Интерферометр для контроля формы асферических поверхностей составных зеркал

(5 г)5 6 0 ЕТ У птическая схема ктура составного ит лазер тель 3,4, аталр 6 абеначено блок 8 а плоско-оннаяррацийконтро-налиэа ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(71) Научно-исследовательский инстйтут радиоэлектроники и лазерной техники МГТУ им. Н.Э.Баумана(56) Макет оптико-электронной системы управления составным зеркалом. Рябова Н.В; и др, Оптико-механическая промышленность, 1977, М 4, с. 21-25.Креопалова Г.В., Лазарева Н.Л Пуряев Д.Т. Оптические измерения, М.: Машиностроение, 1987, с. 126-130, 146 - 149.(54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙЙ СОСТАВНЫХ ЗЕ РКАЛ(57) Изобретение относитсяк оптическому приборостроению и может использоваться для контроля формы вогнутых составных зеркальных поверхностей, Цель изобретения - повышение точности контроля. Параллельный пучок излучения лазера расширяется и разделяется эталонной све- тораздвлйтельной поверхностью на два пучка, При отсутствии погрешности формы лучи света падают нормально на поверхность Изобретение относится к оптическому приборостроению и может использоваться для контроля формы вогнутых составных зеркальных асферических поверхностей большЬго диаметра,Целью изобретения является повышение точности контроля путем выявления ступенек между элементами составного контролируемого зеркала. 1812421 А 1 2контролируемого зеркала и, отразившись от нее; повторяютсвой путь в обратном направлении и ийтерферируют с лучами эталонного пучка",Падающий на плоскопараллельную пластину пучок белого света делится эталонной светоразделительной поверхностью на отраженный й проходящий, Отраженный пучок проходит зеркальную призму Дове, светоделитель и дифрагирует на щелях идвоййой щели, В фокальной плоскости блока анализа формируется интерференционная картина, а проходящий пучок направляется через зеркальный компенсатор на контролируемую поверхность. При неточной состыковке элементов и наличии между ними ступеньки появляется разность хода между лучами, от разившимися от разнь 1 х.элементов, С по-,мощью привода призма может вращаться и . фиксироваться в определенных положениях, При ее повороте пучок белого света выполняет круговое сканированиепо поверхности контролируемого зеркала относительно его оси. Это позволяет последовательно освещать боковые сегментысоставного зеркалаи, анализйруя получаемые интерференционные картины, контролировать размер ступеньки между , центральным и боковым сегментами. 2 ил. На фиг, 1 изображена о устройства, на фиг. 2-стру зеркала.Интерферометр содерж ширитель 2 пучка, светодел параллельную пластину поверхность 5, компенсат нормалей, позицией 7 обо лируемое составное зеркалинтеоФеоенционной картины, источник 9 белого света, формирователь 10 пучка белого света, щель 11, второй светоделитель 12, зеркальную призму 13 Дове, привод 14, третий светоделитель 15, двойная щель 16, клиновой компенсатор 17 оптической разности хода, блока 18 управления перемещением клина, блок 19 регистрации интерференционной картины в белом свете.Устройство работает следующим образом,Параллельный пучок когерентного излучения лазера 1 проходит расширитель 2 пучка, светоделители 3 и 15 и разделяется эталонной светораэделительной поверхностью 5 на два пучка. Отраженный пучок является эталонным, а прошедший - попадает в компенсатор 6 аберраций нормалей, формирующий волновой фронт, совпадающий с теоретической формой контролируемой.поверхности. Поэтому при отсутствии погрешности форму лучи света падают нормально на поверхность контролируемого зеркала 7. Отразившись от нее, лучи повторяют свой путь в обратном направлении и интерферируют с лучами эталонного пучка,Полученная интерференционная картина регистрируется с помощью блока 8 анализа. При контроле формы поверхности составного зеркала 7 необходимо выявить не только погрешности изготовления отдельных элементов, но и всего зеркала "в сборе", Однако, если существует поперечное смещение и сементов иЬ=в А/2,где А - длина волны;в - целое чйсло,то интерференционная картина неотличима от случая, когда поверхность зеркала7 идеальна,Для устранения этого недостатка приработающем лазере 1 включается источник9 белого света. Параллельный пучок лучей,вышедший из формирователя 10 пучка белого света, через светоделитель 12, зеркальную призму 13 Даве и светоделитель 15попадает в рабочую ветвь"интерферометра,Падающий на плоскопараллельную пластину 4 пучок белого светаделится эталоннойсветоразделительной поверхностью на два:отраженный и проходящий. Отраженныйпучок проходит эеркальну 1 о призму 1,3 Даве,светоделитель 12 и дифрагирует на щеляхШ 1 и Ш 2 двойной щели 16, В фокальнойплоскости блока 19 формируется интерференцибнная картина; котораярегистрируется с помощью матрицы ПЭС или наблюдается в окуляр. Проходящий пучокнаправляется через зеркальный компенса.тор 6 нэ контролируемую поверхность.На практике наиболее распространены5 составные зеркала с сотовой структурой,при которой элементы зеркала имеют видмногоугольников и юстируются относительно центрального элемента (фиг, 2), Поэтомунаиболее целесообразным представляется10 такой способ измерения, при котором размеры двойной щели 16 рассчитаны так, чтоизображение одного из отверстий располагается на центральном элементе составногозеркала, а второго - на боковом. При неточ 15 ной состыковке элементов и наличии. междуними ступеньки,. появляется разность ходамежду лучами;,отразившимися от разныхэлементов,Так как при формировании интерферен 20 ционной картины используется немонохроматическое излучение (белый свет), токомпенсатор 6 выполняется зеркальным.Метод измерения основывается на численном определении разности оптических25 путей, проходимых двумя различными световыми пучками одинакового происхокдения, Эта разность хода появляется из-заналйчия ступеньки между двумя соседнимисегментами составного зеркала и приводит30 к смещению регистрируемой интерференцйонной картины по отношени 1 о к интерференционной картине, сформированнойотраженным от эталонной поверхности 5пучком белого света. Измеряя величину смещения,.оп ределя ют размер сту цен ьк и.Клиновидный компенсатор оптическойразности хода используется для изменения оптического пути светового пучка, прошедшего через одно из отверстий двойной щели16, Его конструкция аналогична конструкции клинового компенсатора, используемого в известном интерферометре ЛИР, При контроле величины рассогласования между элементами составного зеркала первонэ 45 чально фиксируется индексом положениеинтерференционной картины, сформированной отраженным от эталонной поверхности 5 пучком белого света. При наличии ступеньки регистрируемая. интерференци 50 онная картина, образованная лучами, прошедшими эталоннуюповерхность 5 и отраженными от составного зеокала 7, смещена относительно индекса. Перемещая с помощью блока управления 18 подвижныйклин клинового компенсэтора 16, вносим дополнительную разность хода в один из дифрагирующих пучков и смещаем регистрируемую интерференционную картину в полокение,отмеченное индексом, По величине перемещения клина определяется размер ступеньки.Зеркальная призма 13 Дове предназначена для такой ориентации изображениядвойной щели 16 на поверхности контролируемого зеркала, при которой изображениещели Ш 1 располагается на центральномсегменте, а щели Ш 2 - на одном из боковых(см, фиг 2). С помощью привода 14 призмаможет вращаться и фиксироваться в апределенных положениях. При ее повороте пучок белого света выполняет круговоесканирование по поверхности контролируемого зеркала 7 относительно его оси, Этопозволяет последовательно освещать боковые сегменты составного зеркала 7 и,анализирую получаемые интерференционныекартины, контролировать размер ступенькимежду центральным и боковым сегментами.Таким образом, деталь признается годной, если искривление интерференционныхлиний в монохроматическом свете не превышает заданного значения и отсутствует смещейие относительно отсчетного индексаинтерференционных полос в белом свете для 25любой пары сегментов составного зеркала,Формула изобретения,Интерферометр для контроля формыасферических поверхностей составных эер-. кал, содержащий последовательно установленные лазер, расширитель светового пучка, светоделитель, плоскопараллельную пластину с эталонной поверхностью и компенсатор аберраций нормалей и блок интерференционной картины, размещенный на выходе интерферометра, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен последовательно установленными источником белого света, формирователем пучка белого света, вторым светоделителем, зеркальной призмой с приводом ее поворота и фиксации вокруг оптической оси, перпендикулярной оси лазерного излучения, и третьим светоделителем, установленным между первым светоделителем и плоскопараллельной пла- стиной, и послеДовательно размещенными в отраженном от второго светоделителя потоке двойной щелью, клиновым компенсатором с блоком перемещения клина и блоком анализа интерференционной картины в белом свете, компенсатор аберраций нормалей выполнен зеркальным, а первый и третий светоделители выполнены клиновидными с углом клина не более 1.5 и ориентированы направлениями клиновидности в противоположные стороны,.г Состзвйтель В,Климо Техред М,Моргентал Тираж: . , - .Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССОР 113035, Москва, Ж. Раушская наб., 4/5