Интерферометр с обратно-круговым ходом лучей для контроля формы вогнутых сферических и асферических поверхностей оптических деталей

 

Интерферометр с обратно-круговым ходом лучей для контроля формы вогнутых сферических и асферических поверхностей оптических деталей, содержащий осветительную систему, включающую лазер и коллиматорный объектив, призменную и наблюдательную системы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения диапазона радиусов кривизны контролируемых поверхностей, призменная система выполнена в виде последовательно расположенных светоделительного кубика, плоского и двугранного зеркал и установленного между этими зеркалами высокоапертурного симметричного объектива, а коллиматорный объектив выполнен с возможностью осевого перемещения.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано, в частности для контроля правильности формы вогнутых сферических и асферических (с небольшим отступлением от сферы) поверхностей оптических деталей. Известен интерферометр для контроля формы поверхностей оптических деталей, содержащий осветительную, призменную и наблюдательную системы. Недостатком известного интерферометра является малая светосила и, следовательно, низкие яркость и контраст интерференционной картины при контроле поверхностей с малым коэффициентом отражения. Наиболее близким устройством к изобретению по технической сущности является интерферометр с обратно-круговым ходом лучей для контроля формы вогнутых сферических и асферических поверхностей оптических деталей, содержащий осветительную систему, включающую лазер и коллиматорный объектив, призменную и наблюдательную системы. Призменная система состоит из склеенных между собой светоделительного кубика и прямоугольной или ромбической призмы. Коллиматорный объектив установлен неподвижно. Недостатками известного интерферометра являются то, что в нем не устранены причины, вызывающие появление разности аберраций интерферирующих пучков и снижающие точность контроля; а также то, что фокус рабочего и опорного пучков удалены от оси и центра кривизны контролируемой поверхности на значительное расстояние, что является причиной появления ошибки контроля типа астигматизма, величина которой тем больше, чем больше удаление и чем меньше радиус кривизны контролируемой сферы. В связи с этим на известном интерферометре не представляется возможным выполнять точный контроль поверхностей, радиус кривизны которых меньше 3-4 м. Таким образом известный интерферометр имеет недостаточно высокую точность контроля и ограниченный диапазон радиусов кривизны контролируемых поверхностей. Целью изобретения является повышение точности контроля и расширение диапазона радиусов кривизны контролируемых поверхностей. Поставленная цель достигается за счет того, что призменная система выполнена в виде последовательно расположенных светоделительного кубика, плоского и двугранного зеркал и установленного между этими зеркалами высокоапертурного симметричного объектива, а коллиматорный объектив выполнен с возможностью осевого перемещения. На чертеже изображена принципиальная схема интерферометра с обратно-круговым ходом лучей для контроля формы вогнутых сферических и асферических поверхностей оптических деталей. Интерферометр содержит осветительную систему, включающую лазер 1, отрицательную линзу 2 и коллиматорный объектив 3, выполненный с возможностью осевого перемещения и диафрагму 4, призменную систему, выполненную в виде последовательно расположенных светоделительного кубика 5, плоского зеркала 6, высокоапертурного объектива 7 и двугранного зеркала 8, наблюдательную систему, включающую объектив 9, основной окуляр 10 и сменный окуляр 11. Индексом 12 обозначена контролируемая поверхность оптической детали. Работает описываемый интерферометр следующим образом. Входящий из лазера 1 узкий пучок лучей с помощью линзы 2 расширяется до необходимого размера и направляется на коллиматорный объектив 3, имеющий фокусирующее перемещение вдоль оси. После объектива 3 пучок лучей попадает на светоделительный кубик 5, диагональной гранью которого делится на два пучка опорный и рабочий. Опорный пучок лучей после отражения от диагональной грани кубика 5 направляется к контролируемой поверхности 12 и осевым перемещением объектива 3 фокусируется вблизи ее центра О₂. После отражения от контролируемой поверхности 12 опорный пучок лучей последовательно отражается от двугранного зеркала 8, проходит высокоапертурный объектив 7, и после отражения от плоского зеркала 6 и диагональной грани кубика 5 собирается в фокусе F₇ и далее направляется в объектив 9 наблюдательной системы. Рабочий пучок, пройдя диагональную грань кубика 5, падает на зеркало 6, и, отразившись от этого зеркала 6, проходит объектив 7. После прохождения объектива 7 и отражения от двугранного зеркала 8, пучок лучей собирается в фокусе F₇'. Параметры и взаимные положения призменной системы с объективом 7 подобраны таким образом, что фокуса F₇F₇' и центр кривизны О₁ контролируемой поверхности находятся на одной прямой, перпендикулярной оси О₁О₂. Из фокуса F₇ рабочий пучок лучей направляется на контролирующую поверхность 12, отражается от нее и приходит к диагональной грани кубика 5, где накладывается на опорный пучок лучей, интерферирует с ним и вместе с ним направляется в объектив 9 наблюдательной системы. В описываемом интерферометре сохранены положительные свойства: виброустойчивость, низкая чувствительность к дефектам оптических элементов интерферометра и возможность использования источника света невысокой пространственной и временной когерентности. Вместе с тем за счет использования высокоапертурного симметричного объектива 7 и систем зеркал 6, 8 удалось устранить отмеченные выше недостатки. Действительно, благодаря симметричной конструкции объектив 7 вносит одинаковые аберрации в опорный и рабочий пучки лучей, которые проходят объектив 7 в противоположных направлениях. Таким образом разность аберраций в пучках, а следовательно, вызываемая ею погрешность контроля в описываемой схеме сведены к минимуму. Уменьшение расстояния между осью контролируемой поверхности и осями рабочего и опорного пучков лучей достигнуто за счет трехкратного излома оси объектива 7. Излом осуществлен с помощью трех плоских зеркал, зеркалом 6 перед объективом 7, в двугранном зеркале 8 за объективом 7. Применение указанной системы позволило расстояние O₁F₇ и соответственно O₁F₇' значительно уменьшить. Это дает возможность использовать интерферометр для точного контроля сферических поверхностей с минимальным (порядка 2 метра) радиусом кривизны.

Формула изобретения

Интерферометр с обратно-круговым ходом лучей для контроля формы вогнутых сферических и асферических поверхностей оптических деталей, содержащий осветительную систему, включающую лазер и коллиматорный объектив, призменную и наблюдательную системы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности контроля и расширения диапазона радиусов кривизны контролируемых поверхностей, призменная система выполнена в виде последовательно расположенных светоделительного кубика, плоского и двугранного зеркал и установленного между этими зеркалами высокоапертурного симметричного объектива, а коллиматорный объектив выполнен с возможностью осевого перемещения.

РИСУНКИ

Рисунок 1