Интерферометр для контроля формы поверхностей оптических деталей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву(22) Заявлено 29.0280 (21) 2887893/25с присоединением заявки Йо(23) ПриоритетОпубликовано 07.0183. Бюллетень М

Дата опубликования описания 020!.ф

Союз Советскик

Социалистических

Республик

987378 з

С 01 В 9/02

G 01 В 11/24

Государствеииый комитет

СССР оо делам изобретеиий и открытий

) УДК 531.715. .1(088.8) (12) Автор изобретения

Б.М. Комраков

/ с.А

Московское ордена Ленина, ордена Октябрьской., .Революции и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н.Э. Баумана (7! ) Заявитель (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

Изобретение относится к контроль.но-измерительной технике, предназначено для контроля формы поверхнос« тей оптических деталей и может быть использовано преимущественно в про- изводстве, занятом серийным изготовлением оптических деталей небольшого диаметра со сферическими и асферическими поверхностями. !

О

Известен интерферометр для контроля формы асферических поверхностей, содержащий источник света, светоде« литель, объектив, вспомогательное сферическое зеркало, плоское эталонное зеркало и регистратор интерференционной картины (1).

Недостатком известного интерферометра является сравнительно большая трудоемкость контроля, обусловленная высокой чувствительностью интерферометра к поперечным смещениям контролируемой поверхности относительно вспомогательного сферического зеркала.

Наиболее близким к изобретению 25 по технической сущности является интерферометр для контроля формы поверхностей оптических деталей, содержащий установленные последовательно осветительную систему с источником коге- 30 рентного излучения, светоделиталь и объектив, зеркало, устанавливаемое между объективом н контролируемой деталью отражающей поверхностью к детали, и регистратор интерференционной картины, расположенный в обратном ходе излучения за светоделителем (2 1.

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 форьва поверхностей оптических деталей, содержащем. установленные последовательно осветительную систему с источником когерентного излучения, светоделитель и объекгив, веркало, устанавливаемое между объективом и контролируемой деталью отражающей поверхностью к детали, и регистратор интерференционной кар« тины, расположенный в обратном ходе излучения за светоделителем, зерка387378 ло 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 (О параболической поверхностиу на фиг. 2 — схема рабочей ветви интерферометра при контроле выпуклой гиперболической поверхности; на фиг. 3 — то же, при контроле вогну- 15 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

6 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- 40 положная той, которая обращена к объективу 4) зависит от типа контролируемой поверхности 7..Так, например, отражающая поверхность зеркала 5 плоская при контроле вогнутых пара- 45 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 микрообъектив 2, светоделитель 3 и фоку" сируется 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 поверхность зеркала 5 возвращает излучение BHQBb на контролируемую поверхность 7, после отраженич от которой оно фокусируется в точку на отражающей поверхности зеркала 5 вне его центральной зоны.

Затем излучение проходит рабочую ветвь интерферометра в обратном направлении, а именно: последовательно отражается от контролируемой поверхности 7, от отражающей поверхности зеркала 5 по нормалям к ней, вновь от контролируемой поверхности 7, проходит поверхность зеркала 5 со све,тоделительным покрытием в его центральной зоне и представляет собой рабочий волновой фронт. Рабочий волновой фронт интерферирует с волновым фронтом сравнения, а получаемая интерференционная картина несет в себе информацию об ошибках формы контролируемой поверхности 7 и фиксируется регистратором 6.

Работа интерферометра при контроле выпуклой гиперболической поверхности 7 (фиг.2)ничем не отличается от рассмотренной выше. при контроле вогнутой сферической поверхности 7 рабочий волновой фронт формируется при двукратном отражении лучей света от контролируемой поверхности 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 случае необходимо испольэовать специально рассчитанный линзовый компенсатор (показан пунктиром).

В том случае, если контролируемая поверхность 7 имеет большое относительное отверстие (1:3 и выше), преломляющая поверхность центральной зоны зеркала 5, обращенная к объективу 4, начинает вносить в проходящий через нее пучок лучей заметную сферическую аберрацию, в связи с чем 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 небольших пределах нечувствителен к.наклона л и поперечным смещениям контролируемой поверхности 7, что повышает про-, изводительность контроля. Оцнако зто обстоятельство позволяет получать интерференционную картину только при настройке на "бесконечно широкую полосу" и "кольца" и препятствует получению настройки на полосы конечной ширины. Кроме того, посколь987378 формула изобретения

7 ку рабочий волновой фронт последовательно отражается от участков контролируемой поверхности 7, симметричных относительно ее центра, затруднена локализация местных ошибок поверхности 7 при расшифровке интерференционной картины, в связи с чем нецелесообразно испольэовать интерферометр для контроля поверхностей диаметром более. 2ОО ьм.

Предлагаемый интерферометр проще известного, 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 формы поверхностей оптических деталей, содержащий -установленные последовательно осветительную систему с источником когерентного излучения, светоделитель н объектив, зеркало, ° устанавливаемое между объективом и контролируемой деталью отражающей поверхностью к детали, и регистрато интерференционной картины, расположенной в обратном ходе излучения.

10 за светоделигелем, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью упрощения интерферометра, зеркало выполнено с преломпяющими поверхностями в его центральной зоне, а на поверхность центральной зоны зеркала, про15 тйвоположную той поверхности, которая обращена к объективу, нанесено светоделительное покрытие

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Пуряев Д.T. Методы контроля оптических асферических поверхностей.

М, "Машиностроение", 1976, с. 83.

2. Авторское свидетельство СССР

9 823845, кл. G 01 B 9/02, 1981 (про тотип).

987378

Составитель О. Фомин

Редактор A. гришкина Техред М.Костик Корректор Г.Решетник

Заказ 10277/25 Тираж 600 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4