Интерферометр для контроля формы сферических поверхностей линз Советский патент 1984 года по МПК G01B9/02 G01B11/24 

Изобретение относится к измерительной технике и предназначено для контроля формы высокоапертурных выпуклых и вогнутых сферических поверхностей. Известен интерферометр для контроля качества высокоапёртурных вогнутых сферических поверхностей, содержащий последовательно расположен ные на одной оптической оси монохроматический источник света, фокусирующий объектив, плоское зеркало с отверстием и линзовый компенсатор выполненный.в виде отрицательной апланатической линзы, систему для наблюдения и регистрации интерференционной картины fl. Однако такое устройство имеет недостаточно высокую точность контроля из-за астигматической ошибки, которая увеличивается с увеличением апертуры пучка в рабочей ветви и разности хода интерферирующих лучей . Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ин терферометр для контроля формы сфер ческих поверхностей линз, содержащи последовательно расположенные источ ник монохроматического света, фазовую четвертьволновую пластинку, телескопическую систему и фокусирующий объектив, образующие осветитель ную ветвь, компенсатор и эталонное, сферическое зеркало, образующие рабочую ветвь, и наблюдательную систему 2 3. Недостатками известного интерферометра являются ограниченный диапа зон параметров контролируемых повер ностей и низкая точность контроля, поскольку интерферометр может использоваться только в случаях, когд апертура пучка, входящего в рабочую ветвь, не превышает 0,25. При контроле вогнутых поверхностей компенсатор заменяется отрицательным апланатическим мениском, и возможная апертура вогнутых контролируемых поверхностей не превышает 0,45. В настоящее же время в реальных оптических системах содержатся двоя ковыпуклые линзы диаметром 500-500 м для осуществления контроля поверх.ностей которых необходимо, чтобы в рабочую ветвь интерферометра поступал гомоцентрический пучок лучей с апертурой 0,43. Также сущес вуют вогнутые поверхности с действу щей апертурой 0,5 и более. Целью изобретения является расширение диапазона параметров контролируёмых поверхностей и повышение точности контроля. Поставленная цель достигается Те что интерферометр для контроля Фор мы сферических поверхностей -линз-, содержащий последовательно расположенные источник монохроматического света, фазовую четвертьволновую пластинку, телескопическую систему и фокусирующий объектив, образующие осветительную ветвь, компенсатор и эталонное сферическое зеркало, образующие рабочую ветвь, и наблюдательную систему, снабжен расположенной между фокусирующим объективом и компенсатором линзой, поверхность которой, обращенная к компенсатору, выполнена плоской, а другая поверхность - выпуклой апланатической, линза установлена так, что нормаль к плоской поверхности линзы составляет с оптической осью рабочей ветви угол, равный d «rcstn где п- показатель преломления стекла линзы, толщина о1 линзы по геометрической оси равна . где г - радиус кривизны апланатической поверхности линзы, а оптическая ось осветительной ветви составляет с оптической осью рабочей ветви угол, равный Ч d-O ,5 drcsin . На фиг. 1 изображена принципиалЬ ная схема интерферометра для контроля формы сферических поверхностей линз} на фиг. 2 - рабочая ветвь интерферометра при контроле вогнутых сферических поверхностей. Интерферометр для контроля формы сферических поверхностей линз с одер- жит последовательно расположенные источник 1 монохроматического света, азовую четвертьволновую пластинку 2,. телескопическую систему 3, фокусирующий объектив 4 и линзу 5, образующие осветительную ветвь, компенсатор б и эталонное сферическое зеркало 7, образующие рабочую ветвь, и наблюдательную систему 8. Поверхность линзы 5, обращенная к компенсатору 6, выполнена плоской, а другая поверхность - выпуклой апланатической. Линза 5 установлена так, что нормаль к плоской поверхности линзы составляет с оптической осью рабочей ветви угол, равный МпЁа,. oL o( где п - показатель преломления стекла линзы, толщина of линзы по геометрической оси равна , п + 1 d tv , где г - радиус кривизны апланатической поверхности линзы, а оптическая ось осветительной ветви составляет с оптической осьта рабочей ветви угол, равный / rf--(5drcsin .

Описанный интерферометр работает следующим образом.

Параллельный пучок лучей, излучаемый источником 1 монохроматического света, проходит через фазовую четвертьволновую пластинку 2, превращается из плоскополяризованного в поляризованный по кругу, затем расширяется телескопической системой 3 и преобразуется фокусирующим объек.тивом 4 в сходящийся гомоцентрический. Линза 5 в п раз увеличивает апертуру прошедшего через нее пучка, не нарушая его гомоцентричности СА точка схода лучей, оптически сопряженная с фокусом объектива 4). После преломления компенсатором 6 и первой поверхностью контролируемой линзы 9 лучи вновь образуют гомоцентрический пучок, точка схода лучей которого совпадает с центрами кривизны контролируемой noверхности К контролируемой линзы 9 и эталонной поверхности Э эталонного сферического зеркала 7. Контрог лируемая поверхность К выполняет роль разделительного элемента интерферометра. Пучки, последовательно отраженные от контролируемой К и эталонной плСской поверхности линзы 5

. направляютс.я в наблюдательную сиетему 8 интерферометра. При контроле высокоапертурных вогнутых сферических поверхностей вместо элементов б, 9 .и 7 в рабочую ветвь интерферометра устанавливают отрицательный аплантический мениск 10 и контролируемую деталь 11 /фиг.2/.

Линза 5 описанной конструкции, установленная в интерферометре указанным образом, нарушает гомоцентричности пучка, а только в л раз увеличивает его апертуру. Кроме того , совокупность конструктивных особенностей и установки линзы приводит к уменьшению числа оптических поверхностей,принадлежащих одновременно осветительной ветви и наблдательной системе интерферся етра, что значительно снижает интенсивность отраженного света, попадайщего в наблюдательную систему и загрязняющего рабочую интерференционную картину. Следствием этого являеся повышение точности контроля за счет улучшениявидимого контраста интерференционной картины.

Описываё к й интерферометр имеет более широкий диапазон применения, обеспечивает повышение точности контроля и уменьшение трудоемкости расшифровки интерферограмм за счет повышения качества изображения.

10