с позиционно-чув- ствительных датчиков, полученных при фиксированных углах поворота контролируемой линзы.

2.Устройство для контроля децентрировки линз, содержащее источник излуче- ния и последовательно установленные по ходу пучка лучей источника излучения формирователь пучка лучей источника излучения, тест-объект, светоделитель, проекционный объектив, шпиндель, установленный с возможностью вращения вокруг оптической оси устройства, базировочный патрон, Скрепленный со шпинделем, датчик угла поборота, скрепленный со шпинделем, и микрообъектив, оптически связанный с проекционным объективом через светоделитель, позиционно-чувствительный датчик

с накоплением, оптически связанный через микрообъектив и светоделитель с про- екционным объективом, делитель частоты, тактовый вход которого подключен к выходу датчика угла поворота, информационный блок, вход которого подключен к выходу позиционно-чувствительного датчика, а выход - к управляющему входу делителя частоты, отличающееся тем,

что, с целью повышения точности контроля, оно снабжено модулятором интенсивности, установленным между источником излучения и формирователем пучка лучей источника излучения, светофильтром, оптически связанным через светоделитель с тест-объектом, объективом, оптически связанным через светофильтр и светоделитель с тест-объектом, апертурной диафрагмой, оптически связанной с объективом,вторым микрообъективом, оптически связанным с апертурной диафрагмой и объективом, вторым позиционно-чувстви- тельным датчиком с накоплением, оптически связанным через второй микрообъектив,

апертурную диафрагму, объектив, светофильтр и светоделитель с тест-объектом, блоком синхронизации, тактовый вход которого подключен к выходу делителя частоты, информационный вход - к выходу

информационного блока, первый управляющий выход - к модулятору интенсивности, тактовый выход - с входами первого и второго позиционно-чувствительных датчиков с накоплением, механизмом сканирования, скрепленным с тест-объектом, тактовые выходы позиционно-чувствительных датчиков с накоплением подключены к тактовым входам информационного блока, второй управляющий выход блока синхронизации подключен к управляющему входу механизма сканирования, а тест-объект установлен с возможностью смещения в направлении, перпендикулярном оптической оси устройства.

ААДЛЛАДАААЛ Л

X

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля децентрировки линз как одиночных, так и входящих в оптические системы. Целью изобретения является повышение точности контроля децентрировки за счет исключения влияния пучков лучей, отраженных от всех оптических поверхностей контролируемой оптической системы, на результаты контроля величины децентрировки контролируемой поверхности линзы, входящей в эту оптическую систему. Оптическая система в виде светоделителя 6, проекционного объектива 7, микрообъектива 10 и контролируемой поверхности линзы 23 формирует на позиционно-чувствительном датчике 11 с накоплением изображение тест-объекта 4. Оптическая система в виде светоделителя 6, светофильтра 12, объектива 13, апертурной диафрагмы 14 и микрообъектива 15 формирует на позиционно-чувствительном датчике 16 с накоплением изображение тест-объекта 4. Сигналы с выходов позиционно-чувствительных датчиков 11 и 16 с накоплением после накопления за время одного цикла измерения, при котором тест-объект 4 смещается в направлении, перпендикулярном оси вращения базировочного узла, будут эквивалентны изображениям на них групповых тест-объектов. Взаимное положение групповых тест-объектов определяет величину децентрировки контролируемой поверхности линзы 23. 2 ил.

Фиг. 2