Устройство для контроля формы поверхности крупногабаритных оптических деталей Советский патент 1989 года по МПК G01M11/00 

1

(21)(

(22)28.01.88

(46) 07.12.89. Бюл. fJ 5 (72) В.А.Горшков, О.Н.Фомин и Е.Г.Волков (53) 535.818 (088.8) (56) Пуряев Д.Т., Горшков В.А. и др. Исследование качества рабочей поверхности параболического ситаллового астрономического зеркала. - ОМП, 1982, № 8, с.7-9.

Авторское свидетельство СССР ГГ. , кл. С 01 М 11/00, 1984.

. 2,

(5) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ бОРМЫ ПОВЕРХНОСТИ КРУПНОГАБАРИТНЫХ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ

(57) Изобретение относится к оптико- механическим устройствам и предназначено для контроля формы поверхности крупногабаритных оптич. деталей, преимущественно астрономических зеркал, в том числе уникальных. Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля. Устройство содержит вакуумную камеру 1 с иллюминатором 2 и люком в нижней части,

/--..-гз.

|.-Л I

I i (--v5

,

1

(Л

ел ю

-ч|

ел

со ел

31

а также интерферометр, состоящий из лазерного коллиматора 3, светоделите ля + и регистратора 5 интерференцион ной картины, размещенных вне камеры, и оптического элемента 6 с плоской эталонной поверхностью, компенсатора 7 и плоского зеркала 8 с отражающей поверхностью В, размещенной внутри камеры. Через люк камеры в нее уста275354

навливают приспособление 10 для закрепления контролируемого зеркала 11. С помощью плоского зеркала 8 обеспечивается возможность устранения комы, Размещение клина 6 с эталонной поверхностью в совокупности с другими признаками позволяет повысить точность контроля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

10 ,

Изобретение относится к оптико-механическим устройствам и предназначено для контроля формы поверхности крупногабаритных оптич.деталей преимущественно астрономических зеркал, в том числе уникальных. Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля. Устройство содержит вакуумную камеру 1 с иллюминатором 2 и люком в нижней части, а также интерферометр, состоящий из лазерного коллиматора 3, светоделителя 4 и регистратора 5 интерференционной картины, размещенных вне камеры, и оптического элемента 6 с плоской эталонной поверхностью, компенсатора 7 и плоского зеркала 8 с отражающей поверхностью В, размещенной внутри камеры. Через люк камеры в нее устанавливают приспособление 10 для закрепления контролируемого зеркала 11. С помощью плоского зеркала 8 обеспечивается возможность устранения комы. Размещение клина 6 с эталонной поверхностью в совокупности с другими признаками позволяет повысить точность контроля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к оптико- механическим устройствам и может быть использовано для контроля формы поверхности крупногабаритных оптических деталей, например, в производстве астрономических зеркал.

Целью изобретения является повышение точности и производительности контроля ,

На чертеже изображена принципиальная схема устройства для контроля формы поверхности крупногабаритных оптических деталей.

Устройство содержит вакуумную камеру 1 с иллюминатором 2 на ее боковой поверхности и интерферометр, сое- тоящий из лазерного коллиматора 3,- светоделителя i и регистратора 5 интерференционной картины, размещенных вне камеры 1 , и оптического элемента 6 с плоской эталонной поверхностью В, компенсатора 7 и плоского зеркала 8 с отражающей поверхностью Б, размещенных внутри камеры 1. Люк 9 в нижней части камеры 1 обеспечивает возможность размещения в ней приспо- собления 10, предназначенного для закрепления контролируемой детали 11 Плоское зеркало 8 расположено над приспособлением 10, обращено к нему своей отражающей поверхностью Б и ориентируется под углом (например, под углом 45°) к оптической оси контролируемого зеркала 11,

Компенсатор 7 выполнен с нулевой апертурой (синус его переднего апер- турного угла равен нулю) и ориентирован так, что его задний параксиальны фокус F расположен на отражающей поверхности Б плоского зеркала 8. Иллюминатор 2 и оптический элемент 6 вы- полнены в виде клиньев из одинакового материала (оптического стекла с

одинаковыми показателями преломления

и с одинаковыми преломляющими углами . На эталонную поверхность В оптического элемента 6 нане- сено светоделительное покрытие с коэффициентом пропускания , определяемым зависимостью

1

XV

г

где р - коэффициент отражения контролируемого зеркала 11.

Оптический элемент 6 установлен между иллюминатором 2 и компенсатором 7 и ориентирован так, что главные сечения клиньев взаимно перпендикулярны, а эталонная поверхность В обращена к компенсатору 7 и установлена перпендикулярно его оптической оси.

Оптический элемент 6 установлен с возможностью независимых наклонов вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, каждая из которых лежит в плоскости его эталонной поверхности В и перпендикулярна оптической оси компенсатора 7. Плоское зеркало 8 также установлено с возможностью независимых наклонов вокруг двух взаимно перпендикулярных осей, лежащих в плоскости его отражающей поверхности Б и пересекающихся в точке F.

Оптические элементы интерферометра расположенные внутри камеры 1 (оптический элемент 6, компенсатор 7 и плоское зеркало 8), установлены с возможностью совместного перемещения (перестановки) в направлении ее вертикальной оси, а оптические элементы интерферометра, расположенные вне камеры 1 (лазерный коллиматор 3, светоделитель 4 и регистратор 5), установлены с возможностью совместного перемещения (перестановки) в ток ike

направлении. Допускается вариант выполнения стенда, когда лазерный коллиматор 3 установлен неподвижно, а возможность совместного перемещения (перестановки) обеспечена лишь в отношении светоделителя и регистратора 5, а также в отношении оптических элементов интерферометра, расположенных внутри камеры.

В другом варианте выполнения устройства (показано пунктиром) иллюминатор 2 расположен на торце верхней части камеры 1, лазерный коллиматор 3, светоделитель 4 и регистратор 5 установлены неподвижно выше камеры 1 над иллюминатором 2, а внутрь камеры 1 дополнительно введено диагональное зеркало, которое установлено с возможностью перемещения (перестановки) в направлении вертикальной оси камеры 1 совместно с расположенными внутри нее остальными оптическими элементами интерферометра.

Устройство работает следующим .образом.

Приспособление 10 с закрепленным в нем контролируемым зеркалом 11 загружают в камеру 1 через люк 9 и устанавливают в ее нижней части, после чего камера 1 вакуумируется. Оптичес- кйй элемент 6, компенсатор 7 и плоское зеркало 8 перемещают совместно в направлении вертикальной оси камеры 1 в положение, при котором центр кривизны контролируемого зеркала 11 совмещается с задним параксиальным фокусом FP компенсатора 7 на отражающей поверхности Б плоского зеркала 8, а лазерный коллиматор 3, светоделитель и регистратор 5 перемещают в направлении вертикальной оси камеры 1 в положение, при котором плоский волновой фронт, сформированный лазерным коллиматором 3 и отраженный от светоделителя 4, проходит иллюминатор 2, оптический элемент 6 и поступает в компенсатор 7 в направлении его оптической оси. При этом часть плоского волнового фронта отражается от эталонной поверхности В оптического элемента 6 и представляет собой опорный волновой фронт, а часть плоского волнового фронта, прошедшая оптический элемент 6, преобразуется компесатором 7 в асферический волновой фронт требуемой формы, направляется отражающей поверхностью Б плоского зеркала 8 на контролируемое зер

0

5

кало 11 и представляет собой рабочий волновой фронт. Контроль за совмещением центра кривизны при вершине контролируемого зеркала 11 с задним параксиальным фокусом компенсатора 7 осуществляют сначала по совмещению автоколлимационных бликов от контролируемого зеркала 11 и эталонной поверхности В оптического элемента 6 на экране, установленном в фокусе объектива регистратора 5 (не показан) , а затем непосредственно по интерференционной картине через визуальный канал регистратора 5 (не показан) . Далее осуществляют настройку интерферометра на требуемый вид интерференционной картины с помощью наклонов оптического элемента 6, а

0 устранение комы (центрировку рабочего волнового фронта по отношению контролируемого зеркала 11) выполняют с помощью наклонов плоского зеркала 8. Получаемая интерференционная картина,

5 содержащая информацию о погрешностях фромы контролируемого зеркала 11, фиксируется на фотопленку регистратором 5.

Выполнение оптического элемента 6

в виде клина обеспечивает исключение из ПОЛЯ зрения регистратора 5 паразитного блика (а следовательно, и паразитных интерференционных картин) от поверхности, противоположно 1 эталонной поверхности В, а выполнение иллюминатора 2 в виде клина с таким же преломляющим углом 6 и из того же оптического материала и ориентация оптического элемента 6 в положение, при котором главные сечения клиньев взаимно перпендикулярны, обеспечивает компенсацию геометрических искажений выходного зрачка интерферометра (изображения контролируемого зеркала 11), обусловленных прохождением плоского волнового фронта через клин. Наличие на эталонной поверхности В светоделительного покрытия с коэффи5

0

5

50

циентом пропускания зависимостью

определяемым

1 Г

Р

где f - коэффициент отражения кон- тролируемого зеркала 11, обеспечивает уравнивание интенсивностей интерфери- 1рующих волновых фронтов, а следовательно, высокий контраст регистрируемой интерференционной картины. Раз

715

мощение оптического элемента 6 внутри камеры 1 исключает влияние на результат контроля зеркала 11 погрешностей изготовления всех оптических элементов интерферометра, расположенных в прямом ходе лучей до эталонной поверхности В, в том числе иллюминатора 2 и светоделителя А.

Работа устройства в варианте его выполнения с расположением иллюминатора 2 на торце верхней части камеры 1 аналогична рассмотренной за исключением того, что в процессе совмещения центра кривизны при вершине контролируемого зеркала 11 с задним параксиальным фокусом компенсатора 7 лазерный коллиматор 3, светоделитель k и регистратор 5 остаются неподвижными, а элементы интерферометра, расположенные внутри камеры 1, перемещаются а направлении вертикальной оси камеры 1 совместно с дополнительным диагональным зеркалом.

Формула изобретения

1, Устройство для контроля формы поверхности крупногабаритных деталей, преимущественно особоточных астро- зеркал, содержащее вакуумную камеру с иллюминатором, установленное в к а- мере приспособление для закрепления контролируемого зеркала и интерферометр, содержащий лазерный коллиматор, светоделитель и регистратор, размещенный вне камеры, компенсатор, раз8

мещенныи в камере, и эталонное плоское зеркало, отличающееся тем, что, с целью повышения точности и производительности контроля, оно снабжено плоским зеркалом, размещенным перед приспособлением, при этом задний фокус компенсатора совмещен с отражающей поверхностью зеркала, которое установлено под углом к оптической оси контролируемого зеркала, иллюминатор и оптический элемент выполнены в виде клиньев из одинакового материала с равными преломляющими углами, а оптический элемент установлен в камере между иллюминатором и компенсатором, при этом главные сечения клиньев взаимно перпендикулярны, а эталонная поверхность оптического элемента обращена к компенсатору и установлена перпендикулярно его оптической оси.

, определяемым соотношением 1 -

35

где р - коэффициент отражения контролируемого зеркала.