SU1265472A1 - Устройство дл измерени контура сечени прозрачных оптических элементов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано дл  измерени  контура сечени  прозрачных оптических элементов. Цель изобретени  - измерение контура сечени  элементов, га еющих сложные криволинейные поверхности путем измерени  изменени  состо ни  пол ризации по сечению пучка линейно пол ризованного монохроматического излучени . Резервуар заполн етс  иммерсионной жидкостью 5 с показателем преломлени , равным показателю преломлени  материала измер емого элемента 6. Параллельный пучок излучени , прошедший через жидкость 5, элемент 6 и дно резервуара 4, попадает в регистрирующую систему . Используема  иммерсионна  жидкость 5 оптически активна, а ее удельное вращение заранее известно. ЭтЬ приводит к изменению состо ни  пол ризации по сечению пучка, которое зависит от толщины элемента 6 в дан- ной точке сечени . В качестве регист- ;2 рирукицей системы 3 примен етс  пол (Л риметр, выполненный с возможностью измерени  угла поворота плоскости пол ризации по сечению пучка. 1 s.h, ф-лы, 3 ил. to 05 СП 1C

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике и может быть использовано , в частности, дл  измерени  . контура сечени  прозрачных оптически элементов. Цель изобретени  - измерение контура сечени  элементов, имеющих слож ные криволинейные поверхности путем измерени  изменени  состо ни  пол ри ;зации по сечению пучка линейно пол ризованного монохроматического излучени . На фиг. 1 изображена принципиальна  схема устройства дл  измерени  контура сечени  прозрачных оптически . элементов; на фиг. 2 - схема дл  про ведени  измерени ; на фиг. 3 - схема выполнени  регистрирующей системы. Устройство содерлшт расположенные на одной оптической оси источник 1 монохроматического линейно пол ризованного излучени , например лазер, систему -2 формировани  пучка, например коллиматор, держатель 3 измер емого элемента, выполненный в виде плоскопараллельной пластины с двум  оптическими поверхност ми, установленной перпендикул рно оптической оси И; , резервуар 4, расположенный на пластине и заполненный иммерсион ной жидкостью 5 с показателем преломлени , равным показателю преломлени  материала измер емого элемента 6, и регистрирующую систему 7. v. Стенки резервуара 4 приклеены к держателю 3, который образует дно резер вуара. Регистрирующа  система 7 представ л ет собой пол риметр, выполненный с возможностью измерени  угла вращени  плоскости пол ризации по сечению пучка. Конструкци  его предусматривает как измерение угла вращени  в данной точке сечени  пучка, так и отсчет координат данной точки. Пол риметр состоит из установленных последовательно друг за другом вдоль оп тической оси анализатора 8 (пол роида ), диафрагмы 9 и фотоприемника 10, например кремниевого фотодиода, подключенного к электронному блоку 11, в качестве которого может быть использовано электронный микроамперметр Анализатор 8, диафрагма 9 и фотоприемник 10 установлены на подвижной платформе 12, имеющей возможность не зависимого перемещени  вдоль двух взаимно перпендикул рных осей х и у . 72 В качестве подвижной платформы 12° можно ис.псльзовать, например, столик с двухкоординатным перемещением с отсчётными узлами 13 и 14, например нониусными шкалами столика. Подвижна  платформа 12 располагаетс  на опоре 15. Сверху элементы, установленные на платформе 12, закрыты непрозрачной крышкой 16, устран ющей . паразитную засветку. Предлагаемое устройство работает следующим образом. Перед проведением измерений необходимо подобрать оптически активную жидкость с показателем преломлени , равным показателю преломлени  измер емого элемента 6, который должен быть заранее известен с нужнойточностью .- Точную подгонку показателей преломлени  жидкости и элемента 6 можно осуществить, разбавл   жидкость , в сортветствующем растворителе , измен   температурный режим и длину волны излучени  источника. После того, как зкидкость подобрана , необходима измерить величину сигнала .о фотоприемника 10 при пустом резервуаре 4 без жидкости 5 и измер емого элемента б. Этим автоматически учитываютс  потери на френелевское отражение от поверхностей раздела плоскопараллельной пластины с данньм показателем преломлени . Эти потери одинаковы как дл  пустого резервуара 4, так и дл  заполненного жидкостью 5, при условии, что материал держател  3 имеет показатель преломлени , совпадающий с показателем преломлени  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 держател  3 (хот  это и не об зательно). Высота уровн  h должна быть измерена любым известным способом с необходимой точностью. В резервуаре слой жидкости 5 с огруженным в нее оптическим элементом 6 и держатель 3 образуют плоско- . араллельную деталь, проход  через оторую параллельный пучок линейно пол ризованного монохроматического злучени  остаетс  параллельным. Изен етс  только состо ние пол ризации о сечению пучка(при условии, что атериалы оптического элемента и дер3 . 1 жател  не обладают -оптической акти ностью), и далее производ т измерен угла вращени  по сечению пучка с од новременным отсчетом координат точе При этом площадь сечени  пучка долж быть больще площади сечени  элемента 6. По закону Малюса ( 1) 3 3„. cosoi интенсивность линейно пол  ризованного излучени , пр шедшего через анализатор; интенсивность линейно пол  ризованного излучени  до прохождени  через анализатор; угол поворота анализатора В устройстве анализатор 8 не повбрачиваетс  и ориентирован на макси мальное пропускание. Вращение плоскости пол ризации в разных точках се чени  измер емого элемента происходит за счет прохождени  через оптически активную жидкость 5. При этом интенсивность излучени  по сечению на- выходе анализатора 8 мен етс  и это изменение измер етс  фотоприемником 10 и электронным блоком 11. Учитьша  (1), в случае линейного режима работы фотоприемника 10 t arccos (-4-) , - угол вращени  плоскости пол ризации в данной точке сечени ; 1 - сигнал фотоприемника в дан ной точке сечени . При этом знак угла (хо совпадает со знаком величины удельного враще|ни  ci7 Угол 0 } таким образом, начисл етс  по текущему отсчету i в данной точке сечени . Оси X и Y перпендикул рны оси 2 . Если, например, измер етс  величина сечени  элемента 6 в точке А (фиг. 2) с координатами Х и Y и на выходе пол риметра в соотве тствии с (2) зарегистрирован угол вращени  то, зна  , можно определить длину пути 6 , пройденного в жидкости , следующим образом,.использу  ( 1) . - Р Р -f Р о о ( т (i , - длина пути излучени , пройденного в жидкости 5 над элементом 6; 72 длина пути излучени , , пройденного в жидкости 5 под элементом 6. Тогда величина сечени элемента в данной точке А Т.- h - 6 . Таким образом последовательно измер   в нужных точках угол вращени  плоскости пол ризации, можно определить контур сечени  оптического элемента 6. На практике может встретитьс  случай, когда одна из .величин , или Ejизвестна по сечению с необходимой точностью, например, если деталь- плосковыпукла  либо плосковогнута , или известен профиль одной из поверхностей, а профиль другой поверхности оптического элемента, например линзы, нужно измерить. В . этом случае приведенные формулы сох- ран ют силу, но дл  их применени  требуетс  лишь заранее вычислить дл  данной точки сечени  Р, или f Формула изобретени  , 1. Устройство дл .измерени  контура сечени  прозрачных оптических элементов, содержащее последовательно расположенные на одной оптической оси источник излучени , систему формировани  пучка, держатель измер емого элемента, выполненный в виде плоскопараллельной пластины, установленной перпендикул рно оптической оси, резервуар, расположенный на пластине и заполненньм иммерсионной жидкостью с показателем преломлени , равным . показателю преломлени  материала измер емого элемента, и регистрирующую {систему, отличающее с  тем, что, с целью измерени  контура сечени  элементов, имеющих сложные криволинейные поверхности, иммерсионна  жидкость оптически активна, а регистрирующа  система выполнена в виде пол риметра, установленного с возможностью измерени  угла вращени  плоскости пол ризации по сечению пучка. 2. Устройство по п. 1, отли5 ющеес  тем, что пол риметр выполнен в виде платформы,установлен- . ной с возможностью перемещени  вдоль вух осей,перпендикул рных оптическоЛ си, и последовательно установленных на платформе вдоль оптической оси нализатора, диафрагмы и фотоприемниа , св занного с электронным блоком.

3

f j(

itf.

Id

If

15

Claims (2)

1. Формула изобретения f

   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- 30 жима работы фотоприемника 10 + оС = arccos (-4—), (2) ~ о где о(₀ - угол вращения плоскости поляризации в данной точке сечения;

   л - сигнал фотоприемника в данной точке сечения.

   При этом знак угла % совпадает со знаком величины удельного враще- ₄₀ 1ния . Угол об_{0 f} таким образом, начисляется по текущему отсчету i в данной точке сечения. Оси X и ¥ перпендикулярны оси 2 .

   Если, например, измеряется величина сечения элемента 6 в точке А ⁴⁵ (фиг. 2) с координатами Х_о и ϊ₀ и на выходе поляриметра в соответствии с (2) зарегистрирован угол вращения <%, то, зная [«FJ , можно определить длину пути I , пройденного в жид- ⁵⁰ кости, следующим образом,.используя (1>:

   I = е, где 8, - длина пути излучения, пройденного в жидкости 5 ’ • над элементом 6;

   . 1. Устройство для. измерения контура сечения прозрачных оптических элементов, содержащее последовательно расположенные на одной оптической осй 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, отличающее ся 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.
2. 2. Устройство по п. 1, о т л и 'дающееся тем, что поляриметр выполнен в виде платформы,установлен- . ной с возможностью перемещения вдоль двух осей,перпендикулярных оптической ;оси, и последовательно установленных на платформе вдоль оптической оси анализатора, диафрагмы и фотоприемника, связанного с электронным блоком.