Устройство для измерения контура сечения прозрачных оптических элементов

 

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 данной 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТЬНЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 01 В 11/24

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3929609/24-28 (22) 16.07.85 (46) 23.10.86.. Бюл. Ф 39 (72) В.И. Тарханов

Г53) 531 ° 715.27(088.8) (56) Патент ФРГ 9 2128365, кл. 42 h 35/01, f971.

Авторское свидетельство СССР

У 802781, кл. С 01 В 11/24, 10.04.79. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

КОНТУРА СЕЧЕНИЯ ПРОЗРАЧНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения контура- сечения прозрачных оптических элементов. Цель изобретения — измерение контура сечения элементов, имеющих сложные криволинейные поверхности путем измерения изменения состояния поляризации но,.Я0„„1265472 A 1 сечению пучка линейно поляризованного монохроматического излучения. Резервуар заполняется иммерсионной жидкостью 5 с показателем преломления, равным показателю преломления материала измеряемого элемента 6. Параллель ный 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.

Зтд приводит к изменению состояния поляризации по сечению пучка, которое зависит от толщины элемента 6 в данной точке сечения. В качестве регистрирующей системы 3 применяется поля- . риметр, выполненный с возможностью измерения угла поворота плоскости поляризации по сечению пучка. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

65472

55

12

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности, для измерения . контура сечения прозрачных оптических элементов.

Цель изобретения — измерение кон" тура сечения элементов, имеющих сложные криволинейные поверхности путем измерения изменения состояния поляризации по сечению пучка линейно поляризованного монохроматического излучения.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства для измерения контура сечения прозрачных оптических

:элементов; на фиг. 2 — схема для про.ведения измерения; на фиг. 3 — схема выполнения регистрирующей системы.

Устройство содержит 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, резервуар 4, расположенный на пластине и заполненный иммерсионной жидкостью 5 с показателем преломления, равным показателю преломления материала измеряемого элемента 6, и регистрирующую систему 7.

Стенки резервуара 4 приклеены к держателю 3, который образует дно резервуара.

Регистрирующая система 7 представляет собой поляриметр, выполненный с воэможностью 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 иэ установленных последовательно друг за другом вдоль оптической оси анализатора 8 (поляроида), диафрагмы 9 и фотоприемника 10, например кремниевого фотодиода, подключенного к электронному блоку 11, в качестве которого может быть использовано электронный микроамнерметр.

Анализатор 8, диафрагма 9 и фотопри- емник 10 установлены на подвижной платформе 12, имеющей воэможность независимого перемещения вдоль двух взаимно перпендикулярных осей х и ц

В качестве поцвижной платформы 12 можно использовать, например, столик с двухкоординатным перемещением с отсчетными 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 нужной .точностью. Точную подгонку показателей преломления жидкости и элемента 6 можно осуществить, разбавляя жидкость. в соответствующем растворителе, изменяя температурный режим и длину волны излучения источника..

После того, как жидкость подобрана, необходима измерить величину сигнала, фотоприемника 10 при пустом резервуаре 4 беэ жидкости 5 и измеряемого элемента 6. Этим автоматически учитываются потери на френелевское отражение от поверхностей раздела плоскопараллельной пластины с .данным 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 спо.собом с необходимой точностью. I

В резервуаре слой жидкости 5 с погруженным в нее оптическим элементом 6 и держатель 3 образуют плоскопараллельную деталь, проходя через которую параллельный пучок линейно поляризованного монохроматического излучения остается параллельным. Изменяется только состояние поляризации но сечению пучка (при условии, что ! материалы оптического элемента и дер. з 12654 жателя не обладают оптической активностью), и далее производят измерения угла вращения по сечению пучка с одновременным отсчетом координат точек.

При этом площадь сечения пучка должна 5 быть больше площади сечения элемента 6.

По закону Иалюса (2) 2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что поляриметр выполнен в виде платформы, установлен- . ной с возможностью перемещения вдоль двух осей, перпендикулярных оптическойг

:,оси, и последовательно установленных на платформе вдоль оптической оси анализатора, диафрагмы и фотоприемника, связанного с электронным блоком.

55 где

3= 3,,cosa, (1) 10 где 3 — интенсивность линейно поляризованного излучения, прошедшего через анализатор;

3, . — интенсивность линейно поляризованного излучения до 15 прохождения через анализа тор; о — угол поворота анализатора.

В устройстве анализатор 8 не повбрачивается и ориентирован на макси-20 мальное пропускание. Вращение плоскости поляризации в разных точках сечения измеряемого элемента происходит за счет прохождения через оптически активную жидкость 5. При этом 25 интенсивность излучения по сечению на выходе анализатора 8 меняется и это изменение измеряется фотоприемником 10 и электронным блоком 11.

Учитывая (1), в случае линейного ре- gO жима работы фотоприемника 10

+ О = arccos (—.— ), о где 10 — угол вращения плоскости поляризации B pBHHOH точке 35 сечения; — .сигнал фотоприемника в данной точке сечения.

При этом знак угла М совпадает со знаком величины удельного враще- 4О ия jccj . Угол О,, таким образом, ачисляется по текущему отсчету в данной точке сечения. Оси X и Т перпендикулярны оси 7

Если, например, измеряется величина сечения элемента 6 в точке A

45 (фиг. Z) с координатами М, и У, и на выходе поляриметра в соответствии с (2) зарегистрирован угол вращения

a, то, зная (ot .j, можно определить длину пути, пройденного в жидкости, следующим образом,.используя (1):

3< — длина пути излучения, пройденного в жидкости 5 над элементом 6>

72 4 — длина пути излучения, пройденного в жидкости 5 под элементом 6.

Тогда величина сечения элемента, в данной точке A g,= 4 — 0

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

Я, или Я известна 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 сохраняют силу, но для их применениятребуется лишь заранее вычислить для данной точки сечения Р, HsrH 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 заполненный иммерсионной жидкостью с показателем преломления, равным показателю преломления материала измеряемого элемента, и регистрирующую систему, о т л и ч а ю щ е е с я 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.

1265472

7!

Составитель Л. Лобэова

Техред И.Попович Корректор Л. Патай

Редактор И. Шулла

Тираж 670 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 5648/32

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, 4