Интерферометр для контроля формы поверхности выпуклых сферических деталей

(51)5 6 01 В 9/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР Г. 0 ЮВ 3 ПЫгйТВ 1 М 6 НАЯ АОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ(56) Лазерная измерительная техника в машино- и приборостроении: Обзор М 1759. М, ЦНИИТИ, 1978, с, 28 - 29,(54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ ВЫПУКЛЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ(57) Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для высокоточного контроля формы выпуклых поверхностей оптических деталей, в частности для контроля формы сферических поверхностей линз и зеркал большого диаметра. Цель изобретения - расширение диапазона значений радиусов кривизны контролируемых поверхностей, Излучение, создаваемое10 9 38.Ы 21610248 А 1 источником 4, направляется коллиматором 5, светоделителем 6 и обьективом 7 к компенсатору 1, выполненному в виде афокальной системы с совмещенными главными плоскостями, Компенсатор вносит в пучок сферическую аберрацию, величина которой оп ределя ется расстоя н ием между точкой Р и компенсатором. Компенсатор устанавливается в положение, соответствующее компенсации аберраций линзовой системы 2. Это положение контролируется с помощью плоского зеркала 8 при выключении экрана 9 из хода лучей. После настройки интерферометра зеркало 8 перекрывают экраном 9, а деталь 13 устанавливают таким образом, чтобы центр С, кривизны оказался совмещенным с центром С кривизны эталонной поверхности 12. При контроле детали с другим значением радиуса кривизны поворачивают линзовую систему 2 на 180 вокруг оси, перпендикулярной оси пучка. При этом эталонной поверхностью становится поверхность 14. 1 ил.10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к контрольноизмерительной технике и предназначено для высокоточного контроля формы выпуклых поверхностей оптических деталей, в частности для контроля формы сферических поверхностей линз и зеркал большого диаметра.Цель изобретения - расширение диапазона значений радиусов кривизны контролируемых поверхностей.На чертеже представлена схема интерферометра,Интерферометр содержит компенсатор 1, линзовую систему 2, основание 3, на котором размещены источник 4 монохроматического когерентного излучения, коллиматор 5, светоделитель 6, фокусирующий объектив 7, плоское зеркало 8, непрозрачный экран 9, регистратор 10 интферограмм, и шкалу 11, На чертеже приняты следующие обозначения: Г - задний фокус объектива 7; С - центр кривизны эталонной поверхности 12; С, - центр кривизны контролируемой поверхности 13. Стрелками показаны направления вращения линзовой системы и перемещения компенсатора и основания,Интерферометр работает следующим образом.Монохроматическое когерентное излучение, создаваемое источником 4, направляется коллиматором 5, светоделителем 6 и фокусирующим объективом 7 к компенсатору 1. Задний фокус Г объектива 7 является вершиной гомоцентрического пучка лучей и одновременно изображением точки С, построенным линзовой системой 2 в обратном ходе лучей. Так как компенсатор 1 представляет собой афокальную систему с совмещенными главными плоскостями, то параксиальные лучи, вышедшие из точки Е и прошедшие через него, вновь фокусируются в этой же точке Г.Компенсатор не изменяет числовой апертуры пучка, проходящего через него, а только вносит сферическую аберрацию, величина которой зависит от расстояния между точкой Р и компенсатором, При перемещении компенсатора вдоль оси обесйечивается плавное Изменение величины вносимых им аберраций, которые в двух определенных позициях компенсатора равны по величине и обратны по знаку аберрациям линзовой системы, установленной в обе рабочие позиции. Линзовая система имеет две вогнутые эталонные поверхности 12 и 14, радиусы кривизны которых различны. Путем поворота линзовой системы в сторону контролируемой детали 13 обращают ту из эталонных поверхностей,радиус кривизны которой ближе по значению к радиусу кривизны контролируемой поверхности. В процессе работы интерферометра на эталонную и контролируемую поверхности должно обеспечиваться нормальное падение лучей, Афокальный компенсатор и линзовая система сообща преобразуют гомоцентрический пучок, выходящий из обьектива 7, в гомоцентрический пучок, вершина которого совмещена с точками С и Ск, где располагаются центры кривизны эталонной и контролируемой поверхностей 12 и 13 соответственно. Рабочая интерференционная картина образуется в результате взаимодействия волновых фронтов, отраженных от поверхностей 13 и 12, причем поверхность 12 выполняет функцию пробного стекла, установленного на расстоянии. В случае разворота линзовой системы на 180 функцию пробного стекла выполняет эталонная поверхность 14,После поворота линзовой системы необходимо установить основание 3 с расположенными на нем оптическими элементами так, чтобы точки Г и С были оптически сопряжены, Кроме того, необходимо установить компенсатор в позицию, соответствующую компенсации аберраций линзовой системы, ориентированной определенным образом, например так, как показано на чертеже. Эту операцию выполняют путем перемещения основания 3 и компенсатора 1 вдоль оси линзовой системы 2, Критерием правильности установки служит настроечная интерференционная картина, которая образуется в результате взаимодействия волновых фронтов, отраженных от поверхности 12 линзовой системы и поверхности плоского зеркала 8 (экран 9 выключен из хода лучей, а контролируемая деталь 13 отсутствует). Порядок настройки следующий. Компенсатор 1 устанавливают относительно линзовой системы 2 приблизительно в номинальное положение, которое отмечено на шкале 11 механизма его перемещения. Затем перемещением основания 3 совмещают точку Е с изображением центра С кривизны эталонной поверхности 12. В этом случае волновой фронт, прошедший через компенсатор и линзовую систему, отражается от поверхности 12 и, пройдя вновь линзовую систему, компенсатор и фокусирующий объектив, вступает во взаимодействие с плоским фронтом, отраженным от зеркала 8. Так как компенсатор установлен приблизительно, то фронт, взаимодействовавший с элементами 1, 2 и 7 системы, искажается недокомпенсированными аберрациями системы, состоящей из элементов 1 и 2. Настроечнаяинтерференци16,1 0248 Составитель М, МининТехред М.Моргентал Корректор И. Эрдейи Редактор А. Огар Заказ 3727 Тираж 492 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 онная картина в этом случае имеет вид множества концентрических колец. Окончательную компенсацию аберраций выполняют путем продольного перемещения компенсатора 1 при наблюдении динамики изменения вида настроечной интерференционной картины, При идеальной компенсации аберраций интерференционная картина должна иметь вид бесконечно широкой полосы (ровное поле). После выполнения настройки зеркало 8 перекрывают экраном 9, а деталь 13 устанавливают таким образом, чтобы центр Ск кривизны контролируемой поверхности оказался совмещенным с центром С кривизны эталонной поверхности 12, В этом случае интерференционная картина, возникшая при взаимодействии волновых фронтов, отраженных от поверхностей 13 и 12, несет информацию об ошибках поверхности 13.Формула изобретения Интерферометр для контроля формы поверхности выпуклых сферических деталей, содержащий осветитель, выполненный в виде источника когерентного излучения и коллиматора,светоделитель, обьектив, компенсатор, оптическую систему и регистра тор интерферограмм, оптически связанныйс объективом через светоделитель, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона значений радиусов кривизны контролируемых поверхностей, компенса тор выполнен в виде афокальной оптической системы с совмещенными главными плоскостями и установлен по ходу излучения после объектива с возможностью перемещения вдоль оптической оси, оптическая 15 система выполнена в виде системы линз,первая и последняя оптические поверхности которой выполнены эталонными и имеют различный радиус кривизны, и установлена по ходу излучения после ком пенсатора с возможностью ее поворота наугол 180 вокруг оси, перпендикулярной ее оптической оси и проходящей через центр тяжести.