Интерферометр для контроля вогнутых асферических поверхностей

(19) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИ.ПРИ ГКНТ СССР 1 В 9 ЯМ АНИЕ ИЗ ТЕ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 12(21) 4754858/28(54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ (22) 31.10.89.:. ВОГНУТЫХ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНО- (46) 07.08.92. Бюл. М 29. СТЕЙ(71) Научно-исследовательский институт ра- (57) Изобретение относится к оптическим диоэлектроники и лазерной техники МГТУ измерениям и может использоваться для им. К. Э, Баумана :.контроля формы вогнутых асферических по- (72) Б. И. Комраков, С. В, Бодров и В. А, верхностей малого и среднего диаметров. Чудакова:. Цель изобретения - повышение производи- (56) Пуряев Д. Т. Методы контроля ойтиче- тельности контроля вогнутых асферических ских асферических поверхностей. -М.: Ма- поверхностей посредством нанесения зершиностроение, 1976, с. 134-136, 78-82; .: кально отражающего покрытия на поверхКомраков БМ., Чудакова В. А. Контроль ность компенсатора, Для этого на формы асферических поверхностей с по- центральный участок поверхности оптичемощью лазерного интерферометра, - ОМП, ского компенсатора, противолежащей пло,М 10, с. 34, рис. 1 а. скопараллельной пластине, нанесеноотражающее зеркальное покрытиедиаметром не более 0,1 от его светового диаметра, 1 ил,Изобретение относится к оптическим вительна даже к малым смещениям светодеаавв измерейиям и может использоваться для лительной поверхности, вспомогательного контроля формы вогнутых асферических по- зеркала с отверстием и контролируемой по верхностей малого и среднего диаметров. верхности; что непозволяет "получйть ста- ИИзвестен интерферометр для контроля бильную во времени интерференционную Од формы асферических поверхностей, содер- картину при наличии вибраций в цеховых К жащий источник"монохроматического излу- ,условиях. ОЧ чения, светоделитель, микрообъектив, . Наиболее близким к предлагаемому по (ф линзус эталонной сферической светодели- технической сущности и достигаемому ретельной поверхностью, вспомогательное . зультату является ййтерферометр для конт- плоское или сферическое зеркало с отвер- " роля формы асферических поверхностей, стием, а также систему наблюдения. Недо-: содержащий источник мбнохроматического статкоМ устройства является трудоемкость. излучения, микрообъектив, светоделитель, процесса контроля, так как при этом-необ-.. образующий рабочую и эталонную ветви изходимо с высокой точностью выставлятьлучения, систему наблюдения, установлен-вспомогательное зеркало с отверстйем; нуювэталоннойветвиизлучейия,объектив, Кроме того, интерференционная картина, плоскопараллельную пластину сэталонной получаемая на этом интерферометре, чувст.-. светоделительной поверхностью и оптический компенсатор, установленные в рабочей ветви излучения,Недостатком известного интерферометра является четырехкратное прохождение лучей через оптический компенсатор, что приводит к жестким допускам на взаимное расположение плоскопараллельной пластины с эталонной светоделительной поверхностью, оптического компенсатора и контролируемой поверхности, Трудность установки компенсатора и контролируемой поверхности в рабочее положение создает неудобство при эксплуатации интерферометра и снижает производительность контроля,Цель изобретения - повышение производительности контроля посредством нанесения зеркально отражающего покрытия на поверхность компенсатора.Цель достигается тем, что в устройстве на центральНый участок поверхности оптического компенсатора, противолежащей плоскопараллельной пластине, нанесено зеркальное отражающее покрытие диаметром не более 0,1 отего светового диаметра, что позволяет повысить производительность контроля, так как на компенсационный элемент падает параллельный пучок излучения, что делает интерферометр полностью нечувствительным к продольным и поперечным смещениям оптического компенсатора. Для получения интерференционной картины достаточно расположить контролируемую поверхность от оптического компенсатора на расстоянии, равном половине радиуса кривизны контролируемой поверхности при вершине. При неточной установке контролируемой поверхности интерференционная картина легко получается при небольшом смешении контролируемой поверхности вдоль оптической оси,Рабочая ветвь интерферометра построена таким образом, что излучение отражается от контролируемой поверхности дважды в симметричных относительно ее вершины точках. Поэтому искривление полос в каждой зоне интерференцион.ной картины обусловлено алгебраической суммой ошибок формы контролируемой поверхности в двух зонах, расположенных симметрично относительно ее вершины, поэтому изобретение предпочтительнее применять для контроля поверхностей, технологический процесс изготовления которых не приводит к появлению несимметричных ошибок, Это условие выполняется, например, при изготовлении асферических поверхностей методом вакуумной асферизации, где возможно лишь появление зональных осесимметричных ошибок.5 10 На чертеже изображена оптическая схема интерферометра.Интерферометр содержит источник 1 монохроматического излучения, микрообьектив 2, светоделитель 3, объектив 4, плоскопараллельную пластину 5 с эталонной светоделительной поверхностью 6, оптический компенсатор 7, на центральный участок поверхности которого, противолежащей плоскопараллельной пластине 5, нанесено зеркальное отражающее, покрытие 8 диаметром 01 не более 0,1 от его световогодиаметра Осе. устройство снабжено также системой 9 наблюдения, с помощью кото 15 рой выполняется анализ интерференционной картины, по результатам которогооцениваются ошибки формы контролируемой поверхности 10.Интерферометр работает следующим20 образом.Параллельный пучок от источника 1 монохроматического излучения проходит через микрообъектив 2, светоделитель 3,объектив 4 и разделяется эталонной свето 25 делительной поверхностью 6 плоскопараллельной пластины 5 на два пучка.Отраженный пучок является эталонным, апрошедший попадает в рабочую ветвь, гдеон, пройдя через оптической компенсатор 7,30 отражается от контролируемой поверхности 10 и фокусируется в точку Г, Оптический компенсатор 7 расположен врабочей ветви интерферометра таким образом, что точка пересечения его последней35 поверхности с оптической осью совмещенас точкой Г, А так как на центральную частьэтой поверхности диаметром 01 не более0,1 ее светового диаметра О нанесено зеркальное отражающее покрытие 8, то лучи40 отражаются от нее вновь к контролируемойповерхности 10, от которой претерпеваютповторное отражение, вновь проходят через оптический компенсатор 7, плоскопараллельную пластину 5 с эталонной45 светоделительной поверхностью 6, объектив 4 и с помощью светоделителя 3 направляются в систему 9 наблюдения, гдеанализируется интерференционная картина, полученная в результате взаимодейст 50 вия пучка, отраженного от светоделительной эталонной поверхйости 6, и пучка,пришедшего из рабочей ветви. Ширина интерференционных полос регулируется в интерферометре наклоном плоскопарал 55 лельной пластины 5,Зеркальный участок 8 диаметром 010,10 св последней поверхности компенсатора экранирует центральную часть контролируемой поверхности, Однако подавля1753258 Составитель 8. КлимоваРедактор О,Головач Техред М,Моргентал Корректор ЕЯапп Заказ 2758 Тираж " Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при Г 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 роизводственно-иэдательский комбинат "Патент", г, У од, ул,Гагарина, 10 ющее большинство вогнутых асферических поверхностей имеют нерабочую центральную частьв пределах 0,1 Осе или даже выполняется с отверстием в центре. Кроме. того, при диаметре зеркального участка 5 801 0,10 св интерферометр обладает преимуществом по удобной установке контролируемой поверхности в положение контроля. Это объясняется тем, что в случае наклонов контролируемой поверхности в 10 пределах 1 и ее поперечных смещений в пределах 1 мм, что может иметь место при первоначальной установке контролируемой поверхности, точка Р остается в пределах зеркального участка 8, что позволяет сразу 15 наблюдать рабочую интерференционную картину после небольших смещений контролируемой поверхности вдоль оптической оси.Между плоскопараллельной пластйной 5 и оптическим компенсатором 7 имеет ме сто параллельный ход лучей, Это обеспечивает дополнительные удобства по установке в рабочее положение оптического компенсатора 7, так как его продольные и поперечные смешения вообще не влияют 25 на форму полос интерференционной картины. Что касается допустимых наклонов оптического компенсатора, то они составляют величину десятков угловых минут, что значительно больше по сравнению с прототи пом,Расположение компенсатора в параллельном пучке лучей, а также отсутствие необходимости в поперечных смешениях и наклонах контролируемой поверхности повышает производительность кднтроля,"Кроме того, интерференционная картина, получаемая на предлагаемом интерферометре, стабильна во времени, так как малые наклоны и поперечные смешения элементов интерферометра и контролируемой поверхности не вызывают изменения ширины и положения интерференционных полос, что позволит применять данйое изобретение в цеховых условиях для серийного контроля вогнутых асферических зеркал,Формула изобретения Интерферометр для контроля вогнутых асферических поверхностей, содержащий источник монохроматического излучения, микрообъектив, светоделитель, образующий рабочую и эталонную ветви излучения, систему наблюдения, установленную в эталонной ветви излучения, объектив, плоско- параллельную пластину с эталонной светоделительной поверхностью и оптический компенсатор, установленные в рабочей ветви излучения, о тл и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения производительности контроля, на центральный участок поверхности оптического компенсатора. противолежащей плоскопараллельной пластине, нанесено зеркальное отражающее покрытие диаметром не более О,1 его светового диаметра.