Интерферометр для контроля качества поверхностей оптических деталей

(5 АТЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС (ГОСПАТЕНТ ССС ТЕЛ ЬСТ К АВТОРСКОМ тут прикла инст Гаро Рацкии и очтика Тр(54) ИНТЕРФЕРОМЕТРКАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСКИХ ДЕТАЛЕЙ Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано при изготовлении оптических деталей с а ферическими поверхностями.Известно устройство для контроля асферических поверхностей оптических деталей, содержащее .монохроматический источник света, коллиматор, светоделитель, осевой голограммный оптический элемент, плоское зеркала в опорной ветви, сопрягающий объектив и блок регистрации. Принцип работы интерферометра заключается в следующем, Расширенный пучок света падает по нормали к плоскости осевого голо 2(57) Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано для контроля поверхностей оптических деталей сферической и асферической формы. Сущность: для возможности контроля различной формы поверхностей в интерферометр, содержащий осветительную систему иэ источника и коллиматора монохроматического излучения, внеосевой голограммный оптический элемент, держатель контролируемой детали и блок регистрации, введен дополнительный голограммный оптический элемент, установленный между держателем контролируемой детали и внеосевым голограммным оптическим элементом, расстояние до которого определяется иэ математического в сражения, 1 ил. граммного оптического элемента, В первом порядке дифракции формируется объектная волна, предназначенная для автоколлимационного контроля поверхности детали. Объектная волна, отразившись от контролируемой поверхности, проходит в нулевом порядке дифракциии совмещается со сходящейся опорной волной, которая образувтся при прохождении через голограммный оптический элемент световой волны в нулевом порядке дифракции, отражении ее от плоского эталонного зеркала, расположенного в центральной части контролируемой поверхности. и последующей дифракции в первом порядке дифракции на осевом голограммном оптическом элементе. Оценка качества поверхности проводится по интерференционной картине, образованной в результате наложения обьектной и опорной волн.Недостатком интерферометра является невозможность контроля центральной части поверхности оптической детали ввиду ее экраниравания опорным плоским зерка,: 4лом. К т 5 Му же наличие осевых "паразитных" пор 4 Дковдифракции на голограммном оптическоМЪеденте приводит к затруднениям в процеСсе юстировки интерферометра и к снижению отношения сигнал/шум, Кроме того, точность контроля в данном интерферометре определяется качеством изготовления эталонного зеркала.Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является интерферометр для контроля качества поверхностей оптических деталей с использованием внеосевых голограммных оптических элементов, Он содержит источник монохроматического излучения (лазер), коллиматор, внеосевой отражательный голограммный оптический элемент, держатель детали с контролируемой поверхностью и блок регистрации.Интерферометр работает следующим образом.Пучок монохроматического излучения расширяется с помощью коллиматора и падает на внеосевой голограммный оптический элемент, который представляет собой двумерную отражательную голограмму, полученную путем регистрации сферической объектной волны с помощью плоской опорной волны, падающей по нормали к плоскости голограммы. При освещении внеосевого голограммного оптического элемента восстанавливающей плоской волной в первом порядке дифракции Формируется объектная волна, которая после отражения от контролируемой поверхности совмещается с восстановленной в минус первом порядке опорной волной и направляется в блок регистрации. По виду интерференционной картины, полученной при наложении этих двух волн, судят о качестве контролируемой поверхности,Недостаток интерферометра состоит в том, что он может быть использован лишь для контроля качества сферических поверхностей,Цель изобретения - расширение класса контролируемых поверхностей за счет возможности контроля асферических поверхностей оптических деталей.Поставленная цель достигается тем, что в интерферометр для контроля качества поверхностейапти ,еских деталей" .содержащий осветительную систему из источника монохроматического излучения (лазер) и коллиматора, внеосевой голограммный оптический элемент, держатель контролируе мой детали и блок регистрации, согласноизобретению между держателем контролируемой оптической детали и внеосевым голограммным оптическим элементом дополнительно введен преобразователь 10 сферического волнового фронта в асферический волновой фронт, выполненный в виде синтезированного голограммного оптического элемента, расстояние Е от которого до внеосевого голограммного оптического эле мента определяется соотношением1 О д1 , - сова+вМпа 2 220 где 0 - диаметр внеосевого голограммногооптического элемента;О - диаметр синтезированного голограммного оптического элемента;а- угол между оптической осью освети тельной системы и оптической осью блокарегистрации,На чертеже представлена оптическаясхема предложенного интерферометра для контроля качества поверхностей оптиче ских деталей.Интерферометр содержит осветительную систему, состоящую из источника монохроматического излучения 1 и коллиматора 2, внеосевой голограммный опти ческий элемент 3, синтезированныйголограммный оптический элемент 4, держатель контролируемой детали 5 и блок регистрации б, Синтезированный голограммный оптический элемент 4 установлен от 40 внеосевого голограммного оптического элемента на расстоянии 1, определяемом из соотношения:1 О б45Е, - сов а+ -зп а 2 2где б - диаметр внеосевого голограммного оптического элемента;О - диаметр синтезированного голо граммного оптического элемента;а- угол между оптической осью осветительной системы и оптической осью блока регистрации.Интерферометр для контроля качества 55 поверхностей оптических деталей работаетследующим образом, Световой пучок от монохроматического источника излучения 1 расширяется с помощью коллиматора 2 и падает по нормали к плоскости внеосевогоголограммного оптического элемента 3. При этом в первом порядке дифракции формируется сферическая объектная волна, предназначенная для автоколлймационного контроля поверхности оптического детали, 5 укрепленной в держателе 5. В минус первом порядке дифракции формируется волна, сопряженная объектной, которая направляется в блок регистрации 6 и является опорной,Сформированная в плюс первом поряд О ке дифракции объектная сферическая волна направляется на синтезированный голограммный оптический элемент 4, который синтезируется по заданному уравнению профиля контролируемой асферической 15 поверхности оптической детали. В данном интерферометре синтезированный голограммный оптический элемент 4 выполняет роль оптического компенсатора, причем он используется дважды в одном и 20 том же порядке дифракции. В первом случае при прохождении объектной волны синтезированный голограммный оптический элемент 4 формирует волновую поверхность, совпадающую с расчетной формой 25 контролируемой асферической поверхности, а во втором случае он преобразует асферическую волну, отраженную от контролируемой поверхности оптической детали, установленной в держателе 5, в сферическую волну.После этого объектная волна, отразившись от плоскости внеосевого голограмм- ного оптического элемента 3, в нулевом порядке дифракции направляется в блок ре гистрации 6, Угол а между оптической осью осветительной системы (1,2) и оптической осью блока регистрации 6 и расстояние 1 между синтезированным голограммным оптическим элементом 4 и внеосевым голо граммным оптическим элементом 3 обеспгчивают пространственное разделение осв щающей, обьектной и опорной волн. Г качестве контролируемой поверхности су. дят по виду интерференционной картины, образованной при наложении опорной и обьектной волн,Формула изобретения Интерферометр для контроля качества поверхностей оптических деталей, содержащий осветительную систему, состоящую из источника монохроматического излучения и коллиматора, внеосевой голог 11 аммный оптический элемент, держатель контролируемой оптической детали и блок регистрации, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения класса контролируемых поверхностей, между держателем контролируемой оптической детали и внеосевым голограммным оптическим элементом дополнительно введен преобразователь сферического волнового фронта в асферической волновой фронт, выполненный в виде синтезированного голограммного оптического элемента, расстояние 1 от которого до внеосевого голограммного оптического элемента определяется соотношением;1 О с 1Е, - сов а+ -эп а 2 2где б - диаметр внеосевого голограммного оптического элемента;О - диаметр синтезированного голограммного оптического элемента;а - угол между оптического осью осветительной системы и оптической осью блока регистрации,1791701Составитель А, Городецкий едактор 3. Ходакова Техред М,Моргентал Корректор Л.фил аказ 146 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина,