Устройство для контроля величины децентрировки линз Советский патент 1992 года по МПК G01B11/27 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, может быть использовано для контроля децентрировки линз в условиях серийного производства, позволяет повысить точность контроля, уменьшить габариты устройства и увеличить производительность контрольной операции.

Известно устройство для контроля величины децентрировки линз С в проходящем свете, содержащее последовательно установленные осветитель, сетку с перекрести- ем, размещенные в передней фокальной плоскости коллиматорного объектива, кол- лиматорный объектив, базовое кольцо для размещения линзы в измерительную позицию, геометрическая ось которого совпадает с оптической осью коллиматорного объектива, микроскоп с измерительной сеткой, при помощи которого глазом рассматривают изображение перекрестия, сформированное контролируемой линзой. Если линза децентрирована, т.е. наблюдается смещение С главной точки от геометрической оси в задней главной плоскости, то при вращении линзы на 360° изображение перекрестия опишет круг диаметром d. Значение децентрировки

C d/2 mt(2$, где m - число делений сетки микроскопа;

t - цена деления сетки;

ft- увеличение объектива микроскопа.

Недостатком такого устройства является зависимость точности контроля от увеличения объектива микроскопа/. В серийном производстве при длительной работе наблюдение величины децентрировки глазом с большим увеличением приводит к снижению остроты зрения, а следовательно, к сниV| Х|

Ю Ю

ON

жению точности- контроля, к утомляемости глаз, что уменьшает производительность труда.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является устройство для контроля величины децентрировки линз в проходящем свете, содержащее последовательно установленные осветитель, коллиматор, базовое кольцо, геометрическая ось которого совпадает с оптической осью коллиматора, и двухкоординатный четырехпло- щадный фотодиод. Контролируемая линза устанавливается в базовое кольцо по цилиндрической поверхности. Выходящий из коллиматора параллельный пучок проходит через контролируемую линзу и попадает на фотодиод. При наличии дефекта децентрировка наблюдается по отклонению параллельного светового пучка от первоначального направления при прохождении через линзу на угол у, в результате чего наблюдается смещение свето- еого пягна от центра площадки фотодиода. Величина этого смещения Y зависит от величины децентрировки С, фокусного расстояния контролируемой линзы f и расстояния L между контролируемой линзой и фотодиодом

Y-Ј-L yL

Недостатком известного устройства является зависимость точности контроля величины децентрировки линз от габаритов устройства, т.к. углы отклонения пучков лучей за счет дефекта децентрировки у очень малы. Для серийных линз у не должна превышать 1. Тогда, чтобы смещение У составило величину 0,1 мм, необходимо разместить фотодиод на расстоянии порядка 350 мм, а для смещения в 0,5 мм это расстояние составит величину 1700 мм.

Целью изобретения является повышение точности контроля величины децентрировки линз, увеличение чувствительности устройства.

Указанная цель достигается тем, что устройство, содержащее источник параллельного пучка лучей, оправку для размещения контролируемой линзы и приемник излучения, снабжено плоским зеркалом, размещенным перпендикулярно геометрической оси устройства на пути лучей, прошедших через контролируемую линзу, и отрицательной линзой с малым фокусным расстоянием.

Вышедший из осветителя параллельный пучок лучей проходит через контролируемую линзу, отклоняется на

угол счет дефекта децентри контр

ровки и попадает на плоское зеркало, которое установлено на расстоянии S от

контролируемой линзы. Отразившись от плоского зеркала, пучок лучей снова проходит через децентрированную линзу, в результате чего испытывает дополнительное отклонение а . Величина отклонения зависит от расстояния S между плоским зеркалом и линзой, а также от фокусного расстояния линзы f. При расстоянии S, меньшем 1/2 фокусного расстояния линзы, дополнительное отклонение аскладывается из двух составляющих. Первая составляющая а (фиг.1) является результатом отклонения пучка лучей, падающего на линзу под углом у на высоте ON от вершины линзы, и определяется по формуле

().

(

При любых значениях S и f a 1 у.

Вторая составляющая % является результатом отклонения пучка лучей за счет клиновидности децентрированной линзы Э и определяется по формуле (при условии, что показатель преломления п 1,5). tti у(1 +0.8 у2).

В любом случае «г 1 у , т.е. « «1+ ОЈ 2у.

Чувствительность устройства увеличивается при размещении на расстоянии I от контролируемой линзы отрицательной линзы с малым фокусным расстоя.нием f(fn I).

Отклонение пучка лучей Е после прохождения через отрицательную линзу будет определяться по формуле

45

где АВ - высота падения пучков лучей на отрицательную линзу.

, то Е

I -а

О,

где

J ft

К

коэффициент усиления отрицательной линзы всегда 1 и может варьироваться в больших пределах.

Таким образом Е К а 2К у.

Смещение светового пучка У на расстояние L I + L1 от контролируемой линзы LI - расстояние от отрицательной линзы до приемника излучения) определяется по формуле

У Е «1 2КЦу.

При одинаковых расстояниях L в прототипе и предлагаемом устройстве отношение смещений световых пучков

У1 Y

2 К Li у 2 К Li

LY

L-H

При Li I отношение

Li

L-H

0,5, т.е.

Y

.

Следовательно Y KY.

Чувствительность устройства более, чем в К раз больше чувствительности прототипа.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство отличается наличием новых деталей: плоского зеркала и отрицательной линзы.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения новизна.

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями показывает, что плоские зеркала известны в автоколли- мациомных схемах, когда необходимо удвоить, цену деления угломерных сеток в зрительных трубах. Отрицательные линзы используются как оптические компоненты при реализации практически всех оптических систем. Однако введение в указанной связи с остальными элементами в заявляемое устройство для контроля величины де- центрировки линз вышеуказанного зеркала и отрицательной линзы показывает, что они .проявляют новые свойства, которые приводят к повышению точности контроля величины децентрировки линз и увеличению чувствительность устройства. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию существенные отличия.

На фиг.1 представлена схема хода лучей в устройстве для контроля величины децентрировки линз. На фиг.2 показан пример выполнения устройства.

Устройство для контроля величины децентрировки линз (фиг.2) содержит смонтированные в общем корпусе и расположенные соосно, лазер 1, который используется в качестве узла, задающего параллельный пучок света, светоделитель- ную пластину 2, расположенную под углом 45° к лазерному пучку, оправку для размещения контролируемой линзы 3, плоское зеркало А, установленное перпендикулярно геометрической оси устройства за линзой, отрицательную линзу 5 и приемник 6, 5 который может быть выполнен либо в виде матового экрана, либо в виде фотоприемника с последующим выводом результатов на- блюдения на экран телевизора или цифровое табло.

0 Устройство работает следующим образом.

Параллельный пучок лучей, отклоненный светоделительной пластиной 2, падает параллельно геометрической оси устройст5 ва на линзу 3. Если линза имеет децентри- ровку С 0. то параллельный пучок проходит через нее не отклоняясь от первоначального направления, затем по нормали падает на плоское зеркало, по нормали от

0 него отражается, снова проходит через контролируемую линзу без отклонения, попадает на отрицательную линзу, которая также не отклоняет пучок, и в результате попадает в центральную часть приемника. Если де5 центрировка линзы С не равна 0, то на приемнике наблюдается смещение пучка от его центральной части. -Для контролируемых линз с фокусным расстоянием 190 мм, величине ,1 мм и параметрах устройства I

0 180,1 480, f отрицательной линзы 26 мм, коэффициент усиления К будет равным 7, а величина смещения пучка от центра приемника 5 мм.

Устройство может быть снабжено комп5 лектом отрицательных линз с различными фокусными расстояниями, чтобы обеспечить его большую универсальность. В устройстве может быть предусмотрен механизм перемещения плоского зеркала,.

0 чтобы обеспечить контроль линз с различными фокусными расстояниями. Формула изобретения Устройство для контроля величины децентрировки линз, содержащее источник

5 параллельного пучка лучей, оправку, предназначенную для размещения контролируемой линзы, и приемник излучения, отличающееся тем, что, с целью повышения точности контроля и чувствительности уст0 ройства, оно снабжено плоским зеркалом, установленным за оправкой перпендикулярно оси устройства, и отрицательной линзой, расположенной по ходу излучения перед приемником излучения.

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к контролю величины децентрировки линз в оптическом производстве. Цель изобретения состоит в повышении точности контроля величины децентрировки линз, в увеличении чувствительности устройства при сохранении небольших габаритов. Устройство содержит источник параллельного пучка лучей, оправку, предназначенную для размещения контролируемой линзы, приемник излучения, плоское зеркало, размещенное перпендикулярно геометрической оси устройства на пути лучей, прошедших через контрольную линзу, и отрицательную линзу с малым фокусным расстоянием. 2 ил.

Редактор С. Кулакова

Фиг. 2

Составитель А. Васютин Техред М.Моргентал

4J

Корректор в. Петраш