Интерферометр для контроля формы астрономических зеркал

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Соез Советскик

Социалистттческик

Республик (61) Дополнительное к авт. свнд-ву— (22) Заявлено 2.01.76 (21) 2316426/25-28 с присоединением заявкн №вЂ” (23) Приоритет— (51) М. Кл.

СО! В 9/02

G01 В 11/24 (53) УДК 53!.715. .1 (088.8) Гкударетеекнмк кемктет

СССР ао делам каебретенк» в етк!емтнй

Опубликовано Г5.05.79. Бюллетень № 18

Дата опубликования описания 25.05.79 (72) Авторы изобретения

Д. Т. Пуряев н С. К. Мамонов (7!) Заявитель Московское ордена Ленина н ордена Трудового Красного

Знамени высшее техническое училище нм. H. Э. Баумана (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ

АСТРОНОМИЧЕСКИХ ЗЕРКАЛ

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к устройствам типа ннтерферометров, позволяющим контролировать правильность фттрмы поверхности астрономических зеркал, например зеркал крупных телескопов.

Зеркала крупных телескопов имеют, как правило, форму вогнутого параболонда. реже — гиперболоида нлн эллнпсонда, причем диаметры зеркал иногда составляют несколько метров. В частности, главное зеркало крупнейшего в мире телескопа имееТ форму вогнутого параболонда диаметром шесть метров н массу несколько десятков тонн. Контроль правильности формы таких зеркал надежнее всего проводить в. условнях естественной раэгрузкн, т.е. прн вертикальном расположении нх оптической осн, так как в противном случае происходит деформация поверхности зеркал под действнем нх собственной массы.

Известны устройства — сферометры, предназначенные, в частности, н для контроля формы астрономических зеркал, содержащне опорные элементы н перемещающийся щуп, с помощью которого измеряют стрелку прогиба контролнруемаго зеркала !1).

Недостатком известного устройства является низкая точность, обусловленная деформацнями контролируемого зеркала н самого устройства, а также ннэкая пронэводнтель" ность.

Наиболее близким устройством по своей техннческой сущности является ннтерферометр для контроля формы астрономических зеркал, например, параболнческнх зеркал крупных телескопов, содержащнй последовательно ° расположенные монохраматнческнй источник света, фокуснрующее устройство, компенсатор н светоделнтельный элемент, эталонное сферическое зеркало, оптическую систему для фотографирования ннтерференцнонной картины н плоско-выпуклую линзу с обращенной к контролируемому зеркалу эталонной сферической поверхностью, радиус которой равен радиусу кривнзны прн вершине контролируемого зеркала (2).

Недостатком известного н нтерферометра является большая масса и габариты вспомогательных оптических деталей. например к:>м662795 пенгатора, в свою очередь снижает надежность и точность контроля, так как происходит деформация эталонной сферической по-. верхности. Кроме того, призводительность контроля снижается из-за большой массы интерферометра, в котором используется зеркальная линза-компенсатор, равная по диаметру линзе с эталонной сферической поверхностью.

Цель изобретения — повышение точности, надежности и производительности контроля.

Укаэанная цель достигается тем, что поверхндсть линзы, обрац:енная к разделительному элементу, выполнена гиперболической с эксцентриситетом 4, величина которого связана с параметрами линзы соотношением: где п — показатель преломления линзы;

d — ее толщина;

R - абсолютное значение радиуса эталонной сферической поверхности; г — абсолютное значение вершинного радиуса гиперболической поверхности линзы.

11а фиг. 1 изображена принципиальная оптическая схема предлагаемого . интерферометра; на фиг. 2 — взаимное расположение интерферометра относительно контролируемой поверхности в позициях 1 и 11, оптическая ось 0 — 0 интерферометра совмещена с нормалью к контролируемой поверхности в точке касания; на фиг. 3 — теоретический вид интерференционной картины, возни- . кающей в воздушном промежутке между контролируемой параболической поверхностью и эталонной сферической поверхностью линзы.

Интерферометр содержит источник 1 света — лазер, фокусирующее устройство 2, например микрообъектив, светоделцтельный элемент 3 в виде кубика, эталонное сферическое зеркало 4, оптическую систему для фотографирования интерференционной картины, содержащую объектив 5 и фотопленку 6, и сферо-гиперболическую линзу 7, одна поверхность которой ГП вЂ” гиперболическая, а другая ЭСП вЂ” эталонная сферическая. р — угол между нормалями контролируемой поверхности в точках касания, .

Предлагаемый интерферометр работает следующим образом.

Лучи света, идущие из монохроматического источника света 1 — лазера, фокусируются микрообъективом в точку, совпадающую с изображением центра кривизны эталонного сферического зеркала 4. Светоделительный элемент 3 — кубик делит световой поток на два, один из них направляется в рабочую ветвь интерферометра к линзе 7, второй— к зеркалу 4. Лучи света, преломленные гиперболической поверхностью (ГП) линзы 7, падают нормально на эталонную сферическую поверхность (ЭС11) линзы 7, и, после . отражения от нее, повторяк>т свой путь в обратном найравлении. Указанный ход лучей в линзе 7 достигается только при выполнении соотношений между ее параметрами, связанными приведенной формулой. Лучи света, отраженные от зеркала 4 н ЭСП линзы 7, встречаются после кубика и интерферируют между собой. Для фотографирования интерференционйой картийы служит объектив 5 и фотопленка 6. В отсутствие контролируемой поверхности по интерферен,ционной картине определяют качество самого интерферометра, в частности, стабильность формы ЭСП вЂ” линзы 7.

В процессе контроля весь интерферометр, как готовый прибор; устанавливают над контролируемой поверхностью 8 в нужной зоне так, чтобы оптическая ось 0 — 0 интерферометра совпадала с нормалью к поверхности в точке касания ЭСП линзы 7 с контролируемой поверхностью 8. Зеркало 4 исключают из хода лучей. Затем фотографируют интерференционную картину и сравнивают форму интерференционных колец с их теоретическим видом, на основе чего и делают заключение о погрешностях формы контролируемой поверхности в данкой зоне. Сопоставляя результаты контроля различных зон контролируемой поверхности (астрономического зеркала) делают общее заключение о правильности ее. формы, т. е. о соответствии

> . действительной формы зеркала теоретической.

Формула изобретения

Интерферометр для контроля формы астрономических зеркал, например, параболических зеркал крупных телескопов, содержащий последовательно расположенные монохроматический источник света, фокусирующее устройство и светоделительный элемент эталонное сферическое зеркало, оптическую систему для фотографирования интерферен-. ционной картины и линзу с обращенной к контролируемому зеркалу эталонной сферической поверхностью, радиус которой равен радиусу кривизны при вершине контролируемого зеркала, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, надежности и производительности контроля, поверхность ллнзы, обращенная к разделительному элементу, выполнена гиперболической с эксцен- триситетом Ь„величина которого связана с параметрами линзы соотношением:

Яa(1+ у) где п — показатель преломления линзы, d — ее толщина, R — абсолютное значение радиуса эталонной сферической поверхности, 662795

Фиг.1

Составитель Л. Лобзова

Редактор Е. Зубиетова Техред О. Луговая Корректор В. Сннннкая

Заказ 2680!42 Тираж 865 Подписное йН И И ПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

1I 3035, Москва, )K — 35, Раушсквя наб., д. 4/5

Филиал ПП П «Патеить, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

S г — абсолютное значение вершинного р; аннуса гиперболической поверхности линЗЫ.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Лфанасьев В. А. Оптические нзмере нни, Машгиз, !968, с. 52.

2. Лвоторское свидетельство СССР

¹;332319, кл. б 01 В 9/02, 1970.