Интерферометр для контроля формы выпуклых сферических поверхностей Советский патент 1983 года по МПК G01B9/02 

к

05 Изобретение относится к оптичес кому приборостроению и предназначено для высокоточного контроля форьи выпуклых сферических поверхн тей линз и зеркал большого диаметр (свыше 300 мм, Известен интерферометр для кон роля выпуклых сферических поверхно тей линз большого диаметра, содержащий источник монохроматического света, объектив, светоделитель, компенсатор, регистратор интерфере ционной картины и эталонное сферическое зеркало, установленное за линзой с контролируемой поверхностью Г . Недостатком данного интерфероме является ограниченность диапазона параметров контролируемых поверхностей, так как для каждой линзы , необходим компенсатор индиви дуально назначения недостаточно высокая производительность и точность конт роля, обусловленные дефектами каче ва 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, содержавшей источник монохромамического излучения и последовательно расположенные по ходу лучей конденсор, светоделитель,-объектив, двояк выпуклую линзу и линзу с эталонной вогнутой поверхностью, а также реги ратор, расположённый за светоделителем в обратном ходе лучей 2J . Недостатком известного интерферо метра является ограниченность диапа зона его применения, так как он поз воляет контролировать только малоапертурные сферические поверхности радиусы которых не превышают радиус эталонной вогнутой поверхности мени ковой линзы; недостаточно высокая производительность и точность контроля, обусловленные необходимостью замены двояковЕШуклой линзы на две плосковыпуклые линзы в случае контроля высокоапертурных поверхностей, сравнительно большие габаритные размеры интерферометра, обусловленные применением линз со сферическими поверхностями. Цель изобретения - расширение диапазона параметров контролируемых поверхностей, повышение производительности и точности контроля, сокpauteHHe габаритных размеров интерферометра , Указанная цель достигается тем, что в интерферометре для контроля форма выпуклых сферических поверхностей, содержащем источник монохро матического излучения и посяедовательно расположенные по ходу конден сор, светоделитель, объектив, двояковыпуклую линзу и линзу с эталонной вогнутой поверхностью, а также регист ратор, расположенный за светоделителем 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, обеспечивающий гжнимальную сферическую аберрацию для осевого пучка лучей, а форма другой ее поверхности выполняется в соответствии с геометрической формой контролируемой поверхности, На чертежепредставлена 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, равнымц 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, обеспечивающими минимальную сферическую аберрацию для осевого пучка, а форма другой ее поверхности 7 выполняется в соответствии с геометрической формой контролируемой поверхности 9, и регистратор 10, расположенный за светоделителем-3i в обратном хЬде лучей. Интерферометр работает следующим образом. Лучи света, выходящие из источника 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 поверх- , ность 7 линзы 6, 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. Светоделитель 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

фотоэлектрическое устройство дпя автсмлатизированной обработки интерференционной картины. Интерференционная картина может быть получена как в виде полос, так и в виде колец. Для оценки астигматизма контролируемой поверхности 9 объект сдвигают в осевом направлении на небольшую величину, при этом интерференционная картина будет получена в виде колец. Эллиптичность колец свидетельствует об астигматизме 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 нгшичи 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 интерj4)epoMeTpe используется линза 6 раз пячной конфигурации (плосковогнутая менисковая или двояковогнутая). ТакиМ образом, раоцирение диапазона параметров контролируемых поверхностей достигается тем, что в интерферометре применена двояковыпуклая 1линза с гиперболическими поверхнос-, тями, эксцентриситеты которьис равны показателю преломления 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 больцих пределах (от

бесконечности до двойного фокусного

расстояния линзы). Поэтому остаточную сферическую аберрацию всегда можно устранить той поверхностью линзы, которая обраи ена к двояковыпуклой линзе. В конечном итоге это дает возможность контролировать вьтуклые сферические поверхности линз с практически неограниченным диапазоном радиусов. Повыление производительности и точности контроля достигается тем, что при контроле поверхностей с различными Рсщиусами двояковыпуклая линза занимает стационарное положение.

Сокращение габаритных размеров интерферометра достигнуто благодаря применению двояковыпуклой линзы с гиперболическими поверхностями, так как максимальное удаление точки А не превышает двойного фокусного расстояния двояковшуклой линзы.

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.