RU2746940C1 - Holographic device for measuring the curvature radius of spherical surfaces - Google Patents
Holographic device for measuring the curvature radius of spherical surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- RU2746940C1 RU2746940C1 RU2020118779A RU2020118779A RU2746940C1 RU 2746940 C1 RU2746940 C1 RU 2746940C1 RU 2020118779 A RU2020118779 A RU 2020118779A RU 2020118779 A RU2020118779 A RU 2020118779A RU 2746940 C1 RU2746940 C1 RU 2746940C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- autocollimator
- optical axis
- optical
- optical element
- measuring
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
- G01B11/255—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures for measuring radius of curvature
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в оптико-электронном приборостроении для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей оптических деталей, в том числе основных пробных стекол.The invention relates to measuring equipment and can be used in optoelectronic instrumentation for measuring the radii of curvature of the spherical surfaces of optical parts, including the main test glasses.
Известно устройство для измерения радиусов кривизны выпуклых и вогнутых сферических поверхностей бесконтактным способом (прибор ГИП-2), содержащее лазер, отклоняющие зеркала, малогабаритный и крупногабаритный расширители, светоделитель, образцовый оптический элемент, установленный по ходу лучей и выполненный в виде осевой пропускающей синтезированной голограммы, зеркало, объектив, видеорегистратор и отсчетную шкалу [Справочник технолога-оптика / М.А. Окатов, Э.А. Антонов, А. Байгожин и др.; Под ред. М.А. Окатова. - СПб.: Политехника, 2004. - С. 144-145, рис. 3.10].There is a known device for measuring the radii of curvature of convex and concave spherical surfaces in a non-contact manner (device GIP-2), containing a laser, deflecting mirrors, small and large-sized expanders, a beam splitter, an exemplary optical element installed along the path of the beams and made in the form of an axial transmitting synthesized hologram, mirror, lens, video recorder and counting scale [Reference technologist-optician / M.А. Okatov, E.A. Antonov, A. Baigozhin and others; Ed. M.A. Okatova. - SPb .: Polytechnic, 2004. - S. 144-145, fig. 3.10].
Прототипом является устройство, реализующее способ измерения радиуса кривизны сферических поверхностей [Казанкова В.В., Ларионов Н.П., Лукин А.В., Мустафин К.С., Рафиков Р.А. Способ контроля радиуса кривизны сферических поверхностей / Авторское свидетельство № SU 557621. Дата публикации 05.03.1978 г.]. Данное устройство содержит контрольный прибор, формирующий монохроматический точечный источник света, автоколлиматор, выполненный с возможностью формирования сходящегося или расходящегося гомоцентрического пучка лучей, образцовый оптический элемент в виде осевой отражательной синтезированной голограммы, чувствительный щуп с отчетным устройством.The prototype is a device that implements a method for measuring the radius of curvature of spherical surfaces [Kazankova V. V., Larionov N. P., Lukin A. V., Mustafin K. S., Rafikov R. A. Method for controlling the radius of curvature of spherical surfaces / Inventor's certificate No. SU 557621. Date of publication 03/05/1978]. This device contains a control device that forms a monochromatic point light source, an autocollimator capable of forming a converging or diverging homocentric beam of rays, an exemplary optical element in the form of an axial reflective synthesized hologram, a sensitive probe with a reporting device.
При этом одна осевая синтезированная голограмма, используемая в +1 и -1-ом рабочих порядках дифракции, эквивалентна паре сферических поверхностей (вогнутой и выпуклой) с идентичным радиусом кривизны.In this case, one axial synthesized hologram, used in the +1 and -1-th working orders of diffraction, is equivalent to a pair of spherical surfaces (concave and convex) with an identical radius of curvature.
Особенность измерения радиуса кривизны сферической поверхности с помощью осевой синтезированной голограммы состоит в том, что непосредственно измеряют не сам радиус, а его отклонение от номинального значения, воспроизводимого этой голограммой в качестве образцового оптического элемента.The peculiarity of measuring the radius of curvature of a spherical surface using an axial synthesized hologram is that not the radius itself is directly measured, but its deviation from the nominal value reproduced by this hologram as an exemplary optical element.
Основным общим недостатком аналога и прототипа является необходимость выполнения операций периодической регистрации и расшифровки как минимум двух интерференционных картин с получением количественных данных в целях определения знака («плюс» - «минус») и величины перемещения контролируемой оптической детали в положение плоскости наилучшей установки (ПНУ), обеспечивающее получение автоколлимационного изображения монохроматического точечного источника света, что приводит к существенному увеличению времени измерения радиуса кривизны сферической поверхности контролируемой оптической детали.The main common disadvantage of the analogue and the prototype is the need to perform operations of periodic registration and decoding of at least two interference patterns with obtaining quantitative data in order to determine the sign ("plus" - "minus") and the amount of movement of the controlled optical part to the position of the plane of the best installation (PNU) , providing an autocollimation image of a monochromatic point light source, which leads to a significant increase in the measurement time of the radius of curvature of the spherical surface of the controlled optical part.
Техническим результатом изобретения является сокращение времени измерений радиуса кривизны сферической поверхности контролируемой оптической детали за счет исключения периодической регистрации и расшифровки интерференционных картин в целях определения величины и направления перемещения контролируемой оптической детали для достижения положения ПНУ.The technical result of the invention is to reduce the time for measuring the radius of curvature of the spherical surface of the controlled optical part by eliminating periodic registration and decoding of interference patterns in order to determine the magnitude and direction of movement of the controlled optical part to reach the position of the PND.
Технический результат достигается за счет того, что голографическое устройство для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей, содержащее контрольный прибор с монохроматическим точечным источником света, автоколлиматор, установленный с возможностью перемещения вдоль оптической оси, образцовый оптический элемент, установленный по ходу лучей и выполненный в виде осевой отражательной синтезированной голограммы, причем образцовый оптический элемент размещен соосно с автоколлиматором в объектодержателе, который установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси автоколлиматора и механически связан с измерителем линейных перемещений, и чувствительный щуп, согласно настоящему изобретению, дополнительно содержит узел настройки положения плоскости наилучшей установки (ПНУ) образцового оптического элемента и контролируемой оптической детали, установленный на объектодержателе, при этом чувствительный щуп установлен с возможностью его вывода за пределы светового диаметра автоколлиматора, а геометрическая ось узла настройки положения ПНУ совпадает с геометрической осью чувствительного щупа и оптической осью автоколлиматора.The technical result is achieved due to the fact that a holographic device for measuring the radii of curvature of spherical surfaces, containing a control device with a monochromatic point light source, an autocollimator installed with the ability to move along the optical axis, an exemplary optical element installed along the path of the beams and made in the form of an axial reflective a synthesized hologram, and the exemplary optical element is located coaxially with the autocollimator in the object holder, which is installed with the ability to move along the optical axis of the autocollimator and is mechanically connected to the linear displacement meter, and the sensitive probe, according to the present invention, additionally contains a unit for adjusting the position of the plane of the best installation (PNU) an exemplary optical element and a controlled optical part, installed on the object holder, while the sensitive probe is installed with the possibility of its output beyond the light diameter of the autocall imator, and the geometric axis of the unit for adjusting the position of the PND coincides with the geometric axis of the sensitive probe and the optical axis of the autocollimator.
Узел настройки положения ПНУ выполнен с возможностью обеспечения индикации положения на оптической оси автоколлиматора оптического центра образцового оптического элемента и индикации расчетного положения на оптической оси автоколлиматора геометрического центра измеряемой сферической поверхности при помощи чувствительного щупа.The unit for adjusting the position of the PND is made with the possibility of providing indication of the position on the optical axis of the autocollimator of the optical center of the exemplary optical element and indication of the calculated position on the optical axis of the autocollimator of the geometric center of the spherical surface being measured using a sensitive probe.
Узел настройки положения ПНУ содержит первую и вторую сменные диафрагмы с центральным отверстием, и выполнен с возможностью обеспечения их поочередного размещения на объектодержателе со стороны рабочей поверхности образцового оптического элемента.The unit for adjusting the position of the PND contains the first and second replaceable diaphragms with a central hole, and is configured to ensure their alternate placement on the object holder from the side of the working surface of the exemplary optical element.
Первая сменная диафрагма выполнена в виде непрозрачного экрана, имеющего два одинаковых отверстия, расположенных осесимметрично относительно геометрической оси центрального отверстия, которая совпадает с оптической осью автоколлиматора.The first replaceable diaphragm is made in the form of an opaque screen having two identical holes, located axisymmetrically relative to the geometric axis of the central hole, which coincides with the optical axis of the autocollimator.
Вторая сменная диафрагма выполнена в виде непрозрачного экрана, имеющего одно кольцевое отверстие, расположенное коаксиально относительно геометрической оси центрального отверстия, которая совпадает с оптической осью автоколлиматора.The second replaceable diaphragm is made in the form of an opaque screen having one annular hole located coaxially with respect to the geometric axis of the central hole, which coincides with the optical axis of the autocollimator.
Сущность изобретения поясняется чертежами (фиг. 1 - фиг. 8).The essence of the invention is illustrated by drawings (Fig. 1 - Fig. 8).
На фиг. 1 изображена функциональная схема предлагаемого голографического устройства для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей.FIG. 1 shows a functional diagram of the proposed holographic device for measuring the radii of curvature of spherical surfaces.
Фиг. 2 - фиг. 4 иллюстрируют работу предлагаемого устройства при реализации основных этапов измерения радиусов кривизны сферических поверхностей.FIG. 2 to FIG. 4 illustrate the operation of the proposed device in the implementation of the main stages of measuring the radii of curvature of spherical surfaces.
На фиг. 5 и фиг. 6 соответственно представлены первая и вторая сменные диафрагмы, использованные в примере конкретного выполнения предлагаемого устройства.FIG. 5 and FIG. 6 respectively represent the first and second replaceable diaphragms used in an example of a specific implementation of the proposed device.
На фиг. 7 приведены для сравнения фотоснимки кружков Эри, полученные экспериментально с помощью известной классической диафрагмы, имеющей круглое отверстие без центрального экранирования (фиг. 1а), и с помощью предлагаемой кольцевой диафрагмы, имеющей круглое отверстие с центральным экранированием (фиг. 7б).FIG. 7 shows for comparison photographs of Airy circles obtained experimentally using the known classical diaphragm having a round hole without central shielding (Fig.1a) and using the proposed annular diaphragm having a circular hole with central shielding (Fig.7b).
На фиг. 8 приведены в качестве примера фотоснимки кружков рассеяния, полученных экспериментально при использовании в предлагаемом устройстве первой сменной диафрагмы с двумя одинаковыми круглыми отверстиями.FIG. 8 shows, as an example, photographs of scattering circles obtained experimentally when using in the proposed device the first replaceable diaphragm with two identical circular holes.
Голографическое устройство для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей (см. фиг. 1) содержит контрольный прибор 1 с монохроматическим точечным источником света 2, автоколлиматор 3, установленный с возможностью перемещения вдоль оптической оси, образцовый оптический элемент 4, установленный по ходу лучей и выполненный в виде осевой отражательной синтезированной голограммы, причем образцовый оптический элемент 4 размещен соосно с автоколлиматором 3 в объектодержателе 5, который установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси автоколлиматора 3 и механически связан с измерителем 6 линейных перемещений, и чувствительный щуп 7.A holographic device for measuring the radii of curvature of spherical surfaces (see Fig. 1) contains a
Отличием предлагаемого топографического устройства является то, что оно дополнительно содержит узел 8 настройки положения ПНУ образцового оптического элемента и ПНУ контролируемой оптической детали, установленный на объектодержателе 5, при этом чувствительный щуп 7 установлен с возможностью его вывода за пределы светового диаметра автоколлиматора 3, а геометрическая ось узла 8 настройки положения ПНУ совпадает с геометрической осью чувствительного щупа 7 и оптической осью автоколлиматора 3.The difference between the proposed topographic device is that it additionally contains a
Узел 8 настройки положения ПНУ выполнен с возможностью обеспечения (при помощи чувствительного щупа 7) индикации положения на оптической оси автоколлиматора 3 оптического центра О образцового оптического элемента 4, представляющего собой точку пересечения оптической оси автоколлиматора 3 с рабочей поверхностью образцового оптического элемента 4, и индикации расчетного положения на оптической оси автоколлиматора 3 геометрического центра измеряемой сферической поверхности, представляющего собой точку пересечения оптической оси автоколлиматора 3 с измеряемой сферической поверхностью, причем центр кривизны этой поверхности выведен на оптическую ось автоколлиматора 3 (О1 - геометрический центр измеряемой вогнутой сферической поверхности оптической детали 9, O2 - геометрический центр измеряемой выпуклой сферической поверхности оптической детали 10.
Узел 8 настройки положения ПНУ содержит первую и вторую сменные диафрагмы, соответственно 11 и 12, и выполнен с возможностью обеспечения их поочередного размещения на объектодержателе 5 со стороны рабочей поверхности образцового оптического элемента 4.The
Первая сменная диафрагма 11 выполнена в виде непрозрачного экрана, имеющего центральное отверстие 13 для размещения чувствительного щупа 7 и два одинаковых отверстия, соответственно 14 и 15, расположенных осесимметрично относительно геометрической оси центрального отверстия 11, которая совпадает с оптической осью автоколлиматора 3.The first
Вторая сменная диафрагма 12 выполнена в виде непрозрачного экрана, имеющего центральное отверстие 16 для размещения чувствительного щупа 7 и одно кольцевое отверстие 17, расположенное коаксиально относительно геометрической оси центрального отверстия 16, которая совпадает с оптической осью автоколлиматора 3.The second
Контрольный прибор 1 с монохроматическим точечным источником света 2 выполнен в виде двухлучевого лазерного интерферометра с вертикальной ориентацией измерительной ветви.The
Ниже приводится пример конкретного выполнения предлагаемого топографического устройства.Below is an example of a specific implementation of the proposed topographic device.
Топографическое устройство содержит контрольный прибор 1 в виде двухлучевого лазерного интерферометра с вертикальной ориентацией измерительной ветви, имеющего монохроматический точечный источник света 2 с длиной волны 632,8 нм и регистрирующее устройство (на чертежах не показано), автоколлиматор 3, выполненный с возможностью формирования сходящегося или расходящегося гомоцентрического пучка лучей, световой диаметр которого равен 150 мм, образцовый оптический элемент 4.The topographic device contains a
Преимуществом вертикальной ориентации измерительной ветви интерферометра является пониженная чувствительность к влиянию внешних воздействий (воздушные и тепловые потоки, механические и акустические вибрации, гравитационные деформации оптических элементов измерительной ветви), а также существенно меньшая производственная площадь, необходимая для размещения топографического устройства.The advantage of the vertical orientation of the measuring branch of the interferometer is a reduced sensitivity to the influence of external influences (air and heat flows, mechanical and acoustic vibrations, gravitational deformations of the optical elements of the measuring branch), as well as a significantly smaller production area required for placing a topographic device.
Образцовый оптический элемент 4 размещен по ходу лучей соосно с автоколлиматором 3 в объектодержателе 5 и представляет собой осевую отражательную синтезированную голограмму, рассчитанную, изготовленную и паспортизованную в соответствии с ОСТ 3-4730-80 - ОСТ 3-4732-80. Сборник отраслевых стандартов «Детали оптические с асферическими поверхностями. Метод контроля с использованием синтезированных голограмм». Осевая отражательная синтезированная голограмма выполнена на подложке из кварцевого оптического стекла марки КУ-1 [ГОСТ 15130-86 «Стекло кварцевое оптическое. Общие технические условия»] диаметром 140 мм, толщиной по оптической оси 25 мм, имеющей максимальную пространственную частоту 20 мм-1.The exemplary
Объектодержатель 5 установлен с возможностью перемещения вдоль оптической оси автоколлиматора 3 и механически связан с измерителем 6 линейных перемещений, который представляет собой датчик линейных перемещений модели RELA А-9766-1030.The
Чувствительный щуп 7 снабжен цифровым индикатором.
В узле 8 настройки положения ПНУ образцового оптического элемента и контролируемой оптической детали, установленного на объектодержателе 5, размещают сначала образцовый оптический элемент 4, а затем - контролируемую оптическую деталь 9 с измеряемой вогнутой или выпуклой сферической поверхностью.In the
Первая сменная диафрагма 11 (см. фиг. 5) представляет собой непрозрачный экран из алюминиевого сплава АМг6 размерами 150×150 мм2 и толщиной 2 мм с двумя одинаковыми круглыми отверстиями 14 и 15 (диаметр этих отверстий d1=61 мм), осесимметричных относительно геометрической оси центрального отверстия 13.The first replaceable diaphragm 11 (see Fig. 5) is an opaque screen made of AMg6 aluminum alloy with dimensions of 150 × 150 mm 2 and a thickness of 2 mm with two identical
Вторая сменная диафрагма 12 (см. фиг. 6) представляет собой непрозрачный экран из алюминиевого сплава АМг6 размерами 150×150 мм2 и толщиной 2 мм с одним кольцевым отверстием 17 (внешний диаметр кольцевого отверстия 17 d2=126 мм, ширина кольца t=3 мм), соосным с геометрической осью центрального отверстия 16. Центральные отверстия 13, 16 диаметром а1=а2=10 мм диафрагм 11, 12 используются для функционирования чувствительного щупа 7.The second replaceable diaphragm 12 (see Fig. 6) is an opaque screen made of AMg6 aluminum alloy with dimensions of 150 × 150 mm 2 and a thickness of 2 mm with one annular hole 17 (the outer diameter of the annular hole 17 d 2 = 126 mm, the width of the ring t = 3 mm), coaxial with the geometric axis of the
Вторая сменная диафрагма 12 выполняет две функции - уменьшение остаточной сферической аберрации автоколлиматора 3 до приемлемого уровня в пределах светового диаметра кольцевой диафрагмы 12 и уменьшение диаметра центрального ядра кружка Эри [Оптический производственный контроль / Под ред. Д. Малакары; Пер с англ. - М.: Машиностроение, 1985. - С. 283.]. Фиг. 7 иллюстрирует этот эффект центрального экранирования, который повышает чувствительность измерений. Фиг. 7в соответствует круглой диафрагме без центрального экранирования (фиг. 7а), фиг. 7г - кольцевой диафрагме со значительным центральным экранированием (фиг. 7б).The second
При этом обе диафрагмы (фиг. 7а и фиг. 7б) имеют одинаковый внешний диаметр. Видно, что диаметр ядра кружка Эри в случае применения кольцевой диафрагмы приблизительно в два раза меньше.In this case, both diaphragms (Fig. 7a and Fig. 7b) have the same outer diameter. It is seen that the diameter of the core of the Airy circle in the case of using an annular diaphragm is approximately two times smaller.
С помощью данного топографического устройства выполнено измерение радиуса кривизны вогнутой сферической поверхности контролируемой оптической детали 9 - основного пробного стекла (диаметр 130 мм, номинальное значение радиуса кривизны вогнутой сферической поверхности 10000 мм [ГОСТ 2786-82 «Стекла пробные для проверки радиусов и формы сферических оптических поверхностей», ГОСТ 1807-75 «Радиусы сферических поверхностей оптических деталей. Ряды числовых значений»]) путем измерения отклонения от номинального значения радиуса кривизны, равного 10000 мм, воспроизводимого образцовым оптическим элементом 4 (осевой отражательной синтезированной голограммой).Using this topographic device, the radius of curvature of the concave spherical surface of the controlled
Суммарная абсолютная погрешность измерения (3σ) получена 8,7 мм, следовательно, измеренный радиус кривизны вогнутой сферической поверхности основного пробного стекла 9 равен (10000±8,7) мм, что в 2,3 раза меньше, чем предусмотрено ГОСТ 2786-82 для измерения радиусов кривизны основных пробных стекол 1-го класса точности.The total absolute measurement error (3σ) is 8.7 mm, therefore, the measured radius of curvature of the concave spherical surface of the
Голографическое устройство для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей работает следующим образом (см. фиг. 1-6, фиг. 8)A holographic device for measuring the radii of curvature of spherical surfaces operates as follows (see Fig. 1-6, Fig. 8)
Исходное положение узлов и элементов предложенного голографического устройства соответствует фиг. 1. Контрольный прибор 1 с монохроматическим точечным источником света 2 выполнен в виде двухлучевого лазерного интерферометра с вертикальной ориентацией измерительной ветви. Чувствительный щуп 7 размещен на геометрической оси узла 8 настройки положения ПНУ, совпадающей с оптической осью автоколлиматора 3, с возможностью его вывода за пределы светового диаметра автоколлиматора 3.The initial position of the nodes and elements of the proposed holographic device corresponds to FIG. 1. The
Для выполнения последующих этапов измерения радиуса кривизны сферической поверхности чувствительный щуп 7 выводят с оптической оси автоколлиматора 3, удаляя его за пределы светового диаметра.To perform the subsequent steps of measuring the radius of curvature of the spherical surface, the
На фиг. 2 показан процесс получения автоколлимации от образцового оптического элемента 4, выполненного в виде осевой отражательной синтезированной голограммы. Гомоцентрический пучок лучей монохроматического точечного источника света 2, формируемого контрольным прибором 1, падает на автоколлиматор 3, формирующий расходящийся гомоцентрический пучок лучей, проходит через первую сменную диафрагму 11 (см. фиг. 5), входящую в состав узла 8 настройки положения ПНУ, падает на образцовый оптический элемент 4, установленный по ходу лучей в объектодержателе 5 (см. фиг. 2а).FIG. 2 shows the process of obtaining autocollimation from an exemplary
Первая сменная диафрагма 11 разделяет гомоцентрический пучок лучей на два идентичных световых потока, что позволяет оперативно, в режиме реального времени, формировать в обратном ходе лучей два автоколлимационных изображения монохроматического точечного источника света 2 и образовывать в плоскости этого точечного источника света (в области совмещения полученных двух автоколлимационных изображений) микроинтерференционную картину. При этом автоколлиматор 3 перемещают вдоль его оптической оси, а объектодержатель 5 с образцовым оптическим элементом 4 и первой сменной диафрагмой 11 остается неподвижным. По виду этой микроинтерференционной картины на регистрирующем устройстве (на чертеже не показано) контрольного прибора 1 устанавливают факт достижения автоколлимационного хода лучей. На фиг. 8 продемонстрированы в качестве иллюстрации три фазы достижения автоколлимационного изображения при использовании первой сменной диафрагмы 11.The first
При этом формируются два кружка рассеяния, соответствующие двум световым потокам, формируемым идентичными круглыми отверстиями первой сменной диафрагмы 11.In this case, two circles of scattering are formed, corresponding to two light fluxes formed by identical circular holes of the first
На фиг. 8а показаны два отдельных кружка рассеяния, сформированных отверстиями 14, 15 первой сменной диафрагмы 11, в исходном положении контролируемого оптического элемента 9 при значительном его удалении от положения ПНУ.FIG. 8a shows two separate circles of scattering, formed by
На фиг. 8б показаны два отдельных кружка рассеяния, сформированных отверстиями 14, 15 первой сменной диафрагмы 11, на приблизительно вдвое меньшем расстоянии от положения ПНУ.FIG. 8b shows two separate scattering circles formed by the
На фиг.8в показана фаза автоколлимационного изображения при полном совмещении двух идентичных наименьших кружков рассеяния от круглых отверстий первой сменной диафрагмы 11, что соответствует положению ПНУ.Figure 8c shows the phase of the autocollimation image when two identical smallest scattering circles from the circular holes of the first
Для более точного получения автоколлимационного изображения монохроматического точечного источника света 2 (в целях достижения образцовым оптическим элементом 4 положения ПНУ) первую сменную диафрагму 11 заменяют на вторую сменную диафрагму 12 (см. фиг. 2б, фиг. 6), а автоколлиматор 3 перемещают вдоль его оптической оси, при этом объектодержатель 5 с образцовым оптическим элементом 4 и второй сменной диафрагмой 12 остается неподвижным. После получения автоколлимационного изображения положение автоколлиматора 3 жестко фиксируется, а чувствительный щуп 7 возвращается на оптическую ось автоколлиматора 3 и прикасается к оптическому центру О образцового оптического элемента 4, при этом обеспечивается индикация положения оптического центра О образцового оптического элемента 4 при помощи чувствительного щупа 7 для осуществления первого отсчета с измерителя 6 линейных перемещений, соответствующего номинальному значению радиуса кривизны сферической поверхности контролируемой оптической детали 9.For a more accurate acquisition of an autocollimation image of a monochromatic point light source 2 (in order to achieve the position of the PNU with the exemplary optical element 4), the first
На фиг. 3 показан процесс получения автоколлимации от контролируемой оптической детали 9 с измеряемой вогнутой сферической поверхностью.FIG. 3 shows the process of obtaining autocollimation from the controlled
Для измерения радиуса кривизны вогнутой сферической поверхности контролируемой оптической детали 9 выполняют этапы измерений, которые аналогичны описанным в соответствии с фиг. 2.To measure the radius of curvature of the concave spherical surface of the
Для этого в объектодержателе 5 заменяют образцовый оптический элемент 4 на контролируемую оптическую деталь 9, а вторую сменную диафрагму 12 - на первую сменную диафрагму 11 (см. фиг. 3а).To do this, in the
При обеспечении фиксации положения чувствительного щупа 7 перемещением объектодержателя 5 с контролируемой оптической деталью 9 вдоль оптической оси автоколлиматора 3 достигается расчетное положение на оптической оси автоколлиматора 3 геометрического центра O1 измеряемой сферической поверхности, совпадающего с положением оптического центра О образцового оптического элемента 4.When securing the position of the
При этом автоколлиматор 3 зафиксирован в положении, полученном на этапе работы с образцовым оптическим элементом 4 (см. фиг. 2б). Затем снимают первый отсчет с измерителя 6 линейных перемещений, с которым механически связан объектодержатель 5.In this case, the
Далее чувствительный щуп 7 выводят с оптической оси автоколлиматора 3, удаляя его за пределы светового диаметра (см. фиг. 3б).Next, the
Гомоцентрический пучок лучей монохроматического точечного источника света 2, прошедший через автоколлиматор 3 и первую сменную диафрагму 11, входящую в состав узла 8 настройки положения ПНУ, падает на контролируемую оптическую деталь 9 с измеряемой вогнутой сферической поверхностью.A homocentric beam of rays of a monochromatic point
Первая сменная диафрагма 11 разделяет гомоцентрический пучок лучей на два идентичных световых потока, что позволяет оперативно формировать в обратном ходе лучей два автоколлимационных изображения монохроматического точечного источника света 2 и образовывать в плоскости этого точечного источника света (в области совмещения полученных двух автоколлимационных изображений) микроинтерференционную картину. При этом автоколлиматор 3 неподвижен, а объектодержатель 5 с контролируемой оптической деталью 9 и первой сменной диафрагмой 11 перемещают вдоль оптической оси автоколлиматора 3 до достижения положения ПНУ, обеспечивая получение автоколлимационного изображения монохроматического точечного источника света 2. По виду этой микроинтерференционной картины устанавливают факт достижения автоколлимационного хода лучей. Фазы достижения автоколлимационного изображения в этом случае аналогичны фазам, показанным на фиг. 8.The first
Для более точного получения автоколлимационного изображения монохроматического точечного источника света 2 первую сменную диафрагму 11 заменяют на вторую сменную диафрагму 12 (см. фиг. 3в). При этом автоколлиматор 3 неподвижен, а объектодержатель 5 с контролируемой оптической деталью 9 и второй сменной диафрагмой 12 перемещают вдоль оптической оси автоколлиматора 3 до достижения положения ПНУ. После получения автоколлимационного изображения снимают второй отсчет с измерителя 6 линейных перемещений. Разность первого и второго отчетов с измерителя 6 линейных перемещений дает величину и знак («плюс» - «минус») отклонения радиуса кривизны измеряемой вогнутой сферической поверхности контролируемой оптической детали 9 от его расчетного значения.For more accurate acquisition of an autocollimation image of a monochromatic point
На фиг. 4 показан процесс получения автоколлимации от контролируемой оптической детали 10 с измеряемой выпуклой сферической поверхностью.FIG. 4 shows the process of obtaining autocollimation from the controlled
Для измерения радиуса кривизны измеряемой выпуклой сферической поверхности контролируемой оптической детали 10 выполняют этапы измерений, которые аналогичны описанным в соответствии с фиг. 2 и фиг. 3. При этом автоколлиматор 3 формирует сходящийся гомоцентрический пучок лучей.To measure the radius of curvature of the measured convex spherical surface of the
Полученная разность первого и второго отчетов с измерителя 6 линейных перемещений дает величину и знак («плюс» - «минус») отклонения радиуса кривизны измеряемой выпуклой сферической поверхности контролируемой оптической детали 10 от его расчетного значения.The resulting difference between the first and second reports from the
Таким образом, использование предлагаемого изобретения, благодаря наличию в конструкции топографического устройства для измерения радиусов кривизны сферических поверхностей узла настройки положения ПНУ образцового оптического элемента и контролируемой оптической детали, установленного на объектодержателе, позволяет сократить время измерения радиуса кривизны сферической поверхности контролируемой оптической детали за счет исключения периодической регистрации и расшифровки интерференционных картин в целях определения величины и направления перемещения контролируемой оптической детали для достижения положения ПНУ.Thus, the use of the proposed invention, due to the presence in the design of the topographic device for measuring the radii of curvature of the spherical surfaces of the unit for adjusting the position of the PND of the exemplary optical element and the controlled optical part, installed on the object holder, makes it possible to reduce the time for measuring the radius of curvature of the spherical surface of the controlled optical part by eliminating registration and decoding of interference patterns in order to determine the magnitude and direction of movement of the controlled optical part to reach the position of the PND.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118779A RU2746940C1 (en) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | Holographic device for measuring the curvature radius of spherical surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020118779A RU2746940C1 (en) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | Holographic device for measuring the curvature radius of spherical surfaces |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2746940C1 true RU2746940C1 (en) | 2021-04-22 |
Family
ID=75584928
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020118779A RU2746940C1 (en) | 2020-05-29 | 2020-05-29 | Holographic device for measuring the curvature radius of spherical surfaces |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2746940C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101858736A (en) * | 2010-05-10 | 2010-10-13 | 北京理工大学 | Multifocal holographic differential confocal super-large curvature radius measuring method and device |
| CN108895987A (en) * | 2018-07-17 | 2018-11-27 | 苏州大学 | Lens radius of curvature measurement method based on the combined vortex interference of light |
| WO2020000999A1 (en) * | 2018-06-27 | 2020-01-02 | 中国科学院光电技术研究所 | Method and device employing computer-generated holography to measure radius of curvature of optical element |
-
2020
- 2020-05-29 RU RU2020118779A patent/RU2746940C1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101858736A (en) * | 2010-05-10 | 2010-10-13 | 北京理工大学 | Multifocal holographic differential confocal super-large curvature radius measuring method and device |
| WO2020000999A1 (en) * | 2018-06-27 | 2020-01-02 | 中国科学院光电技术研究所 | Method and device employing computer-generated holography to measure radius of curvature of optical element |
| CN108895987A (en) * | 2018-07-17 | 2018-11-27 | 苏州大学 | Lens radius of curvature measurement method based on the combined vortex interference of light |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4302512B2 (en) | Interferometric scanning for aspheric surfaces and wavefronts | |
| JP4312602B2 (en) | Aspheric and wavefront scanning interferometers | |
| US20130010286A1 (en) | Method and device of differential confocal and interference measurement for multiple parameters of an element | |
| JP6000577B2 (en) | Aspherical surface measuring method, aspherical surface measuring device, optical element processing apparatus, and optical element manufacturing method | |
| US8947676B2 (en) | Aspheric surface measuring method, aspheric surface measuring apparatus, optical element producing apparatus and optical element | |
| JP2000097666A (en) | Interferometer for measuring shape of surface, wavefront aberration measuring machine, manufacture of projection optical system using this interferometer and machine, and method for calibrating this interferometer | |
| US4818108A (en) | Phase modulated ronchi testing of aspheric surfaces | |
| RU200617U1 (en) | HOLOGRAPHIC DEVICE FOR MEASURING THE RADIUS OF CURVATURE OF SPHERICAL SURFACES | |
| JP2010281792A (en) | Method and apparatus for measuring aspherical surface object | |
| JP2008135745A (en) | Wave front aberration measuring device and projection aligner | |
| KR20110065365A (en) | Method and apparatus for measuring aspherical body | |
| US7545511B1 (en) | Transmitted wavefront metrology of optics with high aberrations | |
| RU2746940C1 (en) | Holographic device for measuring the curvature radius of spherical surfaces | |
| RU2667323C1 (en) | Method and device for differential determination of the radius of curvature of large-sized optical parts using the wavefront sensor | |
| JP2005201703A (en) | Interference measuring method and system | |
| JP5473743B2 (en) | Off-axis transmitted wavefront measuring device | |
| Stevens | Zone-plate interferometers | |
| US8018602B1 (en) | Metrology of optics with high aberrations | |
| EP0137976A2 (en) | Interferometric metrology of surface figures | |
| JPH116784A (en) | Device and method for measuring shape of aspherical surface | |
| JPH1172312A (en) | Surface shape measuring apparatus | |
| JP6821407B2 (en) | Measuring method, measuring device, manufacturing method of optical equipment and manufacturing equipment of optical equipment | |
| Gross et al. | Testing the Geometry of Optical Components | |
| Callender et al. | A swing arm profilometer for large telescope mirror element metrology | |
| SU1770738A1 (en) | Device for measuring surfaces |