Устройство для измерения толщины оптической детали

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ОПТИЧЕСКОЙ ДЕТАЛИ(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы(72) Автор Яничкин Валентин Викторович(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный университет имени Янки Купалы(57) Устройство для измерения толщины оптической детали, содержащее осветитель, светоделитель, объектив, формирующий сходящийся пучок лучей, регистрирующую часть,расположенную в обратном ходе лучей за светоделителем, отличающееся тем, что светоделитель и объектив выполнены в виде одного или нескольких голограммных элементов,периферийная часть которых выполнена в виде голограммной линзы, зарегистрированной,например, при интерференции расходящейся и сходящейся волн и формирующей сходящийся пучок лучей, а центральная часть выполнена в виде дифракционной решетки, зарегистрированной при интерференции двух плоских волн и установленной в фокусе отраженного от исследуемой детали пучка. 93922013.08.30 Полезная модель относится к области оптического приборостроения и может быть использована для измерения толщины плоскопараллельных оптических деталей, таких как предметные стекла микроскопов, светофильтры, защитные стекла и другие плоские оптические детали. Известно устройство контроля толщины 1. Данное устройство содержит вертикально установленный стрелочный индикатор. Недостатком этого устройства является наличие соприкосновения измерительного инструмента с поверхностью контролируемой детали,что может привести к повреждениям поверхности. Известно также устройство для измерения толщины оптической детали 2, содержащее два автоколлимациониых микроскопа, закрепленных на вертикальной стойке, и столик для крепления. Верхний микроскоп передвижной и соединен с индикатором, по которому можно отсчитывать величину его перемещения, нижний микроскоп неподвижен. Для измерения толщины деталь устанавливают на столик и перемещают его до получения автоколлимационного изображения от нижней поверхности в нижнем микроскопе,затем перемещают верхний микроскоп до получения автоколлимационного изображения от верхней поверхности. По показателям индикатора определяют толщину детали. К недостаткам известного устройства можно отнести трудоемкость и длительность процесса измерения, включающего два перемещения для измерения толщины в одной точке. Поскольку при контроле толщины следует проводить измерения как минимум в трех точках, этот недостаток приводит к сравнительно большим затратам времени. Другим недостатком известного устройства является сравнительная сложность его конструкции, включающая высококачественные объективы и точный механизм перемещения и индикации. Технической задачей, на решение которой направлена данная полезная модель, является создание устройства, позволяющего сократить временные затраты на проведение измерения и одновременное упрощение конструкции. Поставленная задача решается благодаря тому, что в известном устройстве для измерения толщины, содержащем осветитель, светоделитель, объектив, формирующий сходящийся пучок лучей и регистрирующую часть, расположенную в обратном ходе лучей за светоделителем, предусмотрены следующие отличия светоделитель и объектив выполнены в виде одного или нескольких голограммных элементов, периферийная часть которых выполнена в виде голограммной линзы, зарегистрированной, например, при интерференции расходящейся и сходящейся волн и формирующей сходящийся пучок лучей, а центральная часть выполнена в виде дифракционной решетки, зарегистрированной,например, при интерференции двух плоских волн и установленной в фокусе отраженного от исследуемой детали пучка. Принципиальная схема устройства приведена на фигуре. Устройство для измерения толщины оптической детали содержит осветитель 1, отрицательную линзу 2, голограммный элемент 3, исследуемую деталь 4, регистрирующую часть 5. Устройство для измерения толщины оптической детали работает следующим образом. Осветитель 1 (например, лазер) освещает отрицательную линзу 2, которая формирует расходящийся пучок лучей. Пучок лучей освещает голограммный элемент 3, периферийная часть голограммного элемента 3 формирует сходящийся пучок лучей, который отражается от верхней поверхности исследуемой детали 4 и фокусируется вблизи центра голограммного элемента, где записана дифракционная решетка. Исследуемая деталь устанавливается таким образом, чтобы нижняя поверхность была перпендикулярна оси сходящегося пучка лучей, например, на трех точках опоры. В результате дифракции на дифракционной решетке образуется несколько дифрагированных волн и прямопрошедшая волна. Период решетки выбран таким образом, чтобы происходило перекрытие-х порядков дифракции с прямолинейной волной, например где- период решетки,- длина волны,- числовая апертура сходящегося пучка. В области перекрытия пучков происходит интерференция, которая анализируется в регистрирующей части 5, например на экране. Интерференционная картина представляет собой прямолинейные полосы, число которых в половине апертуры пучка связано с расстоянием от фокуса сходящегося пучка до дифракционной решетки формулой 2, где- число полос в половине апертуры,- расстояние от фокуса до дифракционной решетки вдоль оси пучка,- числовая апертура,- длина волны. На фигуре изображено устройство с одним голограммным элементом 3. Для измерения толщины одновременно в нескольких точках формируется несколько идентичных голограммных элементов, причем освещение всех элементов производится одним расходящимся пучком. Элементы могут быть зарегистрированы на одной пластинке. Измерение толщины оптической детали производится следующим образом вначале устройство настраивается на контроль заданной толщины с помощью эталонной пластинки. При этом нижнюю поверхность эталонной пластинки устанавливают таким образом,чтобы интерференционная картина для всех точек контроля была настроена на бесконечно широкую полосу. Затем устанавливают вместо эталона контролируемую деталь и, наблюдая интерференционную картину, определяют по числу полос отклонение от толщины в каждой точке контроля. Предложенное устройство для измерения толщины оптической детали имеет существенно более простую конструкцию по сравнению с прототипом, поскольку отсутствуют механизмы точных вертикальных перемещений и индикации, а также высококачественных оптических элементов. Измерение толщины оптической детали на предложенном устройстве производится быстрее, чем устройстве-прототипе, поскольку не требуется производить механическое перемещение деталей устройства. Кроме того, измерение толщины оптической детали осуществляется сразу в нескольких точках, что в свою очередь приводит к повышению производительности измерения, особенно когда измеряются большие партии одинаковых деталей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 3