SU1379626A1 - Method of checking aspherical surfaces - Google Patents
Method of checking aspherical surfaces Download PDFInfo
- Publication number
- SU1379626A1 SU1379626A1 SU864165514A SU4165514A SU1379626A1 SU 1379626 A1 SU1379626 A1 SU 1379626A1 SU 864165514 A SU864165514 A SU 864165514A SU 4165514 A SU4165514 A SU 4165514A SU 1379626 A1 SU1379626 A1 SU 1379626A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- optical radiation
- wave
- electrical signal
- aspherical
- zone
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике. Цель изобретени - повышение точности контрол асферических оптических поверхностей за счет выделени первой гармоники огибающей монохроматической световой волны, отраженной от поверхности , котора синусоидально промоду- лирована в фокальной плоскости контролируемой поверхности. Фаза огибающей волны определ етс углом нормали к оптической поверхности. В устройстве , реализующем способ, плоска волна формируетс при помощи источника 1 излучени , расширител 2 монохроматического излучени и диафрагмы 3. Посредством зеркала 4 и призмы 5 световой пучок попадает на зону k, i контролируемой поверхности 7. Отраженна светова волна синусоидально модулируетс в фокальной плоскости при помощи модул тора 8 анализатора изображени , ось вращени которого смещена относительно фокуса поверхности 7. Фаза огибающей оптического сигнала, несуща информацию об угле отклонени от нормали заданной поверхности , выдел етс путем обработки электрического сигнала. 1 ил. слThis invention relates to instrumentation technology. The purpose of the invention is to improve the accuracy of control of aspherical optical surfaces due to the selection of the first harmonic of the envelope of a monochromatic light wave reflected from the surface, which is modulated sinusoidally in the focal plane of the test surface. The phase of the wave envelope is determined by the angle normal to the optical surface. In a device implementing the method, a plane wave is formed using a radiation source 1, a monochromatic radiation expander 2 and a diaphragm 3. Through a mirror 4 and a prism 5, the light beam hits the zone k, i of the surface 7. The reflected light wave is sinusoidally modulated in the focal plane with assistance of the image analyzer modulator 8, the axis of rotation of which is offset relative to the focus of the surface 7. The envelope phase of the optical signal carrying information about the angle of deviation from the normal given by surface is extracted by processing an electrical signal. 1 il. cl
Description
со with
соwith
С5C5
toto
О5O5
Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике и может быть исппль онано при контроле асферичес- чик оптических поверхностей при изго- 1овлении линз и зеркал с асферическими поверхност ми в оптическом приборостроении .The invention relates to instrumentation technology and can be used in the control of aspherical optical surfaces during the manufacture of lenses and mirrors with aspheric surfaces in optical instrumentation.
Цепт, изобретени - повышение точности контрол асферических оптических поверхностей за счет выделени первой гармоники огибающей монохрома- Ическо световой волны, отраженной .п поверхности, котора синусоидаль- 1,0 промодулирована в фокальной плос- гссстн контролируемой поверхности.The chain of the invention is an increase in the accuracy of control of aspherical optical surfaces due to the selection of the first harmonic of the monochromatic envelope of the light wave reflected by the surface, which is sinusoidal- 1.0 modulated in the focal plane surface of the controlled surface.
На ертсже припе епа блок-схема V Г: груйстт а, реализующего способ.At the market, the flowchart VG: a trainer that implements the method.
VV
стройство содержит источник 1device contains source 1
; ч-люхром тического излучени (лазер) : - С11 иритель 2 монохроматического из- /чепи , формирующую диафрагму 3, 1 пк,1ло А, призму 5, закрепленную на ислвлжном блоке 6 сканировани конт- рол1 руеыо1 поверхности 7, модул тор .iip.i.nH iTopa изображени (МАИ), ; ijnei-aiH:; излучени (ПИ) 9 основного лаи,-;л , усилитель 10, источник 11 |Я j riinec ь firo 1з:тучени опорного ка- ,, гри. 12 излучени опорного ;jH,T;ia, Л- Я- о В ратЯ-гепъ 13, фазовый де i-екгор 14, д,атчик 15 линейных пере- ещепий, микропроцессор (МП) 16 и и:стему 17 индикации.; lchromic radiation (laser): - C11 oritel 2 monochromatic ish / chip, forming a diaphragm 3, 1 pc, 1 A, a prism 5, mounted on the scanning unit 6 of the control 1 rueyo1 surface 7, modulator .iip. i.nH iTopa images (MAI),; ijnei-aiH :; radiation (PI) 9 of the main beam, -; l, amplifier 10, source 11 | I j riinec firo 1 3: support center beam, gri. 12 radiation reference; jH, T; ia, L-I-O B paray-hep 13, phase de i-egor 14, d, atchik 15 linear transceivers, microprocessor (MP) 16 and and: display 17.
Устройство работает следующим образом .The device works as follows.
Излуче {ие лазера 1 , сформированное расширителем 2 и диафрагмой 3, Мправл етс посредством зеркала А и -1рт1змы 5 параллельно оптической оси оптической поверхности 7. После от- тсужени от контролируемой зоны поверхности 7 в меридианальном сечении излучение попадает на МАИ 8, установленный в фокальной плоскости контролируемой поверхности 7, Если в контролируемой зоне отсутствуют погреш- -кости формы, то изображение диафраг- ihi 3 совпадает с фокусом поверхности 7„ Если имеютс погрешности формы, задаваемые отклонением нормали Л (/ The radiation of the laser 1, formed by the expander 2 and the diaphragm 3, is directed by means of the mirror A and -1 rm1 5 parallel to the optical axis of the optical surface 7. After the surface 7 is diverged from the controlled zone 7 in the meridional section, the radiation is placed on the MAI 8 installed in the focal the plane of the test surface 7, If there are no shape errors in the test zone, the image of the diaphragm ihi 3 coincides with the focus of the surface 7 "If there are shape errors, given by the deviation of the normal L (/
то изображение диафрагмы 3 смещеноthen the image of the diaphragm 3 is shifted
относительно фокуса на величину р relative to focus on p
При зтом центр вращени MAIi смещен относительно оптической оси вдоль ос Ох на,величину Ь. Измерение величины u(f дл каждой зоны (k,i) в устройстве осуществл етс следующим обра- зo. Отраженное от зоны поверхностиIn this case, the center of rotation MAIi is shifted relative to the optical axis along axis Oxa, the value of b. The measurement of the value of u (f for each zone (k, i) in the device is as follows. Reflected from the surface zone
7 оптическое излучение после МАИ 8 попадает на ПИ 9, электрический сигнал с которого усиливаетс и подаетс на первый вход 4 азового детектора 1А. Одновременно формируетс опорный сигнал оптронной парой, состо щей из источника 11 излучени и приемника 12 излучени . Электрический7, the optical radiation after MAI 8 falls on PI 9, the electrical signal from which is amplified and fed to the first input 4 of the Azov detector 1A. At the same time, a reference signal is formed by an optocoupler consisting of a radiation source 11 and a radiation receiver 12. Electric
опорный сигнал через усилитель 10 и фазовращатель 13 подаетс на второй вход фазового детектора 14. Сиг- гал с последнего и сигнал с датчика 15 линейных перемещений, задающегоthe reference signal through the amplifier 10 and the phase shifter 13 is fed to the second input of the phase detector 14. The siggal from the latter and the signal from the sensor 15 linear displacements defining
контролируемую зону поверхности, поступают на МП 16 одновременно. После обработки информации на МП 16 по приведенному алгоритму результаты контрол выдаютс на систему 17 индикацииcontrolled surface area, arrive at MP 16 at the same time. After processing the information on MP 16 according to the above algorithm, the control results are displayed on the display system 17
или на лрограь(мно-командный блок . станка, если при доводке асферической поверхности используетс АСУ ТП.or on the latency (multi-command block of the machine, if the automated process control system is used in the development of the aspherical surface).
5five
5five
Зависимость выходного сигнала с ПИ 9 основного канала при наличии погрешности формы у контролируемой асферической поверхности 7. Дл упрощени анализа считают, что контролируема поверхность 7 вл етс дифрак- 0 ционно ограниченной оптической системой квадратной формы со стороной D, а источник монохроматического излучени состоит из лазера 1, расширител 2 и диафрагмы 3 квадратной формы со стороной 2а. Анализ изображени диафрагмы 3 производитс в плоскости Гаусса ( Ур), где располагаетс МАИ 8, представл ющий собой вращающийс с посто нной угловой скоростью Я секторньй растриз набора прозрачных и непрозрачных секторов, пространственный период которого 1ц,, а его коэффициент пропускани описываетс функцией А л,о„ (х,,Ур). При этом центр растра смещен в поперечном направлении вдоль оси Ох на величину Ь. Дл преобразовани энергии отраженного от контролируемой поверхности 7 оптического излучени в электрическую после МАИ 8 помещен ПИ 9, центр чувствительной площадки которого совпадает с фокусом F контролируемой поверхности. Чувствительность квадратной площадки ПИ 9 со стороной 2с описьгааетс функциейThe dependence of the output signal from PI 9 of the main channel in the presence of a shape error at the monitored aspherical surface 7. To simplify the analysis, it is considered that the monitored surface 7 is a square-shaped diffraction-limited optical system with a side D, and the monochromatic radiation source 1 , dilator 2 and diaphragm 3 of square shape with side 2a. Image analysis of the diaphragm 3 is carried out in the Gauss plane (UE), where MAI 8 is located, which is rotating at a constant angular velocity. I segmented rastriz of a set of transparent and opaque sectors, the spatial period of which is 1 m, and its transmittance is described by the function Al, about „(x ,, Ur). In this case, the center of the raster is shifted in the transverse direction along the Ox axis by the magnitude b. In order to convert the energy of the optical radiation reflected from the test surface 7 into the electric one, the PI 9 is placed after the MAI 8, the center of the sensitive area of which coincides with the focus F of the test surface. The sensitivity of the square PI 9 with 2c side is described by the function
00
5five
00
5five
Н„ц(Хр,(|), а свойства ПИ 9 определ ютс величиной чувствительности SMOKC и характеристикой 8(/1) , а инерционные свойства ПИ 9 характеризуютс его частотной характеристикой И ( V) .Hlc (Xp, (|), and the properties of PI 9 are determined by the sensitivity of SMOKC and characteristic 8 (/ 1), and the inertial properties of PI 9 are characterized by its frequency response And (V).
Дел т входной зрачок контролируемой поверхности на М -- равныхDivide the entrance pupil of the test surface by M equal to
/- ст./ - Art.
частей вдоль осей , и наход т выражение дл сигнала с ПИ 9 (Jni/ (t) при исследовании поверхности 7 плоским когерентным волновым фронтом. Считают, что на исследуемую зону (k,i) квадратной формы падает плоска когерентна волна с амплитудой UQparts along the axes, and find the expression for the signal with PI 9 (Jni / (t) when examining the surface 7 with a flat coherent wave front.) A flat coherent wave with an amplitude UQ is considered to be square in area (k, i)
k,k,
,x-ka, x-ka
, (х,у) U,rect(, (x, y) U, rect (
Й.Y.
где k 1,...,N;where k 1, ..., N;
i 1,2,...,N.i 1,2, ..., N.
Если предположить линейность устройства , спектр сигнала дл каждой зоны (k,i) на выходе ПИ 9 определ етс выражениемIf we assume the linearity of the device, the signal spectrum for each zone (k, i) at the output of PI 9 is determined by the expression
HnH(fc,Vv,t) и, (Ч. ,Vv)hl H-0,, V,) .HnH (fc, Vv, t) and, (Ch, Vv) hl H-0 ,, V,).
-Н„аи(/,-. ,t)ri, (V,,),),-N „au (/, -., T) ri, (V ,,),),
гле Г1„аЛ 1,, ,t)F((t) , Gl G1 „AL 1 ,,, t) F ((t),
10ten
5 five
2 (2 (
передаточна функци 8;transfer function 8;
Нпи(-0, ,v) передаточна функци ПИ 9;Npi (-0, v) transfer function PI 9;
О (%,, лЦ) - спектр изображени диафрагмы 3;O (%, vC) is the image spectrum of aperture 3;
h g зональна когерентна передаточна функци контролируемой поверхности 7 при наличии волновой абберации 1 ( f }, обусловленной погрешностью формы (f - фокусное рассто ние контролируемой поверхности 7; Л - длина волны зондирующего оптического излучени ),h g is the zonal coherent transfer function of the test surface 7 in the presence of wave aberration 1 (f} due to the shape error (f is the focal distance of the test surface 7; Л is the wavelength of the probing optical radiation),
V.iV.i
Выражение дл h (), , ,,) при наличии гтогреш шсти формы поверхности, привод щей к смещению изображени ди- афрлгмы 3 в плоскости Гаусса Expression for h (),, ,,) in the presence of a horizontal pattern of surface shape leading to a displacement of the image of diffraction array 3 in the Gaussian plane
вдоль оси Xalong the x axis
на величинуby value
k.ik.i
и X and X
ИAND
на величину ii уby the value of ii y
имеет видhas the appearance
V,iV, i
(3)(3)
(-.f (-.f
- Л f х1- L f x1
1 п; И1 p; AND
О при остальны.Oh with the rest.
( - Ий X ),(- Ii X),
;, - , + ;, -, +
i 1,2,,..,N - номер контролиру- емого меридианального сечени .i 1,2 ,, .., N is the number of the controlled meridian section.
Погрешность формы асферических поверхностей задаетс углом отклонени нормали к реальному профилю отThe error in the shape of the aspherical surfaces is given by the angle of deviation of the normal to the real profile from
нормали к геометрически заданноьгу , При этом ду р О, Тогда дл асферических поверхностей, меридша- нальные сечени которых описываютс уравнени ми Z(x,y), можно получить выражение, устанавливающее однозначную часть между axV и /иг а, 2Normally to the geometrically given, At the same time, dp O, Then for aspherical surfaces, the meridian sections of which are described by the equations Z (x, y), we can obtain an expression that establishes a unique part between axV and
- 1 (4)- 14)
(ka-) tg 2arctR l/z (ka-| ,у j)+2 (ka-) tg 2arctR l / z (ka- |, y) +2
tg 2arctg- l/z (ka-|, у,))tg 2arctg- l / z (ka- |, y,))
Подставл в (2) выражени дл передаточных функций отдельных каскадов преобразовани зондирующего оптического сигнала и выражение зональной когерентной передаточной функции контролируемой повесхностиSubstitute in (2) the expressions for the transfer functions of the individual cascades of the conversion of the probing optical signal and the expression of the zonal coherent transfer function of the controlled surface
.N.N
O. l V),O. l V),
при наличии у нее погрешности формы, задаваемой величиной угла отклонени от нормали дл каждой зоны i; ,и, вычисл обратное преобразование Фурье от полученного спектра, получают выражение дл сигнала на выходе ПИ 9 в видеif it has an error in the form specified by the angle of deviation from the normal for each zone i; , and, calculating the inverse Fourier transform of the obtained spectrum, get the expression for the signal at the output of PI 9 in the form
4040
4545
5050
а but
и„; (t)A B+ECOS v,t+(ka-f) L TX I and"; (t) A B + ECOS v, t + (ka-f) L TX I
tg(2arctg l/z (ka-|,y,)+247 j tg 2arctg l/z (ka-|, у,)) itg (2arctg l / z (ka- |, y,) + 247 j tg 2arctg l / z (ka- |, y,)) i
где A 8a UoSMtfKC S(A)(,TH C;where A 8a UoSMtfKC S (A) (, TH C;
B § SLnC4-- );B § SLnC4--);
- n- n
T« , ,,,/2fia. . . E sinC4-;:;-)sinC(---); z II 1 X 1 X T “,, ,,, / 2fia. . . E sinC4 - ;: ;-) sinC (---); z II 1 X 1 X
V. bS),V. bS),
(5)(five)
Анализ (5) показывает, что информаци о погрешности формы каждой содержитс в фазе первой гармоники сигнала, снимаемого с ПИ 9,Analysis (5) shows that the information on the error shape of each is contained in the phase of the first harmonic of the signal taken from PI 9,
Таким образом, дл каждой зоны контролируемой поверхности фаза первой гармоники сигнала с ПИ 9 Ф . определ ет величину отклонени от нормали и I/ , проведенной в центр контролируемой зоны.Thus, for each zone of the monitored surface, the phase of the first harmonic of the signal with PI 9 F. determines the amount of deviation from the normal and I /, conducted to the center of the controlled area.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864165514A SU1379626A1 (en) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Method of checking aspherical surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864165514A SU1379626A1 (en) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Method of checking aspherical surfaces |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1379626A1 true SU1379626A1 (en) | 1988-03-07 |
Family
ID=21274467
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864165514A SU1379626A1 (en) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Method of checking aspherical surfaces |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1379626A1 (en) |
-
1986
- 1986-12-22 SU SU864165514A patent/SU1379626A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Appl. Optics, 1978, v.17, (С 2, p.3284-3289. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4660980A (en) | Apparatus for measuring thickness of object transparent to light utilizing interferometric method | |
CN100573080C (en) | Hartmann wavefront sensor for realizing alignment function by using light splitting device and detection method thereof | |
CN102879110B (en) | Adaptive optical system based on modulation and non-modulation combined pyramid wave-front sensor | |
EP0165173A2 (en) | Device for analyzing and correcting wavefront surfaces in real time using a polarization interferometer | |
SU958854A1 (en) | Device for simultaneous measurement of misalgnment and direction | |
JPH01503330A (en) | Compact continuous wave wavefront sensor | |
SU1379626A1 (en) | Method of checking aspherical surfaces | |
CN112504164A (en) | Measuring device and method capable of dynamically measuring surface shape of planar optical element | |
JPS6432105A (en) | Angle deviation measuring instrument for flat plate member | |
CN100573081C (en) | Hartmann wavefront sensor with passive alignment function and detection method thereof | |
US4808807A (en) | Optical focus sensor system | |
JPH0238808A (en) | Photosensor | |
SU1742663A1 (en) | Device for measuring quality of images of objectives | |
SU1091076A1 (en) | Optical doppler meter of reynolds stresses in liquid or gas flow | |
RU2242715C1 (en) | Method of measuring precision of protractor | |
SU1571458A1 (en) | Method and apparatus for automatic determination of focus of optical system | |
JPH084564Y2 (en) | Optical displacement measuring instrument | |
CN107783379B (en) | Compensation method for measurement information | |
SU1497520A1 (en) | Method of determining structural characteristic of atmosphereъs refraction index | |
RU1830477C (en) | Method of lens centralization control and device to carry it out | |
SU1186942A1 (en) | Arrangement for contactless measurement of polished surface profile | |
RU2055309C1 (en) | Device for measuring oscillations of object | |
US3510668A (en) | Goniometer with reference light source for compensating for inaccuracies in reticle | |
SU1716360A1 (en) | Device for measuring spectral transmittance of objective | |
JPS61133813A (en) | Surface shape measuring apparatus |