Интерферометр для контроля формы оптических поверхностей

(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 08.10.80 (21) 2991377/25-28 31) М. Ка.з С 01 В 9/02С 01 В 11/24 с присоединением заявки ЙоГосударственный комнтет СССР но делам нзобретеннй н открытнй(23) Приоритет 33 УДК 531. 715., ,1(088.8) Опубликовано 150233, Бюллетень Йо б Дата опубликования описания 15,02,83(,54) ИНТЕРФЕРОИЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРИН ОПТИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙИзобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для контроля 4 орьва оптическихповерхностей и может быть использовано преимущественно в производстве,занятом изготовлением крупногабаритных оптических деталей с выпуклымиповерхностями.Известен ийтерферометр для контроля поверхностей оптических деталей,содержащий осветительную систему,светоделитель, объектив, голограммуконтролируемой поверхности и регист"ратор интерференционной картины:1 3.Недостатком известного интерФерометра является низкая точность контроля выпуклых поверхностей, обусловленная тем, что лучи света падаютна контролируемую поверхность не понормалям к ней, а также необходимостьюизготовления эталонной оптической поверхности тех же парамет.ров, что и контролируемая,Йаиболее близким по технической .сущности к изобретению является интерферометр дпя контроля форьи оптических поверхностей, содержащий расположенные один за другим источниккогерентного излучения и 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 светоделителя систему плоских зеркал, образующих опорную ветвь 21.Недостатком этого интер 4 ерометра является сравнительно низкаяточность 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 возможныхвариантов интерерометра для контроля формы оптических поверхностей.Интерферометр содержит источниккогерентного излучения, выполненныйв виде лазера 1 и телескопическойсистемы 2, светоделитель 3, плоскоезеркало 4, объектив 5, синтеэирован 5ную голограмму б, положительную оптическую систему 7, проекционный объектив 8, гопограммный компенсатор 9,систему плоских зеркал 10, 11 и плос-Окое зеркало 12. Кроме того, на чертеже показаны контролируемая поверх-ность 13 и интерерирующие волны аи агТелескопическая система 2 расположена в моде излучения лазера 1.Светоделитель 3 размещен за телескопической системой 2 под углом к ееоптической оси. Элементы схемы 4-8установлены по одну сторону от светоделителя и образуют рабочую ветвь 2 Оинтерерометра, а элементы схемы10 и 11 - по другую сторону от светоделителя и образуют опорную ветвь.Плоское зеркало 12 расположеноэа голограммныи компенсатором 9 в 25опорной ветви перпендикулярно к ееоптической оси.Синтезированная голограмма б установлена между объективом 5 и положительной оптической системой 7 и 30предназначена для Формирования расходящегося волнового Фронта, аберрации нормалей которого равны аберрация нормалей контролируемой поверхности 13 в случае отсутствия ошибок 35ее формы,Голограммиый компенсатор 9 представляет собой Фотографическую плас-тинку с записанной на ней голограммойволнового Фронта, Формируемого рабо чей ветвью интерферометра (элементы4-8 смеете).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 контролиРУМвй поверхности 13 с плоскостью голограммного компенсатора 9,Иитерферометр работает следующимобразом.Излучение лазера 1 расширяется телескопической системой 2, проходит светоделитель 3 и зеркалами 10 и 11 направляется на голограммный компенсатор 9. 66Часть излучения восстанавливает с компенсатора 9 волну а 1 сравнения, а другая часть возвращается плоским зеркалом 12 вновь на компенсатор 9 и восстанавливает волну, идентичную 65 волне а, но распространяющуюся впротивоположном ей направлении.Волна, идентичная волне а, проходит проекционный объектив 8, положительную оптическую систему 7 ипадает на контролируемую поверхность13 по нормалям к ней,Отразившись от поверхности 13,волна проходит элементы 7 и 8 рабо-чей ветви интерферометра, а такжекомпенсатор 9 в обратном направлениии представляет собой рабочую волнуаг, несущую информацию об ошибкахфорьаю поверхности 13.Волны а и аг интерферируют, аполучаемая 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 спомощью светоделителя 3 и плоскогозеркала 4 в объектив 5, который преобразует его в сферический волновойФронт, поступающий на синтезированную голограмму б.Голограмма б рассчитана и изготовлена так, что падающий на неесферический волновой фронт восстанавливает асферический волновой фронт,аберрации нормалей которого равныаберрациям нормалей контролируемойповерхности 13 при отсутствии ошибокее формы, т.е, асферический волновойфронт, зквидистантный поверхности 13при установке ее и положение контроля,Ъсферический волновой фронт проходит положительную оптическую систему 7, объектив 8 и интерферирует сплоским волновым фронтом опорной ветви интерферометра. Полученная такимобразом интерференционная картинарегистрируется на фотопластинке ипредставляет собой голограммный компенсатор 9.Г) с 1Синтезированную голограмму б выводят из хода лучей при Формированиикомпенсатора 9 в том случае, есликонтролируемая поверхность 13 является сферической.Использование проекционного объектива 8, осуществляющего оптическоесопряжение контролируемой поверхности 13 с плоскостью голограммного компенсатора 9, позволяет .сФормироватьего в виде голограммы сфокусированного изображения, что снижает требования к юстировке компенсатора 9 всхеме интерферометра.Благодаря тому, что Формированиеголограммного компенсатора 9 приконтроле асферических поверхностейосуществляется с помощью синтезированной голограммы б, отпадает необходимость использования для этих це996857 5 формула изобретения СОставитель О. фомин Редактор Л. Веселовская Техред С,Мигунова Корректор В, ПоохненкО Подкомитета СССРи открытийская наб д, 4/ Заказ 917/58 Тираж 6 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 113035, Москва, Ж, Раушно лиал ППП "Патент", г. 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 формиро ф ванин голограммного компеисатора 9, так и при контроле поверхности 13, а сам компенсатор 9 при контроле используется для восстановления двух идентичных волновых фронтов, распро страняющихся в противоположных направлениях, ошибки изготовления названных элементов интерферометра не вносят погрешностей в результаты конт.- роля, 20Таким образом, снабжение известного интерферометра синтезированной голограммой и плоским зеркалом повышает точность контроля выпуклых оптических поверхностей.25 Интерферометр для контроля формы 3 Ооптических поверхностей, содержащий расположенные один за другим источник когерентного излучения и ориентированный под углом к его оптическойоси светоделитель, установленные по" .следовательно в ходе излучения поодну сторону от светоделителя объектив, положительную оптическую систему и голограммный компенсатор, образующие рабочую ветвь, и расположенную в ходе излучения по другую сторону от светоделителя знстему плоскихзеркал, образующих опорную ветвь,о.т л и ч а ю щ н й с я тем, что,с целью повнюииа точности контролявыпуклых поверхностей, он снабженсинтезированной голограммой, установленной между объективом и положительной оптической системой с возможностьювывода иэ хода излучения., и плоскимзеркалом, расположенным эа голограммным компенсатором в опорной ветвиперпендикулярно ее оптической оси.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Ларионов Н. П. и др. Голографический контроль асферических поверхностей. ОМП, 1979, В 4, с. 44-46,2. Роесег Н. О. ес е 1, пйеи дече 1 орщепйв:и 1 пйег 1 еговейгу.- "Арр 1 ед Орг.се", 1969, чо 1. 8, й 3 рр. 526-527 (прототип).