Голографический интерферометр

(5)5 О 01 В 9/О ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ К ПАТЕНТУ миды и устанавливают его вершиной по отношению к источнику излучения. Интерферометр. снабжают обьективом. йдополнительными голограммами эталонной поверхности. 1 чдополнительными зеркалами, йдополнительными пространственными фильтрами и одно из дополнительных зеркал располагают в предметном пучке с воэможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси пучка,а йдополнительных зеркал и дополнительные пространственные Фильтры располагают попарно по ходу излучения йразделенных светоделителем каналов, и помещают йголограмм эталонной поверхности в общем держателе по ходу излучения за объективом, выполненным общим для йпредметных каналов, о месте пересечения предметных каналов с опорным, При контроле формы оптических поверхностей диаметром от 1000-3000 мм. Такое выполнение обеспечивает высокую точность контроля со средне-квадратической ошибкой оценки волнового фронта от каждой эоны при обработке на ЗВМ У 0О,МА)З ил,опорный. В предметном канале световой пучок проходит через пространственный фильтр 3, который формирует расходящийся сферический волновой фронт, светоделительную пластину 4, расположенную под углом к оптической оси, Иэ светоделительной пластины 4 свет падает на заготовку 5, отражается от нее на светоделителькую пластину 4 и падает на голографическую пластину, установленную в держателе б. нтрольноественно онным ус- поверхнотво.работает следуюИзвестное устрщим образом, Излучение от ла лителем 2 на два я светодедметный и ра 1 дел нала; п ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССР(54) ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ ИНТЕРФЕРО-.МЕТРУ 57) Изобретение относится к контрольноизмерительной технике, преимущественнок голографическим интерференционным устройствам для контроля формы поверхно. стей оптических деталей. Изобретениерешает задачу контроля крупногабаритныхоптических поверхностей и, повышение точности контроля. Устанавливают по ходу излучения светоделитель, предназначенныйдля разделения излучения на опорный и .предметные каналы, два зеркала, с возможностью поворота, и пространственныйфильтр. Выполняют светоделитель й-канальным, например, в аиде И-гранной пираИзобретение относится к коизмерительной технике, преимук голографическим интерференцитройствам для контроля формысти оптических деталей.: опорном канале свет падает на поворотное зеркало 7, пространственныйфильтр 8, линзу-коллиматор 9, которая создает плоский волновой Фронт, и на поворотное зеркало 10, которое направляет 5волновой франт на голографическую пластину,Голографическая пластина содеркитзапись эталонного волнового фронта От заготовки в исходном состоянии, Свет из 10опорного канала, падая на плограмму, восстанавливает волновой фронт сравнения,который интерферирует с расходящимсясферическим волновым Фронтом, идущимот заготовки. Полученная интерференционная картина показывает отличие заготовкиот ее исходного состояния,Известный голографический интерферометр мокет быть использован только дляконтроля заготовки диаметром до 700 мм, 20Недостатком устройства-прототипа является невозможность контроля крупногабаритных оптических поверхностейдиаметром от 1000 - 3000 мм и невысокаяточность контроля из-за низкой энергетической эффективности схемы, а именно: голограмма записывается для расходящегосяпучка в предметном канае при этом используется незначительная часть световогопотока, огракенного от заготовки и ограниченного раэмеоами кэк светоделительной,так и голографической г:лйстин,Цель изабоетания - обеспечение возмокности контроля крупногабаритных оптических поверхностей и повышение 35точности контроля.Указанщя цель достигается тегл, что вголографическом интерферометое для контроля формы оптической поверхности, содеркащем источник . когерентного 40излучения, установленный по ходу излучения Светоделитель, предназначенный дляразделения излучения на оперный и предметные каналы, расположенные последовательно по ходу излучения в опорном канале 45два зеркала, установленные с возможностью поворота, и пространственныйфильтр, располокенные в предметном пучке пространственный фильтр и голограммуэталонной поверхности, светоделитель выполнен М-канальным, например, в виде Игранной пирамиды и установлен вершинойпо отношению к источнику излучения, интерферометр снабжен объективом, Идополнительными голограммами эталонной 55поверхности, Мдополнительными зеркалами, Мдополнительнымл пространственными фильтрами, одно из дополнитель.ных зеркал расположено в предметном пучке и установлено с возможностью поворота вокруг ОСи, перпендикулярной оси пучка, й 2 дополнительных зеркал и дополнительныепространственные фильтры расположеныпопарно по ходу излучения Иразделенных светоделителем каналов, йголограмм эталонной поверхности помещены вобщем держателе и расположены по ходуизлучения за объективом, выполненным общим для Кпредметных каналов, в местепересечения предметных каналов с опорным.Выполнение светоделителя в виде пятигранной пирамиды позволяет разделятьизлучение на пять световых пучков, один изкоторых попадает в опорный канал, образованный известными элементами, а четыреиз них являются предметными, образованными как новыми, так и известными элементами,Световые пучки, проходящие через 4предметных канала, падают на 4 зоны контролируемой поверхности, что позволяетполучить информацию от поверхности большого диаметра,Хотя сами по себе, новые конструктивные элементы известны из уровня техникии выполняот известные функции, их взаимное располокение позволяет получить инфорглацию от четырех зон контролируемойповерхности одновременно.Так введение трех дополнительных голографических пластин, которые сами пасебе известны, позволяет получить информацию о поверхности большого диаметра от1000-3000 мм. не увеличивая размер пластин, а только увеличив их количество.Связь между диаметром контролируемой поверхности 01 и диаметром объектива02 может быть представлена математическим выражением 02=2/3 01,Величина диаметра линзы 02 влияет наточность контроля, При величине диаметралинзы 022/3 01 световой поток, отраженный от контролируемой поверхности не используется полностью, в связи с чемснижается энергетическая эффективностьсхемы, что влечет снижение точности контроля.При величине диаметра линзы 022/301 величинаугла падения центрального луча в каждом предметном канале будет более15, что также ведет к снижению точностиоконтроля,Лишь при.величине диаметра объектива02=2/3 01 световой поток; падающий наконтролируемую поверхность будет максимальным, причем угол падения центрального луча в каждом предметном канале наконтролируемую поверхность не долженпревышать 15, 18350475 10 15 20 25 30 40 50 Благодаря взаимодействию всех признаков у заявляемой совокупности признаков появилось новое техническое свойство,иное по отношению к прототипу и выражающееся в возможности контролироватьформу оптических поверхностей диаметром1000 - 3000 мм. Кроме того, повысилась точность контроля, что является усиленнымсвойством по отношению к прототипу,На фиг,1 представлена оптическая схема предлагаемого устройства; на фиг.2представлена оптическая схема устройства-аналога (схема Коммона); на фиг,3представлена оптическая схема устройства-прототипа,Голографический интерферометр дляконтроля формы поверхности содержит источник когерентного излучения 1 (лазер),светоделитель 2, выполненный в виде пятигранной пирамиды, установленный вершиной к источнику излучения 1, ипредназначенный для разделения излучения на 5 световых пучков, один иэ которыхявляется опорным, а четыре - предметными.В каждом из предметных каналов установлены последовательно поворотные зеркала 3, 4, 5, 6 и пространственные фильтры 7,8, 9. 10 (Формирующие расходящиеся сферические волновые фронты, падающие подуглом на 4 зоны контролируемой поверхности.В опорном канале последовательно установлены поворотные зеркала 11, 12 и пространственный фильтр 13,Обьектив. 15, диаметр которого составляет 2/3 диаметра контролируемой поверхности 14 (02 = 2/3 01), установлен такимобразом, что он фокусирует 4 сферическихволновых потока, отраженных от четырехзон контролируемой поверхности 14,Вблизи плоскости П фокусированияпредметных волновых фронтов (до или после нее) установлен держатель 16 для голографических пластин, предназначенных длязаписи волнового фронта от эталонной поверхности,Устройство работает следующим образом;Свет от источника когерентного излучения 1 попадает в светоделитель 2 и разделяется в нем на 5 пучков-каналов, один изкоторых опорный, а 4 - предметных, В четырех предметных каналах свет поворачивается поворотными зеркалами 3, 4, 5, 6, апространственные фильтры 7, 8, 9, 10 формируют 4 расходящихся сферических волновых фронта, которые падают под углом10 - 15 О к контролируемой поверхности 14. на 4 ее эонь. Отраженные от контролируемой поверхности 14 четыре волновых сферических фронта фокусируются объективом 15 в плоскости П,В опорном канале световой йоток поворачивается зеркалами 11, 12. а пространственный фильтр 13 формирует расходящийся сферический волновой фронт, который, падая под углом 20 на голографические плаЬстины. установленные в держателе 16, восстанавливает эталонные волновые фронты от четырех зон эталонной поверхности 17, которые были получены от нее предварительно и в той же схеме, причем, эталонная поверхность 17 находилась на месте контролируемой поверхности 14,В результате,4 восстановленные с голограмм эталонные волновые фронта, записанные в той же схеме с эталонной поверхности 17, интерферируют с волновыми фронтами от четырех зон контролируемой поверхности 14.Интерференционная картина оценивается либо визуально, либо регистрируется на фотоматериале, Математическая обработка интерференционных картин может быть выполнена по одной из программ обработки интсрферограмм, полученных в схеме Физо. Вместо голограмм, записанных для эталонной поверхности 17, можно использовать голограммы, синтезированные наЭВМ.Предлагаемое техническое решение может быть использовано при контроле формы оптических поверхностей диаметром от. 1000 - 3000 мм, а устройство-прототип только для поверхностей 700 мм,При этом оно обеспечивает высокую точность контроля, среднеквадратическая ошибка оценки волнового фронта от каждой зоны при обработке на ЭВМ составляет ст ( 0,021.Формула изобретения Голографический интерферометр для контроля формы оптической поверхности, содержащий источник когерентного излучения, установленный по ходу излучения светоделитель, предназначенный для разделения излучения на опорный и предметные каналы, расположенные последовательно по ходу излучения в опорном канале два зеркала, установленные с возможностью поворота, и пространственный фильтр, расположенные в предметном пу ке пространственный фильтр и голограму эталонной поверхности, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что светоделитель выполнен в аиде М- гранной пирамиды и установлен вер 1 ной по отношению к источнику излуче 1, ин 1835047терферометр снабжен объективом, йдополнительными голограммами эталонной поверхности, Йдополнительными зеркалами. Идополнительчыми пространст-, венными фильтрами, одно из дополнительных зеркал расположено в предметном пучке и установлено с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оси пучка, йдополнительных зеркал и дополнительные пространственные фильтры расположены попарно по ходу излучения йразделенных светоделителем,каналов, йголограмм эталонной поверхности помеще ны в общем держателе и расположены походу излучения за объективом, выполненным общим для йпредметных каналов, в месте пересечения предметных каналов с опорным.101835047 ставитель Л.Головинахред М.Моргентал Корректор М Андрушен едакт аказ 2712 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 КНТ СССР роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101