Интереферометр для контроля формы вогнутых эллиптических поверхностей

(57) Изобретение тельной технике. расширение диапа поверхности - дос устранения необхо вания эталонных п светового потока делительной повер измериения -руемой относится к Цель изобре она контрол тигается за димости исп счет ль асть етооверхностей отраженная хностью кубГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫ(54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ВОГНУТЫХ ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ поглощается элементом 9, установленным на кубике. Отражательный пучокиспользуется в качестве эталонногопучка сравнения. Выходит из кубика6 пучок после отражения от поверхности 12 детали 11, выпуклой зеркальной поверхности концентрической линзы 10 и еще раз от поверхности 12,несет информацию об ошибках формыповерхности 12 и образует с эталонным пучком сравнения интерференционную картину в виде концентрическихколец. Если радиус выпуклой зеркальной поверхности линзы 10 не равенмежфокусному расстоянию контролируемой поверхности 12, то для установки сее необходимы как линейные смещения,так и наклонные. Регистратор 13 интерференциальной картины через линзу 8 и кубик 6 оптически связан споверхностью 12 детали 11 и регистрирует изменение интерференционнойкартины, по которой судят о формеповерхности. 1 ил.50 55 1 137Изобретение относится к измерительной технике, в частности к оптическим измерениям и может быть использовано для контроля формы асферических поверхностей.Цель изобретения - расширениедиапазона контролируемых поверхностей за счет устранения необходимостииспользования эталонных поверхностей.На чертеже изображена оптическаясхема предлагаемого интерферометра,Ицтерферометр содержит лазер 1,микрообъектив 2, диафрагму 3 и объектив 4, образующие осветительную систему 5, светоделительный кубик 6У Фплосковыпуклые линзы 7 и 8 с выпуклыми аплацатическими поверхностями. поглощающий элемент 9, установленныйца кубике 6 в ходе отраженного отсветоделительной грани излучения, иконцентрическую линзу 10. На чертежетакже изображены деталь 11 с контролируемой поверхностью 12 и регистратор 13 интерференционной картины.Из лазера 1 выходит практическипараллельный пучок лучей и поэтомурасстояние между лазером 1 и микрообъективом 2 не является принципиаль.ным. Диафрагма 3 установлена практически в фокусе микрообъектива 2,осветительная система 5 установленатак, что ее задний Фокус совмещен впрямом ходе лучей с гранью кубика 6,лежащей в ходе лучей, прошедших светоделительный кубик 6. Исходя изэтого условия, фокусные расстоянияи толщины указанных элементов, а также расстояния между ними можно определить общеизвестным Формулам геометрической оптики. Плосковыпуклые линзы и кубик 6 выполнены из одного материала. Линзы размещень 1 на смежныхгранях кубика 6 таким образом, чтоповерхность линзы 7 обращена к осветительной системе, а поверхность линзы 8 - к регистратору 13. Интерференционная картина через линзу 8 и осветительный кубик 6 оптически связанас контролируемой поверхностью 12 детали 11, а концентрическая линза 10установлена с воэможностью перемещения вдоль оптической оси и ориентирована так, что ее зеркальная поверхность обращена к кубику 6.Интерферометр работает следующимобразом,Излучение лазера 1 проходит микрообъектив 2, диафрагму 3 и фокусирует 04532 ся объективом 4 и плосковыпуклой линзой 7 на выходную грань светоделительного, кубика 6 (точка Г,), Часть светового потока, отраженная разделительной поверхностью кубика 6, поглощается элементом 9. Сфокусированный в точке Р световой поток частич 1но отражается и частично проходит через выходную грань. Отраженный пучок используется в качестве эталонного пучка сравнения. Вышедший иэ кубика 6 световой пучок отражается от контролируемой поверхности 12, выпуклой зеркальной поверхности концентрической линзы 10 и повторно от контролируемой поверхности 12. Этот световой пучок несет в себе информацию об ошибках Формы контролируемой поверхности 12 и образует с эталонным пучком сравнения интерференционную картину в виде концентрических колец. Так как световые лучи дважды отражают. ся от контролируемой поверхности 12 в точках, симметричных относительно ее вершины, то одно интерференционное кольцо соответствует симметричной ошибке, равной/4. При визуальной оценке кольцевои интерференционнои картины можно подсчитать число колецс погрешностью, равной половине коль.ца. Это соответствует ошибке формыповерхности 12, примерно равной0,1 мкм, что бывает достаточным для большинства практических случаев.Для получения максимального контраста интерференционной картины, что имеет место при равенстве интенсивностей интерферирующих пучков,необходимо выполнить следующее равенство, связывающее коэффициенты Р,р и с отражения и пропускания светоделительной поверхности выходной грани кубика 6 с коэффициентами ри р, отражения контролируемойповерхности и вспомагательной зеркальной поверхности: Если интерферометр предназначен для контроля эллиптических поверхностей с одинаковым расстоянием между фокусами, то радиус кривизны выпуклой поверхности концентрической линзы 10 целесообразно обеспечить равным этому расстоянию, В этом слу чае установка контролируемой детали 11 в положение контроля наиболее проста, так как для совмещения одноСоставитель В.КлимоваТехред А.Кравчук Корректор С.Черни Редактор А.Ревин Заказ 409/39 Тираж 680 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул,Проектная, 4313 го фокуса (Р) контролируемой детали 11 со светоделительной поверхностью кубика 6 и другого фокуса (Р ) с выпуклой поверхностью конценгтрической линзы 10 достаточно толькс линейных смещений контролируемой де. тали и ее наклона не требуется. Если радиус выпуклой поверхности концентрической линзы 10 не равен межфокусному расстоянию контролируемой поверхности 12, то для установки ее в положение контроля необходимы как линейные смещения, так и наклоны. Концентрическую линзу 10 можноустановить в правильное положениепо интерференционной картине, возникающей при взаимодействии эталоннойволны сравнения и волны, отраженнойот вогнутой поверхности детали 11,Чтобы волна, отраженная от зеркальной поверхности концентрической линзы 10, не забивала эту интерференционную картину, концентрическуюлинзу 10 необходимо выполнить из непрозрачного материала. При переходена контроль поверхностей с другимрасстоянием между фокусами необходимо переместить концентрическую линзу 10 в соответствии с новым фокусным расстоянием контролируемой поверхности,70453 4Формула изобретенияИнтерферометр для контроля формывогнутых эллиптических поверхностей, 5содержащий последовательно установленные осветительную систему, светоделительный кубик и регистраторинтерференционной картины, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюрасширения диапазона контролируемыхповерхностей, он снабжен концентрической линзой с выпуклой зеркальнойповерхностью, двумя плосковыпуклымилинзами с выпуклыми апланатическимиповерхностями, поглощанзцим элементом, установленным на кубике в ходеизлучения, отраженного от его светоделительной грани, плосковыпуклыелинзы выполнены иэ того же материала,что кубик, и размещены на его смежных гранях таким образом, что однаиэ линз обращена выпуклой поверхностью к регистратору, а другая - косветительной системе, которая уста новлена так, что ее задний фокуссовмещен в прямом ходе лучей с гра"нью кубика, лежащей в ходе лучей,прошедших кубик, а концентрическаялинза выполнена из непрозрачного ма териала, установлена последовательно по ходу излучения эа светоделительным кубиком с возможностью перемещения вдоль оптической оси й ориентирована так, что ее вогнутая зеркальная поверхность обращена к кубику.