Устройство для измерения децентричности линз

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения децентричности линз и линз в оправках при их серийном и массовом производстве . Цель изобретения - повышение точности измерения децентричности линз. Излучение от источника 5 коллимированного излучения проходит через фокусирующий объектив 6, отражается от контролируемой линзы 2, коллимируется объективом 6 и попадает на призменный блок 8, передняя грань 17 которого является светоделительной. Далее излучение попадает в два фотоэлектрических преобразователя 19 и 23. Точность измерения повышается за счет использования призменного блока 8, который увеличивает смещение пучка с величины Свх до величины Свых. 5 з.п.ф-лы, 8 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕ СПУБЛИК

„„Я „„1695163 А1 (st>s G 01 M 11/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ =;:.:К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4741962/24 (22) 07.08.89 (46) 30.11.91. Бюл. М 44 (71) Научно-исследовательский технологический институт оптического станкостроения и вакуумной техники (72) П.А.Санников и М.В,Мокринский (53) 535.818(088.8) (56) Авторское свидетел ьство СССР

М 1610266, 1989. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЕЦЕНТРИЧНОСТИ ЛИНЗ (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения децентричности линз и линз в оправках при их серийном и массовом производстве. Цель изобретения — повышение точности измерения децентричности линз.

Излучение QT источника 5 коллимированного излучения проходит через фокусирующий объектив 6, отражается от контролируемой линзы 2, коллимируется объективом 6 и попадает на призменный блок 8, передняя грань 17 которого является светоделительной, Далее излучение попадает в два фотоэлектрических преобраЗователя 19 и 23, Точность измерения повышается за счет использования призменного блока 8, который увеличивает смещение пучка с величины С х до величины С цх. 5 з.п.ф-лы, 8 ил, 1695163

20

40

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения децентричности линз и линз в оправах при их серийном и массовом производстве, Цель изобретения — повышение точности измерения децентричности линз.

На фиг.1 изображена функциональная схема устройства; на фиг.2 и 3 — варианты устройства, у которых призменный блок выполнен соответственно с плоскостью главного сечения перпендикулярной плоскости проходящей через оси источника излучения и объектива, и из двух призм со взаимно перпендикулярными плоскостями главных сечений; на фиг,4 и 5 — варианты выполнения призменного блока из двух скрепленных между собой призм; на фиг,6 — из двух призм с воздушным промежутком между ними, нэ фиг,7 и 8 —,схемы движения пятна излучения на фотоприемнике соответственно при регистрации децентрировки по одной и по двум координатам, Устройство для измерения децентричности линз содержит узел 1 установки контролируемой линзы 2, призматический упор

3, прижимной ролик4, оптически связанные источник 5 коллимированного монохроматического излучения, фокусирующий объектив 6 и призменный блок 7, выполненный либо из одной призмы 8 (фиг.1 и 2), либо из двух скрепленных призм 9 и 10 (фиг.4) или

11 и 12 (фиг,5), либо из двух последовательно расположенных призм 13 и 14 (фиг.6), либо из двух призм 15 и 16 (фиг,3) со взаимно перпендикулярными плоскостями главн ых сечений. Во всех вариантах призменный блок 7 содержит грань 17 и выходную грань 18, оптически связанную с первым фотоэлектрическим преобразователем 19 и перпендикулярную его оптической оси. Преобразователь 19 включает объектив

20, диафрагму 21, расположенную в его фокусе и предназначенную для отсечения паразитного излучения, и фотоприемник 22, который в вариантах устройства по фиг.1,2 и 7 выполнен однокоординатным, например, в виде ПЗС-линейки, а в вариантах устройства по фиг.3 и 8 — двухкоординатным, например, в виде ПЗС-матрицы, Входная грань 17 призменного блока оптически связана с фокусирующим объективом 6 и расположена под острым углом а к его оптической оси. Чем меньше угол а, тем выше чувствительность к децентрировке линзы 2, Кроме того, грань 17 призменного блока 7 используется в качестве светоделительного элемента и оптически сопряжена со вторым фотоэлектрическим преобразователем 23, включающим объектив 24 и однокоординатный фотоприемник 25, Устройство содержит также блок 26 управления фокусированием, входы которого подключены к выходам фотоприемника 25, привод 27 фокусирования кинематически связан с объективом 6, входы которого подключены к выходам блока 26, блок индикации 28 и блок

29 определения координат пятна излучения, входы и выходы которого подключены соответственно к выходам фотоприемника 22 и ко входам блока 28. В случае выполнения призменного блока 7 из одной призмы 8 или двух последовательно установленных призм 13 и 14 (фиг.6) или 15 и 16(фиг.3) угол

Р< между первой и второй гранями первой призмы и угол Р2 между первой и второй гранями второй призмы удовлетворяет условию

arcsin (— ) — 2 «P < arcsin (— ), 1 1 и) П где ni — показатель преломления материала -ой призмы, а i — порядковый номер призмы, При этом угол 0 между входной гранью второй призмы и выходной гранью первой призмы удовлетворяет условию

75 «0 <90

В случае выполнения призменного блока 7 из двух скрепленных между собой призм 9 и 10, варианты изображенного на фиг.4 угол Р< между первой и второй гранями призмы 9 удовлетворяет условию

75 + arcsin (— ) «P< <90 + arcsin (— ). о, 1 о

1 п1 п1

В случае, изображенном на фиг,5, угол

P) между первой и второй гранями призмы

11 удовлетворяет условию

75 — arcsin (— ) «Р < 90 + arcsin (— ) . о ", о 1

П1 и>

Варианты блока 7 (фиг.4 и 5) полностью равноценны, но позволяют по разному компоновать устройство. Ход пучка излучения при "нулевой" децентричности линзы 2 показан на фиг.1 — 6 сплошной линией. Пунктирной линией показан ход пучка при децентрированной линзе 2. Смещение Свх пучка входящего в призменный блок 7, характеризующее децентричность линзы 2, увеличивается на выходе блока 7 до значения С ых. и регистрируется на фотоприемнике 22 в виде значения Сф. При этом индексом С». обозначено промежуточное значение смещения пучка после прохождения первой призмы блока 7, 1695163

15

25

40

55

На фиг.7 позицией 30 обозначено положение энергетического центра светового пятна на однокоординатном фотоприемнике 22 в начальный момент времени при децентрированной линзе 2, поз.31 и 32— крайние положения пятен излучения, поз.33 — траектория перемещения светового пятна при вращении линзы 2. На фиг.8 поз.34 и 35 обозначены диаметрально противоположные положения светового пятна на двухкоординатном фотоприемнике 22, поз. 36 — траектория перемещения пятна.

Устройство при измерении децентричности линз работает следующим образом.

Контролируемую линзу 2 устанавливают на узел 1, выполненный в виде кольца соосного объективу 6. Призматический упор

3 перемещают до контакта с цилиндриче ской поверхностью линзы 2, в контакт с которой вводят также подпружиненный ролик

4. При этом центр кривизны нижней повер хности линзы 2 устанавливается на оси узла

1 и объектив 6. Коллимированный монохроматический пучок излучения от источника 5 фокусируется объективом 6 на верхней поверхности линзы 2, отражается от нее, проходит объектив 6 и попадает на входную грань 17 призменного блока 7. На грани 17 блока 7 часть пучка отражается и направляется на второй фотоэлектрический преобразователь 23, где объективом 24 формируется пятно излучения на фотоприемнике 25, а часть излучения преломляется на грани 17, проходит приэменный блок 7 и направляется на первый фотоэлектрический преобразователь 19, где объективом 20 формируется пятно излучения 30 (фиг,7) в варианте устройства по фиг.1 или пятно 34 (фиг.8) в варианте по фиг.3 на фотоприемнике 22. При неточной фокусировке пятна излучения на поверхности линзы 2 с фотоприемника 25 на блок 26 поступает сигнал рассогласования, с выхода блока 26 на привод 27 фокусирования поступает управляющий сигнал и объектив 6 перемещается в том или ином направлении до совмещения точки пересечения пучка излучения и поверхности линзы 2 с фокальной плоскостью объектива 6. При этом объектив 6 точно фокусируется на поверхность линзы 2 и на выходе фоторпиемника 25 сигнал рассогласования отсутствует. Затем через подпружиненный ролик 4 приводится во вращение линза 2., пятно излучения на фотоприемнике

22 преобразователя 19 перемещается по траектории 33 (фиг.7) или 36 (фиг.8), и расстояние 2Сф между энергетическими центрами крайних положений 31 и 32 (фиг.7) или

34 и 35 (фиг.8) пятен излучения, характеризующее децентричность линзы 2, регистрируется блоком 29 как разность координат и индицируется на блоке 28.

При этом в вариантах исполнения призменного блока 7 в виде одиночпой призмы

8 (фиг.1 и 2) или нескольких призм с параллельными плоскостями главных сечений (фиг,4 — 6), многократное увеличение смещения С><. входящего в блок 7 пучка излучения до значения Са х на выходе блока 7 происходит только по одной координате, Поэтому при вращении децентрированной линзы 2 пятно излучения на фотоприемнике 22 преобразователя 19 описывает траекторию ЗЗ в форме эллипса (фиг,7), размер 2Сф которого по оси Х характеризует децентричность линзы 2 и может быть зарегистрирован однокоординатным фотоприемником, но при обязательном повороте линзы 2 на 360 . В варианте исполнения блока 7, изображенном на фиг.3 в виде двух призм 15 и 16 со взаимно перпендикулярными плоскостями главных сечений, увеличение смещения Свх входящего в блок 7 пучка излучения происходит по двум взаимно перпендикулярным координатам, по одной координате в призме 15 и по другой координате в призме 16, При вращении децентрированной линзы 2 пятно излучения на фотоприемнике 22 описывают траекторию 36 в форме окружности (фиг,8), радиус Сф которой характеризует децентричность линзы 2 и может быть зарегистрирован двухкаординатным фотоприемником 22 без вращения линзы 2 по известной формуле Сф = х + у, где х и ъ/2, 2 у — координаты пятна излучения. В результате расширя ются возможности устройства, Формула изобретения, 1. Устройство для измерения децентричности линз, содержащее узел установки, линзы с приводом в,ращения, оптически связанные источник коллимированного излучения, фокусирующий объектив, светоделитель, после которого по ходу одного пучка излучения установлен первый фотоэлектрический преобразователь, а по ходу второго пучка излучения установлен второй фотоэлектрический преобразователь. блок индикации, блок определения координат пятна излучения, входы и выходы которого подключены соответственно к выходам первого фотоэлектрического преобразователя и к входам блока индикации, привод фокусирования, связанный с фокусирующим объективом, блок управления фокусированием, входы и выходы которого подключены соответственно к выходам второго фотоэлектрического преобразователя и к входам привода фокусирования, причем фокусирующий объектив расположен между источни1695163

35 ком излучения и узлом установки линзы соосно с его осью, а оптическая ось источника излучения смещена относительно оптической оси фокусирующего объектива, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерения, между светоделителем и первым фотоэлектрическим преобразователем установлен призменный блок, входная грань которого оптически связана с фокусирующим объективом и расположена под острым углом к его оптической оси, а выходная грань оптически связана с первым фотоэлектрическим преобразователем и перпендикулярна его оптической оси.

2. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что призменный блок выполнен в виде двух или более скрепленных между собой призм, показатель преломления материала каждой последующей призмы больше, чем предыдущий, а угол Р> между первой и второй гранями первой призмы по ходу пучка лучей удовлетворяет условиям

75 + arcsin — < j3< < 90 + arcsin —;

<» . 1 о

1 и> п

75 — arcsln — < j3 < 90 + arcsin —, o 1 о

1 п1 n> где п — показатель преломления материала первой призмы по ходу пучка лучей, 3. Устройство по п,1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что призменный блок выполнен в виде двух или более последовательно установленных призм с воздушным промежутком между ними, причем угол 9 между входной гранью каждой последующей призмы и выходной гранью предыдущей призмы удовлетворяет условию

5 75 <Я <90, а угол Р между первой и второй гранями призм по ходу лучей удовлетворяют условию

10 1 о 1

arcsin (— ) — 2

i — порядковый номер призмы по ходу пучка лучей, 4. Устройство по пп.1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что призменный блок расположен так, что плоскость его главного сечения перпендикулярна плоскости, проходящей через оптические оси источника коллимированного излучения и фокусирующего объектива.

5. Устройство по пп.1 и 3, о т л и ч а ющ е е с я тем, что призменный блок выполнен в виде двух призм со взаимно перпендикулярными плоскостями главных сечений;

6. Устройство по одному из пп.1 — 5, о т30 л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью его упрощения,светоделитель выполнен в виде отражающего покрытия на входной грани призменного блока.

1695163

1695163

1695163

33 32

Составитель А.Тулубенский

Редактор А.Долинич Техред М.Моргентал Корректор Т.Палий

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 4156 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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