ГОСТ Р 71711-2024
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Оптика и фотоника
ДЕТАЛИ ОПТИЧЕСКИЕ С АСФЕРИЧЕСКИМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ
Метод контроля асферических поверхностей с использованием осевых синтезированных голограммных оптических элементов
Optics and photonics. Optical parts with aspherical surfaces. Control method of aspherical surfaces using on-axis computer-generated hologram optical elements
ОКС 37.020
Дата введения 2025-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием "Научно-исследовательский институт физической оптики, оптики лазеров и информационных оптических систем Всероссийского научного центра "Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова" (ФГУП "НИИФООЛИОС ВНЦ "ГОИ им.С.И.Вавилова") и Акционерным обществом "Научно-производственное объединение "Государственный институт прикладной оптики" (АО "НПО ГИПО")
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 296 "Оптика и фотоника"
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 17 октября 2024 г. № 1473-ст
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
Правила применения настоящего стандарта установлены в статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. № 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации". Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе "Национальные стандарты", а официальный текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомления и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.rst.gov.ru)
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на оптические детали (линзы, зеркала) с асферическими поверхностями и устанавливает метод контроля асферических поверхностей оптических деталей с использованием осевых синтезированных голограммных оптических элементов.
Примечания
1 Объектом контроля является асферическая поверхность оптической детали второго и более высокого порядка. Предметом контроля являются показатели оптического качества асферической поверхности.
2 На отражение контролируют вогнутые или выпуклые асферической поверхности зеркал и линз. На пропускание контролируют линзы с одной или двумя асферическими поверхностями.
3 Контроль может быть проведен в рентгеновском, оптическом (ультрафиолетовом, видимом, инфракрасном), терагерцовом или миллиметровом диапазонах спектра электромагнитных волн.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 10 Нутромеры микрометрические. Технические условия
ГОСТ 166 (ИСО 3599-76) Штангенциркули. Технические условия
ГОСТ 427 Линейки измерительные металлические. Технические условия
ГОСТ 6507 Микрометры. Технические условия
ГОСТ 10691.6 Пленки черно-белые фототехнические, пленки для научных исследований и промышленных целей. Метод определения чисел светочувствительности
ГОСТ 17435 Линейки чертежные. Технические условия
ГОСТ Р 8.568 Государственная система обеспечения единства измерений. Аттестация испытательного оборудования. Основные положения
ГОСТ Р 8.654 Государственная система обеспечения единства измерений. Требования к программному обеспечению средств измерений. Основные положения
ГОСТ Р 8.674 Государственная система обеспечения единства измерений. Общие требования к средствам измерений и техническим системам и устройствам с измерительными функциями
ГОСТ Р 8.678 Государственная система обеспечения единства измерений. Формы оценки соответствия технических систем и устройств с измерительными функциями установленным требованиям
ГОСТ Р 8.743/ISO/TR 14999-1 Государственная система обеспечения единства измерений. Оптика и фотоника. Интерференционные измерения оптических элементов и систем. Часть 1. Термины, определения и основные соотношения
ГОСТ Р 8.745/ISO/TR 14999-2 Государственная система обеспечения единства измерений. Оптика и фотоника. Интерференционные измерения оптических элементов и систем. Часть 2. Измерения и методика оценки результатов
ГОСТ Р 58565 (ИСО 15902:2004) Оптика и фотоника. Дифракционная оптика. Термины и определения
ГОСТ Р 58568 Оптика и фотоника. Фотоника. Термины и определения
ГОСТ Р 59321.1 Оптика и фотоника. Голография. Часть 1. Основные термины и определения. Классификация
ГОСТ Р 59321.3 Оптика и фотоника. Часть 3. Голография цифровая и компьютерная. Термины и определения
ГОСТ Р 59737 Оптика и фотоника. Элементы оптические синтезированные голограммные осевые. Общие технические условия
Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю "Национальные стандарты", который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя "Национальные стандарты" за текущий год. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого стандарта с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого стандарта с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего стандарта в ссылочный стандарт, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку.
3 Термины, определения и сокращения
3.1 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ Р 8.743, ГОСТ Р 8.745, ГОСТ Р 58565, ГОСТ Р 58568, ГОСТ Р 59321.1, ГОСТ Р 59321.3, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 синтезированный голограммный оптический элемент; СГОЭ (computer-generated hologram optical element; CGHOE): Голограммный оптический элемент, выполненный в виде синтезированной голограммы.
Примечания
1 Амплитудный СГОЭ представляет собой подложку заданной формы [плоскопараллельную, плосковыпуклую со сферическими или асферическими поверхностями, плосковогнутую со сферическими или асферическими поверхностями, менискообразную со сферическими или асферическими поверхностями, коническую (на основе кругового конуса), двояковыпуклую со сферическими или асферическими поверхностями, двояковогнутую со сферическими или асферическими поверхностями], например стеклянную, на одну из рабочих поверхностей которой (как правило, на плоскую) нанесена система чередующихся отражающих (зеркально отражающих в рабочем диапазоне спектра) и неотражающих полос в виде концентрических колец или параллельных линий, ширина и шаг следования которых определяют заданным уравнением, например заданным уравнением контролируемой поверхности и параметрами выбранной схемы контроля или заданным уравнением "силового" оптического элемента в схеме объектива и т.п.
2 Полосы СГОЭ соответствуют полосам интерференционной картины, которая наблюдалась бы при суперпозиции сигнальной и опорной волн в интерферометре, собранном согласно выбранной схеме.
3 С применением измерительных осевых СГОЭ осуществляют контроль внеосевых сегментов и секторов оптических поверхностей, а также профилей или отдельных сечений любых гладких поверхностей, в том числе поверхностей свободной формы. Внеосевые СГОЭ более сложны в изготовлении и при аттестации по сравнению с осевыми, поэтому применение внеосевых СГОЭ нецелесообразно.
3.1.2 осевой синтезированный голограммный оптический элемент; осевой СГОЭ (on-axis computer-generated hologram optical element; on-axis CGHOE): Синтезированный голограммный оптический элемент, система чередующихся отражающих (зеркально отражающих в рабочем диапазоне спектра) и неотражающих полос которого обладает осевой симметрией.
3.1.3 юстировочная голограмма; ЮГ (adjusting hologram; AH): Голограмма в виде кольцевой зонной пластинки, фокусирующая пучок излучения в точку, в которой по схеме может располагаться нож Фуко или другая визуализирующая диафрагма, вершина контролируемой поверхности или точечный источник излучения, освещающий юстировочную голограмму.
Примечание - ЮГ предназначены для точного размещения основных оптических элементов в схеме контроля:
- измерительного осевого СГОЭ относительно освещающего его точечного источника излучения (автоколлимационная ЮГ);
- вершины контролируемой детали относительно измерительного осевого СГОЭ;
- ножа Фуко или другой визуализирующей диафрагмы относительно измерительного осевого СГОЭ.
Таким образом, ЮГ являются своеобразными датчиками положения.
3.2 Сокращения
В настоящем стандарте применены следующие сокращения:
ВСЗ - вспомогательное сферическое зеркало;
НКР - наименьший кружок рассеяния;
СПО - специализированное программное обеспечение;
ТД - техническая документация;
ЭВМ - электронно-вычислительная машина.
4 Общие положения
4.1 Сущность голографического метода контроля асферических поверхностей оптических деталей при помощи измерительного осевого СГОЭ заключается в преобразовании асферического фронта волны, прошедшей через контролируемую асферическую поверхность (далее - контролируемую поверхность) или отраженной от нее, в сферический (цилиндрический) с последующим анализом волнового фронта классическим теневым или интерференционным методом. Информация о показателях оптического качества контролируемой поверхности может быть получена также исходя из анализа распределения энергии непосредственно в НКР. Измерительный осевой СГОЭ рассчитывают по заданному уравнению контролируемой поверхности с учетом параметров выбранной схемы контроля, в которой он выполняет функцию оптического компенсатора или образцового оптического элемента. Изготовление, аттестацию и установку измерительного осевого СГОЭ проводят для получения контрастных теневых и интерференционных картин.
Последовательность основных операций приведена на рисунке 1.
 |
Рисунок 1 - Последовательность основных операций голографического метода контроля
4.2 Метод обеспечивает возможность бесконтактного контроля с интерферометрической точностью асферических поверхностей оптических деталей второго и более высокого порядка.
Примечание - Метод обеспечивает также возможность бесконтактного контроля с интерферометрической точностью сферических поверхностей.
4.3 Средства измерений, их составные части и программное обеспечение, стандартные образцы, средства контроля и испытательное оборудование, эталоны единиц величин должны обеспечивать проведение мониторинга и измерений параметров и характеристик процессов и продукции в заданных условиях и диапазонах измерений с необходимой точностью и соответствовать требованиям ТД.
4.4 Средства измерений должны быть поверены или откалиброваны.
4.5 Эталоны единиц величин должны быть аттестованы.
4.6 Стандартные образцы должны иметь утвержденный тип и соответствовать установленному сроку службы.
4.7 Испытательное оборудование должно быть аттестовано в соответствии с ГОСТ Р 8.568; средства измерений, используемые в составе испытательного оборудования, должны быть поверены.
4.8 Средства контроля и индикаторы, являющиеся техническими средствами, должны быть проверены на соответствие эксплуатационной документации.
4.9 Программное обеспечение средств измерений - в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.654.
4.10 Технические системы и устройства с измерительными функциями - в соответствии с требованиями ГОСТ Р 8.674 и ГОСТ Р 8.678.
5 Требования к аппаратуре, материалам и реактивам
Для контроля следует применять измерительные осевые СГОЭ, изготовленные согласно ГОСТ Р 59737.
Примечания
1 На общей подложке может быть изготовлено несколько осевых СГОЭ, в том числе один или несколько измерительных осевых СГОЭ и одна или несколько ЮГ либо дополнительный измерительный осевой СГОЭ и одна или несколько ЮГ.
2 Измерительные осевые СГОЭ, дополнительные измерительные осевые СГОЭ и ЮГ изготавливают, аттестуют и применяют согласно ГОСТ Р 59737.
5.2 В качестве источника излучения следует применять одномодовые лазеры непрерывного действия со средней выходной мощностью оптического излучения не менее 2 мВт и длиной когерентности не менее 20 мм. Лазеры должны соответствовать всем требованиям ТД на них, утвержденной в установленном порядке.
Примечания
1 В качестве источника излучения допускается применять газоразрядные лампы (ртутные, натриевые, кадмиевые и т.п.) со средней выходной мощностью оптического излучения не менее 2 мВт и длиной когерентности не менее 20 мм. Газоразрядные лампы должны соответствовать всем требованиям ТД на них, утвержденной в установленном порядке.
2 Длина когерентности источника излучения может быть определена согласно ГОСТ Р 8.743.
5.3 При сборке схемы контроля или калибровочной схемы контроля для размещения оптических элементов на установочной плите интерферометра на расчетном расстоянии друг от друга следует применять металлическую линейку с ценой деления 1 мм по ГОСТ 427. Для более точной установки элементов в схеме должен быть использован нутромер по ГОСТ 10.
5.4 При расшифровке результатов контроля следует применять измерительный микроскоп с погрешностью не более 1 мкм, или средство измерений, например штангенциркуль по ГОСТ 166, или линейку по ГОСТ 17435, или СПО.
Примечание - Плоскопараллельную стеклянную пластину применяют в качестве тест-объекта при определении знаков зональных отклонений контролируемой поверхности.
5.7 Для измерения диаметра НКР и отклонения его положения от расчетного следует применять микрометр по ГОСТ 6507.
5.8 Допускается применять другие средства измерений и технические средства, соответствующие требованиям, предъявляемым к средствам измерений и техническим средствам, перечисленным в 5.3-5.7.
5.10 Контроль следует проводить при температуре окружающей среды рабочей зоны (22±5)°С и относительной влажности воздуха не более 90%. За время одного цикла контроля (от 10 до 20 мин) температура окружающей среды рабочей зоны не должна изменяться более чем на 0,5°С.
6 Подготовка к контролю
6.1 Выбор оптической схемы контроля в зависимости от формы и параметров контролируемой поверхности оптической детали
6.1.1 При контроле вогнутой асферической поверхности оптической детали в отраженном свете используют оптические схемы, приведенные на рисунках 2 или 3. Выбор оптической схемы контроля рекомендуется проводить согласно положениям приложения А.
Оптические схемы контроля и соответствующие им калибровочные схемы контроля содержат: источник излучения (лазер) 1; поворотные зеркала 2, 12, 13, 19; диафрагму 3; светоделительные пластины 4, 11; малое поворотное зеркало 5; микрообъектив 6; измерительный осевой СГОЭ 7; контролируемую поверхность оптической детали (или линзу с контролируемыми поверхностями) 8; нож Фуко 9; объективы 10, 15; расширитель пучка 14; экран (плоскость регистрации) 16; щуп (датчик положения) 17; плоское зеркало 18; ВСЗ 20.
В оптической схеме контроля, приведенной на рисунке 2, устанавливают в позицию 8 контролируемую поверхность оптической детали и не используют ВСЗ 20.
В оптической схеме контроля, приведенной на рисунке 3, устанавливают в позицию 8 контролируемую поверхность оптической детали и не используют поворотные зеркала 12, 19, ВСЗ 20.
В оптической схеме контроля, приведенной на рисунке 4, устанавливают в позицию 8 контролируемую поверхность оптической детали.
В оптической схеме контроля, приведенной на рисунке 5, устанавливают в позицию 8 линзу с контролируемыми поверхностями и не используют поворотные зеркала 12, 19, ВСЗ 20.
В калибровочной схеме контроля, приведенной на рисунке Б.1, применяемой для калибровки оптической схемы контроля, указанной на рисунке 2, не используют измерительный осевой СГОЭ 7, контролируемую поверхность оптической детали 8, щуп (датчик положения) 17, ВСЗ 20.
В калибровочной схеме контроля, приведенной на рисунке Б.1, применяемой для калибровки оптической схемы контроля, указанной на рисунке 3, не используют измерительный осевой СГОЭ 7, контролируемую поверхность оптической детали 8, поворотные зеркала 12, 19, щуп (датчик положения) 17, ВСЗ 20.
В калибровочной схеме контроля, приведенной на рисунке Б.1, применяемой для калибровки оптической схемы контроля, указанной на рисунке 4, не используют измерительный осевой СГОЭ 7, контролируемую поверхность оптической детали 8, щуп (датчик положения) 17, ВСЗ 20.
В калибровочной схеме контроля, приведенной на рисунке Б.1, применяемой для калибровки оптической схемы контроля, указанной на рисунке 5, не используют измерительный осевой СГОЭ 7, линзу с контролируемыми поверхностями 8, поворотные зеркала 12, 19, щуп (датчик положения) 17, ВСЗ 20.
 |
Рисунок 2 - Оптическая схема контроля вогнутой асферической поверхности оптической детали в отраженном свете (исполнение 1)
 |
Рисунок 3 - Оптическая схема контроля вогнутой асферической поверхности оптической детали в отраженном свете (исполнение 2)
6.1.2 При контроле выпуклой асферической поверхности оптической детали в отраженном свете следует использовать оптическую схему, приведенную на рисунке 4.
 |
Рисунок 4 - Оптическая схема контроля выпуклой асферической поверхности оптической детали в отраженном свете
6.1.3 При контроле линзы с одной или двумя асферическими поверхностями в проходящем свете следует использовать оптическую схему, приведенную на рисунке 5.
 |
Рисунок 5 - Оптическая схема контроля линзы с одной или двумя асферическими поверхностями в проходящем свете
6.2 При сборке схемы контроля необходимо, чтобы оптические длины сигнальной и опорной ветвей интерферометра были равны (с погрешностью ±20 мм).
Измерение длин сигнальной и опорной ветвей необходимо проводить от светоделительной пластины 4 до светоделительной пластины 11 (см. рисунки 2-5).
Примечания
1 Для оптических схем контроля, приведенных на рисунках 2 и 4, опорная ветвь состоит из отрезков от светоделительной пластины 4 до поворотного зеркала 12, далее до поворотного зеркала 13 и от поворотного зеркала 13 до светоделительной пластины 11.
2 Для оптических схем контроля, приведенных на рисунках 3 и 5, опорная ветвь состоит из отрезков от светоделительной пластины 4 до поворотного зеркала 13 и от поворотного зеркала 13 до светоделительной пластины 11.
Для оптических схем контроля, приведенных на рисунках 3 и 5, поворотное зеркало 12 отсутствует.
3 Для оптической схемы контроля, приведенной на рисунке 2, сигнальная ветвь состоит из отрезков от светоделительной пластины 4 до малого поворотного зеркала 5, от малого поворотного зеркала 5 до измерительного осевого СГОЭ 7, от измерительного осевого СГОЭ 7 до контролируемой поверхности оптической детали 8, от контролируемой поверхности оптической детали 8 до поворотного зеркала 19, от поворотного зеркала 19 до светоделительной пластины 11.
4 Для оптической схемы контроля, приведенной на рисунке 3, сигнальная ветвь состоит из отрезков от светоделительной пластины 4 до малого поворотного зеркала 5, от малого поворотного зеркала 5 до измерительного осевого СГОЭ 7, от измерительного осевого СГОЭ 7 до контролируемой поверхности оптической детали 8, от контролируемой поверхности оптической детали 8 до светоделительной пластины 11.
Для оптической схемы контроля, приведенной на рисунке 3, поворотное зеркало 19 отсутствует.
5 Для оптической схемы контроля, приведенной на рисунке 4, сигнальная ветвь состоит из отрезков от светоделительной пластины 4 до малого поворотного зеркала 5, далее до измерительного осевого СГОЭ 7, от измерительного осевого СГОЭ 7 до вспомогательного сферического зеркала (ВСЗ) 20, от ВСЗ 20 до контролируемой поверхности оптической детали 8 и далее до поворотного зеркала 19 и светоделительной пластины 11.
6 Для оптической схемы контроля, приведенной на рисунке 5, сигнальная ветвь состоит из отрезков от светоделительной пластины 4 до малого поворотного зеркала 5, от малого поворотного зеркала 5 до измерительного осевого СГОЭ 7, от измерительного осевого СГОЭ 7 до линзы с контролируемыми поверхностями 8, от линзы с контролируемыми поверхностями 8 до светоделительной пластины 11.
Для оптической схемы контроля, приведенной на рисунке 5, поворотное зеркало 19 отсутствует.
6.3 Выполненная (собранная) схема контроля должна быть откалибрована по методу, приведенному в приложении Б, и отъюстирована в соответствии с положениями приложения В или приложения Г.
6.4 Допускается использовать иные схемы контроля (например, с интерферометром Физо) согласно ГОСТ Р 8.743, ГОСТ Р 8.745.
7 Проведение контроля
7.1 Технологический контроль
7.1.1 Закрепляют оптическую деталь с контролируемой поверхностью в оправу юстировочного стола.
7.1.2 Используя подвижку юстировочного стола, на котором расположена оптическая деталь, при помощи ЮГ и щупа (датчика положения) устанавливают оптическую деталь на расчетном расстоянии от измерительного осевого СГОЭ и выводят предварительно отмеченную вершину контролируемой поверхности оптической детали на оптическую ось измерительного осевого СГОЭ.
7.1.3 Путем совмещения в фокальной плоскости объектива 15 НКР, соответствующих опорному и сигнальному пучкам лучей, получают интерференционную картину на экране (плоскости регистрации) 16. Совмещение обеспечивают угловыми подвижками узла оптической детали.
7.1.4 Если интерференционная картина, полученная после выполнения операций по 7.1.3, содержит менее пяти колец, то контроль следует проводить при настройке интерферометра на полосы конечной ширины угловыми подвижками светоделительной пластины 11 для достижения требуемой ориентации и периода интерференционных полос. Критерии выбора настройки интерферометра приведены в приложении Д.
7.1.5 Если интерференционная картина, полученная после выполнения операций по 7.1.3, содержит более пяти колец, то контроль проводят по полученной картине (настройка интерферометра на бесконечно широкую полосу).
7.1.6 Для контроля по теневой картине перекрывают опорный пучок излучения и вводят нож Фуко 9 до оптической оси оптической детали.
Примечание - Допускается применение других типов визуализирующих диафрагм (нить, щель, дифракционная решетка со сбоем).
7.1.7 Если допуски на точность изготовления контролируемой поверхности оптической детали заданы в угловой мере, то необходимо измерить диаметр НКР (см. приложение Д).
7.1.8 Местоположение отступлений контролируемой поверхности от расчетной формы отмечают на контролируемой поверхности по искажению полос интерференционной картины или по границам темных и светлых зон теневой картины.
7.1.9 Обработку измерений (расшифровка теневых и интерференционных картин и пересчет измеренного значения диаметра НКР в значение местного отклонения контролируемой поверхности оптической детали в угловой мере) проводят согласно приложению Д или при помощи СПО.
7.1.10 Выполнением операции, описанной в 7.1.9, заканчивается единичный цикл технологического контроля. Следующий цикл проводят в таком же порядке согласно 7.1.1-7.1.9. Циклы технологического контроля выполняют до тех пор, пока отклонения формы контролируемой поверхности оптической детали от заданной (с учетом погрешности контроля) не окажутся меньше допусков на точность ее изготовления.
7.2 Аттестационный контроль
7.2.1 Для проведения аттестационного контроля контролируемой поверхности оптической детали выполняют операции в соответствии с 7.1.1-7.1.5.
7.2.2 Регистрируют на цифровом носителе (или фотографируют) интерферограммы при настройке схемы на кольца и на полосы конечной ширины, ориентированные в трех различных направлениях, отличающихся друг от друга на 45°.
7.2.3 По полученному изображению в цифровом виде, по негативу или фотографии проводят расшифровку этих интерферограмм согласно положениям приложения Д или при помощи СПО.
7.2.4 Фиксируют полученные отклонения формы контролируемой поверхности оптической детали от заданной и затем по формулам (Д.3) и (Д.4) вычисляют отклонение контролируемой поверхности оптической детали в угловой мере.
7.2.5 Измеряют диаметр НКР и вычисляют по формуле (Д.5) максимальное числовое значение отклонения контролируемой поверхности оптической детали в угловой мере.
В случае малых отклонений контролируемой поверхности оптической детали от расчетной формы применяют критерий Релея или Марешаля в зависимости от требований на точность изготовления контролируемой поверхности оптической детали.
8 Обработка и оформление результатов контроля
8.1 Обработку результатов контроля проводят по методике, приведенной в приложении Д, или при помощи СПО.
8.2 Результаты контроля оформляют в виде паспорта, в который записывают результаты аттестационного контроля в форме, соответствующей требованиям чертежа оптической детали с контролируемой поверхностью.
Приложение А
(рекомендуемое)
Выбор типа схемы контроля с использованием измерительного осевого СГОЭ и определение исходных данных
А.1 Выбор варианта схемы контроля
 |
Рисунок А.1 - Сигнальная ветвь схемы контроля вогнутой асферической поверхности оптической детали в отраженном свете (исполнение 1)
 |
Рисунок А.2 - Сигнальная ветвь схемы контроля вогнутой асферической поверхности оптической детали в отраженном свете (исполнение 2)
 |
Рисунок А.3 - Сигнальная ветвь схемы контроля выпуклой асферической поверхности оптической детали в отраженном свете
 |
Рисунок А.4 - Сигнальная ветвь схемы контроля линзы с одной или двумя асферическими поверхностями в проходящем свете
А.1.3 Представленная на рисунке А.4 схема предназначена для контроля линз с асферическими поверхностями второго и более высокого порядка. Обозначения на этой схеме соответствуют обозначениям, приведенным на схемах рисунков А.1 и А.2, с той разницей, что вместо вогнутой контролируемой поверхности оптической детали контролируют линзу с одной или двумя асферическими поверхностями.
В схемах для контроля линз с асферическими поверхностями используют пропускающий измерительный осевой СГОЭ, т.к. для контроля линз в отличие от вогнутых и выпуклых зеркал значимой является центральная часть, и ее экранирование недопустимо.
А.2 Выбор расстояний между основными оптическими элементами во всех вариантах схем контроля (см. рисунки А.1-А.4)
А.2.2 Выбор расстояния между основными оптическими элементами определяют согласно схеме, приведенной на рисунке А.5.
Примечание - Расчетная схема, приведенная на рисунке А.5, соответствует второму варианту схемы контроля, представленному на рисунке А.2, причем с измерительным осевым СГОЭ в проходящем свете. Критерии выбора расстояний между основными оптическими элементами схемы контроля и алгоритм расчета измерительного осевого СГОЭ приведены в настоящем стандарте для варианта схемы контроля, представленного на рисунке А.2. Все приведенные критерии выбора расстояний между основными оптическими элементами схемы контроля и алгоритм расчета измерительного осевого СГОЭ аналогичны для вариантов схемы контроля, представленных на рисунках А.1, А.3 и А.4.
 |
Рисунок А.5 - Расчетная схема к выбору расстояний между основными оптическими элементами в сигнальной ветви (в обратном ходе лучей)
А.2.4 Расстояния r и a выбирают исходя из конструктивных размеров и пространственной частоты полос измерительного осевого СГОЭ, которые определены возможностями технологического оборудования для изготовления данных измерительных осевых СГОЭ.
А.3 Алгоритм расчета измерительного осевого СГОЭ
Примечание - При расчете измерительного осевого СГОЭ вычисляют допуски на отступление положения основных оптических элементов схемы контроля. Допуски, как и в случае типовых оптических систем, определяют на ЭВМ путем расчета хода нескольких лучей через оптическую систему схемы контроля с измененными параметрами. Отличие состоит в том, что в голографических схемах при расчете луча через измерительный осевой СГОЭ используют формулы (А.4)-(А.7). По рассчитанным значениям продольной и поперечной аберраций определяют волновые аберрации, обусловленные нарушением геометрии схемы контроля, и приводят в паспорте измерительного осевого СГОЭ.
Приложение Б
(обязательное)
Метод калибровки оптической системы
Б.1 Общие положения
Б.1.1 Сущность калибровки заключается в определении приборной погрешности оптической системы интерферометра, вызывающей отступление результатов контроля контролируемой поверхности оптической детали от фактических, характеризующих только показатели оптического качества изготовленной контролируемой поверхности оптической детали.
Б.1.2 Приборную погрешность определяют путем суммирования погрешностей изготовления отдельных оптических элементов оптической системы интерферометра, погрешностей изготовления измерительного осевого СГОЭ и погрешностей юстировки, возникающих вследствие неточного размещения отдельных элементов.
Б.1.2.1 Погрешности изготовления элементов оптической системы указывают в документации на интерферометр (справочный материал на комплектующие оптические элементы интерферометра, оформляемый при его калибровке).
Б.1.2.2 Допустимые погрешности юстировки приводят в паспорте на измерительный осевой СГОЭ. Таким образом, задачей юстировки является соблюдение допусков на размещение оптических элементов интерферометра в соответствии с выбранной схемой контроля.
Б.1.2.3 Погрешности изготовления измерительного осевого СГОЭ также приведены в его паспорте.
Примечание - Погрешности, указанные в Б.1.2.1 и Б.1.2.3, могут быть учтены при расшифровке результатов контроля.
Б.2 Определение приборной погрешности, вызванной погрешностями изготовления оптических элементов
Б.2.1 Суммарную приборную погрешность, вносимую совокупно всеми элементами (кроме измерительного осевого СГОЭ и оптической детали с контролируемой поверхностью), определяют по интерференционной картине с использованием калибровочной схемы контроля (см. рисунок Б.1).
 |
Примечание - При контроле оптических поверхностей по схемам, приведенным на рисунках 3 и 5, поворотные зеркала 12, 19 в калибровочной схеме так же, как и в указанных схемах контроля, не использованы. Микрообъектив 6 и объектив 10 в данном случае расположены на одной оси.
Рисунок Б.1 - Калибровочная схема контроля для определения приборной погрешности, вызванной погрешностями изготовления оптических элементов интерферометра
Б.2.4 Методика определения приборной погрешности теневым или интерференционным методами аналогична описанной в приложении Д. При определении приборной погрешности допускается использовать СПО.
Б.2.5 Когда погрешности оптической системы интерферометра превышают допустимую погрешность контроля, рекомендуется для их компенсации использовать корригирующую голограмму.
Примечание - Корригирующая голограмма представляет собой аналоговую голограмму.
Б.2.5.1 Корригирующую голограмму получают путем регистрации интерференционной картины на фотопластинке, установленной между светоделительной пластиной 11 и объективом 15 (на рисунке Б.1 показано пунктиром). Перед установкой фотопластинки необходимо настроить интерферометр на полосы конечной ширины (с пространственной частотой не менее 30 линий на миллиметр) разворотом светоделительной пластины 11.
Б.2.5.2 После экспонирования и обработки фотопластинку устанавливают в исходное положение.
Не изменяя положения устройств 10, 11, 14-16, 18, 19, устанавливают элементы 2-9, 12, 13, 17 в соответствии с выбранной схемой контроля (см. рисунки 2-5).
Б.2.5.3 При проведении контроля в соответствии с разделом 7 для фильтрации выбранной пары волн, дифрагированных на корригирующей голограмме, в фокальной плоскости объектива 15 устанавливают диафрагму размером не более 2 мм.
Приложение В
(обязательное)
Типовой процесс юстировки с использованием осевых СГОЭ
В.1 Предварительная юстировка
В.1.1 Тип схем, предназначенных для контроля вогнутых поверхностей, выпуклых поверхностей и линз соответственно, следует выбирать согласно приведенным на рисунках 2-5. Критерий выбора типа схемы контроля описан в приложении А.
Целью этапа предварительной юстировки схемы контроля является размещение узлов оптических элементов выбранной схемы на установочной плите интерферометра, обеспечивающее выполнение требований оптической схемы контроля, разработанной применительно к конкретной оптической детали с контролируемой поверхностью.
В.1.2 Включают источник излучения (лазер) 1 согласно ТД на него.
В.1.3 Устанавливают на установочной плите интерферометра поворотное зеркало 2 и светоделительную пластину 4. Пользуясь котировочными подвижками указанных элементов, направляют пучок излучения, прошедший через светоделительную пластину 4 и отраженный от светоделительной пластины 4, параллельно плоскости установочной плиты путем выравнивания с точностью ±1 мм высоты хода пучка излучения над ней вблизи юстируемого элемента (поворотное зеркало 2 и светоделительная пластина 4) и на расстоянии от него, приблизительно равном 0,5±1 м. Контроль проводят с помощью измерительной линейки.
Аналогичным способом устанавливают и юстируют малое поворотное зеркало 5.
В.1.4 В промежутке между поворотным зеркалом 2 и светоделительной пластиной 4 устанавливают диафрагму 3 по размеру пучка излучения.
В.1.5 Выставляют микрообъектив 6 по ходу распространения пучка излучения таким образом, чтобы пучок излучения, прошедший через светоделительную пластину 4 и отраженный малым поворотным зеркалом 5, попадал в центр оправы микрообъектива 6 с точностью до ±1 мм посредством поперечных линейных подвижек узла микрообъектива 6, обеспечивая таким образом необходимую точность. Контроль проводят с помощью измерительной линейки.
Совмещают оптическую ось микрообъектива 6 с направлением распространения пучка излучения.
Контроль совпадения оптической оси микрообъектива 6 с направлением распространения пучка излучения проводят визуально по расположению на одной линии бликов от различных поверхностей линз - компонентов микрообъектива 6. Совпадение обеспечивают угловыми подвижками микрообъектива 6.
Примечание - Совмещение оптической оси микрообъектива 6 с направлением распространения пучка излучения можно проводить и с помощью плоского зеркала. Плоское зеркало прижимают к оправе микрообъектива 6 со стороны падения на него пучка излучения таким образом, чтобы падающий пучок излучения отражался от него. Используя угловые подвижки узла микрообъектива 6, обеспечивают попадание пучка излучения, отраженного зеркалом, в отверстие диафрагмы. Контроль проводят визуально.
Аналогичным образом осуществляют контроль по бликам, полученным от линз микрообъектива 6. Если блики можно наблюдать на диафрагме 3, то с помощью угловых подвижек узла микрообъектива 6 обеспечивают попадание бликов на диафрагму 3.
Равномерность освещенности обеспечивают поперечными линейными подвижками узла измерительного осевого СГОЭ 7. Контроль проводят визуально.
Расстояние а контролируют с помощью измерительной линейки.
Примечание - В случае схемы контроля, приведенной на рисунке 4, на позицию 20 устанавливают ВСЗ радиусом кривизны R и световым диаметром, указанным в паспорте на измерительный осевой СГОЭ. Используя линейные поперечную и вертикальную подвижки узла 20, обеспечивают равномерное освещение поверхности ВСЗ 20. Контроль выполняют визуально. Посредством использования угловых подвижек узла 20 обеспечивают концентричность падающего и отраженного пучков излучения. Контроль осуществляют визуально способом, аналогичным описанному в В.1.6 и В.1.13. Расстояние L от измерительного осевого СГОЭ 7 до ВСЗ 20 (числовое значение L указано в паспорте на измерительный осевой СГОЭ 7) контролируют с помощью измерительной линейки.
У юстировочного узла ВСЗ 20 допускается наличие только двух угловых подвижек; в этом случае настройку схемы контроля проводят с помощью остальных оптических узлов (узел оптической детали с контролируемой поверхностью 8, узел микрообъектива 6, узел измерительного осевого СГОЭ 7, которые приведены на рисунке 4.
В.1.8 Устанавливают на установочной плите интерферометра поворотное зеркало 12.
Примечание - Поворотное зеркало 12 приведено в схемах контроля, соответствующих рисункам 2 и 4.
Направляют пучок излучения, отраженный от поворотного зеркала 12, параллельно поверхности установочной плиты путем выравнивания высоты хода пучка излучения над установочной плитой с точностью ±1 мм способом, аналогичным описанному в В.1.3. Контроль проводят с помощью измерительной линейки.
Аналогичным способом устанавливают и юстируют поворотное зеркало 13.
В.1.9 Устанавливают расширитель пучка 14. Совмещают оптическую ось расширителя пучка 14 с направлением распространения пучка излучения, отраженного от поворотного зеркала 13. Линейными и угловыми подвижками расширителя пучка 14 можно достичь равномерной освещенности по диаметру выходного объектива расширителя пучка 14.
Контроль равномерности освещенности проводят визуально.
В.1.10 Для того чтобы получить на выходе расширителя пучка 14 параллельный пучок излучения, устанавливают на выходе расширителя пучка 14 плоское зеркало 18 перпендикулярно оси расширителя. С помощью угловых котировочных подвижек плоского зеркала 18 в плоскости диафрагмы 3 появляется блик, сформированный пучком излучения, отраженным от плоского зеркала 18, прошедшим через расширитель пучка 14 и отраженным от поворотных зеркал 12, 13 и светоделительной пластины 4 в обратном направлении. Путем продольного перемещения (вдоль оптической оси расширителя пучка 14) окуляра расширителя пучка 14 можно достичь того, чтобы сечение блика было равно сечению пучка излучения, проходящего через диафрагму 3 в прямом ходе излучения, что обеспечивает необходимую параллельность хода пучка излучения на выходе расширителя пучка 14.
Закрепляют расширитель пучка 14 на установочной плите интерферометра и фиксируют стопорные винты.
В.1.11 Светоделительную пластину устанавливают в позицию 11 под углом около 45° к направлению распространения пучка излучения, вышедшего из расширителя пучка 14, таким образом, чтобы светоделительная поверхность была со стороны, обратной падению пучка излучения, полученного расширителем пучка 14, и этот пучок излучения попадал в центр светоделительной пластины 11.
В.1.12 Объектив устанавливают в позицию 15 по ходу распространения пучка излучения таким образом, чтобы пучок излучения, сформированный расширителем пучка 14, попадал в центр оправы объектива с точностью ±1 мм с помощью поперечных линейных подвижек узла объектива 15. Контроль проводят с помощью измерительной линейки.
Оптическую ось объектива 15 совмещают с направлением распространения пучка излучения, контролируют визуально способом, описанным в В.1.5.
Примечание - Все изложенное в В.1.13 действительно для общего случая, т.е. когда фронт волны излучения, исходящей из расширителя пучка 14, может быть как плоским, так и сферическим (расходящийся пучок). Юстировочное вспомогательное плоское зеркало на рисунках 2-5 не показано. Если фронт волны излучения, исходящей из расширителя пучка 14, строго плоский, то указанное вспомогательное плоское зеркало целесообразно устанавливать в позицию 18 и все операции с ним проводят согласно В.1.13.
В.2 Окончательная юстировка
В.2.1 Целью этапа окончательной юстировки схемы контроля является точное выставление всех оптических элементов схемы контроля на расчетные расстояния на общей оптической оси схемы. Отклонение положения оптических элементов схемы контроля от расчетного не должно превышать допусков, приведенных в паспорте измерительного осевого СГОЭ.
Закрепляют узел с измерительным осевым СГОЭ 7 на установочной плите интерферометра и фиксируют стопорные винты.
 |
Рисунок В.1 - Дополнения к описанию типового процесса окончательной юстировки схемы контроля
Закрепляют узел ножа Фуко 9 на установочной плите интерферометра и фиксируют стопорные винты.
Примечание - Юстировочное вспомогательное плоское зеркало на рисунках 2-5 не показано.
Совмещают оптическую ось объектива 10 с направлением распространения пучка излучения и контролируют визуально способом, описанным в В.1.5.
В.2.6 Устанавливают поворотное зеркало 19 таким образом, чтобы пучок излучения, прошедший объектив 10, попадал в его центр и поворотное зеркало 19 располагалось на оптической оси измерительного осевого СГОЭ 7 под углом 45° к направлению распространения пучка излучения.
Примечание - В случае схем контроля, приведенных на рисунках 3 и 5, поворотное зеркало 19 отсутствует.
В.2.9 Оценку показателей оптического качества контролируемой поверхности оптической детали проводят по полученной интерференционной (теневой) картине и согласно приложению Д или при помощи СПО.
Приложение Г
(справочное)
Юстировка с помощью дополнительного измерительного осевого СГОЭ
Г.1 Назначение дополнительного измерительного осевого СГОЭ
Изготовление, аттестацию и применение дополнительного измерительного осевого СГОЭ проводят согласно ГОСТ Р 59737.
Теневая или интерференционная картины, получаемые с помощью дополнительного измерительного осевого СГОЭ, позволяют определить функцию распределения отклонений волнового фронта, обусловленных дефектами формирующей оптики.
Учет значений этих отклонений при обработке результатов контроля изготавливаемой оптической детали позволяет достичь предельной точности теневых или интерференционных измерений.
Г.2 Предварительная юстировка
Г.2.1 Выполняют операции, изложенные в В.1.2-В.1.7.
Г.2.2 Устанавливают дополнительный измерительный осевой СГОЭ в позицию 8 на расстоянии гот плоскости измерительного осевого СГОЭ 7 по ходу распространения пучка излучения. Расстояние r указывают в паспорте измерительного осевого СГОЭ 7. Плоскость дополнительного измерительного осевого СГОЭ должна быть равномерно и полностью освещена пучком излучения, сформированным микрообъективом 6 и продифрагировавшим на измерительном осевом СГОЭ 7. Пучок излучения, дифрагированный на дополнительном измерительном осевом СГОЭ, должен быть концентричен с падающим.
Равномерности освещенности плоскости дополнительного измерительного осевого СГОЭ можно достичь поперечной и вертикальной линейными подвижками узла дополнительного измерительного осевого СГОЭ (оптической детали) 8. Контроль проводят визуально.
Концентричность отраженного пучка с падающим можно достичь посредством угловых подвижек узла дополнительного измерительного осевого СГОЭ (оптической детали) 8. Контроль осуществляют визуально способом, аналогичным описанному в В.1.6. и В.1.13.
Контроль расстояния r выполняют с помощью измерительной линейки.
Г.2.3 Устанавливают поворотное зеркало 19 на оптической оси дополнительного измерительного осевого СГОЭ под углом 45° к нему таким образом, чтобы пучок излучения от дополнительного измерительного осевого СГОЭ попадал в центр поворотного зеркала 19 и не экранировался этим зеркалом. Контроль проводят визуально.
Примечание - В случае схем контроля, приведенных на рисунках 3 и 5, необходимость использовать поворотное зеркало 19 отсутствует.
Совмещают оптическую ось объектива 10 с направлением распространения пучка излучения с помощью угловых подвижек узла объектива 10 и контролируют визуально способом, изложенным в В.1.5.
Необходимо получить на выходе объектива 10 плоский волновой фронт. Для этого, перемещая объектив 10 вдоль оптической оси, следует достичь равенства диаметров сечений пучка излучения, выходящего из объектива 10 вблизи и на максимальном расстоянии от него, которое можно обеспечить в условиях данного интерферометра. Контроль диаметров сечений пучка излучения выполняют с помощью измерительной линейки.
Г.2.5 Выполняют операции, изложенные в В.1.8-В.1.10.
Г.2.6 Помещают в области пересечения пучков излучения, излучаемых из объектива 10 и расширителя пучка 14, светоделительную пластину 11 под углом 45° к пучку излучения из расширителя пучка 14 таким образом, чтобы на светоделительную поверхность пластины 11 попадал пучок излучения, идущий от объектива 10.
Совмещают на светоделительной поверхности пластины 11 пучки излучения, идущие от объектива 10 и расширителя пучка 14, что можно достичь посредством линейных подвижек узла светоделительной пластины 11. Контроль совмещения осуществляют визуально.
Используя угловые подвижки узла светоделительной пластины 11, получают наложение пучков излучения вблизи и на расстоянии ориентировочно 1 м от светоделительной пластины 11. Контроль проводят визуально.
Г.2.7 Устанавливают объектив в позицию 15 по ходу распространения пучка излучения таким образом, чтобы пучок излучения, сформированный расширителем пучка 14, попадал в центр оправы объектива 15 с точностью ±1 мм посредством поперечных линейных подвижек узла объектива 15. Контроль выполняют с помощью измерительной линейки.
Совмещают оптическую ось объектива 15 с направлением распространения пучка излучения, идущего от расширителя пучка 14, и контролируют визуально способом, описанным в В.1.5.
Г.3 Окончательная юстировка
Г.3.1 Выполняют операции, изложенные в В.2.2 и В.2.3.
Примечание - Центр О дополнительного измерительного осевого СГОЭ в позиции 8 имитирует вершину контролируемой поверхности О оптической детали в позиции 8.
Совмещение точек, сформированных микрообъективом 6 и автоколлимационной ЮГ, обеспечивают способом, аналогичным описанному в В.2.2, посредством применения продольной и угловых подвижек узла дополнительного измерительного осевого СГОЭ (оптической детали) 8. Закрепляют узел оптической детали с контролируемой поверхностью 8 в установочной плите интерферометра и фиксируют стопорные винты.
Примечание - Изготовление, аттестацию и применение автоколлимационной ЮГ и второй ЮГ, выполненных концентрично с дополнительным измерительным осевым СГОЭ на общей подложке, проводят согласно ГОСТ Р 59737.
Г.3.3 Получают интерференционную картину на матовом экране, установленном в плоскости регистрации 16, путем совмещения в фокальной плоскости объектива 15 пятен излучения, сформированных из пучков излучения от расширителя пучка 14 и объектива 10, посредством продольного перемещения объектива 10 и угловых подвижек узла светоделительной пластины 11. Контроль совмещения пятен излучения осуществляют визуально сначала на экране в фокальной плоскости объектива 15, затем для более точного их совмещения по интерференционной картине на матовом экране, установленном в плоскости регистрации 16. Продольным перемещением объектива 10 обеспечивают прямолинейность интерференционных полос, угловыми подвижками узла светоделительной пластины 11 - настройки на бесконечно широкую полосу.
Совмещение пятен излучения, сформированных объективом 15 из пучков излучения от расширителя пучка 14 и от объектива 10, можно контролировать по одинаковому виду теневых картин, полученных с помощью ножа Фуко 9 от опорного и сигнального пучков излучения.
После этой операции плоскости фокусировки объективом 15 опорной и сигнальной волн совпадают.
Г.3.5 Отмечают положение центра дополнительного измерительного осевого СГОЭ щупом (датчиком положения) 17, для чего необходимо прикоснуться к его центру головкой рычага щупа (датчика положения) 17. Момент касания регистрируют по отклонению стрелки микроамперметра щупа (датчика положения) 17.
Закрепляют узел щупа (датчика положения) 17 на установочной плите интерферометра и фиксируют стопорные винты.
Г.3.7 Устанавливают фотоприемник в плоскости регистрации 16, оптически сопряженной посредством объектива 15 с поверхностью дополнительного измерительного осевого СГОЭ. Фотоприемником может служить фоточувствительная матрица цифрового аппарата или фоточувствительная матрица телевизионной камеры (которая должна соответствовать требованиям, изложенным в 5.9), передающая изображение (интерференционную или теневую картину) на экран монитора ЭВМ с последующим захватом кадра в целях выполнения расшифровки интерференционной или теневой картины. Допускается в качестве фотоприемника применять фотопластинку (фотопленку), которая должна соответствовать требованиям, изложенным в 5.9.
Г.3.8 Удаляют дополнительный измерительный осевой СГОЭ, предварительно проверив касание с его поверхностью головки рычага щупа (датчика положения) 17.
Г.3.9 Устанавливают оптическую деталь с контролируемой поверхностью в позицию 8. Для этого необходимо прикоснуться вершиной контролируемой поверхности оптической детали 8, отмеченной при изготовлении заготовки детали, к головке рычага щупа (датчика положения) 17. Соприкосновение осуществляют посредством продольной, поперечной и вертикальной линейными подвижками узла оптической детали 8. Момент касания регистрируют по отклонению стрелки микроамперметра щупа (датчика положения) 17. Закрепляют узел оптической детали 8 на установочной плите интерферометра и фиксируют стопорные винты.
Г.3.10 Оценку показателей оптического качества контролируемой поверхности оптической детали осуществляют по полученной интерференционной (теневой) картине (когда в позиции 8 установлена оптическая деталь с контролируемой поверхностью) и согласно приложению Д или при помощи СПО.
Приложение Д
(рекомендуемое)
Методика расшифровки интерференционных и теневых картин и измерения наименьшего кружка рассеяния
Расшифровку интерференционных и теневых картин, получаемых в схемах с использованием измерительных осевых СГОЭ, выполняют по любой из известных методик, которые применяют при контроле оптических деталей с контролируемыми поверхностями с помощью соответствующих классических теневых или интерференционных устройств либо при помощи СПО.
Д.1 Расшифровка интерференционных картин
Д.1.1 Интерферограмма требуемого вида
Д.1.1.1 При отступлении контролируемой поверхности оптической детали от заданной формы не более трех-пяти интерференционных полос настраивают интерферометр на интерференционную полосу конечной ширины, причем период интерференционных полос должен быть не более ширины наименьшего зонального или местного отклонения контролируемой поверхности.
Интерференционные полосы ориентированы горизонтально.
Д.1.1.2 При проверке контролируемой поверхности оптической детали на астигматизм необходимо дополнительно представить интерференционную картину с ориентацией интерференционных полос 45° к горизонтали либо настроить интерферометр на интерференционные кольца.
Д.1.1.3 При отступлениях контролируемой поверхности оптической детали от заданной формы более чем на пять интерференционных полос настраивают интерферометр на бесконечно широкую интерференционную полосу. В этом случае интерференционная картина должна состоять из концентрических интерференционных колец различной ширины, причем положение наиболее широких интерференционных колец (при осесимметричном характере зональных отклонений) соответствует перегибам функции распределения отклонений по профилю контролируемой поверхности оптической детали.
При настройке на горизонтальные интерференционные полосы "яма" плоскопараллельной стеклянной пластины и поток теплого воздуха, введенные в сигнальную ветвь, вызывают искривление интерференционных полос интерференционной картины подобно "бугру" на контролируемой поверхности оптической детали. Таким образом, искривление интерференционных полос в любом участке интерференционной картины, совпадающее по направлению с искривлением интерференционных полос, вызванным тест-объектом, обусловлено "бугром" контролируемой поверхности; противоположное направление соответствует "яме". Определение знака отклонения с помощью тест-объекта показано на рисунке Д.1.
 |
а - настройка на интерференционные полосы конечной ширины
 |
б - настройка на бесконечно широкую интерференционную полосу
1 - тень от нагретого тела; 2 - изгиб интерференционных полос, вызванный потоком теплого воздуха; 3 - изменение интерференционной картины, вызванное "бугром" на контролируемой поверхности; 4 - изменение интерференционной картины, вызванное "ямой" на контролируемой поверхности
Рисунок Д.1 - Схематичный пример для определения знака отклонения контролируемой поверхности оптической детали с помощью тест-объекта
При настройке на интерференционные кольца поток теплого воздуха в сигнальной ветви вызывает такое искривление интерференционных полос, что в местах, соответствующих "бугру" на контролируемой поверхности оптической детали, интерференционные полосы становятся реже, а в местах, соответствующих "яме", - сгущаются (см. рисунок Д.1).
Примечание - При контроле в проходящем свете фазовый объект вызывает противоположное по знаку искривление интерференционных полос.
Д.1.3 Местоположение зональных и местных отклонений отмечают на контролируемой поверхности оптической детали по искажению интерференционных полос.
 |
Примечание - Под зоной в данном случае следует понимать кольцевой участок контролируемой поверхности оптической детали от перегиба до соседнего перегиба функции распределения отклонений по профилю, что соответствует на интерференционной картине кольцевым участкам между наиболее широкими интерференционными полосами.
Примечания
2 Результаты, полученные по формулам (Д.1)-(Д.4), округляют до 6-го знака после запятой.
При этом погрешность при расчете, вызванная упрощением, не превышает 10%.
 |
Д.2 Расшифровка теневых картин
Д.2.1 Получают с помощью ножа Фуко теневую картину.
Д.2.2 Определяют знак зонального отклонения и для этого вводят нож Фуко до оптической оси контролируемой поверхности оптической детали, прослеживая ход распространения пучка излучения от контролируемой поверхности до ножа. По указанному расположению ножа относительно оси (слева-справа) устанавливают знак зонального отклонения ("бугор" - "яма").
Д.2.4 Если отклонение параметра не превышает допустимого значения, перемещают нож Фуко вдоль оптической оси до плоскости НКР.
Д.2.5 Отмечают на контролируемой поверхности оптической детали положение экстремумов зональных и местных отклонений.
Д.3 Измерение диаметра наименьшего кружка рассеяния
Д.3.1 Устанавливают в плоскости НКР полностью открытую измерительную щель, пользуясь поперечной подвижкой узла щели, и постепенно уменьшают ширину щели для того, чтобы ее небольшое смещение вызывало появление первых признаков теневой картины. При этом ширина щели будет равна диаметру НКР, которую определяют по шкале микрометра щели или с помощью измерительного микроскопа с погрешностью не более 1 мкм.
Примечание - Более оперативно, но менее точно диаметр НКР измеряют с помощью ножа Фуко. В этом случае нож Фуко вводят в сигнальный пучок излучения в плоскости НКР до появления первых признаков теневой картины и фиксируют результат первого отсчета по микрометру поперечной подвижки ножа. Далее нож продвигают до оптической оси контролируемой поверхности оптической детали. Это положение определяют по виду теневой картины: когда нож достигает оптической оси, соответствующие светлые и темные зоны теневой картины начинают соприкасаться. При этом положении отмечают результат второго отсчета. Удвоенная разность отсчетов равна диаметру НКР.
УДК 535.4:006.354 | ОКС 37.020 |
Ключевые слова: оптика и фотоника, детали оптические с асферическими поверхностями, метод контроля асферических поверхностей с использованием осевых синтезированных голограммных оптических элементов | |
