Способ контроля формы поверхностишариковых линз

Союз Советскими Соцмапмстмческмк РеснубпмкОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИ ЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 100479 (21) 2749585/25-28с присоединением заявки Но(088,8) Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий(54) СПОСОБ КО ОЛЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ ШАРИКОВЫХ ЛИНЗ поверхности к др ного уча от го ара 1Изобретение относится к контроль но-измерительной технике и может быть использовано, в частности, для точного контроля формы поверхности шариковых линз и однородности их материалов.Известен способ контроля фронталь ных линз микрообъективов, заключающийся в том, что испытуемую линзу закрепляют на поворотном столике в микроинтерферометре, имеющем объектив в рабочей ветви, Фокусируют объектив на центр кривизны контролируемой поверхности, получают с помощью ветви сравнения интерференционную картину, измеряют волновую аберрацию/ пучка, отраженного от одного участка контролируемой поверхности, поворачивают контролируемую линзу вместе со столиком, измеряют волновую аберрацию от других участков контролируемой поверхности и строят полную функцию волновой аберрации 1 .Недостатками этого способа яв" чяются его большая трудоемкость и невозможность обеспечения точности контроля выше, чем 0,2 полосы, вслед стэне необходимости перенастройки интерферометра после поворотов линзы и накопления ошибок при переходе му еНаиболее близкий к предлагаемомуспособ контроля Формы поверхности шариковых линз заключается в том, чтоустанавливают линзу на жесткую опорув лазерном интерферометре, имеющемобъектив в рабочей ветви, фокусируютобъектив на центр кривизны контролируемой поверхности, поворачиваютлинзу относительно опоры и регистрируют изменение интерференционной ктины, по которой судят о Форме детли 2 .15 Этот способ может быть применендля контроля шариковых линз, еслииспольэовать лазерный интерферометрбез ветви сравнения и наблюдать картину интерференции двух пучков, один 20 иэ которых отражен от верхней поверхности шариковой линзы, а дру"гой от нижней поверхности.Интерференционная картина можетнаблюдаться в плоскости, расположенной достаточно далеко от плоскостиизображения, например в плоскостизрачка, так как вследствие фокусировки объектива на центр кривизны,р плоскости изображения каждый пучок Ю стягивается в точку.Недостатком этого способа является сложность процесса контроля, Сложность обусловлена чувствительностьюинтерференционной картины к смещениям центра шариковой линзы поперекоптической оси объектива, а поскольку ни шариковая линза, ни опора неявляются идеально жесткими, идеальногладкими и идеально чистыми, то длястабильной фиксации поверхности шариковой линзы относительно опоры необходимо, во-первых, предъявить оченьвысокие требования к конструкции опоры,во"вторых, обеспечить надежный прижим шариковой линзы к опоре, не повреждая при этом поверхности линзы,что требует специальных оправ, и,в-третьих, обеспечить аккуратный поворот шариковой линзы относительноопоры.Цель изобретения - упрощение процесса контроля,Поставленная цель достигаетсятем, что интерференционную картинурегистрируют в плоскости изображения,а объектив фокусируют на плоскость,расположенную от центра линзы на расстоянии , удовлетворяющем условиям-г с С с Згллллл где с - координата, отсчитываемаявдоль оси объектива от центра шариковой линзы в направлении от объектива;и - показатель преломления материала шариковой линзы,А - числовая апертура объективаХ - длина волны излучения лазера,г - радиус шариковой линзы.Шариковую линзу устанавливают наопору, имеющую поворотную платформуи неподвижные упоры, и вращают поворотную платформу.На фиг. 1 показана принципиальнаясхема устройства для осуществленияспособа измерения геометрических размеров прозрачных труб; на фиг. 2опора.Устройство для осуществления предлагаемого способа содержит (фиг.1)лазер 1, линзу 2, светоделитель 3,объектив 4,.сетку 5 со шкалой, окуляр б и шариковую линзу 7.Способ осуществляется следующимобразом.Параллельный пучок, выходящий иэ лазера 1, собирается линзой 2 в точку, которая проектируется объективом 4 в плоскость, находящуюся на расстоянии с от центра шариковой линзы 7. Пучки, отраженные от верхней и нижней поверхности шариковой линзы 7, проекцируются объективом 4 в плоскость изображений, расположенную на таком же расстоянии от светоделителя 3, что и точка схода пучка после линзы.2. В плоскости изображений помещена сетка 5 со шкалой, по кото;- рой оценивают смещение интерферен - ционных полос. Интерференционная картина наблюдается с помощью окуляра б, Шариковая линза 7 помещается на опору, имеющую наклонную поворотную платформу 8 (фиг,2) с неподвижейными упорами 9, которые фиксируют положение центра шариковой линзы.Испытуемую шариковую линзу 7 помещают в лазерный интерферометр на опору, содержащую поворотную платформу 8 и упоры 9, определяющие положение шариковой линзы. Объектив 4 интерферометра фокусируют сначала на центр кривизны шариковой линзы, что наблюдается как стягивание в точку двух отраженных от шариковой линзыпучков, а затем приближают шариковую линзу к объективу 4, наблюдаяв окуляр б до тех пор, пока в плоскооти изображения не появится, интерференционная картина, содержащая2-5 колец, Затем поворотную платформу вращают, наблюдая в окуляр 6,и оценивают по шкале сетки 5 изме 1, 25 нение радиуса одной из интерференционных полос.Шариковые линзы являются наиболеетрудно контролируемыми линзами припроизводстве микрообъективов. В ЗО настоящее время контроль таких линзпроизводится выборочно в малых количествах, так как он является оченьтрудоемким и требует применения специальных оправ (время, требуемое у для контроля одной линзы, составляетоколо 5 мин, но при этом являетсясубъективным и не обеспечивает высокой точности).Предлагаемый способ контроля требует времени не более 5 с на каждуюлинзу, что дает возможность обеспечить сплошной и более точный контроль при крупносерийном выпуске микрообъективов, исчисляемом сотнямитысяч штук в год. Это в свою очередь 45 позволяет значительно облегчить итем самым удешевить последующуюсборку микрообъективов и повыситьих качество.Расчеты показывают, что интерфе- Я ренционная картина .в плоскости изображения практически нечувствительнак смещениям центра шариковой линзыкак вдоль, так и поперек оптическойоси объектива. Она имеет вид концент-рических колец внутри освещенногополя размеры и положение которыхзависят от положения центра, но независят от разности хода между лучами, отраженными от нижней и верхнейповерхности шариковой линзы, Размеры 40 и положение колец зависят только отуказанной разности хода и не зависятот положения центра.Если вследствие погрешности формыповерхности или неоднородности мате риала шариковой линзы указанная раз800627 нсть хода будет неодинакова в различных сечениях шариковой линзы, то при ее вращении интерференционные кольца периодически сжимаются и расширяются на величину различия в разности хода. Условие, налагаемое на расстояние от центра шариковой линзы до плоскости фокусировки, необходимо для того, чтобы размер осве-. щенного поля был не менее одного интерференционного кольца.Оптимальная плоскость фокусировки, ,как нокаэывают расчеты,. расположена за центром шариковой линзы примерно на расстоянии радиуса от нее, т.е окатим= гПри- г или-" З 1 ин-терференционная картина пропадает, а вне интервала (-г, Зг) она существует, но малоконтрастна. Так как при предлагаемом способе интерференционная картина нечувствительна к смещениям центра шариковой линзы, то для повыаения производительности контроля шариковую линзу устанавливают на опору, имеющую наклонную поворотную платформу и упоры, и вращают поворотную платформу. При вращении платформы шарик перекатывается, но его центр, определяемый упорами, почти не смещается, вследствие чего картина интерференции остается видной. Частота изменений радиусов колец интерференционной картины пропорциональна скорости вращения платформы и может быть достаточно большой, поэтому время контроля каждой шариковой линзы можно свести к секундам, Не занимает время также установка и снятие шариковых линз, в то время, как в известных способах кажную контролируемую линзу надо закреплять в специальных оправах. формула изобретения1. Способ контроля формы поверхчости шариковых линз, заключающийс.в том, что устанавливают линзу нажесткую опору в лазерном интерферометре, имеющем обьектив в рабочейветви, поворачивают линзу относительно опоры и регистрируют изменениеинтерференционной картины, о т л и -ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюупрощения процесса контроля, интерференционную картину регистрируют вплоскости иэображения, а объектив фокусируют на плоскость, расположеннуюот центра линзы на расстоянииудовлетворяющем условиям 15-г сЗг1 с .Гл п,1 где с - координата, отсчитываемая20 вдоль оси объектива от центрашариковой линзы в направлении от объектива,- радиус шариковой линзы,И - показатель преломления ма 1 е 25 риала шариковой линзы,А - числовая апертура объектива,А - длина волны излучения лазера.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышенияпроизводительности контроля, шариковую линзу устанавливают на опору,имеющую поворотную платформу и неподвижные упоры, и вращают поворотнуюплатформу.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР960130, кл. 42 Ь .34/11, 1941.2. Авторское свидетельство СССР9574604, кл. С 01 В 11/24,40 С 01 В 9/02, 1977 (прототип).800627 ие. 2 Составитель Л.Лобзоваедактор М.Лысогорова Техред М.КОштура Корректор М,Шаооши Заказ 103 исное 1130 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,ИИПИ Госудрспо делам изо Москва, йТираж 653 Повенного ксиитета СССРретений и открытий5, Раушская наб., д. 4