RU2612918C1 - Device for determining positions of defects on aspherical surface of optical part (versions) - Google Patents

Device for determining positions of defects on aspherical surface of optical part (versions) Download PDF

Info

Publication number
RU2612918C1
RU2612918C1 RU2015137891A RU2015137891A RU2612918C1 RU 2612918 C1 RU2612918 C1 RU 2612918C1 RU 2015137891 A RU2015137891 A RU 2015137891A RU 2015137891 A RU2015137891 A RU 2015137891A RU 2612918 C1 RU2612918 C1 RU 2612918C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
aspherical surface
mark
beam splitter
plane
strokes
Prior art date
Application number
RU2015137891A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2612918C9 (en
Inventor
Николай Петрович Ларионов
Анатолий Романович Агачев
Original Assignee
Николай Петрович Ларионов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Николай Петрович Ларионов filed Critical Николай Петрович Ларионов
Priority to RU2015137891A priority Critical patent/RU2612918C9/en
Publication of RU2612918C1 publication Critical patent/RU2612918C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2612918C9 publication Critical patent/RU2612918C9/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/30Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
    • G01B11/303Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces using photoelectric detection means

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

FIELD: test and measurement equipment.
SUBSTANCE: invention relates to test and measurement equipment and is aimed at increasing the accuracy of determining positions of defects on aspherical surfaces of both the second and a higher order during their formation. Device comprises a monochromatic light source, an afocal system, a beam splitter to form the reference and the object branches and a receiving part. In the object branch there are the first focusing lens with a diaphragm in its back focal plane, a synthesized holographic optical element consisting of an axial synthetic hologram-compensator and two coaxial with it adjustment holograms, in the reference branch there is a flat reference mirror fixed perpendicularly to the beams propagating from the beam splitter, in the receiving part there are in series: a rotary flat mirror, the second focusing lens, a photodetector and an information display unit. Herewith in one version the device additionally contains one mark with two crossing each other strokes installed between the beam splitter and the first focusing lens and aligned with an intermediate image of the aspherical surface of the optical part, in another version the device contains two marks, each with two crossing each other strokes, one of which is located between the afocal system and the beam splitter and aligned with the intermediate image of the aspherical surface, and the second mark is located in the receiving part between the flat rotary mirror and the second focusing lens and is aligned with the intermediate image of the aspherical surface of the optical part.
EFFECT: technical result is the increase of accuracy of determining positions of defects on an aspherical surface of an optical part.
4 cl, 4 dwg, 2 tbl

Description

Предлагаемое изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано в оптическом производстве для контроля асферических поверхностей оптических деталей в процессе их формообразования.The present invention relates to instrumentation and can be used in optical production to control the aspherical surfaces of optical parts during their shaping.

Известно устройство для определения положений дефектов на асферических поверхностях второго порядка оптических деталей [Пуряев Д.Т. Методы контроля оптических асферических поверхностей. М., «Машиностроение», 1976, С. 83-87]. Устройство содержит источник излучения и установленные последовательно по ходу световых лучей конденсор, диафрагму, коллиматорный объектив, формирующий параллельный пучок световых лучей, светоделитель, предназначенный для разделения параллельного пучка световых лучей на две ветви - опорную и объектную, в объектной ветви по ходу прошедших светоделитель лучей установлены фокусирующий объектив и автоколлимационное зеркало, в опорной ветви перпендикулярно к параллельному пучку световых лучей, отраженному от светоделителя, установлено плоское зеркало, отражающее падающий на него параллельный пучок световых лучей к светоделителю, пропускающему часть этого пучка световых лучей в приемную часть, содержащую телескопическую лупуA device for determining the positions of defects on aspherical surfaces of the second order of optical parts [Puryaev D.T. Control methods for optical aspherical surfaces. M., "Engineering", 1976, S. 83-87]. The device contains a radiation source and a condenser, a diaphragm, a collimator lens forming a parallel beam of light rays, a beam splitter designed to separate a parallel beam of light rays into two branches — the reference and the object, installed in the object branch along the transmitted beam splitter — installed in series with the light beams. a focusing lens and an autocollimation mirror, installed in the reference branch perpendicular to a parallel beam of light rays reflected from the beam splitter a flat mirror reflecting a parallel beam of light rays incident on it to a beam splitter passing a part of this light beam into a receiving part containing a telescopic magnifier

В процессе контроля оптическая деталь с асферической поверхностью устанавливается в объектную ветвь устройства таким образом, чтобы геометрический фокус F1 контролируемой асферической поверхности совпал с фокусом F' фокусирующего объектива. В результате освещающий асферическую поверхность пучок световых лучей после отражений последовательно от асферической поверхности, автоколлимационного зеркала, асферической поверхности и светоделителя будет поступать из объектной ветви в приемную часть. Картина интерференции, образованная в приемной части в результате интерференции световых волн, соответствующих пучкам световых лучей, пришедших из объектной и опорной ветвей, наблюдается визуально и фотографируется с использованием телескопической лупы. Посредством интерференционных полос этой картины визуализируются положения дефектов на контролируемой асферической поверхности. Для определения координаты y этих дефектов используется приближенная формулаIn the control process, an optical part with an aspherical surface is installed in the object branch of the device so that the geometric focus F 1 of the controlled aspherical surface coincides with the focus F 'of the focusing lens. As a result, a beam of light rays illuminating an aspherical surface after reflections in series from an aspherical surface, an autocollimation mirror, an aspherical surface, and a beam splitter will come from the object branch to the receiving part. The interference pattern formed in the receiving part as a result of the interference of light waves corresponding to beams of light rays coming from the object and support branches is observed visually and photographed using a telescopic magnifier. Through the interference fringes of this pattern, the positions of the defects on a controlled aspherical surface are visualized. An approximate formula is used to determine the y coordinate of these defects

Figure 00000001
Figure 00000001

где y - ордината асферической поверхности в декартовой системе координат, центр которой совмещен с вершиной асферической поверхности,where y is the ordinate of the aspherical surface in the Cartesian coordinate system, the center of which is aligned with the vertex of the aspherical surface,

OF1 - параметр геометрического фокуса контролируемой асферической поверхности второго порядка,OF 1 - parameter of the geometric focus of the controlled aspherical surface of the second order,

Figure 00000002
- фокусное расстояние фокусирующего объектива в объектной ветви,
Figure 00000002
- the focal length of the focusing lens in the object branch,

h - высота, на которой луч, распространяющийся от светоделителя, входит в фокусирующий объектив. Поскольку уравнение исходной асферической поверхности и фокусное расстояние фокусирующего объектива известны, то по данной формуле становится возможным определить координату y по измеренной величине h, которую определяют по интерференционной картине как половину расстояния между симметричными точками с искривлениями интерференционной полосы или как радиус интерференционного кольца.h is the height at which the beam propagating from the beam splitter enters the focusing lens. Since the equation of the initial aspherical surface and the focal length of the focusing lens are known, using this formula it becomes possible to determine the y coordinate from the measured value of h, which is determined by the interference pattern as half the distance between symmetrical points with distortions of the interference band or as the radius of the interference ring.

Недостатком данного устройства является то, что оно позволяет контролировать асферические поверхности только второго порядка. Это обусловлено тем, что принцип работы устройства основан на использовании свойств анаберрационных точек асферических поверхностей второго порядка и применении в этом случае автоколлимационного зеркала либо сферического (при контроле гиперболических, эллиптических и параболических поверхностей), либо плоского (при контроле параболических поверхностей).The disadvantage of this device is that it allows you to control aspherical surfaces only of the second order. This is due to the fact that the device’s principle of operation is based on the use of the properties of anaberration points of second-order aspherical surfaces and the use of an autocollimation mirror in this case, either spherical (when controlling hyperbolic, elliptic and parabolic surfaces), or flat (when controlling parabolic surfaces).

Недостатком данного устройства является также и то, что определение координаты y дефектов на контролируемой поверхности по приведенной выше формуле пригодно только для зональных (осесимметричных) ошибок, а для местных (не осесимметричных) дефектов координаты y определить не удается, так как высоту h в данном случае по интерференционной картине измерить невозможно. Кроме того, данное устройство обладает невысокой точностью, обусловленной использованием приближенной формулы (1) для нахождения координаты y асферической поверхности.The disadvantage of this device is also that the determination of the y coordinate of defects on the surface under control according to the above formula is only suitable for zonal (axisymmetric) errors, and for local (non-axisymmetric) defects, the y coordinates cannot be determined, since the height h in this case it is impossible to measure from the interference pattern. In addition, this device has low accuracy due to the use of approximate formula (1) to find the coordinate y of the aspherical surface.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой группе изобретений является устройство для определения положений дефектов на асферических поверхностях оптических деталей [Ларионов Н.П., Лукин А.В., Нюшкин А.А. Контроль малогабаритной асферической оптики с помощью синтезированных голограмм // Оптический журнал, 2011, т. 78, №4, С. 61-64]. Это устройство содержит монохроматический источник света (лазер) и последовательно установленные по ходу световых лучей афокальную систему, светоделитель для формирования опорной и объектной ветвей и приемной части, установленные в объектной ветви по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, первый фокусирующий объектив для формирования сходящегося гомоцентрического пучка световых лучей со светящейся точкой в его заднем фокусе, синтезированный голограммный оптический элемент, состоящий из трех осевых соосных между собой синтезированных голограмм, одна из которых является голограммой-компенсатором, а две другие голограммы являются котировочными, плоское эталонное зеркало, установленное в опорной ветви перпендикулярно к световым лучам, распространяющимся от светоделителя, установленные в приемной части по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, второй фокусирующий объектив, фотоприемное устройство и блок отображения информации.The closest in technical essence to the proposed group of inventions is a device for determining the positions of defects on the aspherical surfaces of optical parts [Larionov NP, Lukin AV, Nyushkin AA Control of small-sized aspherical optics using synthesized holograms // Optical Journal, 2011, v. 78, No. 4, P. 61-64]. This device contains a monochromatic light source (laser) and an afocal system sequentially installed along the light rays, a beam splitter for forming the reference and object branches and a receiving part, installed in the object branch along the light rays propagating from the beam splitter, the first focusing lens for forming a converging homocentric a beam of light rays with a luminous dot in its back focus, a synthesized hologram optical element consisting of three axial coaxial between synthesized holograms, one of which is a compensating hologram, and the other two holograms are quotation marks, a flat reference mirror installed in the supporting branch perpendicular to the light rays propagating from the beam splitter, installed in the receiving part along the light rays propagating from the beam splitter, focusing lens, photodetector and information display unit.

В данном устройстве дефекты на контролируемой асферической поверхности оптической детали определяют путем анализа интерференционной картины, зарегистрированной фотоприемным устройством и выведенной на экран блока отображения информации.In this device, defects on the controlled aspherical surface of the optical part are determined by analyzing the interference pattern recorded by the photodetector and displayed on the screen of the information display unit.

Недостатком данного устройства является невысокая точность определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали, обусловленная тем, что в устройстве отсутствует механизм для точного определения положения дефектов.The disadvantage of this device is the low accuracy of determining the positions of defects on the aspherical surface of the optical part, due to the fact that the device does not have a mechanism for accurately determining the position of defects.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является повышение точности определения положений дефектов на асферических поверхностях как второго, так и более высоких порядков.The task to which the proposed technical solution is directed is to increase the accuracy of determining the positions of defects on aspherical surfaces of both second and higher orders.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом устройстве для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали, содержащем монохроматический источник света и последовательно установленные по ходу световых лучей афокальную систему, светоделитель для формирования опорной и объектной ветвей и приемной части, установленные в объектной ветви по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, первый фокусирующий объектив для формирования сходящегося гомоцентрического пучка световых лучей со светящейся точкой в его заднем фокусе, синтезированный голограммный оптический элемент, состоящий из трех осевых соосных между собой синтезированных голограмм, одна из которых является голограммой-компенсатором, а две другие голограммы являются котировочными, плоское эталонное зеркало, установленное в опорной ветви перпендикулярно к световым лучам, распространяющимся от светоделителя, установленные в приемной части по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, второй фокусирующий объектив, фотоприемное устройство и блок отображения информации, устройство дополнительно содержит марку с двумя пересекающимися между собой штрихами, расположенную между светоделителем и первым фокусирующим объективом и совмещенную с промежуточным изображением асферической поверхности оптической детали, при этом марка закреплена в узле, снабженном механизмом угловых поворотов для угловой ориентации марки и тремя линейными каретками для выполнения возможности смещения марки в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых перпендикулярно к плоскости расположения ее штрихов, для чего каждая линейная каретка снабжена приводом, подключенным к блоку управления приводами, для обеспечения возможности измерения величины смещения марки каждая линейная каретка снабжена датчиком линейного перемещения, подключенным на вход блока цифровой индикации, в приемной части по ходу световых лучей после светоделителя установлено плоское поворотное зеркало, в задней фокальной плоскости первого фокусирующего объектива установлена диафрагма;The solution of this problem is achieved by the fact that in the proposed device for determining the positions of defects on the aspherical surface of an optical part containing a monochromatic light source and an afocal system sequentially installed along the light rays, a beam splitter for forming the support and object branches and the receiving part, installed in the object branch by the first light focusing lens to form a converging homocentric beam of light propagating from the beam splitter of rays with a luminous point in its back focus, a synthesized hologram optical element consisting of three axial coaxial synthesized holograms, one of which is a compensating hologram, and the other two holograms are quotation marks, a flat reference mirror mounted in the reference branch perpendicular to light rays propagating from the beam splitter installed in the receiving part along the light rays propagating from the beam splitter, the second focusing lens, photodetector the triad and the information display unit, the device additionally contains a mark with two intersecting strokes located between the beam splitter and the first focusing lens and combined with an intermediate image of the aspherical surface of the optical part, the mark being fixed in a node equipped with an angular rotation mechanism for angular orientation of the mark and three linear carriages for the possibility of shifting marks in three mutually perpendicular directions, one of which is perpendicular to the flatness of the location of its strokes, for which each linear carriage is equipped with a drive connected to the drive control unit, in order to be able to measure the displacement of the brand, each linear carriage is equipped with a linear displacement sensor connected to the input of the digital display unit, in the receiving part along the light rays after the beam splitter a flat rotary mirror is installed, a diaphragm is installed in the rear focal plane of the first focusing lens;

а также тем, что оба штриха марки пересекаются друг с другом под углом 90 градусов и каждый из них ориентирован параллельно одному из двух направлений смещения марки, параллельных плоскости расположения пересекающихся между собой двух штрихов.as well as the fact that both strokes of the mark intersect each other at an angle of 90 degrees and each of them is oriented parallel to one of the two directions of the stamp’s displacement, parallel to the plane of arrangement of two strokes intersecting each other.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом устройстве для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали, содержащем монохроматический источник света и последовательно установленные по ходу световых лучей афокальную систему, светоделитель для формирования опорной и объектной ветвей и приемной части, установленные в объектной ветви по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, первый фокусирующий объектив для формирования сходящегося гомоцентрического пучка световых лучей со светящейся точкой в его заднем фокусе, синтезированный голограммный оптический элемент, состоящий из трех осевых соосных между собой синтезированных голограмм, одна из которых является голограммой-компенсатором, а две другие голограммы являются котировочными, плоское эталонное зеркало, установленное в опорной ветви перпендикулярно к световым лучам, распространяющимся от светоделителя, установленные в приемной части по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, второй фокусирующий объектив, фотоприемное устройство и блок отображения информации, устройство дополнительно содержит первую марку с двумя пересекающимися между собой штрихами, расположенную между афокальной системой и светоделителем и совмещенную с первым промежуточным изображением асферической поверхности оптической детали, при этом первая марка закреплена в первом узле, снабженном механизмом угловых поворотов для угловой ориентации первой марки и тремя линейными каретками для выполнения возможности смещения первой марки в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых перпендикулярно к плоскости расположения ее штрихов, для чего каждая линейная каретка снабжена приводом, подключенным к первому блоку управления приводами, для обеспечения возможности измерения величины смещения первой марки каждая линейная каретка снабжена датчиком линейного перемещения, подключенным на вход первого блока цифровой индикации, в приемной части по ходу световых лучей после светоделителя установлено плоское поворотное зеркало, введена вторая марка с двумя пересекающимися между собой штрихами, которая совмещена со вторым промежуточным изображением асферической поверхности оптической детали и закреплена во втором узле, снабженном механизмом угловых поворотов для угловой ориентации второй марки и тремя линейными каретками для выполнения возможности смещения второй марки в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых перпендикулярно к плоскости расположения ее штрихов, для чего каждая линейная каретка снабжена приводом, подключенным к второму блоку управления приводами, для обеспечения возможности измерения величины смещения второй марки каждая линейная каретка снабжена датчиком линейного перемещения, подключенным на вход второго блока цифровой индикации, в задней фокальной плоскости первого фокусирующего объектива установлена диафрагма;The solution of this problem is achieved by the fact that in the proposed device for determining the positions of defects on the aspherical surface of an optical part containing a monochromatic light source and an afocal system sequentially installed along the light rays, a beam splitter for forming the support and object branches and the receiving part, installed in the object branch by the first light focusing lens to form a converging homocentric beam of light propagating from the beam splitter of rays with a luminous point in its back focus, a synthesized hologram optical element consisting of three axial coaxial synthesized holograms, one of which is a compensating hologram, and the other two holograms are quotation marks, a flat reference mirror mounted in the reference branch perpendicular to light rays propagating from the beam splitter installed in the receiving part along the light rays propagating from the beam splitter, the second focusing lens, photodetector the triad and the information display unit, the device further comprises a first mark with two intersecting strokes located between the afocal system and the beam splitter and combined with the first intermediate image of the aspherical surface of the optical part, while the first mark is fixed in the first node equipped with an angular rotation mechanism for angular orientation of the first mark and three linear carriages to enable the first mark to be displaced in three mutually perpendicular directions, one of which it is perpendicular to the plane of its strokes, for which each linear carriage is equipped with a drive connected to the first drive control unit, to enable measurement of the displacement of the first mark, each linear carriage is equipped with a linear displacement sensor connected to the input of the first digital display unit, in the reception parts along the light rays after the beam splitter installed a flat rotary mirror, introduced a second mark with two intersecting strokes, which together it with a second intermediate image of the aspherical surface of the optical part and is fixed in the second node equipped with an angular rotation mechanism for angular orientation of the second mark and three linear carriages to enable the second mark to be displaced in three mutually perpendicular directions, one of which is perpendicular to the plane of its strokes, why each linear carriage is equipped with a drive connected to the second drive control unit, to enable measurement of the value, see scheniya second linear mark, each carriage is provided with a linear displacement sensor connected to the second input digital display unit, in the back focal plane of the first aperture of the focusing lens is set;

а также тем, что оба штриха каждой марки пересекаются друг с другом под углом 90 градусов и каждый из них ориентирован параллельно одному из двух направлений смещения соответствующей ему марки, параллельных плоскости расположения пересекающихся между собой двух штрихов.as well as the fact that both strokes of each mark intersect each other at an angle of 90 degrees and each of them is oriented parallel to one of the two directions of displacement of the corresponding mark parallel to the plane of arrangement of two strokes intersecting each other.

На фиг. 1 изображена принципиальная оптическая схема предложенного устройства для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали с применением одной марки М, расположенной в объектной ветви между светоделителем и первым фокусирующим объективом.In FIG. 1 shows a schematic optical diagram of the proposed device for determining the positions of defects on the aspherical surface of an optical part using one brand M located in the object branch between the beam splitter and the first focusing lens.

На фиг. 2 изображена принципиальная оптическая схема предложенного устройства для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали с применением двух марок M1 и М2, одна из которых (M1) расположена между афокальной системой и светоделителем, а вторая (М2) - в приемной части между плоским поворотным зеркалом и вторым фокусирующим объективом.In FIG. 2 shows a schematic optical diagram of the proposed device for determining the positions of defects on the aspherical surface of an optical part using two grades M1 and M2, one of which (M1) is located between the afocal system and the beam splitter, and the second (M2) is in the receiving part between the flat rotary mirror and a second focusing lens.

На фиг. 3 и фиг. 4 приведены интерферограммы, полученные при контроле конкретной асферической поверхности оптической детали, предложенным устройством (фиг. 2) с применением марки M1, расположенной между афокальной системой и светоделителем, и марки М2, расположенной в приемной части между плоским поворотным зеркалом и вторым фокусирующим объективом.In FIG. 3 and FIG. Figure 4 shows the interferograms obtained by monitoring a specific aspherical surface of the optical part proposed by the device (Fig. 2) using the M1 brand located between the afocal system and the beam splitter, and the M2 brand located in the receiving part between the flat rotary mirror and the second focusing lens.

Предлагаемое устройство (на фиг. 1) для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали содержит монохроматический (лазерный) источник света 1, последовательно установленные по ходу световых лучей афокальную систему 2, светоделитель 3, разделяющий падающий на него пучок световых лучей на два пучка, один из которых (отраженный от светоделителя 3) поступает в опорную ветвь, а другой (прошедший свтоделитель 3) - в объектную ветвь устройства. В опорной ветви перпендикулярно к световым лучам, распространяющимся от светоделителя 3, установлено плоское эталонное зеркало 4. В объектной ветви по ходу световых лучей последовательно установлены узел 5 с закрепленной на нем маркой М, при этом узел 5 снабжен механизмом угловых поворотов 6 и линейными каретками 7, 8 и 9 для угловой ориентации марки М и смещения ее линейными каретками в трех взаимно перпендикулярных направлениях, первый фокусирующий объектив 10 с задним фокусным расстоянием

Figure 00000003
для формирования в заднем фокусе светящейся точки A, диафрагма 11, расположенная в задней фокальной плоскости первого фокусирующего объектива 10, синтезированный голограммный оптический элемент 12, расположенный на расстоянии s от светящейся точки A до точки O1 на передней поверхности его подложки и состоящий из трех осевых соосных между собой синтезированных голограмм: голограммы-компенсатора 13, формирующей в проходящем свете осесимметричный пучок световых лучей, ось которого задает оптическую ось в объектной ветви, юстировочной голограммы 14, формирующей в отраженном свете автоколлимационное изображение A'14 светящейся точки A, и юстировочной голограммы 15, формирующей в проходящем свете светящуюся точку-репер Aреп, расположенную на расстоянии d2 от точки О2 на задней поверхности подложки синтезированного голограммного оптического элемента 12 и совпадающую с вершиной О3 асферической поверхности 16. Толщина подложки синтезированного голограммного оптического элемента 12 равна d1. Марка М ориентирована таким образом, чтобы плоскость расположения ее двух пересекающихся между собой штрихов была совмещена с плоскостью промежуточного изображения ППИ асферической поверхности 16 оптической детали 17, расположенной между светоделителем 3 и первым фокусирующим объективом 10. В приемной части по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя 3, установлены плоское поворотное зеркало 18, второй фокусирующий объектив 19, фотоприемное устройство (например, цифровая видеокамера) 20 с плоскостью регистрации 21 его светочувствительных элементов и блок отображения информации (например, монитор) 22. Устройство также содержит приводы 23, 24 и 25, соединенные с линейными каретками 7, 8 и 9 соответственно и подключенные к блоку управления приводами 26 для придания смещений марке М в трех взаимно перпендикулярных направлениях, датчики линейных перемещений 27, 28 и 29, которыми снабжены линейные каретки 7, 8 и 9, соответственно подключенные к входу блока цифровой индикации 30 величин смещений марки М в трех взаимно перпендикулярных направлениях.The proposed device (in Fig. 1) for determining the positions of defects on the aspherical surface of the optical part contains a monochromatic (laser) light source 1, sequentially installed along the path of the light rays afocal system 2, a beam splitter 3, dividing the incident beam of light rays into two beams, one of which (reflected from the beam splitter 3) enters the reference branch, and the other (the last beam splitter 3) enters the object branch of the device. In the reference branch, perpendicular to the light rays propagating from the beam splitter 3, a flat reference mirror 4 is installed. In the object branch, a node 5 is sequentially mounted along the light rays with the M mark attached to it, while the node 5 is equipped with an angular rotation mechanism 6 and linear carriages 7 8 and 9 for the angular orientation of the M mark and its displacement by linear carriages in three mutually perpendicular directions, the first focusing lens 10 with a rear focal length
Figure 00000003
to form a luminous point A in the back focus, an aperture 11 located in the rear focal plane of the first focusing lens 10, a synthesized hologram optical element 12 located at a distance s from the luminous point A to the point O 1 on the front surface of its substrate and consisting of three axial synthesized holograms coaxial with each other: a hologram-compensator 13, forming in transmitted light an axisymmetric beam of light rays, the axis of which defines the optical axis in the object branch, an adjustment hologram we 14 forming reflected light autocollimating image A '14 the luminous point A, and the adjustment of the hologram 15, forming in transmitted light bright spot-frame A rap, disposed at a distance d 2 from the point O 2 to the rear surface of substrate synthesized hologram optical element 12 and coinciding with the vertex O 3 of the aspherical surface 16. The thickness of the substrate of the synthesized hologram optical element 12 is equal to d 1 . Mark M is oriented in such a way that the plane of the location of its two intersecting strokes is aligned with the plane of the intermediate image of the PPI of the aspherical surface 16 of the optical part 17 located between the beam splitter 3 and the first focusing lens 10. In the receiving part along the light rays propagating from the beam splitter 3, a flat rotary mirror 18, a second focusing lens 19, a photodetector (for example, a digital video camera) 20 with a registration plane 21 of its light are installed elements and an information display unit (for example, a monitor) 22. The device also includes actuators 23, 24 and 25 connected to linear carriages 7, 8 and 9, respectively, and connected to the drive control unit 26 to bias the M mark in three mutually perpendicular directions , linear displacement sensors 27, 28 and 29, which are equipped with linear carriages 7, 8 and 9, respectively connected to the input of the digital display unit of 30 magnitudes of the M displacements in three mutually perpendicular directions.

Предлагаемое устройство (на фиг. 2) для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали содержит монохроматический (лазерный) источник света 1, последовательно установленные по ходу световых лучей афокальную систему 2, первую марку M1, светоделитель 3, разделяющий падающий на него пучок световых лучей на два пучка, один из которых (отраженный от светоделителя 3) поступает в опорную ветвь, а другой (прошедший свтоделитель 3) - в объектную ветвь устройства. В опорной ветви перпендикулярно к световым лучам, распространяющимся от светоделителя 3, установлено плоское эталонное зеркало 4. Первая марка M1 закреплена в первом узле 5, снабженном механизмом угловых поворотов 6 для угловой ориентации первой марки M1 и линейными каретками 7, 8 и 9 для смещения ее в трех взаимно перпендикулярных направлениях. В объектной ветви по ходу световых лучей, прошедших светоделитель 3, последовательно установлены первый фокусирующий объектив 10 с задним фокусным расстоянием

Figure 00000003
для формирования в заднем фокусе светящейся точки A, диафрагма 11, расположенная в задней фокальной плоскости первого фокусирующего объектива 10, синтезированный голограммный оптический элемент 12, расположенный на расстоянии s от светящейся точки A до точки O1 на передней поверхности его подложки и состоящий из трех осевых соосных между собой синтезированных голограмм: голограммы-компенсатора 13, формирующей в проходящем свете осесимметричный пучок световых лучей, ось которого задает оптическую ось в объектной ветви, юстировочной голограммы 14, формирующей в отраженном свете автоколлимационное изображение A'14 светящейся точки A, и юстировочной голограммы 15, формирующей в проходящем свете светящуюся точку-репер Ареп, расположенную на расстоянии d2 от точки О2 на задней поверхности подложки синтезированного программного оптического элемента 12 и совпадающую с вершиной О3 асферической поверхности 16. Толщина подложки синтезированного голограммного оптического элемента 12 равна d1. В приемной части по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя 3, установлены плоское поворотное зеркало 18, вторая марка М2, второй фокусирующий объектив 19, фотоприемное устройство (например, цифровая видеокамера) 20 с плоскостью регистрации 21 его светочувствительных элементов и блок отображения информации (например, монитор) 22. Плоскость расположения штрихов первой марки M1 совмещена с плоскостью первого промежуточного изображения ППИ1, расположенного между афокальной системой 2 и светоделителем 3. Линейные каретки 7, 8 и 9 первого узла 5 для крепления первой марки M1 снабжены приводами 23, 24 и 25 соответственно, которые подключены к первому блоку управления приводами 26 для придания смещений первой марке M1 в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Для измерения величин смещений первой марке M1 служат датчики линейных перемещений 27, 28 и 29, которыми снабжены линейные каретки 7, 8 и 9 соответственно и которые подключены к входу первого блока цифровой индикации 30 величин смещений первой марки M1 в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Вторая марка М2 введена в приемную часть после плоского поворотного зеркала 18. При этом она закреплена во втором узле 33, снабженном механизмом угловых поворотов 34 для угловой ориентации второй марки М2 и линейными каретками 35, 36 и 37 для смещения ее в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Плоскость расположения штрихов второй марки М2 совмещена с плоскостью второго промежуточного изображения ППИ2, расположенного между плоским поворотным зеркалом 18 и вторым фокусирующим объективом 19. Линейные каретки 35, 36 и 37 второго узла 33 крепления второй марки М2 снабжены приводами 38, 39 и 40 соответственно, которые подключены к второму блоку управления приводами 41 для придания смещений второй марке М2 в трех взаимно перпендикулярных направлениях. Для измерения величин смещений второй марки М2 служат датчики линейных перемещений 42, 43 и 44, которыми снабжены линейные каретки 35, 36 и 37 соответственно и которые подключены к входу второго блока цифровой индикации 45 величин смещений второй марки М2 в трех взаимно перпендикулярных направлениях.The proposed device (in Fig. 2) for determining the positions of defects on the aspherical surface of the optical part contains a monochromatic (laser) light source 1, an afocal system 2, a first brand M1, a beam splitter 3 separating the incident light beam incident on it, sequentially installed along the light rays into two beams, one of which (reflected from the beam splitter 3) enters the reference branch, and the other (past beam splitter 3) - into the object branch of the device. In the reference branch, perpendicular to the light rays propagating from the beam splitter 3, a flat reference mirror 4 is installed. The first mark M1 is fixed in the first node 5, equipped with an angular rotation mechanism 6 for the angular orientation of the first mark M1 and linear carriages 7, 8 and 9 to shift it in three mutually perpendicular directions. In the object branch along the light rays passing the beam splitter 3, the first focusing lens 10 with a rear focal length is sequentially mounted
Figure 00000003
to form a luminous point A in the back focus, an aperture 11 located in the rear focal plane of the first focusing lens 10, a synthesized hologram optical element 12 located at a distance s from the luminous point A to the point O 1 on the front surface of its substrate and consisting of three axial synthesized holograms coaxial with each other: a hologram-compensator 13, forming in transmitted light an axisymmetric beam of light rays, the axis of which defines the optical axis in the object branch, an adjustment hologram we 14 forming reflected light autocollimating image A '14 the luminous point A, and the adjustment of the hologram 15, forming in transmitted light bright spot-frame A rap, disposed at a distance d 2 from the point O 2 to the rear surface of substrate synthesized by the software of the optical element 12 and coinciding with the vertex O 3 of the aspherical surface 16. The thickness of the substrate of the synthesized hologram optical element 12 is equal to d 1 . In the receiving part along the light rays propagating from the beam splitter 3, a flat rotary mirror 18, a second brand M2, a second focusing lens 19, a photodetector (for example, a digital video camera) 20 with a registration plane 21 of its photosensitive elements and an information display unit (for example , monitor) 22. The plane of the strokes of the first mark M1 is aligned with the plane of the first intermediate image PPI1, located between the afocal system 2 and the beam splitter 3. Linear carriages 7, 8 and 9 per th unit 5 for fixing the first mark M1 provided with actuators 23, 24 and 25 respectively, which are connected to first drive control unit 26 to make the displacement of the first mark M1 in three mutually perpendicular directions. To measure the displacement values of the first mark M1, linear displacement sensors 27, 28 and 29 are used, which are equipped with linear carriages 7, 8 and 9, respectively, and which are connected to the input of the first digital display unit 30 of the displacement values of the first mark M1 in three mutually perpendicular directions. The second mark M2 is introduced into the receiving part after the flat rotary mirror 18. At the same time, it is fixed in the second node 33, equipped with an angular rotation mechanism 34 for the angular orientation of the second mark M2 and linear carriages 35, 36 and 37 for its displacement in three mutually perpendicular directions. The plane of the strokes of the second brand M2 is aligned with the plane of the second intermediate image PPI2 located between the flat rotary mirror 18 and the second focusing lens 19. The linear carriages 35, 36 and 37 of the second attachment unit 33 of the second brand M2 are equipped with drives 38, 39 and 40, respectively, which connected to the second drive control unit 41 to bias the second brand M2 in three mutually perpendicular directions. Linear displacement sensors 42, 43 and 44, which are equipped with linear carriages 35, 36 and 37, respectively, and which are connected to the input of the second digital display unit 45 of the displacement values of the second mark M2, are used to measure the displacements of the second grade M2 in three mutually perpendicular directions.

Предлагаемое устройство (на фиг. 1) для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали работает следующим образом. Пучок световых лучей от монохроматического (лазерного) источника света 1 поступает в афокальную систему 2 и преобразуется ею в расширенный параллельный пучок световых лучей, который поступает в светоделитель 3, где частично проходит его и частично отражается им. Отраженная часть пучка световых лучей поступает в опорную ветвь устройства, падает на плоское эталонное зеркало 4, ориентированное перпендикулярно к световым лучам этого пучка, отражается от него и в автоколлимационном ходе частично отражается от светоделителя 3 и частично проходит его. Отраженная часть опорного пучка световых лучей проходит в обратном направлении афокальную систему 2 и падает в отверстие выходного окна источника света 1, а прошедшая светоделитель 3 часть опорного пучка поступает в приемную часть, отражается от плоского поворотного зеркала 18 и поступает во второй фокусирующий объектив 19, которым фокусируется в точку Ао, служащую в устройстве опорной точкой. Затем эта часть опорного пучка световых лучей проходит объектив фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 и падает на плоскость регистрации 21 светочувствительных элементов фотоприемного устройства 20.The proposed device (in Fig. 1) for determining the positions of defects on the aspherical surface of the optical part operates as follows. The beam of light rays from a monochromatic (laser) light source 1 enters the afocal system 2 and is converted by it into an expanded parallel beam of light rays, which enters the beam splitter 3, where it partially passes and is partially reflected by it. The reflected part of the beam of light rays enters the reference branch of the device, falls on a flat reference mirror 4, oriented perpendicular to the light rays of this beam, is reflected from it and partially reflects from the beam splitter 3 in the autocollimation process and partially passes through it. The reflected part of the reference beam of light rays passes in the opposite direction to the afocal system 2 and falls into the opening of the output window of the light source 1, and the transmitted beam splitter 3 part of the reference beam enters the receiving part, is reflected from the planar rotary mirror 18 and enters the second focusing lens 19, which focuses on point A o , which serves as a reference point in the device. Then this part of the reference beam of light rays passes through the lens of the photodetector device (for example, a digital video camera) 20 and falls on the registration plane 21 of the photosensitive elements of the photodetector device 20.

В объектную ветвь устройства поступает прошедшая светоделитель 3 часть параллельного пучка световых лучей, вышедшего из афокальной системы 2, которая проходит в этой ветви марку М, первый фокусирующий объектив 10, преобразуясь им в сходящийся гомоцентрический пучок световых лучей с центром в виде светящейся точки A в заднем фокусе объектива 10, проходит диафрагму 11, расположенную в задней фокальной плоскости объектива 10, и падает на синтезированный голограммный оптический элемент 12 в виде расходящегося гомоцентрического пучка световых лучей, освещая голограмму-компенсатор 13 и котировочные голограммы 14 и 15. Голограмма-компенсатор 13 в процессе дифракции на ней световых лучей в проходящем свете формирует осесимметричный пучок световых лучей, каждый луч которого падает на асферическую поверхности 16 оптической детали 17 по соответствующей ему определенной нормали этой поверхности и отражается от нее в обратном направлении. В этом случае отражающая асферическая поверхность 16 оптической детали 17 выступает в качестве предмета. Отраженный от этой асферической поверхности 16 оптической детали 17 пучок световых лучей в автоколлимационном ходе распространяется к голограмме-компенсатору 13 и в результате дифракции на ней фокусируется в точку A'16, которая является автоколлимационным изображением светящейся точки A. Затем этот пучок световых лучей проходит в обратном направлении диафрагму 11 и первый фокусирующий объектив 10, который преобразует его в параллельный пучок световых лучей. В ходе данного параллельного пучка световых лучей посредством синтезированной голограммы-компенсатора 13 и первого фокусирующего объектива 10 формируется изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17, которое является промежуточным и обратным. Оно расположено в плоскости промежуточного изображения ППИ. В связи с этим точка O'3, лежащая в центре промежуточного изображения асферической поверхности 16, а значит, и на оптической оси, является оптически сопряженной с вершиной О3 асферической поверхности 16 оптической детали 17 и является ее изображением. Точно также точка G, лежащая в плоскости промежуточного изображения ППИ, является изображением точки E, расположенной вблизи границы асферической поверхности 16 оптической детали 17.The object beam of the device receives the transmitted beam splitter 3 of the parallel beam of light rays emerging from the afocal system 2, which passes mark M in this branch, the first focusing lens 10, transforming it into a converging homocentric beam of light rays centered in the form of a luminous point A in the back focus of the lens 10, passes through the diaphragm 11 located in the rear focal plane of the lens 10, and falls on the synthesized hologram optical element 12 in the form of a diverging homocentric beam of light illuminating the hologram-compensator 13 and quotation holograms 14 and 15. The hologram-compensator 13 during the diffraction of light by it in transmitted light forms an axisymmetric beam of light rays, each beam of which falls on the aspherical surface 16 of the optical part 17 according to a certain normal this surface and is reflected from it in the opposite direction. In this case, the reflective aspherical surface 16 of the optical part 17 acts as an object. Reflected from surface 16 of the aspherical optical component 17 in the light beam during autocollimation propagates to the hologram-compensator 13, and as a result of diffraction on it focuses to a point A '16 which is autocollimation image luminous point A. Then, the light beam passes countercurrently the direction of the diaphragm 11 and the first focusing lens 10, which converts it into a parallel beam of light rays. During this parallel beam of light rays through the synthesized hologram-compensator 13 and the first focusing lens 10, an image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 is formed, which is intermediate and reverse. It is located in the plane of the intermediate image PPI. In this regard, the point O ' 3 lying in the center of the intermediate image of the aspherical surface 16, and hence on the optical axis, is optically conjugated with the vertex O 3 of the aspherical surface 16 of the optical part 17 and is its image. Similarly, the point G lying in the plane of the intermediate image of the PPI is the image of the point E located near the boundary of the aspherical surface 16 of the optical part 17.

С плоскостью промежуточного изображения ППИ совмещена плоскость расположения штрихов марки М. Очевидно, что в этом случае в плоскости промежуточного изображения ППИ в обратном ходе лучей от асферической поверхности 16 оптической детали 17 будет формироваться также и изображение марки М. Далее, параллельный пучок световых лучей после прохождения марки М падает на светоделитель 3 и делится им на два пучка, один из которых, прошедший светоделитель 3, распространяется к афокальной системе 2, а другой, отраженный от светоделителя 3, поступает в приемную часть, где отражается от плоского поворотного зеркала 18, проходит второй фокусирующий объектив 19, которым он фокусируется в точку A''16, проходит объектив фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 и падает на плоскость регистрации 21 светочувствительных элементов фотоприемного устройства 20. Посредством светоделителя 3, плоского поворотного зеркала 18, второго фокусирующего объектива 19 и объектива фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 в плоскость регистрации 21 проецируется сформированное в плоскости промежуточного изображения ППИ промежуточное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17. В результате в плоскости регистрации 21 формируется конечное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17, которое является прямым. В эту же плоскость регистрации 21 проецируется также изображение штрихов марки М. В результате совмещения в приемной части пучков световых лучей, пришедших из опорной и объектной ветвей, и возникшей в связи с этим интерференции соответствующих им световых волн, образуется интерференционная картина для контролируемой асферической поверхности 16 оптической детали 17, которая также отображается в плоскости регистрации 21. Конечное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17, вместе с изображением этой интерференционной картины, а также марки М передаются фотоприемным устройством (например, цифровой видеокамерой) 20 на экран блока отображения информации (например, монитора) 22, где 31 - конечное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17, с соответствующей ей интерференционной картиной, а ИШм - изображение штрихов марки М. На экране блока отображения информации (например, монитора) 22 изображена точка O''3, расположенная в центре изображения 31 асферической поверхности 16 оптической детали 17 и интерференционной картины для этой асферической поверхности. В связи с этим она соответствует точке O'3 в плоскости промежуточного изображения ППИ и точке О3 - вершине асферической поверхности 16 оптической детали 17. Для того чтобы было удобно и наглядно идентифицировать дефекты и определять их расположения на контролируемой асферической поверхности 16 оптической детали 17, необходимо, чтобы на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 было сформировано прямое изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17. Для этого необходимо корпус фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 повернуть на 180° вокруг его оптической оси относительно исходного рабочего положения фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20.The plane of arrangement of strokes of mark M is aligned with the plane of the intermediate image of the PPI. It is obvious that in this case, in the plane of the intermediate image of the PPI in the reverse ray path from the aspherical surface 16 of the optical part 17, an image of the brand M will also be formed. Next, a parallel beam of light rays after passing through mark M falls on a beam splitter 3 and is divided into two beams, one of which, having passed a beam splitter 3, propagates to the afocal system 2, and the other, reflected from a beam splitter 3, enters iemnuyu portion where reflected from a plane deflecting mirror 18, passes a second focusing lens 19, which it is focused to a point A '' 16, passes the lens photoreception device (e.g., digital cameras) 20 and falls at the front plane 21 of photosensitive elements photodetector 20. By means of a beam splitter 3, a flat rotary mirror 18, a second focusing lens 19, and a lens of a photodetector (for example, a digital video camera) 20, the one formed in PPI oskosti intermediate image intermediate image surface 16 of the aspherical optical member 17. As a result, in the recording plane 21 is formed resulting image aspherical surface 16 of the optical member 17, which is straight. An image of M-strokes is also projected onto the same registration plane 21. As a result of combining light beams coming from the reference and object branches in the receiving part and resulting in the interference of the corresponding light waves, an interference pattern is formed for the controlled aspherical surface 16 optical part 17, which is also displayed in the registration plane 21. The final image of the aspherical surface 16 of the optical part 17, together with the image of this interference pattern They, as well as M marks, are transmitted by a photodetector (for example, a digital video camera) 20 to the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22, where 31 is the final image of the aspherical surface 16 of the optical part 17, with its corresponding interference pattern, and the IS m strokes mark image M. The screen display unit (e.g., monitor) 22 shown point O '' 3, located in the center of the image 31, the aspheric surface 16 of the optical member 17 and the interference pattern for this aspherical surface ty. In this regard, it corresponds to the point O ' 3 in the plane of the intermediate image of the PPI and point O 3 - the top of the aspherical surface 16 of the optical part 17. In order to conveniently and clearly identify defects and determine their location on the controlled aspherical surface 16 of the optical part 17, it is necessary that on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22 a direct image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 is formed. For this, the body of the photodetector (for example, digital video camera) 20 rotate 180 ° around its optical axis relative to the initial working position of the photodetector (for example, a digital video camera) 20.

Наличие дефектов на контролируемой асферической поверхности 16 оптической детали 17 определяют путем визуального анализа интерференционной картины, присутствующей на конечном изображении 31 этой асферической поверхности 16 на экране блока отображения информации (например, монитора) 22. Дефекты и их положения на контролируемой асферической поверхности 16 визуализируются искривлениями полос в этой интерференционной картине. По степени искривления интерференционных полос выбирают на контролируемой асферической поверхности 16 характерные точки, которым соответствуют наибольшие дефекты и которые необходимо устранить в первую очередь. Затем определяют положения этих характерных точек с дефектами на контролируемой асферической поверхности 16 относительно ее вершины.Defects on the controlled aspherical surface 16 of the optical part 17 are determined by visual analysis of the interference pattern present on the final image 31 of this aspherical surface 16 on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22. Defects and their positions on the controlled aspherical surface 16 are visualized by curvature of the stripes in this interference picture. According to the degree of distortion of interference fringes, characteristic points are selected on the controlled aspherical surface 16, to which the greatest defects correspond and which must be eliminated first of all. Then determine the position of these characteristic points with defects on the controlled aspherical surface 16 relative to its top.

Асферическая поверхность 16 задается уравнением в прямоугольной системе координат oxyz, центр которой о совмещен с вершиной О3 асферической поверхности 16, а ось oz совпадает с ее осью симметрии. На схеме, изображенной на фиг. 1, оси oy и oz лежат в плоскости рисунка; при этом ось oy направлена вверх, а ось oz направлена слева на право. Ось ох лежит в плоскости, перпендикулярной к плоскости рисунка. В связи с этим оси ох и оy лежат в двух взаимно перпендикулярных меридиональных плоскостях. Пусть оси ох, oy и oz образуют правую систему прямоугольных координат. Тогда ось ох, являясь перпендикулярной к плоскости рисунка, будет направлена от наблюдателя. С учетом этих данных узел 5 с маркой М установлен таким образом, чтобы посредством линейной каретки 7 марка М перемещалась параллельно оси oz, посредством линейной каретки 8 - параллельно оси ох, а посредством линейной каретки 9 - параллельно оси oy.The aspherical surface 16 is defined by an equation in the rectangular coordinate system oxyz, the center of which is aligned with the vertex O 3 of the aspherical surface 16, and the axis oz coincides with its axis of symmetry. In the circuit of FIG. 1, the axes oy and oz lie in the plane of the figure; in this case, the oy axis is directed upward, and the oz axis is directed from left to right. The x axis lies in a plane perpendicular to the plane of the figure. In this regard, the axes ox and oy lie in two mutually perpendicular meridional planes. Let the axes ox, oy, and oz form a right-handed system of rectangular coordinates. Then the axis oX, being perpendicular to the plane of the figure, will be directed away from the observer. Based on these data, the node 5 with the mark M is installed in such a way that, by means of the linear carriage 7, the mark M moves parallel to the axis oz, by means of the linear carriage 8 parallel to the axis oh, and by linear carriage 9 parallel to the axis oy.

Синтезированный голограммный оптический элемент 12 может быть выполнен на плоскопараллельной, плосковогнутой или же плосковыпуклой подложке с заданной толщиной d1 и показателем преломления n(λ) материала подложки, где λ - длина волны монохроматического источника света. Расчет параметров структуры синтезированных голограмм, отрезков оптической схемы контроля асферической поверхности второго и более высокого порядков, методы и средства для отображения структуры синтезированных голограмм на подложке, а также методы юстировки схем контроля асферических поверхностей рассмотрены в диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Ларионова Н.П. (см. Ларионов Н.П. Методы и средства контроля формы асферических поверхностей крупногабаритных и светосильных оптических элементов на основе использования осевых синтезированных голограмм. Казань, 2002, с. 40-47, 136-142), а также в материалах на изобретение (см. Ларионов Н.П., Лукин А.В., Мустафин К.С., Рафиков Р.А. Способ настройки устройства для контроля оптических поверхностей. - Патент РФ №729437, бюлл. изобр., 1980, №5).The synthesized hologram optical element 12 can be performed on a plane-parallel, plane-concave or plane-convex substrate with a given thickness d 1 and refractive index n (λ) of the substrate material, where λ is the wavelength of the monochromatic light source. The calculation of the structure parameters of the synthesized holograms, segments of the optical control scheme of the aspherical surface of the second and higher orders, the methods and means for displaying the structure of the synthesized holograms on the substrate, as well as the methods of adjusting the control schemes of the aspherical surfaces are considered in the dissertation for the degree of candidate of technical sciences N. Larionova. P. (see Larionov N.P. Methods and means of controlling the shape of aspherical surfaces of large and fast optical elements based on the use of axial synthesized holograms. Kazan, 2002, pp. 40-47, 136-142), as well as in the materials for the invention (see Larionov NP, Lukin AV, Mustafin KS, Rafikov RA A way to configure a device for monitoring optical surfaces. - RF Patent No. 729437, Bull. Inventor, 1980, No. 5).

Марка М содержит два пересекающихся между собой под углом 90° тонких штриха, нанесенных, например, на одной из поверхностей тонкой стеклянной пластины, прозрачной для излучения источника света 1. Толщина штрихов марки М может быть, например, 0.015 мм. Она закреплена в узле 5 таким образом, чтобы плоскость расположения ее штрихов была ориентирована перпендикулярно к направлению смещения марки М, осуществляемого посредством линейной каретки 7 под воздействием привода 23 и блока управления приводами 26. В двух других взаимно перпендикулярных направлениях марка М смещается посредством линейных кареток 8 и 9 под воздействием приводов соответственно 24 и 25 и блока управления приводами 26. При этом марка М закреплена в узле 5 таким образом, чтобы один из ее штрихов был ориентирован параллельно направлению смещения марки М, осуществляемого посредством линейной каретки 8, а другой штрих - параллельно направлению смещения марки М, осуществляемого посредством линейной каретки 9. Величины смещений марки М измеряются посредством датчиков линейных перемещений 27, 28 и 29, закрепленных на линейных каретках 7, 8 и 9 соответственно и подключенных к блоку цифровой индикации 30.Grade M contains two thin strokes intersecting each other at an angle of 90 °, applied, for example, on one of the surfaces of a thin glass plate transparent to the radiation of light source 1. The thickness of the strokes of grade M can be, for example, 0.015 mm. It is fixed in node 5 so that the plane of its strokes is oriented perpendicular to the direction of displacement of the M mark, carried out by means of the linear carriage 7 under the influence of the drive 23 and the drive control unit 26. In two other mutually perpendicular directions, the M mark is shifted by linear carriages 8 and 9 under the influence of the drives 24 and 25, respectively, and the drive control unit 26. In this case, the mark M is fixed in the node 5 so that one of its strokes is oriented parallel to the offset of the M mark carried out by the linear carriage 8, and the other stroke is parallel to the direction of the M mark offset by the linear carriage 9. The values of the M mark displacements are measured by linear displacement sensors 27, 28 and 29, mounted on the linear carriages 7, 8 and 9, respectively, and connected to the digital display unit 30.

При проведении контроля асферической поверхности 16 оптической детали 17 необходимо провести котировочные операции, наиболее важные из которых рассмотренные ниже.When controlling the aspherical surface 16 of the optical part 17, it is necessary to conduct quotation operations, the most important of which are discussed below.

Сначала ориентируют в опорной ветви плоское эталонное зеркало 4 перпендикулярно к падающему на него параллельному пучку лучей, распространяющемуся от светоделителя 3. Для чего угловыми наклонами зеркала 4 направляют отраженный от него опорный пучок лучей к светоделителю 3, а затем отраженную от светоделителя 3 часть опорного пучка направляют в афокальную систему 2 и затем в выходное окно лазера 1. Прошедшая светоделитель 3 часть опорного пучка поступает в приемную часть устройства, где после отражения от плоского поворотного зеркала 18 поступает во второй фокусирующий 19 и фокусируется им в точку Ао, служащую в устройстве опорной точкой. Затем эта часть опорного пучка лучей проходит объектив фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 и падает на плоскость регистрации 21 светочувствительных элементов фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20.First, a flat reference mirror 4 is oriented in the reference branch perpendicularly to a parallel beam of rays incident on it, propagating from the beam splitter 3. For this, the reference beam of rays reflected from it is directed to the beam splitter 3 by angular tilts of the mirror 4, and then the part of the reference beam reflected from the beam splitter 3 is directed into the afocal system 2 and then into the exit window of the laser 1. The transmitted beam splitter 3 part of the reference beam enters the receiving part of the device, where after reflection from a flat rotary mirror 18 post falls into the second focusing 19 and focuses them at the point A about , which serves as a reference point in the device. Then this part of the reference beam of rays passes through the lens of the photodetector device (for example, a digital video camera) 20 and falls on the registration plane 21 of the photosensitive elements of the photodetector device (for example, a digital video camera) 20.

Затем юстируют синтезированный голограммный оптический элемент 12. Для этого сначала смещают его перпендикулярно к оптической оси первого фокусирующего объектива 10 и добиваются, чтобы его апертура освещалась осесимметрично падающему на него расходящемуся гомоцентрическому пучку световых лучей, вышедшему из светящейся точки A. После этого смещениями синтезированного голограммного оптического элемента 12 вдоль оптической оси объектива 10 и угловыми поворотами его получают посредством юстировочной голограммы 14 автоколлимационное изображение A'14 светящейся точки A, которое формируется в результате дифракции в обратном направлении лучей, упавших на голограмму 14. Процесс формирования автоколлимационного изображения A'14 контролируют визуально, наблюдая предварительно это изображение на диафрагме 11 в окрестности ее отверстия и добиваясь при этом его минимального размера путем продольного смещения синтезированного голограммного оптического элемента 12. После этого дифрагированный на юстировочной голограмме 14 пучок световых лучей посредством угловых поворотов синтезированного голограммного оптического элемента 12 направляют в отверстие диафрагмы 11, который проходит в обратном направлении первый фокусирующий объектив 10, преобразуясь им в параллельный пучок лучей, затем отражается от светоделителя 3 и поступает в приемную часть, где отражается от плоского поворотного зеркала 18, проходит второй фокусирующий объектив 19, фокусируясь им в точку A''14, проходит объектив фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 и падет на плоскость регистрации 21 фотоприемного устройства 20. В результате совмещения пучков световых лучей, пришедших в приемную часть из опорной и объектной ветвей, в плоскости регистрации 21 будет присутствовать интерференционная картина, которая изобразится на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 в виде отрезков интерференционных полос, расположенных в кольцевой картине 32. Эти отрезки должны быть прямолинейными и лежать на системе виртуальных прямых полос с постоянным шагом. Если это не выполняется, то необходимо продольными смещениями синтезированного голограммного оптического элемента 12 получить указанное выше расположение отрезков интерференционных полос в кольцевой картине 32. Затем угловыми наклонами синтезированного голограммного оптического элемента 12 необходимо произвести настройку на бесконечно широкую полосу либо на минимальное количество интерференционных полос и контролировать это состояние в кольцевой картине 32 в процессе работы устройства. Это состояние соответствует тому, что юстировочная голограмма 14 действительно формирует автоколлимационное изображение A'14 светящейся точки A, а это означает, что голограмма-компенсатор 13 и синтезированный голограммный оптический элемент 12 установлены на заданном расстоянии s от светящейся точки A. Для такого состояния точка A''14 является сфокусированной в фокальной плоскости второго фокусирующего объектива 19 и практически совмещенной с опорной точкой Ао.Then, the synthesized hologram optical element 12 is adjusted. For this, first, it is shifted perpendicular to the optical axis of the first focusing lens 10 and it is ensured that its aperture is illuminated by the diverging homocentric beam of light rays incident on it emanating from the luminous point A. After this, the displaced synthesized hologram optical element 12 along the optical axis of the lens 10 and angular rotations it is obtained by means of an alignment hologram 14 auto-collimation image CONTROL A '14 the luminous point A, which is formed as a result of diffraction in the opposite direction of rays incident on the hologram 14. The process of forming images autocollimation A' 14 is controlled visually by watching this image preliminarily on the diaphragm 11 in the vicinity of its opening and thus achieving its minimum size by longitudinal displacement of the synthesized hologram optical element 12. After that, the beam of light rays diffracted on the adjustment hologram 14 by means of angular rotations of the synthesizer The mounted hologram optical element 12 is directed into the opening of the diaphragm 11, which passes in the opposite direction to the first focusing lens 10, converting it into a parallel beam of rays, then is reflected from the beam splitter 3 and enters the receiving part, where it is reflected from a flat rotary mirror 18, the second focusing the lens 19, focusing it to the point A ″ 14 , passes the lens of the photodetector (for example, a digital video camera) 20 and falls on the registration plane 21 of the photodetector 20. As a result, Further, the beams of light rays that arrived at the receiving part from the reference and object branches, in the registration plane 21 there will be an interference pattern, which will be displayed on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22 in the form of pieces of interference fringes located in the ring picture 32. These the segments must be rectilinear and lie on a system of virtual straight lines with a constant step. If this is not done, then it is necessary to obtain the aforementioned location of the segments of interference fringes in the annular pattern 32 by the longitudinal displacements of the synthesized hologram optical element 12. Then, by angular inclination of the synthesized hologram optical element 12, it is necessary to tune to an infinitely wide band or to a minimum number of interference fringes and control state in the ring pattern 32 in the process of operation of the device. This state corresponds to the fact that the adjustment hologram 14 indeed forms an autocollimation image A ′ 14 of the luminous point A, which means that the compensator hologram 13 and the synthesized hologram optical element 12 are installed at a given distance s from the luminous point A. For this state, point A '' 14 is focused in the focal plane of the second focusing lens 19 and is practically aligned with the reference point A about .

Затем юстируют оптическую деталь 17 с контролируемой асферической поверхности 16. Контроль совмещения оси симметрии асферической поверхности 16 с осью симметрии голограммы-компенсатора 13 (оптической осью) можно вести по виду интерференционных полос в картине 31 на экране блока отображения информации (например, монитора) 22, левая и правая части которой должны быть близки между собой по форме интерференционных полос. Однако этот метод можно использовать только в том случае, когда на контролируемой асферической поверхности 16 отсутствуют большие неосесимметричные дефекты. Более надежным является метод, основанный на визуальном наблюдении изображения точки A''16, которое посредством объектива фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 проецируют совместно с изображением опорной точки Aо на плоскость регистрации 21 и наблюдают на экране блока отображения информации (например, монитора) 22. Путем поперечных смещений и угловых поворотов детали 17 добиваются максимально приближенного к осесимметричности изображения точки A''16 и совмещения его с изображением опорной точки Aо, наблюдая их на экране блока отображения информации (например, монитора) 22. Контроль расположения вершины О3 асферической поверхности 16 относительно точки О2 ведут по форме точки A''реп в фокальной плоскости второго фокусирующего объектива 19, изображение которой также отображается на экране блока отображения информации (например, монитора) 22. Точка А''реп образуется пучком световых лучей, сформированным юстировочной голограммой 15 в проходящем свете при освещении ее из светящейся точки A. Этот пучок световых лучей фокусируется в точку Ареп. Он падает на асферическую поверхность 16, отражается от нее, проходит в обратном ходе котировочную голограмму 15, фокусируясь в точку А'реп в результате дифракции на этой голограмме, затем проходит первый фокусирующий объектив 10 и после отражения от светоделителя 3 и плоского поворотного зеркала 18 фокусируется вторым фокусирующим объективом 19 в точку А''реп. Путем продольного смещения детали 17 получают минимальное изображение точки A''реп на экране блока отображения информации (например, монитора) 22, что соответствует тому, что точка Ареп будет расположена на асферической поверхности 16 и совпадать с ее вершиной - точкой О3, которая будет находиться на расстоянии d2 от точки O2 на задней поверхности подложки синтезированного голограммного оптического элемента 12. После проведения рассмотренных котировочных операций детали 17 фокусировкой объектива фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 более тщательно проецируют изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17 на плоскость регистрации 21, что визуально контролируют по резкости изображения на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 небольшой метки, нанесенной для этого временно на асферическую поверхность 16, либо небольшой фрагмент тонкой бумаги, приклеенный также временно к асферической поверхности 16. Затем нанесенную метку или фрагмент тонкой бумаги удаляют.Then, the optical part 17 is aligned with the controlled aspherical surface 16. The alignment of the symmetry axis of the aspherical surface 16 with the symmetry axis of the hologram-compensator 13 (optical axis) can be controlled by the type of interference fringes in picture 31 on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22, the left and right parts of which should be close to each other in the form of interference fringes. However, this method can only be used if large non-axisymmetric defects are absent on the controlled aspherical surface 16. More reliable is the method based on the visual observation of the image of point A '' 16 , which is projected together with the image of the reference point A о onto the registration plane 21 through the lens of a photodetector device (for example, a digital video camera) and observed on the screen of the information display unit (for example, monitor) 22. By means of lateral displacements and angular rotations of the part 17, the image of point A '' 16 as close as possible to the axisymmetry is achieved and it is combined with the image of the reference point A about , observing them on the screen not the information display unit (for example, a monitor) 22. The location of the vertex O 3 of the aspherical surface 16 relative to the point O 2 is controlled by the shape of the A '' rep point in the focal plane of the second focusing lens 19, the image of which is also displayed on the screen of the information display unit (for example , monitor) 22. Point A '' rep is formed by a beam of light rays formed by the alignment hologram 15 in transmitted light when it is illuminated from the luminous point A. This beam of light rays focuses to point A rep . It falls on the aspherical surface 16, is reflected from it, passes in the reverse direction of the quotation hologram 15, focusing on the point A ' rep as a result of diffraction on this hologram, then the first focusing lens 10 passes and after reflection from the beam splitter 3 and a flat rotary mirror 18 focuses second focusing lens 19 to point A '' rep . By longitudinally displacing the part 17, a minimum image of the rep point A ’on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22 is obtained, which corresponds to the fact that the rep point A will be located on the aspherical surface 16 and coincide with its vertex — point O 3 , which will be at a distance d 2 from the point O 2 on the back surface of the substrate of the synthesized hologram optical element 12. After conducting the considered quotation operations of the part 17 by focusing the lens of the photodetector (for example, digital video cameras) 20 more carefully project the image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 onto the registration plane 21, which is visually controlled by the sharpness of the image on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22 of a small mark temporarily applied to the aspherical surface 16, or a small fragment tissue paper, also glued temporarily to the aspherical surface 16. Then, the applied mark or piece of tissue paper is removed.

Далее юстируют марку М. Сначала ее посредством механизма угловых поворотов 6 узла 5 ориентируют так, чтобы плоскость расположения ее штрихов была перпендикулярна к параллельному пучку световых лучей, вышедших из афокальной системы 2 и прошедших светоделитель 3. Контроль такой установки марки М осуществляют с помощью дополнительного вспомогательного плоского зеркала, которое прислоняют отражающим покрытием к оправе марки М со стороны, обращенной к первому фокусирующему объективу 10. Посредством механизма угловых поворотов 6 направляют отраженный от дополнительного вспомогательного плоского зеркала параллельный пучок световых лучей в афокальную систему 2, а затем вышедший из нее узкий пучок лучей - в выходное окно лазера 1. После этого совмещают плоскость расположения штрихов марки М с плоскостью промежуточного изображения ППИ. Для этого осуществляют продольное смещение марки М по ходу падающего на нее параллельного пучка световых лучей посредством линейной каретки 7, приводящейся в движение посредством привода 23 и блока управления приводами 26. Момент совмещения плоскости расположения штрихов марки М с плоскостью ППИ контролируют по возникновению резкого изображения штрихов ИШм марки М на экране блока отображения информации (например, монитора) 22.Next, the M mark is adjusted. First, it is oriented by the mechanism of angular rotations 6 of the assembly 5 so that the plane of its strokes is perpendicular to the parallel beam of light rays emerging from the afocal system 2 and passing through the beam splitter 3. The control of such an installation of mark M is carried out using an additional auxiliary a flat mirror, which is leaned against the frame of the brand M with a reflective coating on the side facing the first focusing lens 10. By means of the mechanism of angular rotations 6, they are directed from The parallel beam of light rays reflected from an additional auxiliary plane mirror into the afocal system 2, and then the narrow beam of rays emerging from it, into the exit window of the laser 1. Then, the plane of location of the M-brand strokes is combined with the plane of the intermediate PPI image. For this, a longitudinal displacement of the M mark is carried out along the parallel beam of light rays incident on it by means of a linear carriage 7 driven by the drive 23 and the drive control unit 26. The moment of alignment of the plane of location of the strokes of the M brand with the PPI plane is monitored by the appearance of a sharp image of IS strokes m mark M on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22.

После проведения рассмотренных выше операций по юстировке устройства получают на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 интерференционные полосы путем поворота детали 17 вокруг, например, оси ох и приступают к анализу интерференционной картины 31 с целью выявления дефектов на контролируемой асферической поверхности 16 оптической детали 17 и выбору из них наиболее характерных, которым соответствуют наибольшие дефекты и которые необходимо устранить в первую очередь. Затем определяют положения этих характерных точек с дефектами на контролируемой асферической поверхности 16 относительно ее вершины. Для этого предварительно выводят точку пересечения двух штрихов марки М на оптическую ось и тем самым совмещают ее с точкой, в которой должна располагаться точка O'3, оптически сопряженная с вершиной О3 асферической поверхности 16. Осуществляют это совмещение путем перемещения марки М в плоскости промежуточного изображения ППИ в двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью линейных кареток 8 и 9 под воздействием приводов 24 и 25 и блока управления приводами 26. Контроль вывода на оптическую ось точки пересечения двух штрихов марки М ведут, наблюдая, например, в лупу со стороны асферической поверхности 16 совмещение точки пересечения их теней со светящейся точкой-репером Ареп, расположенной на оптической оси. (Для проведения этой операции деталь 17 временно выводится из схемы контроля, а затем возвращается обратно). Показания для датчиков линейных перемещений 28 и 29 на блоке цифровой индикации 30, полученные при проведении этой операции, служат началом отсчета при измерении величин смещений марки М в плоскости ППИ от оптической оси, т.е. от точки O'3. Поэтому их можно обнулить. После проведения этой операции точка пересечения изображений штрихов в ИШм марки М, наблюдаемая на экране блока отображения информации (например, монитора) 22, будет визуализировать положение точки O''3.After carrying out the adjustment operations described above, interference fringes are obtained on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22 by turning the part 17 around, for example, the axis oX and proceed to analyze the interference pattern 31 in order to detect defects on the controlled aspherical surface 16 of the optical part 17 and the selection of the most characteristic ones, which correspond to the largest defects and which must be eliminated in the first place. Then determine the position of these characteristic points with defects on the controlled aspherical surface 16 relative to its top. For this, the intersection point of two strokes of mark M is first drawn onto the optical axis and thereby combine it with the point at which point O ' 3 should be located, which is optically conjugated with the vertex O 3 of the aspherical surface 16. This alignment is carried out by moving mark M in the plane of the intermediate images of PPI in two mutually perpendicular directions using linear carriages 8 and 9 under the influence of drives 24 and 25 and the control unit of the drives 26. Control output on the optical axis of the point of intersection of two strokes of brand M travel, observing, for example, a magnifying glass by the aspherical surface 16, the point of intersection of their overlapping shadows with light-point datum A rap, situated on the optical axis. (To carry out this operation, part 17 is temporarily removed from the control circuit, and then returned). The readings for linear displacement sensors 28 and 29 on the digital display unit 30, obtained during this operation, serve as a reference when measuring the values of the M mark displacements in the PPI plane from the optical axis, i.e. from point O ' 3 . Therefore, they can be reset. After this operation, the point of intersection of the image of the strokes in the IS M mark M, observed on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22, will visualize the position of the point O '' 3 .

После вывода точки пересечения двух штрихов марки М на оптическую ось проводят смещения марки М в плоскости ППИ в двух взаимно перпендикулярных направлениях посредством линейных кареток 8 и 9 и при этом наблюдают на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 смещения изображения штрихов ИШм марки М. Осуществляют в результате этих смещений марки М совмещение точки пересечения изображений ее штрихов с искривлениями интерференционных полос в картине 31, изображаемой на экране блока отображения информации (например, монитора) 22. Для положений тех искривлений интерференционных полос, которые соответствуют выбранным характерным точкам на контролируемой асферической поверхности 16, снимают показания для датчиков линейных перемещений 28 и 29 на блоке цифровой индикации 30, значения которых отображают величины смещений марки М в плоскости ППИ в двух взаимно перпендикулярных направлениях от оптической оси. Поскольку промежуточная плоскость ППИ, оптически сопряженная с асферической поверхностью 16, по своей физической природе перпендикулярна к оптической оси, а смещение марки М линейными каретками 8 и 9 осуществляется параллельно соответственно оси ox и оси оy прямоугольной системы координат oxyz, то величины смещений марки М в плоскости ППИ можно выразить через координаты прямоугольной системы координат o'x'y'z', центр о' которой расположен на оптической оси и совмещен с точкой O'3, ось o'z' совмещена с осью oz системы координат oxyz, а оси o'x' и о'у' лежат в плоскости ППИ, параллельны соответственно осям ох и оy системы координат oxyz и направлены с ними в одну сторону. В связи с этим прямоугольная система координат o'x'y'z' также является правой.After the point of intersection of two strokes of mark M on the optical axis is drawn, the displacement of mark M is carried out in the PPI plane in two mutually perpendicular directions by means of linear carriages 8 and 9, and at the same time, on the screen of the information display unit (for example, a monitor), 22 displacements of the strokes of the IS m mark M. As a result of these displacements of the brand M, the intersection of the intersection point of the images of its strokes with the distortions of the interference fringes is performed in the picture 31 displayed on the screen of the information display unit (e.g. ) 22. For the positions of those curvature of interference fringes that correspond to the selected characteristic points on the controlled aspherical surface 16, take readings for linear displacement sensors 28 and 29 on the digital display unit 30, the values of which reflect the values of the displacements of mark M in the PPI plane in two mutually perpendicular directions from the optical axis. Since the intermediate PPI plane, optically conjugated to the aspherical surface 16, is in its physical nature perpendicular to the optical axis, and the M mark is displaced by linear carriages 8 and 9 in parallel with the ox axis and the oy axis of the oxyz rectangular coordinate system, the values of the M mark displacements in the plane PPI can be expressed in terms of the coordinates of the rectangular coordinate system o'x'y'z ', the center o' of which is located on the optical axis and aligned with the point O ' 3 , the axis o'z' is aligned with the axis oz of the coordinate system oxyz, and the axis o ' x 'and o'u' lie in the PPI plane, are parallel to the axes oh and oy of the oxyz coordinate system, respectively, and are directed with them in the same direction. In this regard, the rectangular coordinate system o'x'y'z 'is also right.

Таким образом, для каждой выбранной характерной точки i на асферической поверхности 16 оптической детали 17 будут измерены координаты (х'ппи i, y'ппи i) соответствующей ей точки в плоскости промежуточного изображения ППИ, оптически сопряженной с асферической поверхностью 16. Эти координаты являются координатами промежуточного изображения асферической поверхности 16 оптической детали 17, расположенного в плоскости ППИ, которое сформировано в обратном ходе лучей, отраженных от асферической поверхности 16, посредством синтезированной голограммы-компенсатора 13 и первого фокусирующего объектива 10. По измеренным координатам (x'ппи i, y'ппи i) находят координаты (xап i, yaп i) выбранной характерной точки i на контролируемой асферической поверхности 16. Для осуществления этой операции необходимо установить связь между координатами точек асферической поверхности 16 оптической детали 17 с координатами соответствующих им точек в плоскости ППИ.Thus, for each selected characteristic point i on the aspherical surface 16 of the optical part 17, the coordinates (x ' npi i , y' npi i ) of the corresponding point in the plane of the intermediate PPI image optically conjugated with the aspherical surface 16 will be measured. These coordinates are the coordinates intermediate image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 located in the PPI plane, which is formed in the reverse direction of the rays reflected from the aspherical surface 16 by means of a synthesized holograph we canceller 13 and the first focusing lens 10. The measured coordinates (x 'PTP i, y' PTP i) are the coordinates (x ap i, y Apt i) the selected feature point i on controlled aspherical surface 16. To carry out this operation, to establish a relationship between the coordinates of the points of the aspherical surface 16 of the optical part 17 with the coordinates of the corresponding points in the PPI plane.

Поскольку асферическая поверхность 16 является осесимметричной, то связь абсциссы хап i для точки i на асферической поверхности 16 с абсциссой х'ппи i соответствующей ей точки в плоскости ППИ будет аналогичной связи ординаты yап i на асферической поверхности 16 с ординатой у'ппи i в плоскости ППИ. Поэтому достаточно эту связь установить для ординат yап i и y'ппи i. На оптической схеме, изображенной на фиг. 1, показан ход крайнего луча GABE, вышедшего из афокальной системы 2 и прошедшего через точку G в плоскости ППИ, через точку A - фокус первого фокусирующего объектива 10, через точку B на краю голограммы-компенсатора 13 и упавшего в точку E в краевой зоне асферической поверхности 16 оптической детали 17. В области хода этого луча между первым фокусирующим объективом 10 и синтезированной голограммой-компенсатором 13 справедливо соотношениеSince the aspherical surface 16 is axisymmetric, the connection of the abscissa x ap i for the point i on the aspherical surface 16 with the abscissa x ' ppi i of the corresponding point in the PPI plane will be similar to the relation of the ordinate y ap i on the aspherical surface 16 with the ordinate y' ppi i in plane PPI. Therefore, it is enough to establish this connection for the ordinates y an i and y ' npi i . In the optical circuit shown in FIG. 1, the path of the extreme GABE ray emerging from the afocal system 2 and passing through point G in the PPI plane, through point A, is the focus of the first focusing lens 10, through point B at the edge of the hologram-compensator 13 and incident at point E in the aspheric edge zone the surface 16 of the optical part 17. In the range of this beam between the first focusing lens 10 and the synthesized hologram compensator 13, the relation

Figure 00000004
Figure 00000004

где y'ппи g - ордината точки G в плоскости ППИ, hгк е - высота, на которой луч в точке B падает на голограмму-компенсатор 13. На основании этого равенства можно записать аналогичное соотношение для ординаты y'ппи i точки i в плоскости ППИ, связанной с соответствующей ей точкой на голограмме-компенсаторе 13where y ' npi g is the ordinate of the point G in the PPI plane, h gk e is the height at which the ray at point B falls on the compensator hologram 13. Based on this equality, we can write a similar relation for the ordinate y' npi i of point i in the plane PPI associated with its corresponding point on the hologram compensator 13

Figure 00000005
Figure 00000005

где hгк i - высота точки падения на голограмму-компенсатор 13 луча, проходящего в плоскости ППИ через точку с ординатой y'ппи i. После дифракции на голограмме 13 он будет падать на асферическую поверхность 16 в точке с ординатой yaп i. Для определения этой ординаты можно использовать данные, полученные для случая расчета хода лучей от асферической поверхности 16 вдоль ее нормалей к голограмме-компенсатору 13. Для этого задают ряд точек, расположенных на профиле асферической поверхности 16 от ее вершины O3 до края светового диаметра оптической детали 17 с заданным интервалом Δy изменения ординаты y точек этого ряда, и находят с помощью известных программ для расчета оптических систем (например, OPAL, DEMOS, ZEMAX) для каждого нарастающего от 0 значения ординаты yап n = yап n-1 + Δy величины высот hгк n на голограмме-компенсаторе 13. Затем по формуле (3) для каждой высоты hгк n находят ординату y'ппи n в плоскости ППИ. Полученные расчетные данные сводят в таблицу вида Таблица 1. При контроле асферической поверхности в процессе анализа этой таблицы находят в четвертом столбце наиболее близкое значение y'ппи n к измеренному y'ппи i и определяют во втором столбце соответствующее ему значение yап n, которое принимают за ординату yaп i на асферической поверхности 16. Очевидно, что погрешность найденного таким образом значения yап i не превышает половины ширины выбранного шага Δy изменения ординаты y асферической поверхности 16. Отсюда следует, что погрешность определения ординаты yап i тем меньше, чем меньше выбранный шаг Δy изменения ординаты y при расчете значений для столбцов Таблицы 1. (По этой же таблице можно определять и значения абсцисс хап i дефектов на асферической поверхности по измеренным абсциссам х'пп i в плоскости ППИ.where h gk i is the height of the point of incidence on the hologram-compensator 13 of the beam passing in the PPI plane through the point with the ordinate y ' ppi i . After diffraction by the hologram 13, it will fall on the aspherical surface 16 at the point with the ordinate y aп i . To determine this ordinate, you can use the data obtained for the case of calculating the path of rays from an aspherical surface 16 along its normals to the hologram-compensator 13. To do this, set a number of points located on the profile of the aspherical surface 16 from its tip O 3 to the edge of the light diameter of the optical part 17 with a given interval Δy changes the ordinate y points of this series, and is found using well-known programs for calculating optical systems (for example, OPAL, DEMOS, ZEMAX) for each ordinate y ap n = y ap n-1 + Δy values s of heights h gk n on the hologram-compensator 13. Then, according to formula (3), for each height h hk n , the ordinate y ' npi n is found in the PPI plane. The obtained calculated data is summarized in a table of the form Table 1. When controlling the aspherical surface during the analysis of this table, the closest value y ' npi n to the measured y' npi i is found in the fourth column and the corresponding y y n n value is determined in the second column, which is taken of Apt ordinate y i on the aspherical surface 16. it is obvious that the error value thus found an y i is less than half the selected step width Δy change ordinate y aspherical surface 16. this implies that the error op edeleniya an ordinate y i is the smaller, the smaller the selected step change Δy ordinate y when calculating values for the columns of Table 1 (For the same table can be determined and the values of the abscissa x i of defects on an aspheric surface at the measured abscissa x 'i in the plane of the claims PPI.

Figure 00000006
Figure 00000006

Поэтому в столбцах этой таблицы в круглых скобках приведены и выражения для абсцисс выбранных точек на профиле заданной асферической поверхности.). На практике для Δy можно задавать значение меньше 1 мм; поэтому погрешность определения ординаты yап i дефекта на асферической поверхности 16 будет составлять доли миллиметра. Поскольку в предложенном устройстве могут быть использованы высокоточные датчики линейных перемещений марки М, а шаг Δy при расчете значений Таблицы 1 может быть выбран достаточно маленьким (десятую долю миллиметра и даже меньше), то предложенное устройство действительно может обеспечить повышение точности контроля положений дефектов на асферических поверхностях. Кроме того, данное устройство обеспечивает повышение точности контроля положений дефектов на асферических поверхностях благодаря исключению влияния дисторсии, вносимой синтезированной голограммой-компенсатором. Это достигается за счет того, что при контроле асферической поверхности сначала измеряются координаты дефектов в искаженном дисторсией промежуточном изображении асферической поверхности с помощью марки М, а затем по Таблице 1 находятся истинные (свободные от дисторсии) координаты дефектов на асферической поверхности.Therefore, the expressions for the abscissas of the selected points on the profile of a given aspherical surface are also given in parentheses in the columns of this table.). In practice, Δy can be set to a value less than 1 mm; therefore, the error in determining the ordinate y ap i defect on the aspherical surface 16 will be fractions of a millimeter. Since the proposed device can be used with high-precision linear displacement sensors of the brand M, and the step Δy in calculating the values of Table 1 can be chosen small enough (a tenth of a millimeter or even less), the proposed device can really provide increased accuracy of control of defect positions on aspherical surfaces . In addition, this device improves the accuracy of control of defect positions on aspherical surfaces by eliminating the influence of distortion introduced by the synthesized compensator hologram. This is achieved due to the fact that when controlling an aspherical surface, the coordinates of defects in the intermediate image of the aspherical surface distorted by distortion are first measured using the M mark, and then the true (free from distortion) coordinates of defects on the aspherical surface are found in Table 1.

Предлагаемое устройство (см. фиг. 2) для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали работает следующим образом. Пучок световых лучей от монохроматического (лазерного) источника света 1 поступает в афокальную систему 2 и преобразуется ею в расширенный параллельный пучок лучей, который проходит первую марку M1, поступает в светоделитель 3, где частично проходит его и частично отражается им. Отраженная часть пучка лучей поступает в опорную ветвь устройства падает на плоское эталонное зеркало 4, ориентированное перпендикулярно к лучам этого пучка, отражается от него и в автоколлимационном ходе частично отражается от светоделителя 3 и частично проходит его. Отраженная часть опорного пучка лучей проходит в обратном направлении первую марку M1, афокальную систему 2 и падает в отверстие выходного окна источника света 1, а прошедшая светоделитель 3 часть опорного пучка лучей поступает в приемную часть где отражается от плоского поворотного зеркала 18, проходит вторую марку М2 и поступает во второй фокусирующий объектив 19, которым фокусируется в точку Аo, служащую в устройстве опорной точкой. Затем эта часть опорного пучка лучей проходит объектив фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 и падает на плоскость регистрации 21 светочувствительных элементов фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20.The proposed device (see Fig. 2) for determining the positions of defects on the aspherical surface of the optical part operates as follows. The beam of light rays from a monochromatic (laser) light source 1 enters the afocal system 2 and is converted by it into an expanded parallel beam of rays, which passes through the first mark M1, enters the beam splitter 3, where it partially passes and is partially reflected by it. The reflected part of the beam of rays enters the reference branch of the device falls onto a flat reference mirror 4, oriented perpendicular to the rays of this beam, is reflected from it and partially reflects from the beam splitter 3 in the auto-collimation course and partially passes through it. The reflected part of the reference beam of rays passes in the reverse direction the first mark M1, the afocal system 2 and falls into the hole of the output window of the light source 1, and the transmitted beam splitter 3 part of the reference beam of rays enters the receiving part, where it is reflected from the flat rotary mirror 18, passes the second mark M2 and enters the second focusing lens 19, which focuses at the point A o serving as a reference point in the device. Then this part of the reference beam of rays passes through the lens of the photodetector device (for example, a digital video camera) 20 and falls on the registration plane 21 of the photosensitive elements of the photodetector device (for example, a digital video camera) 20.

В объектную ветвь устройства поступает прошедшая светоделитель 3 часть параллельного пучка лучей, вышедшего из афокальной системы 2 и прошедшего первую марку M1. Поступивший в объектную ветвь пучок лучей проходит первый фокусирующий объектив 10, преобразуясь им в сходящийся гомоцентрический пучок световых лучей с центром в виде светящейся точки A в заднем фокусе объектива 10, проходит диафрагму 11, расположенную в задней фокальной плоскости объектива 10, и падает на синтезированный голограммный оптический элемент 12 в виде расходящегося гомоцентрического пучка световых лучей, освещая голограмму-компенсатор 13 и котировочные голограммы 14 и 15. Голограмма-компенсатор 13 в процессе дифракции на ней световых лучей в проходящем свете формирует осесимметричный пучок световых лучей, каждый луч которого падает на асферической поверхности 16 оптической детали 17 по соответствующей ему определенной нормали этой поверхности и отражается от нее в обратном направлении. В этом случае отражающая асферическая поверхность 16 оптической детали 17 выступает в качестве предмета. Отраженный от этой асферической поверхности 16 пучок световых лучей в автоколлимационном ходе распространяется к голограмме-компенсатору 13 и в результате дифракции на ней фокусируется в точку A'16, которая является автоколлимационным изображением светящейся точки A. Затем этот пучок лучей проходит в обратном направлении диафрагму 11 и преобразуется первым фокусирующим объективом 10 в параллельный пучок лучей, который светоделителем 3 делится на два пучка лучей. Один из них (прошедший светоделитель 3) проходит первую марку M1, афокальную систему 2 и поступает в отверстие выходного окна монохроматического источника света 1. Другой пучок лучей (отраженный от светоделителя 3) поступает в приемную часть, где отражается от плоского поворотного зеркала 18, проходит вторую марку М2, проходит второй фокусирующий объектив 19, фокусируясь им в точку A''16, проходит объектив фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 и падает на плоскость регистрации 21 светочувствительных элементов фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20. В ходе каждого из этих двух пучков лучей посредством синтезированной голограммы-компенсатора 13 и первого фокусирующего объектива 10 формируется промежуточное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17. Таким образом, в данном устройстве присутствуют два промежуточных изображения асферической поверхности 16 оптической детали 17, одно из которых расположено между афокальной системой 2 и светоделителем 3 и ему соответствует плоскость промежуточного изображения ППИ1, а другое - в приемной части между плоским поворотным зеркалом 18 и вторым фокусирующим объективом 19. Ему соответствует плоскость промежуточного изображения ППИ2. При этом как в плоскости ППИ1, так и в плоскости ППИ2 формируется обратное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17. Плоскости ППИ1 и ППИ2 являются оптически сопряженными с асферической поверхностью 16 оптической детали 17. В связи с этим точка O'3 1 в плоскости промежуточного изображения ППИ1, лежащая в центре промежуточного изображения асферической поверхности 16 оптической детали 17 и соответственно на оптической оси, является оптически сопряженной с вершиной О3 асферической поверхности 16 оптической детали 17 и является ее изображением. Точка G1, лежащая в плоскости промежуточного изображения ППИ1, является оптически сопряженной с точкой E, расположенной вблизи границы асферической поверхности 16 оптической детали 17, и является ее изображением. Точно так же точки O'3 2 и G2 в плоскости промежуточного изображения ППИ2 являются оптически сопряженными соответственно с точками О3 и E асферической поверхности 16 и являются их изображениями. С плоскостями промежуточных изображений ППИ1 и ППИ2 совмещены плоскости расположения штрихов марок соответственно M1 и М2. Очевидно, что в этом случае в плоскостях ППИ1 и ППИ2 в обратном ходе лучей от асферической поверхности 16 оптической детали 17 будут формироваться изображения первой марки M1. Таким образом, в плоскости промежуточного изображения ППИ2 расположены вторая марка М2 и изображение первой марки M1.The object beam of the device receives the transmitted beam splitter 3 of the parallel beam of rays emerging from the afocal system 2 and passing the first mark M1. The beam of rays arriving at the object branch passes through the first focusing lens 10, transforming it into a converging homocentric beam of light rays centered in the form of a luminous point A in the rear focus of the lens 10, passes through the diaphragm 11 located in the rear focal plane of the lens 10, and falls on the synthesized hologram optical element 12 in the form of a diverging homocentric beam of light rays, illuminating the hologram-compensator 13 and quotation holograms 14 and 15. The hologram-compensator 13 in the process of diffraction of light on it s rays transmitted light forms an axisymmetric light beam, each beam which is incident on the aspherical surface 16 of the optical member 17 to its respective specific normal of that surface and is reflected from it in the opposite direction. In this case, the reflective aspherical surface 16 of the optical part 17 acts as an object. Reflected from surface 16 of the aspherical light beam in the course of autocollimation propagates to the hologram-compensator 13, and as a result of diffraction on it focuses to a point A '16 which is autocollimation image luminous point A. Then, the light beam passes in the reverse direction and the diaphragm 11 is converted by the first focusing lens 10 into a parallel beam of rays, which the beam splitter 3 is divided into two beam of rays. One of them (the past beam splitter 3) passes the first mark M1, the afocal system 2 and enters the opening of the output window of the monochromatic light source 1. Another beam of rays (reflected from the beam splitter 3) enters the receiving part, where it is reflected from the plane rotary mirror 18, passes the second brand M2, the second focusing lens 19 passes, focusing it to the point A '' 16 , the lens of the photodetector device (for example, a digital video camera) 20 passes and falls onto the registration plane 21 of the photosensitive elements of the photodetector devices (for example, a digital video camera) 20. During each of these two beams of rays, an intermediate image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 is formed through the synthesized hologram-compensator 13 and the first focusing lens 10. Thus, two intermediate images of the aspherical surface are present in this device 16 of the optical part 17, one of which is located between the afocal system 2 and the beam splitter 3 and corresponds to the plane of the intermediate image PPI1, and the other in the receiving part between the flat rotary mirror 18 and the second focusing lens 19. It corresponds to the plane of the intermediate image PPI2. In this case, both in the PPI1 plane and in the PPI2 plane, an inverse image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 is formed. The planes PPI1 and PPI2 are optically conjugated with the aspherical surface 16 of the optical part 17. In this regard, the point O ′ 3 1 in the plane of the intermediate image PPI1, lying in the center of the intermediate image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 and, accordingly, on the optical axis, is optically conjugated to the vertex O 3 of the aspherical surface 16 of the optical part 17 and is its image. The point G 1 lying in the plane of the intermediate image PPI1 is optically conjugated to the point E located near the boundary of the aspherical surface 16 of the optical part 17, and is its image. In the same way, the points O ′ 3 2 and G 2 in the plane of the intermediate image PPI2 are optically conjugated to the points O 3 and E of the aspherical surface 16, respectively, and are their images. With the planes of the intermediate images PPI1 and PPI2, the alignment planes of the strokes of the marks M1 and M2, respectively, are combined. Obviously, in this case, in the planes PPI1 and PPI2, in the reverse ray path from the aspherical surface 16 of the optical part 17, images of the first brand M1 will be formed. Thus, in the plane of the intermediate image PPI2 are the second mark M2 and the image of the first mark M1.

Посредством второго фокусирующего объектива 19 и объектива фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 в плоскость регистрации 21 фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 проецируется сформированное в плоскости ППИ2 обратное промежуточное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17. В результате этого в плоскости регистрации 21 формируется конечное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17, которое является прямым. В эту же плоскость регистрации 21 проецируются также изображения штрихов марок M1 и М2. В результате совмещения в приемной части пучков световых лучей, пришедших из опорной и объектной ветвей, и возникшей в связи с этим интерференции соответствующих им световых волн, образуется интерференционная картина для контролируемой асферической поверхности 16 оптической детали 17, которая также отображается в плоскости регистрации 21. Конечное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17 вместе с изображением этой интерференционной картины, а также изображениями штрихов марок M1 и М2 передаются фотоприемным устройством (например, цифровой видеокамерой) 20 на экран блока отображения информации (например, монитора) 21, где 31 - конечное изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17 с соответствующей ей интерференционной картиной, ИШм1 и ИШм2 - изображения штрихов марок соответственно M1 и М2. На экране блока отображения информации (например, монитора) 22 изображена точка O''3, расположенная в центре изображения 31 асферической поверхности 16 и интерференционной картины для этой поверхности. В связи с этим она соответствует точке O'3 1 в плоскости промежуточного изображения ППИ1, точке O'3 2 в плоскости промежуточного изображения ППИ2 асферической поверхности 16 оптической детали 17 и точке O3 - вершине асферической поверхности 16 оптической детали 17. На экране блока отображения информации (например, монитора) 22 изображена интерференционная картина в виде отрезков интерференционных полос в кольцевой зоне 32, окружающей интерференционную картину 31. Она соответствует юстировочной автоколлимационной голограмме 14, предназначенной для контроля установки синтезированного голограммного оптического элемента 12 относительно светящейся точки A.By means of the second focusing lens 19 and the lens of the photodetector (for example, a digital video camera) 20, an inverse intermediate image formed on the PPI2 plane of the aspherical surface 16 of the optical part 17 is projected onto the registration plane 21 of the photodetector (for example, a digital video camera). As a result, in the registration plane 21, a final image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 is formed, which is straight. Images of strokes of marks M1 and M2 are also projected onto the same registration plane 21. As a result of the combination in the receiving part of the light beams coming from the reference and object branches, and the resulting interference of the corresponding light waves, an interference pattern is formed for the aspherical surface 16 of the optical part 17, which is also displayed in the registration plane 21. the image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 together with the image of this interference pattern, as well as the images of strokes of the marks M1 and M2 are transmitted to the photodetector (e.g., digital camera) 20 to the screen unit information display (e.g., monitor) 21, where 31 - the final image aspherical surface 16 of the optical part 17 with its corresponding interference pattern ISH m1 and ISH m2 - Image strokes marks respectively M1 and M2. On the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22, the point O ″ 3 is located at the center of the image 31 of the aspherical surface 16 and the interference pattern for this surface. In this regard, it corresponds to point O ' 3 1 in the plane of the intermediate image PPI1, point O' 3 2 in the plane of the intermediate image PPI2 of the aspherical surface 16 of the optical part 17 and point O 3 - the top of the aspherical surface 16 of the optical part 17. On the screen of the display unit information (for example, a monitor) 22 shows the interference pattern in the form of segments of interference fringes in the annular zone 32 surrounding the interference pattern 31. It corresponds to an alignment auto-collimation hologram 14 intended for monitoring the installation of the synthesized hologram optical element 12 relative to the luminous point A.

Для того чтобы было удобно и наглядно идентифицировать дефекты и определять их расположения на контролируемой асферической поверхности 16, необходимо, чтобы на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 было сформировано прямое изображение асферической поверхности 16 оптической детали 17. Для этого необходимо корпус фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20 повернуть на 180° вокруг его оптической оси относительно исходного рабочего положения фотоприемного устройства (например, цифровой видеокамеры) 20.In order to conveniently and clearly identify defects and determine their location on a controlled aspherical surface 16, it is necessary that on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22 a direct image of the aspherical surface 16 of the optical part 17 is formed. For this, the body of the photodetector device (for example, a digital video camera) 20 rotate 180 ° around its optical axis relative to the initial working position of the photodetector (for example, a digital video camera) 20.

Наличие дефектов на контролируемой асферической поверхности 16 оптической детали 17 определяют путем визуального анализа интерференционной картины, присутствующей на конечном изображении 31 этой асферической поверхности 16 на экране блока отображения информации (например, монитора) 22. Дефекты и их положения на контролируемой асферической поверхности 16 визуализируются искривлениями полос в этой интерференционной картине. По искривлениям интерференционных полос выбирают на контролируемой асферической поверхности 16 характерные точки, которым соответствуют наибольшие дефекты и которые необходимо устранить в первую очередь. Затем определяют положения этих характерных точек с дефектами на контролируемой асферической поверхности 16 относительно ее вершины подобно тому, как это осуществляется при использовании варианта устройства, оптическая схема которого изображена на фиг. 1. При этом визуализацию положения точки O''3 на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 осуществляют с помощью изображения штрихов ИШм1 марки M1. Для этого перемещают марку M1 в плоскости промежуточного изображения ППИ1 асферической поверхности 16 посредством линейных кареток 8 и 9 и совмещают точку пересечения теней двух ее штрихов со светящейся точкой-репером Ареп. Контроль вывода на оптическую ось точки пересечения двух штрихов марки M1 ведут, наблюдая, например, в лупу со стороны асферической поверхности 16 совмещение точки пересечения их теней со светящейся точкой-репером Ареп, расположенной на оптической оси. (Для проведения этой операции деталь 17 временно выводится из схемы контроля, а затем возвращается обратно) Для этого положения марки M1 точка пересечения изображений ее штрихов на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 будет совмещена с точкой O''3. Затем перемещают марку М2 в плоскости промежуточного изображения ППИ2 асферической поверхности 16 посредством линейных кареток 36 и 37 и совмещают на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 изображение ее штрихов ИШм2 с изображением штрихов ИШм2 первой марки M1. После этого обнуляют на блоках цифровой индикации 30 и 45 показания для координат x'ппи i и y'ппи i и приступают к измерению координат характерных точек на асферической поверхности 16 подобно тому, как это рассмотрено выше для устройства, оптическая схема которого изображена на фиг. 1.Defects on the controlled aspherical surface 16 of the optical part 17 are determined by visual analysis of the interference pattern present on the final image 31 of this aspherical surface 16 on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22. Defects and their positions on the controlled aspherical surface 16 are visualized by curvature of the stripes in this interference picture. From the curvature of the interference fringes, characteristic points are selected on the controlled aspherical surface 16, to which the greatest defects correspond and which must be eliminated first of all. Then, the positions of these characteristic defective points on the controlled aspherical surface 16 relative to its apex are determined, similar to the way it is done when using a variant of the device, the optical scheme of which is shown in FIG. 1. This imaging position of the point O '' on the screen 3 displaying information block (e.g., monitor) 22 is performed using ISH marks m1 M1 lines of the image. To do this, move the brand M1 in the plane of the intermediate image PPI1 of the aspherical surface 16 by means of linear carriages 8 and 9 and combine the point of intersection of the shadows of its two strokes with the luminous reference point A rep . The output control on the optical axis of the point of intersection of two strokes of mark M1 is carried out by observing, for example, in a magnifying glass from the side of the aspherical surface 16, the intersection of the point of intersection of their shadows with the luminous reference point A rep located on the optical axis. (To carry out this operation, part 17 is temporarily removed from the control circuit and then returned back) For this position of the M1 mark, the intersection point of images of its strokes on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22 will be aligned with point O '' 3 . Then the M2 mark is moved in the plane of the intermediate image PPI2 of the aspherical surface 16 by means of linear carriages 36 and 37 and the image of its ISh m2 strokes with the image of ISh m2 strokes of the first mark M1 are combined on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22. After that, the readings for the coordinates x ' ppi i and y' ppi i are reset to zero on the digital display units 30 and 45 and begin to measure the coordinates of the characteristic points on the aspherical surface 16, similar to that described above for the device whose optical diagram is shown in FIG. one.

При контроле асферических поверхностей, у которых на стадиях формообразования присутствуют только осесимметричные дефекты, достаточно измерять с помощью предложенного устройства одну из координат дефектов: x или y в зависимости от того, как ориентированы интерференционные полосы на асферической поверхности: вдоль оси ох или оси oy правой прямоугольной системы координат oxyz, центр о которой расположен в вершине O3 асферической поверхности 16, а ось oz совпадает с осью симметрии асферической поверхности 16 (см. фиг. 1, фиг. 2).When monitoring aspherical surfaces in which only axisymmetric defects are present at the forming stages, it is sufficient to measure with the proposed device one of the coordinates of the defects: x or y depending on how the interference strips are oriented on the aspherical surface: along the axis ox or the axis oy right rectangular coordinate system oxyz, the center of which is located at the vertex O 3 of the aspherical surface 16, and the axis oz coincides with the axis of symmetry of the aspherical surface 16 (see Fig. 1, Fig. 2).

Работоспособность предложенного устройства проверялась на примере варианта устройства с принципиальной оптической схемой, изображенной на фиг. 2. Ниже приведены результаты контроля предложенным устройством асферической поверхности, на которой в процессе ее формообразования присутствовали только осесимметричные дефекты. Уравнение этой асферической поверхности имеет вид: z=0.036643y2/(1+(1+0.000331y2)½). Радиус кривизны R0 при вершине данной асферической поверхности равен 27.29 мм, а ее коническая постоянная K равна -1.246446. Полный и световой диаметры оптической детали с этой асферической поверхностью равны соответственно 32 и 30 мм. При проведении контроля данной асферической поверхности в предложенном устройстве (фиг. 2) в качестве источника света использовался лазер с излучением на длине волны λ, равной 0.6328 мкм, а в качестве приводов и датчиков линейных перемещений и блоков цифровой индикации применялись микрометрические винты со шкалами с ценой деления шкалы для точного отсчета, равной 0.01 мм.The operability of the proposed device was tested on the example of a variant of the device with the principal optical circuit depicted in FIG. 2. The following are the results of the control of the proposed device on an aspherical surface, on which only axisymmetric defects were present during its shaping. The equation of this aspherical surface has the form: z = 0.036643y 2 /(1+(1+0.000331y 2 ) ½ ). The radius of curvature R 0 at the apex of a given aspherical surface is 27.29 mm, and its conical constant K is -1.246446. The total and light diameters of the optical part with this aspherical surface are 32 and 30 mm, respectively. When monitoring this aspherical surface in the proposed device (Fig. 2), a laser with radiation at a wavelength λ equal to 0.6328 μm was used as a light source, and micrometric screws with scales with a price were used as drives and linear displacement sensors and digital indication blocks scale divisions for an accurate reading of 0.01 mm.

На фиг. 3 и фиг. 4 приведены наблюдаемые на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 и зарегистрированные фотоприемным устройством (например, цифровой видеокамерой) 20 изображения 31 асферической поверхности 16 вместе с интерференционной картиной, полученные при контроле указанной выше асферической поверхности. Кроме этого, на фиг. 3 и фиг. 4 присутствуют изображения интерференционной картины в виде отрезков интерференционных полос в кольцевой зоне 32, которая соответствует автоколлимационной юстировочной голограмме 14, а также изображения штрихов ИШм1 и ИШм2 марок соответственно M1 и М2.In FIG. 3 and FIG. Figure 4 shows the images 31 of the aspherical surface 16 observed along with the interference pattern recorded on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22 and recorded by a photodetector device (for example, a digital video camera) 20, obtained by monitoring the above aspherical surface. In addition, in FIG. 3 and FIG. 4 there are images of the interference pattern in the form of segments of interference fringes in the annular zone 32, which corresponds to the autocollimation alignment hologram 14, as well as strokes of the ISh m1 and ISh m2 marks, respectively, M1 and M2.

На фиг. 3 изображение 31 контролируемой асферической поверхности 16 вместе с интерференционной картиной зарегистрировано на начальной стадии, а на фиг. 4 - на финишной стадии полировки этой асферической поверхности. Интерференционные полосы в данных интерференционных картинах получены путем поворота контролируемой детали 17 вокруг оси ох правой системы прямоугольных координат oxyz (см. фиг. 2), в которой записано уравнение контролируемой асферической поверхности 16. При этом поворот детали 17 выбран таким, чтобы направление искривления интерференционных полос вверх на этих интерференционных картинах соответствовало направлению в сторону вершин бугров у дефектов, расположенных на контролируемой асферической поверхности 16. Указанная настройка интерференционной картины контролировалась визуально на экране блока отображения информации (например, монитора) 22, где, как отмечалось выше, было получено прямое изображение 31 асферической поверхности 16 вместе с интерференционной картиной.In FIG. 3, the image 31 of the controlled aspherical surface 16 together with the interference pattern is recorded at the initial stage, and in FIG. 4 - at the finishing stage of polishing this aspherical surface. The interference fringes in these interference patterns are obtained by rotating the controlled part 17 about the axis oX of the right-angled coordinate system oxyz (see Fig. 2), in which the equation of the controlled aspherical surface 16 is written. In this case, the rotation of the part 17 is chosen so that the direction of curvature of the interference fringes upward in these interference patterns corresponded to the direction towards the tops of the tubercles at the defects located on a controlled aspherical surface 16. The indicated interference setting the radiation pattern was visually controlled on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22, where, as noted above, a direct image 31 of the aspherical surface 16 was obtained together with the interference pattern.

На фиг. 3 и фиг. 4 показано, что изображения штрихов в ИШм1 и ИШм2 каждой марки М1 и М2 пересекаются между собой под углом 90°. При этом изображения штрихов данных марок, направленные слева направо, параллельны друг другу и совпадают между собой. Марка M1 в данном варианте предложенного устройства (см. фиг. 2) расположена между афокальной системой 2 и светоделителем 3 и совмещена с плоскостью промежуточного изображения ППИ1, в которой она установлена таким образом, что точка пересечения ее штрихов выведена на оптическую ось и совмещена с точкой O'3 1, оптически сопряженной с вершиной O3 контролируемой асферической поверхности 16. В этом случае точка пересечения изображений штрихов в ИШм1 будет совмещена с точкой O''3, расположенной на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 и оптически сопряженной с вершиной О3 контролируемой асферической поверхности 16. Поэтому точка пересечения изображений штрихов в ИШм1 на фиг. 3 и фиг. 4 расположена в центре изображения 31 контролируемой асферической поверхности 16 вместе с интерференционной картиной. Поэтому она используется в данном конкретном случае (когда на контролируемой асферической поверхности 16 присутствуют осесимметричные погрешности) только для визуализации положения этого центра с целью контроля вывода на оптическую ось точки пересечения штрихов марки М2, которая расположена в приемной части предложенного устройства (см. фиг. 2) между плоским поворотным зеркалом 18 и вторым фокусирующим объективом 19. При этом плоскость расположения штрихов марки М2 совмещена с плоскостью промежуточного изображения ППИ2 контролируемой асферической поверхности 16. В этой плоскости расположены оси o'x' и o'y' правой прямоугольной системы координат o'x'y'z', начало координат о' которой расположено на оптической оси и совмещено с точкой O'3 2, оптически сопряженной с вершиной О3 асферической поверхности 16, а ось o'x' перпендикулярна к плоскости рисунка, изображенного на фиг. 2. С помощью марки М2 осуществляется определение положений дефектов на контролируемой асферической поверхности 16. Для этого предварительно точка пересечения штрихов марки М2 выводится на оптическую ось в приемной части предложенного устройства путем перемещения ее в плоскости промежуточного изображения ППИ2 посредством линейной каретки 36 вдоль оси o'x', а посредством линейной каретки 37 - вдоль оси o'y'. Контролируют это состояние по совмещению между собой изображений штрихов ИШм1 и ИШм2 марок M1 и М2 на экране блока отображения информации (например, монитора) 22. Значения на шкалах микровинтов линейных кареток 36 и 37 для этого состояния служат началом отсчета при измерении величин смещений марки М2 от оптической оси в плоскости промежуточного изображения ППИ2 при определении положений дефектов на асферической поверхности 16. Поскольку на контролируемой асферической поверхности 16 присутствовали только осесимметричные дефекты, то с помощью марки М2 контролировались положения дна для каждой выбранной (характерной) ямы и положения вершин характерных бугров присутствующих на асферической поверхности дефектов. Для этого она посредством линейной каретки 36 перемещалась вдоль оси o'x' (фиг. 2) до совмещения точки пересечения ее штрихов с точкой, соответствующей в плоскости промежуточного изображения ППИ2 дну каждой выбранной ямы и вершине каждого выбранного бугра. Эти совмещения контролировались визуально на экране блока отображения информации (например, монитора) 22 по совмещению точки пересечения изображений штрихов в ИШм2 марки М2 с визуализированным интерференционной картиной дном каждой выбранной ямы и вершиной каждого выбранного бугра (см. фиг. 3 и фиг. 4). Для каждого положения марки М2 в процессе совмещения точки пересечения ее штрихов с точкой, соответствующей в плоскости ППИ2 дну выбранной ямы и вершине выбранного бугра, снимались отсчеты по шкале микрометрического винта, по которым затем определялись величины смещений марки М2 от оптической оси, т.е. от начала координат o'. Таким образом, измеренные величины смещений марки М2 являются координатами x' точек в плоскости промежуточного изображения ППИ2, соответствующими координатам x положений дна каждой выбранной ямы и вершины каждого выбранного бугра на контролируемой асферической поверхности 16. Далее по найденным координатам x' находились координаты x положений дна каждой выбранной ямы и вершины каждого выбранного бугра с использованием рассчитанной для этого Таблицы 2, аналогичной Таблице 1. Шаг Δх изменения координаты x на профиле контролируемой асферической поверхности при расчете Таблицы 2 был выбран равным 0.2 мм.In FIG. 3 and FIG. 4 shows that the strokes in ISh m1 and ISh m2 of each brand M1 and M2 intersect at an angle of 90 °. In this case, the image of the strokes of these brands, directed from left to right, are parallel to each other and coincide. Brand M1 in this embodiment of the proposed device (see Fig. 2) is located between the afocal system 2 and the beam splitter 3 and is aligned with the plane of the intermediate image PPI1, in which it is set so that the intersection point of its strokes is displayed on the optical axis and aligned with the point O ' 3 1 optically conjugated with the vertex O 3 of the controlled aspherical surface 16. In this case, the intersection point of the stroke images in ISh m1 will be aligned with the point O'' 3 located on the screen of the information display unit (for example, a monitor ora) 22 and a controlled aspherical surface 16. Optically conjugated with the vertex O 3. Therefore, the point of intersection of the images of the strokes in ISh m1 in FIG. 3 and FIG. 4 is located in the center of the image 31 of the controlled aspherical surface 16 together with the interference pattern. Therefore, it is used in this particular case (when axisymmetric errors are present on the controlled aspherical surface 16) only to visualize the position of this center in order to control the output of the M2 mark intersection point on the optical axis, which is located in the receiving part of the proposed device (see Fig. 2 ) between the flat rotary mirror 18 and the second focusing lens 19. In this case, the plane of arrangement of the strokes of the M2 brand is aligned with the plane of the intermediate image PPI2 of the controlled asf of the surface 16. In this plane are the axes o'x 'and o'y' of the right-angled coordinate system o'x'y'z ', the origin of coordinates o' of which is located on the optical axis and is aligned with the point O ' 3 2 , optically conjugated with the apex O 3 of the aspherical surface 16, and the axis o'x 'is perpendicular to the plane of the figure depicted in FIG. 2. Using the M2 mark, defect positions are determined on the controlled aspherical surface 16. For this, the intersection point of the M2 mark strokes is displayed on the optical axis in the receiving part of the proposed device by moving it in the plane of the intermediate image PPI2 using the linear carriage 36 along the o'x axis ', and by means of the linear carriage 37 along the axis o'y'. This state is monitored by combining images of strokes ISh m1 and ISh m2 of marks M1 and M2 on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22. The values on the microscrew scales of linear carriages 36 and 37 for this state serve as a reference when measuring the values of the displacements of the mark M2 from the optical axis in the plane of the intermediate image PPI2 when determining the positions of defects on the aspherical surface 16. Since only axisymmetric defects were present on the controlled aspherical surface 16, using M2 arch controlled bottom position for each selected (characteristic) pits and mounds position characteristic peaks present on the aspherical surface defects. To do this, she moved through the linear carriage 36 along the o'x 'axis (Fig. 2) until the intersection of the points of intersection of her strokes with the point corresponding in the plane of the intermediate image PPI2 to the bottom of each selected hole and the top of each selected hillock. These alignments were controlled visually on the screen of the information display unit (for example, a monitor) 22 by combining the intersection point of the strokes in ISh m2 of brand M2 with the visualized interference pattern with the bottom of each selected hole and the top of each selected hill (see Fig. 3 and Fig. 4) . For each position of the M2 mark, in the process of combining the point of intersection of its strokes with the point corresponding in the PPI2 plane to the bottom of the selected hole and the top of the selected hillock, readings were taken on the micrometer screw scale, which then determined the displacements of the M2 mark from the optical axis, i.e. from the origin o '. Thus, the measured values of the M2 mark displacements are the coordinates x 'of the points in the plane of the intermediate image PPI2, corresponding to the x coordinates of the bottom positions of each selected pit and the vertices of each selected hillock on a controlled aspherical surface 16. Next, the x coordinates of the bottom positions of each of the selected hole and the top of each selected hillock using Table 2 calculated for this, similar to Table 1. Step Δx changes the x coordinate on the profile of the controlled aspherical surface in the calculation of Table 2 was chosen equal to 0.2 mm.

На фиг. 3(а) и фиг. 3(в) точка пересечения изображений штрихов в ИШм2 расположена в зоне визуализированного интерференционной картиной дна каждой из присутствующих на асферической поверхности двух ям. Им соответствуют значения измеренных координат x' в плоскости промежуточного изображения ППИ2, равные -1.02 и - 4.23 мм. По этим данным с помощью Таблицы 2 были определены значения координат x соответствующих им точек на контролируемой асферической поверхности, которые равны: 3.20 и 13.50 мм.In FIG. 3 (a) and FIG. 3 (c) the intersection point of the strokes in ISh m2 is located in the area of the bottom of each of the two holes present on the aspherical surface visualized by the interference pattern. They correspond to the values of the measured coordinates x 'in the plane of the intermediate image PPI2, equal to -1.02 and - 4.23 mm. According to these data, using Table 2, we determined the x-coordinate values of the corresponding points on a controlled aspherical surface, which are equal to: 3.20 and 13.50 mm.

На фиг. 3(б) и фиг. 3(г) точка пересечения изображений штрихов в ИШм2 расположена на визуализированных интерференционной картиной вершинах двух бугров. Им соответствуют значения измеренных координат x' в плоскости промежуточного изображения ППИ2, равные - 3.17 и - 4.67 мм. По этим данным с помощью Таблицы 2 были определены значения координат x соответствующих им точек на контролируемой асферической поверхности, которые равны 10.00 и 14.80 мм.In FIG. 3 (b) and FIG. 3 (d) the intersection point of the strokes in ISh m2 is located on the vertices of two hillocks visualized by the interference pattern. They correspond to the values of the measured coordinates x 'in the plane of the intermediate image PPI2, equal to - 3.17 and - 4.67 mm. According to these data, using Table 2, the x-coordinate values of the corresponding points on the controlled aspherical surface were determined, which are 10.00 and 14.80 mm.

Figure 00000007
Figure 00000007

На фиг. 4(а), фиг. 4(в) и фиг. 4(д) точка пересечения изображений штрихов в ИШм2 расположена на визуализированных интерференционной картиной вершинах трех бугров. Им соответствуют значения измеренных координат х' в плоскости промежуточного изображения ППИ2, равные - 0.62, - 3.61 и - 4.77 мм. По этим данным с помощью Таблицы 2 были определены значения координат х соответствующих им точек на контролируемой асферической поверхности, которые равны 1.95, 11.45 и 15.10 мм.In FIG. 4 (a), FIG. 4 (c) and FIG. 4 (d) the intersection point of the strokes in ISh m2 is located on the vertices of three hillocks visualized by the interference pattern. They correspond to the values of the measured coordinates x 'in the plane of the intermediate image PPI2, equal to - 0.62, - 3.61 and - 4.77 mm. According to these data, using Table 2, we determined the coordinates x of the corresponding points on the controlled aspherical surface, which are equal to 1.95, 11.45 and 15.10 mm.

На фиг. 4(б) и фиг. 4(г) точка пересечения изображений штрихов в ИШм2 расположена в зоне визуализированного интерференционной картиной дна каждой из присутствующих на асферической поверхности двух ям. Им соответствуют значения измеренных координат х' в плоскости промежуточного изображения ППИ2, равные - 2.98 и - 3.88 мм. По этим данным с помощью Таблицы 2 были определены значения координат х соответствующих им точек на контролируемой асферической поверхности, которые равны 9.40 и 12.25 мм.In FIG. 4 (b) and FIG. 4 (d) the intersection point of the strokes in ISh m2 is located in the zone of the bottom of each of the two holes present on the aspherical surface visualized by the interference pattern. They correspond to the values of the measured coordinates x 'in the plane of the intermediate image PPI2, equal to - 2.98 and - 3.88 mm. According to these data, using Table 2, we determined the coordinates x of the corresponding points on a controlled aspherical surface, which are 9.40 and 12.25 mm.

Как указано выше на фиг. 4(д), положению точки пересечения изображений штрихов в ИШм2 соответствует на контролируемой асферической поверхности 16 точка с координатой х, равной 15.10 мм. Это означает, что рабочая зона асферической поверхности 16 полностью раскрыта, т.к. световой диаметр оптической детали 17 равен 30 мм.As indicated above in FIG. 4 (d), the position of the intersection point of the strokes in ISh m2 corresponds to a point with an x coordinate of 15.10 mm on a controlled aspherical surface 16. This means that the working area of the aspherical surface 16 is fully disclosed, because the light diameter of the optical part 17 is 30 mm.

Из приведенных экспериментальных данных следует, что координаты дефектов на контролируемой асферической поверхности определены с точностью до сотых долей миллиметра. Как сказано выше, эту точность можно повысить за счет использования высокоточных датчиков линейного перемещения для линейных кареток, а также путем уменьшения шага Δy (или Δx) изменения координаты y (или x) при расчете Таблицы 1. Кроме того, дополнительный вклад в повышение точности определения координат дефектов на асферической поверхности предложенным устройством обеспечивается благодаря исключению влияния дисторсии синтезированной голограммы-компенсатора на процесс определения этих координат.It follows from the experimental data that the coordinates of the defects on a controlled aspherical surface are determined to within hundredths of a millimeter. As mentioned above, this accuracy can be improved by using high-precision linear displacement sensors for linear carriages, as well as by decreasing the step Δy (or Δx) of changing the coordinate y (or x) in the calculation of Table 1. In addition, an additional contribution to improving the accuracy of determination the coordinates of defects on an aspherical surface by the proposed device is ensured by eliminating the influence of distortion of the synthesized hologram compensator on the process of determining these coordinates.

В связи с тем, что синтезированная голограмма-компенсатор, используемая в предложенном устройстве, может быть изготовлена для контроля асферических поверхностей как второго, так и более высокого порядка (см. Ларионов Н.П. Методы и средства контроля формы асферических поверхностей крупногабаритных и светосильных оптических элементов на основе использования осевых синтезированных голограмм. Казань, 2002, с. 40-45 - диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук), то на основании приведенных выше данных следует, что предложенное устройство позволяет обеспечить контроль таких поверхностей с высокой точностью.Due to the fact that the synthesized hologram compensator used in the proposed device can be manufactured to control aspherical surfaces of both second and higher order (see Larionov N.P. Methods and means of controlling the shape of aspherical surfaces of large and high-aperture optical elements based on the use of axial synthesized holograms. Kazan, 2002, pp. 40-45 - dissertation for the degree of candidate of technical sciences), then on the basis of the above data it follows that the proposal read only allows device to provide control of such surfaces with high precision.

Claims (4)

1. Устройство для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали, содержащее монохроматический источник света и последовательно установленные по ходу световых лучей афокальную систему, светоделитель для формирования опорной и объектной ветвей и приемной части, установленные в объектной ветви по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, первый фокусирующий объектив для формирования сходящегося гомоцентрического пучка световых лучей со светящейся точкой в его заднем фокусе, синтезированный голограммный оптический элемент, состоящий из трех осевых соосных между собой синтезированных голограмм, одна из которых является голограммой-компенсатором, а две другие голограммы являются юстировочными, плоское эталонное зеркало, установленное в опорной ветви перпендикулярно к световым лучам, распространяющимся от светоделителя, установленные в приемной части по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, второй фокусирующий объектив, фотоприемное устройство и блок отображения информации, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит марку с двумя пересекающимися между собой штрихами, расположенную между светоделителем и первым фокусирующим объективом и совмещенную с промежуточным изображением асферичской поверхности оптической детали, при этом марка закреплена в узле, снабженном механизмом угловых поворотов для угловой ориентации марки и тремя линейными каретками для выполнения возможности смещения марки в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых перпендикулярно к плоскости расположения ее штрихов, для чего каждая линейная каретка снабжена приводом, подключенным к блоку управления приводами, для обеспечения возможности измерения величины смещения марки каждая линейная каретка снабжена датчиком линейного перемещения, подключенным на вход блока цифровой индикации, в приемной части по ходу световых лучей после светоделителя установлено плоское поворотное зеркало, в задней фокальной плоскости первого фокусирующего объектива установлена диафрагма.1. A device for determining the positions of defects on the aspherical surface of an optical component, comprising a monochromatic light source and an afocal system sequentially installed along the path of light rays, a beam splitter for forming the support and object branches and a receiving part, installed in the object branch along the path of light rays propagating from the beam splitter , the first focusing lens for forming a converging homocentric beam of light rays with a luminous point in its back focus, is synthesized A hologram optical element consisting of three axial coaxial synthesized holograms, one of which is a compensating hologram, and the other two holograms are alignment, a flat reference mirror mounted in the reference branch perpendicular to the light rays propagating from the beam splitter installed in the receiving parts along the light rays propagating from the beam splitter, a second focusing lens, a photodetector and an information display unit, characterized in that the construction additionally contains a mark with two intersecting strokes located between the beam splitter and the first focusing lens and combined with an intermediate image of the aspherical surface of the optical part, the mark is fixed in a node equipped with an angular rotation mechanism for angular orientation of the mark and three linear carriages to enable brand displacements in three mutually perpendicular directions, one of which is perpendicular to the plane of its strokes, for which each linear carriage is equipped with a drive connected to the drive control unit, to ensure the possibility of measuring the magnitude of the displacement of the brand, each linear carriage is equipped with a linear displacement sensor connected to the input of the digital display unit, a flat rotary mirror is installed in the receiving part after the light beams after the beam splitter, the focal plane of the first focusing lens mounted aperture. 2. Устройство для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали по п. 1, отличающееся тем, что оба штриха марки пересекаются друг с другом под углом 90 градусов и каждый из них ориентирован параллельно одному из двух направлений смещения марки, параллельных плоскости расположения пересекающихся между собой двух штрихов.2. A device for determining the positions of defects on the aspherical surface of an optical part according to claim 1, characterized in that both dashes of the mark intersect each other at an angle of 90 degrees and each of them is oriented parallel to one of the two directions of the mark’s displacement, parallel to the plane of intersection between two strokes. 3. Устройство для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали, содержащее монохроматический источник света и последовательно установленные по ходу световых лучей афокальную систему, светоделитель для формирования опорной и объектной ветвей и приемной части, установленные в объектной ветви по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, первый фокусирующий объектив для формирования сходящегося гомоцентрического пучка световых лучей со светящейся точкой в его заднем фокусе, синтезированный голограммный оптический элемент, состоящий из трех осевых соосных между собой синтезированных голограмм, одна из которых является голограммой-компенсатором, а две другие голограммы являются котировочными, плоское эталонное зеркало, установленное в опорной ветви перпендикулярно к световым лучам, распространяющимся от светоделителя, установленные в приемной части по ходу световых лучей, распространяющихся от светоделителя, второй фокусирующий объектив, фотоприемное устройство и блок отображения информации, отличающееся тем, что устройство дополнительно содержит первую марку с двумя пересекающимися между собой штрихами, расположенную между афокальной системой и светоделителем и совмещенную с первым промежуточным изображением асферической поверхности оптической детали, при этом первая марка закреплена в первом узле, снабженном механизмом угловых поворотов для угловой ориентации первой марки и тремя линейными каретками для выполнения возможности смещения первой марки в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых перпендикулярно к плоскости расположения ее штрихов, для чего каждая линейная каретка снабжена приводом, подключенным к первому блоку управления приводами, для обеспечения возможности измерения величины смещения первой марки каждая линейная каретка снабжена датчиком линейного перемещения, подключенным на вход первого блока цифровой индикации, в приемной части по ходу световых лучей после светоделителя установлено плоское поворотное зеркало, введена вторая марка с двумя пересекающимися между собой штрихами, которая совмещена со вторым промежуточным изображением асферической поверхности оптической детали и закреплена во втором узле, снабженном механизмом угловых поворотов для угловой ориентации второй марки и тремя линейными каретками для выполнения возможности смещения второй марки в трех взаимно перпендикулярных направлениях, одно из которых перпендикулярно к плоскости расположения ее штрихов, для чего каждая линейная каретка снабжена приводом, подключенным к второму блоку управления приводами, для обеспечения возможности измерения величины смещения второй марки каждая линейная каретка снабжена датчиком линейного перемещения, подключенным на вход второго блока цифровой индикации, в задней фокальной плоскости первого фокусирующего объектива установлена диафрагма.3. A device for determining the positions of defects on an aspherical surface of an optical component, comprising a monochromatic light source and an afocal system sequentially installed along the path of light rays, a beam splitter for forming the support and object branches and a receiving part, installed in the object branch along the path of light rays propagating from the beam splitter , the first focusing lens for forming a converging homocentric beam of light rays with a luminous point in its back focus, is synthesized A hologram optical element consisting of three axial coaxial synthesized holograms, one of which is a compensating hologram, and the other two holograms are quoted, a flat reference mirror mounted in the reference branch perpendicular to the light rays propagating from the beam splitter installed in the receiving parts along the light rays propagating from the beam splitter, a second focusing lens, a photodetector and an information display unit, characterized in that the construction additionally contains a first mark with two intersecting strokes located between the afocal system and the beam splitter and combined with the first intermediate image of the aspherical surface of the optical part, while the first mark is fixed in the first node, equipped with an angular rotation mechanism for the angular orientation of the first mark and three linear carriages to make it possible to displace the first mark in three mutually perpendicular directions, one of which is perpendicular to the plane the location of its strokes, for which each linear carriage is equipped with a drive connected to the first drive control unit, to enable measurement of the displacement of the first mark, each linear carriage is equipped with a linear displacement sensor connected to the input of the first digital display unit, in the receiving part along the light rays a flat rotary mirror is installed after the beam splitter, a second mark is introduced with two intersecting strokes, which is combined with the second intermediate image m of the aspherical surface of the optical part and is fixed in the second node, equipped with an angular rotation mechanism for angular orientation of the second mark and three linear carriages to enable the second mark to be displaced in three mutually perpendicular directions, one of which is perpendicular to the plane of its strokes, for which each linear the carriage is equipped with a drive connected to the second drive control unit, for each linear carriage to be able to measure the displacement of the second mark As it is equipped with a linear displacement sensor connected to the input of the second digital indication unit, an aperture is installed in the rear focal plane of the first focusing lens. 4. Устройство для определения положений дефектов на асферической поверхности оптической детали по п. 3, отличающееся тем, что оба штриха каждой марки пересекаются друг с другом под углом 90 градусов и каждый из них ориентирован параллельно одному из двух направлений смещения соответствующей ему марки, параллельных плоскости расположения пересекающихся между собой двух штрихов.4. A device for determining the positions of defects on the aspherical surface of an optical part according to claim 3, characterized in that both dashes of each mark intersect each other at an angle of 90 degrees and each of them is oriented parallel to one of two directions of displacement of the corresponding mark parallel to the plane the location of two strokes intersecting each other.
RU2015137891A 2015-09-04 2015-09-04 Device for determining positions of defects on aspherical surface of optical part (versions) RU2612918C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015137891A RU2612918C9 (en) 2015-09-04 2015-09-04 Device for determining positions of defects on aspherical surface of optical part (versions)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015137891A RU2612918C9 (en) 2015-09-04 2015-09-04 Device for determining positions of defects on aspherical surface of optical part (versions)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2612918C1 true RU2612918C1 (en) 2017-03-13
RU2612918C9 RU2612918C9 (en) 2017-06-13

Family

ID=58458285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015137891A RU2612918C9 (en) 2015-09-04 2015-09-04 Device for determining positions of defects on aspherical surface of optical part (versions)

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2612918C9 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766851C1 (en) * 2021-02-25 2022-03-16 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Holographic device for controlling shape of large-size concave aspherical optical surfaces

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102613277B1 (en) * 2018-11-30 2023-12-12 제이에프이 스틸 가부시키가이샤 Surface-defect detecting method, surface-defect detecting apparatus, steel-material manufacturing method, steel-material quality management method, steel-material manufacturing facility, surface-defect determination model generating method, and surface-defect determination model
RU2770133C1 (en) * 2020-11-18 2022-04-14 Олег Михайлович Орешкин Method for measuring parameters of material surface undulation and device for measuring parameters of part surface undulation

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1017923A1 (en) * 1981-07-23 1983-05-15 Предприятие П/Я Г-4671 Device for checking aspheric surfaces
JPH07198316A (en) * 1993-12-28 1995-08-01 Asahi Optical Co Ltd Interferometer
RU2155932C1 (en) * 1999-10-21 2000-09-10 Черненко Виктор Михайлович Device inspecting surfaces of optical elements
RU2396513C1 (en) * 2009-02-26 2010-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО ГИПО") Interferometre for monitoring aspherical quadratic surfaces

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1017923A1 (en) * 1981-07-23 1983-05-15 Предприятие П/Я Г-4671 Device for checking aspheric surfaces
JPH07198316A (en) * 1993-12-28 1995-08-01 Asahi Optical Co Ltd Interferometer
RU2155932C1 (en) * 1999-10-21 2000-09-10 Черненко Виктор Михайлович Device inspecting surfaces of optical elements
RU2396513C1 (en) * 2009-02-26 2010-08-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (ФГУП "НПО ГИПО") Interferometre for monitoring aspherical quadratic surfaces

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2766851C1 (en) * 2021-02-25 2022-03-16 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО") Holographic device for controlling shape of large-size concave aspherical optical surfaces

Also Published As

Publication number Publication date
RU2612918C9 (en) 2017-06-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7298468B2 (en) Method and measuring device for contactless measurement of angles or angle changes on objects
US4758089A (en) Holographic interferometer
KR102549661B1 (en) Method and related optical device for measuring the curvature of a reflective surface
TW200528698A (en) Eccentricity measuring method and eccentricity measuring apparatus
US9239237B2 (en) Optical alignment apparatus and methodology for a video based metrology tool
CN108168468B (en) Focusing photoelectric auto-collimator with laser sighting device inside and sighting method
JP3206984B2 (en) Lens inspection machine
RU2612918C1 (en) Device for determining positions of defects on aspherical surface of optical part (versions)
JP2014163895A (en) Shape measurement instrument and shape measurement method using shack-hartmann sensor
US2038914A (en) Optical system for observing displacement or deflection in connection with measuring instruments
CN206146834U (en) V V -prism refractometer based on auto -collimation and CCD vision technique
US10921721B1 (en) Measurement system and grating pattern array
CN106247992B (en) A kind of high-precision, wide scope and big working distance autocollimation and method
CN108061527A (en) A kind of two-dimensional laser autocollimator of anti-air agitation
US1901632A (en) Interferometer
RU2519512C1 (en) Device to measure angular and linear coordinates of object
US3347130A (en) Optical measuring instruments
CN107869964A (en) The detection method and device of aspheric surface
JP2002048673A (en) Physical quantity measuring method of optical element or optical system
RU2478185C1 (en) Apparatus for determining spatial orientation of objects
Schulz et al. Flow visualization using a Sanderson prism
KR100280006B1 (en) Lens characteristic inspection device
CN106225731B (en) The big working distance autocollimation of combination zeroing high-precision laser and method
RU2705177C1 (en) Autocollimation device for centering optical elements
US2195168A (en) Method and apparatus for measuring spectrograms

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190905