Способ контроля формы поверхностишариковых линз

 

Союз Соаетскмд

Соцмапмстмческмк

Рес убпмк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ

1 ) 800627 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22} Заявлено 100479 (21) 2749585/25-28 с присоединением заявки Но (23) Приоритет

Опубликовано 300181. Бюллетень г 9 4

Дата опубликования описания 3003 81 р )м. кл.з

G 01 В 11/24

G 01 В 9/02 (53) УДК 531 ° 715 ° 1 (088.8) Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Б.Я.Герловин и С.Д.Филиппов (71) Заявитель (54) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ ШАРИКОВ61Х

ЛИНЗ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для точного контроля формы поверхности шариковых линз и однородности их материалов.

Известен способ контроля фронтальных линз микрообъективов, заключающийся в том, что испытуемую линзу закрепляют на поворотном столике в микроинтерферометре, имеющем объектив в рабочей ветви, фокусируют объектив на центр кривизны контролируемой поверхности, получают с помощью ветви сравнения интерференционную . картину, измеряют волновую аберрацию

/ пучка, отраженного от одного участка контролируемой поверхности, поворачивают контролируемую линзу вместе со столиком, измеряют волновую аберрацию от других участков контролируемой поверхности и строят полную функцию волновой аберрации j1 ).

Недостатками этого способа явчяются его большая трудоемкость и невозможность обеспечения точности контроля выше, чем 0,2 полосы, вследствие необходимости перенастройки интерферометра после поворотов линзы и накопления ошибок при переходе от одного участка поверхности к другому.

Наиболее близкий к предлагаемому способ контроля формы поверхности ша-.. риковых линз заключается в том, что устанавливают линзу на жесткую опору в лазерном интерферометре, имеющем объектив в рабочей ветви, фокусируют объектив на центр кривизны контролируемой поверхности, поворачивают линзу относительно опоры и регистрируют иэмеуение интерференционной картины, по которой судят о форме детали (2 ).

15 Этот способ может быть применен для контроля шариковых линз, если испольэовать лазерный интерферометр без ветви сравнения и наблюдать картину интерференции двух пучков, один

20 иэ которых отражен от верхней поверхности шариковой линзы, а дру" гой от нижней поверхности.

Интерференционная картина может наблюдаться в плоскости, расположенной достаточно далеко от плоскости изображения, например в плоскости зрачка, так как вследствие фокусировки объектива на центр кривизны, в плоскости изображения каждый пучок

l0 стягивается в точку.

800627

Недостатком этого способа является сложность процесса контроля. Сложность обусловлена чувствительностью интерференционной картины к смещениям центра шариковой линзы поперек оптической оси объектива, а поскольку ни шариковая линза, ни опора не являются идеально жесткими, идеально гладкими и идеально чистыми, то для стабильной фиксации поверхности шариковой линзы относительно опоры необходимо, во-первых, предъявить очень высокие требования к конструкции опоры, во-вторых, обеспечить надежный прижим шариковой линзы к опоре, не повреждая при этом поверхности линзы, что требует специальных оправ, и, в-третьих, обеспечить аккуратный поворот шариковой линзы относительно опоры.

Цель изобретения — упрощение процесса контроля.

Поставленная цель достигается тем, что интерференционную картину регистрируют в плоскости изображения, а объектив фокусируют на плоскость, расположенную от центра линзы на расстоянии t удовлетворяющем условиям

-r с t < 3r ((Arn где t — координата, отсчитываемая вдоль оси объектива от центра шариковой линзы в направлении от объектива;

n — показатель преломления материала шариковой линзы, А — числовая апертура объектива

Х вЂ” длина волны излучения лазера, r — радиус шариковой линзы.

Шариковую линзу .устанавливают на опору, имеющую поворотную глатформу и неподвижные упоры, и вращают поворотную платформу.

На фиг. 1 показана принципиальная схема устройства для осуществления способа измерения геометрических размеров прозрачных труб; на фиг. 2 опора.

Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит (фиг.1) лазер 1, линзу 2, светоделитель 3, объектив 4,.сетку 5 со шкалой, окуляр 6 и шариковую линзу 7.

Способ осуществляется следующим образом.

Параллельный пучок, выходящий иэ лазера 1, собирается линзой 2 в точку, которая проектируется объективом

4 в плоскость, находящуюся на расстоянии от центра шариковой линзы

7. Пучки, отраженные от верхней и нижней поверхности шариковой линзы 7, проекцируются объективом 4 в плоскость изображений, расположенную на таком же расстоянии от светоделителя

3, что и точка схода пучка после линзы.2. В плоскости изображений помещена сетка 5 со шкалой, по котоI рой оценивают смещение интерферен— ционных полос. Интерференционная картина наблюдается с помощью окуляра 6. Шариковая линза 7 помещается на опору, имеющую наклонную поворотную платформу 8 (фиг.2) с неподвиж ными упорами 9, которые фиксируют положение центра шариковой линзы.

Испытуемую шариковую линзу 7 помещают в лазерный интерферометр на опору, содержащую поворотную платформу 8 и упоры 9, определяющие положение шариковой линзы. Объектив 4 интерферометра фокусируют сначала на центр кривизны шариковой линзы, что наблюдается как стягивание в точку двух отраженных от шариковой линзы пучков, а затем приближают шариковую.линзу к объективу 4, наблюдая в окуляр 6 до тех пор, пока в плоскооти изображения не появится, интерференционная картина, содержащая

2-5 колец. Затем поворотную платформу вращают, наблюдая в окуляр 6, и оценивают по шкале сетки 5 изме ."

25 нение радиуса одной из интерференционных полос.

Шариковые линзы являются наиболее трудно контролируемыми линзами при производстве микрообъективов. В

Я настоящее время контроль таких линз производится выборочно в малых количествах, так как он является очень трудоемким и требует применения специальных оправ (время, требуемое для контроля одной линзы, составляет около 5 мин, но при этом является субъективным и не обеспечивает высокой точности).

Предлагаемый способ контроля требует времени не более 5 с на каждую линзу, что дает возможность обеспечить сплошной и более точный контроль при крупносерийном выпуске микрообъективов, исчисляемом сотнями тысяч штук в год. Это в свою очередь

$$ позволяет значительно облегчить и тем самым удешевить последующую сборку микрообъективов и повысить их качество.

Расчеты показывают, что интерфе$Q ренционная картина .в плоскости изображения практически нечувствительна к смещениям центра шариковой линзы как вдоль, так и поперек оптической оси объектива. 0на имеет вид концент рических колец внутри освещенного поля„ размеры и положение которых зависят от положения центра, но не зависят от разности хода между лучами, отраженными от нижней и верхней поверхности шариковой линзы. Размеры © и положение колец зависят только от указанной разности хода и не зависят от положения центра.

Если вследствие погрешности формы поверхности или неоднородности мате65 риала шариковой линзы указанная раз800627 н сть хода будет неодинакова в различных сечениях шариковой линзы, то при ее вращении интерференционные кольца периодически сжимаются и расширяются на величину различия в разности хода. Условие, налагаемое на расстояние от центра шариковой линзы до плоскости фокусировки, необходимо для того, чтобы размер осве-. щенного поля был не менее одного интерференционного кольца.

Оптимальная плоскость фокусировки,,как нокаэывают расчеты,- расположена за центром шариковой линзы примерно на расстоянии радиуса.от нее, т.е..

"овтим= г. При t - r или t "Зг интерференционная картина пропадает, а вне интервала (-r, 3г) она существует, но малоконтрастна.

Так как при предлагаемом способе интерференционная картина нечувствительна к смещениям центра шариковой линзы, то для повыаения производительности контроля шариковую линзу устанавливают на опору, имеющую наклонную поворотную платформу и упоры, и вращают поворотную платформу. При вращении платформы шарик перекатывается, но его центр, определяемый упорами, почти не смещается, вследствие чего картина интерференции остается видной. Частота изменений радиусов колец интерференционной картины пропорциональна скорости вращения платформы и может быть достаточно большой, поэтому время контроля каждой шариковой линзы можно свести к секундам. Не занимает время также установка и снятие шариковых линз, в то время, как в известных способах. кажную контролируемую линзу надо закреплять в специальных оправах.

Формула изобретения

1. Способ контроля формы поверх«чости шариковых линз, заключающийс. в том, что устанавливают линзу на жесткую опору в лазерном интерферо метре, имеющем обьектив в рабочей ветви, поворачивают линзу относительно опоры и регистрируют изменение интерференционной картины, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения процесса контроля, интерференционную картину регистрируют в плоскости иэображения, а объектив фокусируют на плоскость, расположенную от центра линзы на расстоянии удовлетворяющем условиям

-r с и <3r

It i .-.,/л °, 1 где t. — координата, отсчитываемая

20 вдоль оси объектива от центра шариковой линзы в направлении от объектива, радиус шариковой линзы, )1 — показатель преломления ма е25 риала шариковой линзы, А — числовая апертура объектива, A. — длина волны излучения лазера. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности контроля, шариковую линзу устанавливают на опору, имеющую поворотную платформу и непо движные упоры, и вращают поворотную платформу.

Источники информации, 35 принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

960130, кл. 42 h 34/11, 1941.

2. Авторское свидетельство СССР

9574604, кл. G 01 В 11/24, 40 G 01 В 9/02, 1977 (прототип).

800627 фие. 2

Составитель Л. Лобзова

Редактор M.Лысогорова Техред N.Коштура Корректор M.Øàãoøè

Заказ 10394/47 Тираж 653 Подписное

ВНИИПИ Госудратвенного ксиитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4