Интерферометр для контроля формы выпуклых сферических поверхностей

 

ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ВЫПУКЛЬЗХ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ , содержащий источник монохроматического излучения и последовательно расположенные по ходу лучей конденсор, светоделитель, объектив , двояковыпуклую линзу и линзу с эталонной вогнутой поверхностью и регистратор, расположенный за светоделителем в обратном ходе лучей, отличающийся тем, что, с целью расширения даапазона параметров контролируемых поверхностей, повыпения произво;в1тельности и точности контроля, сокрао ения габаритных размеров интерферометра, обе поверхности двояковыпуклой линзы выполнены гипербот1ческими с эксцентриситетами , равшлли показателю преломления материала двояковыпуклой линзы, линза с эталонной поверхностью выполнена так, что ее поверхность, обрасценная к двояковыпуклой линзе, имеет радиус кривизны, обеспечиваюа Я минимальную сферическую аберрацию для осевого пучка лучей, а форма друроЛ ее поверхности выполняется в соответствии с геометрической фор ,мой контролируемой поверхности.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Х И

РЕСПУЬЛИН СЮ 01 В 9 02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К AB TOPCKOMY CBHQETEllbC TBV

4Р

Ю

С5.

О . ()

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ (21) 2985368/25-28 (22) 29.09.80 (46) 30.06.83..Бюл. Р 24 (72) Д.Т.Пуряев (71) Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н.Э.Баумана (5)) 531.715.1 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 448347, кл. Q 01 В 9/02, 1972.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 662795, кл. Q 01 В 9/02, 1976 (прототип). (54)(57) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ФОРМЫ ВЫПУКЛЫХ СФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕй, содержащий источник монохроматического излучения и последовательно расположенные по ходу лу» чей конденсор, светоделитель, обьектив, двояковыпуклую линзу и линзу

„„SU„„ I 026002 А с эталонной вогнутой поверхностью и регистратор, расположенный за светоделителЕм в обратном ходе лучей, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона параметров кбнтролируемых поверхностей, поведения производительности и точности контроля, сокращения габаритных размеров интерферометра, обе поверхности двояковыпуклой линзы выполнены гиперболическими с эксцентриситетами, равными показателю преломления материала двояковыпуклой линзы, линза с эталонной поверхностью выполнена так, что ее поверхность, обращенная к двояковыпуклой линзе, имеет радиус кривизны, обеспечива- Е

O ющий минимальную сферическую аберрацию для осевого пучка лучей, à Форма другой ее поверхности выполняется в соответствии с геометрической Фор,мой контролируемой поверхности.

102б002

Изобретение относится к оптическому приборостроению и предназначено для высокоточного контроля формы выпуклых сферических поверхнос. тей линз и зеркал большого диаметра (свыше 300 мм). 5

Известен интерферометр для контроля выпуклых сферических поверхностей линз большого диаметра, содержащий источник монохроматического света, объектив, светоделитель, 10 компенсатор, регистратор интерференционной картины и эталонное сферическое зеркало, устанонленное за линзой с контролируемой поверхностью (1") .

Недостатком данного интерферометра является ограниченность диапазона параметров контролируемых поверхностей, так как для каждой линзы, необходим компенсатор индивидуального о назначения; недостаточно высокая производительность и точность контроля, обусловленные дефектами качества изготовления компенсаторов и их ,/ юстировкой, и сравнительно большие габаритные размеры.

Наиболее близким к предлагаемому, по технической сущности является интерферометр для контроля формы выпуклых сферических поверхностей, содержащий источник монохроматического излучения и последовательно расположенные по ходу лучей конденсор, светоделитель, объектив, двояковыпуклую линзу и линзу с эталонной вогнутой поверхностью, а также регистЗ5 ратор, расположенный эа светоделителем в обратном ходе лучей f2) .

Недостатком известного интерферометра является ограниченность диапазона его применения, так как он поэ- 4р воляет контролиронать только малоапертурные сферические поверхности, радиусы которых не превышают радиуса эталонной вогнутой поверхности менис. ковой линзы; недостаточно высокая 45 производительность и точность контроля, обусловленные необходимостью замены двояковыпуклой линзы на две плосковыпуклые линзы в случае контроля нысокоапертурных поверхностей, сравнительно большие габаритные размеры интерферометра, обусловленные применением линз со сферическими поверхностями.

Цель изобретения — расширение диапазона параметров контролируемых поверхностей, повышение производительности и точности контроля, сокращение габаритных размеров интерферометра.

Указанная цель достигается тем, 60 что в интерферометре для контроля формы выпуклых сферических поверх« ностей, содержащем источник монохроматического излучения и последовательно расположенные по ходу конден- б5

4 сор, светоделитель, объектив, двояковыпуклую линзу и линзу с эталонной вогнутой поверхностью, а также регист ратор, расположенный эа светоделите.лем в обратном ходе лучей, обе поверхности двояковыпуклой линзы выполнены гиперболическими с эксцентриситетами; равными показателю преломления материала двояковыпуклой линзы, линза с эталонной поверхностью выполнена так, что ее поверхность, обращенная к двояковыпуклой линзе, .имеет радиус кривизны, обеспечинающий минимальную сферическую аберрацию для осевого пучка лучей, а форма другой ее поверхности выполняется в соответствии с геометрической формой контролируемой поверхности, На чертеже представлена оптическая схема интерферометра.

Интерферометр для контроля формы выпуклых сферических поверхностей содержит источник 1 монохроматического излучения и последовательно расположенные по ходу лучей конденсор 2, светоделитель 3, объектив 4, двояковыпуклую линзу 5, обе поверхности которой выполнены гиперболи,ческими с эксцентриситетами, равными показателю преломления материала двояковыпуклой линзы, линзу б с эталонной поверхностью 7, выполненной так, что ее поверхность 8, обращенная к двояковыпуклой линзе 5, имеет радиус кривизны, обеспечивающий минимальную сферическую аберрацию для осевого пучка, а форма другой ее поверхности 7 выполняется н соответствии с геометрической формой контролируемой поверхности 9, и регистратор 10, расположенный за светоделителем.З в обратном ходе лучей.

Интерферометр работает следующим образом.

Лучи света, выходящие из источни" ка 1 монохроматического излучения, поступают на конденсор 2, проходят через светоделитель 3 и фокусируются объективом 4 в точку, являющуюся изображением центра кривизны эталонной поверхности 7 линзы б. Лучи света, падающие на эталонную поверхность 7 линзы б, частично отражаются от нее и создают эталонный волновой фронт. сравнения. Лучи света, отраженные от контролируемой поверхности 9, создают анализируемый волновой фронт.

Эталонный и анализируемый волновые фронты интерферируют между собой.

Снетоделитель 3 отклоняет лучи света, отраженные от эталонной поверхности 7 и контролируемой поверхности 9 объекта, в регистратор 10 интерференционной картины, в роли которого может использоваться глаз наблюдателя (визуальный способ), фотопластинка (фотографический способ) или

1026002 фотоэлектрическое устройство для автоматизированной обработки интерференционной картины. Интерференционная картина может быть получена как в виде полос, так и в виде колец. Для оценки астигматиэма контролируемой поверхности 9 объект сдвигают в осевом направлении на небольшую величину, при этом иНтер, ференционная картина будет получена . в виде колец. Эллиптичность колец свидетельствует об астигматиэме контролируемой поверхности 9. При смещении объекта в поперечном направлении на небольшую величину интерференционная картина будет получена в виде прямых полос, если контролируемая поверхность 9 имеет идеальную сферическую поверхность. Искривление полос свидетельствует о наличии местных зональных или локальных ошибок контролируемой поверхности 9.

Цена одной интерференционной полосы (кольца) составляет половину, длины волны света, используемого в интерферометре. В зависимости от радиуса контролируемой поверхности в интерферометре используется линза б раз личной конфигурации (плосковогнутая, менисковая или двояковогнутая). Та- . ким образом, расширение диапазона параметров контролируемых поверхностей достигается тем, что в интерферометре применена двояковыпуклая линза с гиперболическими поверхнос= тям, зксцентриситеты которых равны показателю преломпения материала линзы. Как показали специальные исследования и расчеты на ЭВМ, сферическая аберрация такой линзы изменяется в небольших пределах при изменении положения предметной точки в очень больших пределах (от о бесконечности до двойного фокусного расстояния линзы). Поэтому остаточную сферическую аберрацию всегда (можно устранить той поверхностью линзы, которая обращена к двояко15 выпуклой линзе. В кОнечном итоге это дает возможность контролировать выпуклые сферические поверхности линз с практически неограниченным диапазоном радиусов. Повьыение про д изводительности и точности контроля достигается тем, что при контроле поверхностей с различными радиусами двояковыпуклая лииза занимает стационарное положение.

Я Сокращение габаритных размеров интерферометра достигнуто благодаря применению двояковыпуклой линзы с гиперболическими поверхностями, так как максимальное удаление точЗО ки А не превыаает двойного фокусного расстояния двояковыпуклой линзы.

1026002

Составитель Н. Захаренко

Техред Т. Фанта Корректор A.. Повх

Редактор Л. Филь

Тираж 602 Подпи сиое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретеиий и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Закаэ 4546/34 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4