Интерферометр для контроля формы поверхностей оптических деталей

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ) УДК 531.715ф .1(088.8) сударствеииый комитет СССР яо делам изобретеиий и открытийОпубликовамо 070183 Бю Дата опубликования описа темь Йо 020..М. Комрако МосковскоеРеволюции ивысшее техн дена Лен рдена Тр еское уч) Заявите 4) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТР ОПТИЧЕСКИХФОРМЫ ПОВЕРХНОСТ ЕЙ Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, предназначено для контроля Форьи поверхнос тей оптических деталей и может быть использовано преимущественно в про-изводстве, занятом серийным изготовлением оптических деталей небольшого диаметра со сферическими и асферическими поверхностями.ОИзвестен интерферометр для контроля форьы асферических поверхностей, содержащий источник света, светоде литель, объектив, вспомогательное сферическое зеркало, плоское эталонное зеркало и регистратор интерферен ционной картины 1).Недостатком известного интерферометра является сравнительно большая трудоемкость контроля, обусловленная высокой чувствительностью интерферометра к поперечным смещениям контролируемой поверхности относительно вспомогательного сферического веркаа литальвлив аемо обретению 2 является ииФормы поверхй, содержащий ельно освечником коге; 3 Наиболее близким к и по технической сущности терферометр для контрол ностей оптических детал установленные последова тительную систему с ист/лице им. Н.Э. Баумана рентного излучения, светоде и объектив, зеркало, устава е между объективом и контролируемой деталью отражающей поверхностью к детали, и регистратор интерференционной картины, расположенный в обратном ходе излучения эа светоделителем 21.Недостатком этого интерферометра является его сложность, обусловленная сравнительно большим количеством оптических деталей, входящих в интерферометр, а также тем, что зеркало должно иметь отверстие в центральной зоне.Цель изобретения - упрощение интерферометра.Поставленная цель достигается тем, что в интерферометре для конт роля Формы поверхностей оптических деталей, содержащем, установленные последовательно осветительную систему с источником когерентного излучения, светоделитель и объектив, веркало, устанавливаемоемежду объективом и контролируемой деталью отражающей поверхностью к детали, и регистратор интерференционной кар тины, расположенный в обратном ходе излучения за светоделителем, зерка 587378ло выполнено с преломляющими поверхностями в его центральной зоне, а на поверхность центральной зоны зеркала, противоположную той поверхности, которая обращена к объективу, нанесено светоделительное покрытие,На фиг. 1 представлена принципиальная схема одного из возможных вариантов интерферометра для контроля формы поверхностей оптических деталей.в случае контроля вогнутой 0 параболической поверхностиу на фиг. 2 - схема рабочей ветви интерФерометра при контроле выпуклой гиперболической поверхности, на фиг. 3 - то же, при контроле вогну той сферической поверхности.Интерферометр (фиг. 1) содержит осветительную систему выполненную в виде лазера 1 и микрообъектива 2, светоделитель 3, объектив 4, зеркало 5 и регистратор б интерференционной картины.Микрообъектив 2, светоделитель 3, и объектив 4 установлены последовательно друг за .:другом в ходе излучения лазера 1. Зеркало 5 устанавливается между контролируемой поверхностью 7 и объективом 4. Регистратор б помещен за светоделителем 3 в обратном ходе излучения.Зеркало 5 выполнено с преломляющими поверхностями в его центральной зоне, а на поверхность центральной эоны зеркала,противоположную той поверхности, которая обращена к объективу, нанесено светоделительное покрытие. Оптимальное значение диаметра центраЛьной зоны зеркала 5 лежит в диапазоне 1-5 мм. форма отражающей поверхности зеркала 5 (поверхность зеркала, противо положная той, которая обращена к объективу 4) зависит от типа контролируемой поверхности 7 Так, например, отражающая поверхность зеркала 5 плоская при контроле вогнутых пара болических поверхностей (фиг. 1) и вогнутых сферических поверхностей (фиг, 3), отражающая поверхность зеркала 5 вогнутая сферическая, при контроле выпуклой гиперболической 50 поверхности (фиг. 2).Интерферометр работает следующим образом.Излучение лазера 1 проходит микро- объектив 2, светоделитель 3 и фокусируется объективом 4 в точку на поверхности со светоделительным покрытием центральной эоны зеркала 5. Часть излучения отражается светоделительным покрытием зеркала 5 в обратном направлении и представляет собой волновой фронт сравнения. Другая часть проходит светоделительное покрытие, отражается от контролируемой поверхности 7 и падает на зеркало 5 по нормалям к его отражающей поверхности. Отражающая поверхностьзеркала 5 возвращает излучение вновьна контролируемую поверхность 7, после отраженич от которой оно фокусируется в точку на отражающей поверхности зеркала 5 вне его центральнойзоны,Затем излучение проходит рабочуюветвь интерферометра в обратном направлении, а именно: последовательноотражается от контролируемой поверхности 7, от отражающей поверхностизеркала 5 по нормалям к ней, вновьот контролируемой поверхности 7, проходит поверхность зеркала 5 со све,тоделительным покрытием в его центральной эоце и представляет собой рабочийволновой фронт. Рабочий волновойфронт интерферирует с волновым фронтом сравнения, а получаемая интерФеренционная картина несет в себеинформацию об ошибках формы контролируемой поверхности 7 и фиксируетсярегистратором б.Работа интерферометра при контроле выпуклой гиперболической поверхности 7 (фиг.2)ничем не отличается отрассмотренной выше.при контроле вогнутой сферическойповерхности 7 рабочий волновой ФронтФормируется при двукратном отражении лучей света от контролируемойповерхности 7, а не при четырехкратном (как в рассмотренных примерах) .Кроме поверхностей второго порядка, имеющих анаберрационные точки,интерферометр позволяет контролировать и асферические поверхности высших порядков. В последнем случаенеобходимо испольэовать специальнорассчитанный линзовый компенсатор(показан пунктиром).В том случае, если контролируемаяповерхность 7 имеет большое относительное отверстие (1;3 и выше),преломляющая поверхность центральнойзоны зеркала 5, обращенная к объективу 4, начинает вносить в проходящий через нее пучок лучей заметнуюсферическую аберрацию, в связи счем желательно принять меры к ее коррекции, например за счет соответствующего выполнения объектива 4,Благодаря тому, что контролируемая поверхность 7 и зеркало 5 образуют оптическую систему типа "кошачий глаз", интерферометр в небольшихпределах нечувствителен к.наклонами поперечным смещениям контролируемой поверхности 7, что повышает про-,изводительность контроля. Оцнакоэто обстоятельство позволяет получать интерференционную картину только при настройке на "бесконечно широкую полосу" и "кольца" и препятствует получению настройки на полосыконечной ширины. Кроме того, посколь987378 Формула изобретения 7 ку рабочий волновой Фронт последова"тельно отражается от участков контролируемой поверхности 7, симметричных относительно ее центра, затруднена локализация местных ошибок поверхности 7 при расшифровке интерференционной картины, в связи с чемнецелесообразно испольэовать интерферометр для контроля поверхностейдиаметром более. 2 ОО ме. Предлагаемый интерферометр прощеизвестного, чем объясняется меньшим количеством оптических элементов, образующих его оптическую схему (исключен мениск с эталонной сферической поверхностью), а также тем, что зеркало 5 выполнено без отверстияс преломляющими поверхностями в его центральной зоне. Интерферометр для контроля Формыповерхностей оптических деталей,содержащий .установленные последовательно осветительную систему с источником когерентного излучения,светоделитель н объектив, зеркало,устанавливаемое между объективом иконтролируемой деталью отражающейповерхностью к детали, и регистратоинтерференционной картины, расположенной в обратном ходе излучения.10за светоделигелем, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью упрощения интерферометра, зеркало выполнено с преломпяющими поверхностямив его центральной зоне, а на поверхность центральной зоны зеркала, про 15 тйвоположную той поверхности, которая обращена к объективу, нанесеносветоделительное покрытиеИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Пуряев Д.Т. Методы контроляоптических асферических поверхностей.М , "Машиностроение", 1976, с. 83,2. Авторское свидетельство СССР9 823845, кл, 6 01 В 9/02, 1981 (прототип).987378Составитель О, ф едактор Л. гришкина Техред М.Костик рректор Г.Решетниписно каэ 10277/25 Тираж 600 Под ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам иэобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная