Интерферометр для контроля формы оптических поверхностей

 

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 08.10.80 (21) 2991377/25-28

РЦМ.К .

G 01 В 9/02

G 01 В 11/24 с присоединением заявки МГосударственный комнтет

СССР яо делам нзобретеннй н.открытнй (23) Г1риоритет(53) УДК 531. 715.,, 1 (088. 8) Опубликовано 15 0233, Бюллетень Йо б

Дата опубликования описания 15.02,83 (72) Авторы изобретения

К, С. Мустафин, А. В. Лукин, Н. П. Ларионов и Р, А. Ибрагимов

F (71) Заявитель (54) ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРИН

ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для контроля фобии оптических понерхностей и может быть использо-нано преимущественно в производстве, занятом изготовлением крупногабаритных оптических деталей с выпуклыми поверхностями.

Известен ийтерферометр для контроля поверхностей оптических деталей, содержащий осветительную систему, светоделитель, объектив, голограмму контролируемой поверхности и регистратор интерференционной картины -(1 3.

Недостатком известного интерферометра является низкая точность контроля выпуклых поверхностей, обусловленная тем, что лучи света падают на контролируемую поверхность не по нормалям к ней, а также необходимостью изготовления эталонной оптической поверхности тех же параметров, что и контролируемая.

Йаиболее близким по технической . сущности к изобретению является интерферометр дпя контроля форьи оптических поверхностей, содержащий рас положенные один за другим источник когерентного излучения к ориентированный под углом к его оптической оси светоделитель, установленные последовательно в ходе излучения по одну сторону от светоделителя объектив, положительную оптическую систему и голограммный компенсатор, образующие рабочую ветвь, и расположенную в ходе излучения по другую сторону от снетоделителя систему плоских зеркал, образующих опорную ветвь 1.2 .

Недостатком этого интерферометра является сравнительно низкая точность контроля выпуклых поверхностей, обусловленная необходимостью использования эталонной поверхности с теми же параметрами, что и у контролируемой . поверхности.

Цель изобретения - повышение точности контроля выпуклых поверхностей, Поставленная цель достигается тем, что интерферометр снабжен синтезированной голограммой, установленной между .объективом и положительной оп-. тической системой с возможностью вывода из хода излучения, и плоским зеркалом, расположенным эа голограминым компенсатором в опорной ветви перпендикулярно ее оптической оси.

На чертеже представлена принципиальная схема одного из возможных

996857 вариантов интерферометра для контроля формы оптических поверхностей.

Интерферометр содержит источник когерентного излучения, выполненный в виде лазера 1 и телескопической системы 2, светоделитель 3, плоское зеркало 4, объектив 5, синтеэирован3 ную голограмму 6, положительную оптическую систему 7, проекционный объектив 8, гопограммный компенсатор 9, систему плоских зеркал 10, 11 и плос- О кое зеркало 12. Кроме того, на чертеже показаны контролируемая поверхность 13 и интерферирующие волны а и аг

Телескопическая. система 2 расположена в ходе излучения лазера 1.

Светоделитель 3 размещен за телескопической системой 2 под углом к ее оптической оси. Элементы схемы 4-8 установлены по одну сторону от светоделителя и образуют рабочую ветвь интерферометра, а элементы схемы

10 и 11 - по другую сторону от светоделителя а образуют опорную ветвь.

Плоское зеркало 12 расположено эа голограммныи компенсатором 9 в 25 опорной ветви перпендикулярно к ее оптической оси.

Синтезированная голограмма 6 установлена между объективом 5 и положительной оптической системой 7 и 30 предназначена для Формирования расходящегося волнового Фронта, аберрации нормалей которого равны аберрациюа нормалей контролируемой поверхности 13 в случае отсутствия ошибок 35 ее формы.

Голограммиый компенсатор 9 представляет собой Фотографическую плас- тинку с записанной на ней голограммой волнового Фронта, Формируемого рабо- 4р чей ветвью интерферометра (элементы

4-8 схевеа).

Оптическая деталь с контролируемой поверхностью 13 устанавливается в рабочей ветви интерферометра между положительной оптической системой 7 и объективом 5 в положение, при котором поверхность 13 обращена к оптической системе 7.

Проекционный объектив 8 предназначен для оптического сопряжения контролиРуещой поверхности 13 с плоскостью голограммного компенсатора 9, Иитерферометр работает следующим образом.

Излучение лазера T расширяется телескопической системой 2, проходит светоделитель 3 и зеркалами 10 и 11 направляется на голограммный компенсатор 9. Ю

Часть излучения восстанавливает с компенсатора 9 волну а1 сравнения, а другая часть возвращается плоским зеркалом 12 вновь на компенсатор 9 и восстанавливает волну, идентичную 65 волне а„, но распространяющуюся в противоположном ей направлении.

Волна, идентичная волне а„, проходит проекционный объектив 8, положительную оптическую систему 7 и падает на контролируемую поверхность

13 по нормалям к ней.

Отразившись от поверхности 13, волна проходит элеМенты 7 и 8 рабо- чей ветви интерферометра, а также компенсатор 9 в обратном направлении и представляет собой рабочую волну аг, несущую информацию об ошибках форма поверхности 13.

Волны а „ и аг интерферируют, а получаемая интерференционная картина характеризует качество контролируемой поверхности 13, Формирование голограммного компенсатора 9 осуществляют в схеме интерферометра перед контролем поверхности 13 следующим образом.

Излучение лазера 1 направляют с помощью светоделителя 3 и плоского зеркала 4 в объектив 5, который преобразует его в сферический волновой

Фронт, поступающий на синтезированную голограмму б.

Голограмма 6 рассчитана и изготовлена так, что падающий на нее сферический волновой фронт восстанавливает асферический волновой фронт, аберрации нормалей которого равны аберрациям нормалей контролируемой поверхности 13 при отсутствии ошибок ее формы, т.е, асферический волновой фронт, зквидистантный поверхности 13 при установке ее и положение контроля.

Асферический волновой фронт проходит положительную оптическую систему 7, объектив 8 и интерферирует с плоским волновым фронтом опорной ветви интерферометра. Полученная таким образом интерференционная картина регистрируется на фотопластинке и представляет собой голограммный компенсатор 9.

Синтезированную голограмму б выводят из хода-лучей при формировании компенсатора 9 в том случае, если контролируемая поверхность 13 является сферической.

Использование проекционного объектива 8, осуществляющего оптическое сопряжение контролируемой поверхности 13 с плоскостью голограммного компенсатора 9, позволяет. сформировать его в виде голограммы сфокусированного изображения, что снижает требования к юстировке компенсатора 9 в схеме интерферометра.

Благодаря тому, что формирование голограммного компенсатора 9 при контроле асферических поверхностей осуществляется с помощью синтезированной голограммы б, отпадает необходимость использования для этих це996857

Формула изобретения

СОставитель И. Фомин

Редактор Л. Веселовская Техред С.Мигунова Корректор В. ПОохненко

Заказ 917/58 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 лей эталонной оптической поверхности с теми же параметрами, что н у контролируемой поверхности 13, а следовательно, исключаются погрешности контроля, связанные с ошибками форьы эталонной поверхности, которые в случае выпуклых асферических поверхностей могут быть весьма значительными.

Благодаря тому, что элементы 1-3, 7-12 используются как при формировании голограммного компеисатора 9, так и при контроле поверхности 13, а сам компенсатор 9 при контроле используется для восстановления двух идентичных волновых фронтов, распро- IS страняющихся в противоположных направлениях, ошибки изготовления названных элементов интерферометра не вносят погрешностей в результаты конт.РОЛЯ. 20

Таким образом, снабжение известного интерферометра синтезированной голограммой и плоским зеркалом повышает точность контроля выпуклых оптических поверхностей. 25

Интерферометр для контроля формы ЗО оптических поверхностей, содержащий расположенные один за другим источник когерентного излучения и ориентированный под углом к его оптической оси светоделитель, установленные по- . следовательно в ходе излучения по одну сторону От светоделителя объектив, положительную оптическую систему и голограммный компенсатор, образующие рабочую ветвь, и расположенную в ходе излучения llo другую сторо» ну от светоделителя знстему плоских зеркал, образующих опорную ветвь, о т л и ч а ю щ н и с я тем, что, с целью повмжиик точности контроля выпуклых поверхностей, он снабжен синтезированной голограммой, установленной между Объективом и положительной оптической системой с возможностью вывода иэ хода излучения, и плоским зеркалом, расположенным эа голограммныМ компенсатором в опорной ветви перпендикулярно ее оптической оси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ларионов Н. П. и др. Голографический контроль асферических lloверхностей. ОМП, 1979, Р 4, с. 44-46.

2. Polster Н. О. et e1. "New deчеlopments in interfегоmetry. "Ap- °

plied Optics", 1969, vol. 8, Р 3 рр. 526-527 {прототип).