Способ определения локальной кривизны поверхности

СОЮЗ СО 8 ЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 19) (11) 57 д 1 1)4 С 01 В 11 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ечиваетий. 2 ил ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Оптический производственный контроль./Под ред,Д.Малахары. М.: Машиностроение, 1985, с.197-206. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛОКАЛЪНОЙ КРИВИЗНЫ ПОВЕРХНОСТИ(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения формы поверхности полированных подложек в электронной технике и для контроля оптических элементов. Цель изобретения - повышение точности измерений ,за счет обеспечения помехозащищенности. При освещении эталонной сетки 1, расположенной вблизи фокальной плоскости 2 объектива 3, на плоской эталонной и контролируемой поверхностях 4,5 формируются системы светлых и темных полосИзмеряют расстоя ние между узловыми точками, образованными пересечением полос, видимых на фоне контролируемой и эталонной поверхностей, и определяют кривизну контролируемой поверхности по Формуле 1/К=Р (1/Х -1 /Х ), где и, ш - порядковые номера узловых точек, образованных пересечением полос, видимых на фоне контролируемой поверхности; К- радиус кривизны контролируемой поверхности, определяемый на участке между точками и и ш; Х- расстояние между узловыми точками и и ш; Х - расстояние между соседними узловыми точками, образованными пересечением полос, видимых на Фоне эталонной плоской поверхности; Р - шаг эталонной сетки; Г фокусное расстояние объектива, Способ позволяет оперативно получить число- С вую характеристику кривизны поверхности объекта или ее части, что обесп повышение точности измере1474457 Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения Формы поверхности полированных подложек в электронной технике и для контроля оптических элементов.Цель изобретения - повышение точности измерений.На Фиг.1 приведена схема хода лучей в оптической схеме, реализующейспособ определения локальной кривизны поверхности; на фиг.2 - регистрируемая система полос на контролируемой и эталонной поверхностях,В эталонной сетке 1, освещаемойисточником излучения (не показан)и расположенной вблизи Фокальнойплоскости 2 проекционной оптическойсистемы (объектива) 3, каждое отверстие представляет собой точечныйисточник излучения. Луч света, вышедший из точки А, прошедший черезобъектив 3 в точке В, отразившийсяот поверхности эталонной поверхности4 в точке В, и прошедший тем же путем обратно в точку А, имеет максимальную интенсивность по сравнениюс другими лучами, которые, отразившись от зоны, окружающей точку Впопадут на обратном пути на непрозразные участки сетки 1, окружающиеточку А.Таким образом, возникает системасветлых и темных полос, видимых нафоне эталонной поверхности 4 и контролируемой поверхности 5, причемпри двойном прохождении через отверстие сетки 1 лучей света, идущихк поверхности 4 и отраженных от нее,сетка пропускает обратно лишь телучи, которые совпадают с направлением нормалей к поверхности,Пусть плоскость О В - плоскаяэталонная поверхность, Посколькурассматриваются лучи, идущие по нормали к поверхности, то для плоскойэталонной поверхности 4 все отраженные лучи должны сходиться в Фокусеобъектива 3 в точке Р. РОРЭ =АЭ --- рОВ где АЭ=Р10 РО=г ОВ=ХоЬ 15 т,е. ГРЭ=Р --20 овРасстояние О В = ОВ в силу малости отрезка ООПусть поверхность О С - контролируемая поверхность 5 подложки с неизвестным радиусом кривизны К ,. Лучи,идущие по нормали к поверхностиО С, собираются в точке Е на оптической оси объектива 3, причем расстояние РЕ определяется по формулеНьютона 1 г РЕ = -- й кИз подобия треугольников ЕАЭ и35 ЙЕСО получают ЕЭ=Р -- (по аналогииХосс эталонной поверхностью). 40 Хов Е ос). (1) 1Х ос 45 На Фиг,1 обозначены регистрируемая (и+2)-я полоса 6, видимая на фоне контролируемой поверхности 5;полоса 7, видимая на фоне поверхности 4 (на данной схеме может быть зарегистрирована при отсутствии.подложки) регистрируемая (и+1)-я полоса 8, видимая на фоне поверхности 5, регистрируемая и-я полоса9 видимая на фоне поверхности 5.Из подобия треугольников РАЭ иРВО получают шаг сетки 1;фокусное расстояние объектива 3;расстояние между соседними полосами на эталонной поверхности 4, образованными лучами В ВАР иООЭР,1Затем РЕ=РЭ-ЕЭ, или -- . Еос Прохождение луча из точки А вточку Э, т.е. из одного отверстия сетки 1 в другое при отражении от поверхности 5, дает еще один макси мум интенсивности, приходящийся насередину выше рассмотренных полос ОВ - на поверхности 4 и ОС - на поверхности 5. Это означает, что Х=2 ХХ=Хоь э ф ос, +2,Подставляя в Формулу (1), полу- чают 1 Р 1 (и+2) -п( ------ ) (2).2 Г Х Х 10 где п, ш - порядковые номера узловых точек, образованныхпересечением полос, видимых на Фоне контролируемой поверхности 5;К - радиус кривизны контролелируемой поверхности 5,определяемый на участкемежду контролируемымиточками и и ш 15Х - расстояние между узловыми точками п и ш;Х - расстояние между соседниэвми узловыми точками, образованными пересечениемполос, видимых на фонеэталонной плоской поверхности 4.Меняя положение сетки 1 относительно фокальной плоскости объектива 3, 25 т.е, перемещая отрезок А 0 вдоль линии РО, можно менять расстояние между полосами, наблюдаемыми на фоне как контролируемой поверхности 5, так и эталонной поверхности 4, при 3 О этом для каждой ячейки сетки 1 всегда найдется выходящий из нее луч, который на выходе из объектива 3 образует нормаль с поверхностью 4 или 5. Изменяя расстояние между полосами, меняют локальность проводимых измерений.На фиг.2 представлена наблюдаемая картина полос, видимых на фоне контролируемой поверхности (справа) и 40 эталона (слева, сверху и внизу).Отсчитывают, например, по 10 полос на каждой из поверхностей, измеряют расстояние между ними, а затем по формуле (2) находят искомыи 45 радиус кривизны контролируемой поверхности 5.Способ позволяет оперативно получить числовую характеристику кривизны поверхности объекта или ее части, что обеспечивает повышение точностиизмерений. Формула изобретения 1 1 п -ш 1У ЭФ НЩ 1 Р1 пд порядковые номера узловых точек, образ ов анныхпересечением полос, видимых на фоне контролируемой поверхности;шаг эталонной сетки;Фокусное расстояние проекционной оптической системы;радиус кривизны контролируемой поверхности, определяемый на участке междуточками и и ш;расстояние между узловыми точками и и ш,расстояние между соседними узловыми точками, образованными пересечениемполос, видимых на фонеэталонной плоской поверхности,где п, ш Способ определения локальной кривизны поверхности, заключающийся в том,что освещают эталонную сетку,проецируют ее изображение на контролируемую поверхность и регистрируют полученное изображение, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повышения точности измерений, в плоскости расположения контролируемой поверхности размещают эталонную плоскую поверхность, проецируют изображение эталонной сетки поочередно или одновременно на эталонную и контролируемую поверхности, измеряют расстояние между узловыми точками, образованными пересечением полос, видимых на фоне контролируемой и эталонной поверхностей, и определяют кривизну контролируемой поверхности по формуле1474457 Составитель С.ГрачевТехред А.Кравчук Корректор Н.Король Редактор М.Бланар Заказ 1881/37 Тираж 683 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5