Способ контроля оптических асферических поверхностей вращения второго порядка Советский патент 1991 года по МПК G01B11/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля качества оптических вогнутых параболических, гиперболических, эллиптических, а также выпуклых гиперболических поверхностей вращения.

Цель изобретения - повьгаение точности контроля за счет исключения влияния комы,

На фиг01 изображена оптическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ, с двойным прохождением лучей и инвертированием волновых фронтов для контроля оптических осевых вогнутых гиперболических поверхностей вращения; на - то же, для осевых выпуклых гиперболических поверхностей вращения: на фиг.З н 4 - то же, для осевых и внеосевых.

31649260

вогнутых параболических поверхностей вращения соответственно; на фиг.5 и 6 - то же, для осевых и внеосевых вогнутых эллиптических поверхностей вращения соответственное

Устройство содержит источник 1 монохроматического излучения, например лазер, осветительную систему 2, включающую в себя объективы 3 и 4, смен- JQ пый объектив 5, эталонную поверхность б, установленную с возможностью наклона в объемном угле, причем присовмещении осей эталонной поверхности 6 и устройства центр кривизны

15

Од эталонной поверхности 6 совпадает

с точечным источником I, контролируемую поверхность 7, один из фокусов F, которой, мнимый () или действительный ( и 6) совмещен с чечным источником I

Устройство содержит также вспомогательный плоский отражатель 8, установленный в действительном фокусе , преимущественно ближайшем к кон- 25 тролируемой поверхности 7, с возможностью возвратно-поступательного перемещения вдоль главной оптической оси F( Fg, поверхности 7 и с возможщают сквозь эталонную поверхность контролируемую поверхность 7 гомоц трическим монохроматическим пучком излучения с фронтом W с центром кривизны в точке . I, которую совме ют с геометрическим фокусом F, кон тролируемой поверхности 7 взаимным перемещениями и наклонами устройст к поверхности 70 При этом получают отраженные от поверхности 6 пучки фронтами W и WQTp соответственно Пучок с фронтом WOTp направляют на вспомогательный плоский отражатель 8. Поворотом вспомогательного плос го отражателя 8 устанавливают, его ражающую поверхность перпендикуляр биссектрисе F2) (фиг„ I - 3, 5) ил (фиг.4 и b) апертурного угла к тролируемой поверхности 7„ Другой, действительный геометрический фоку F 2. контролируемой поверхности 7, преимущественно ближайший к ней, р полагают на отражающей поверхности вспомогательного плоского отражате 8 путем перемещения вспомогательно плоского отражателя вдоль оси контролируемой поверхностно При эт отражением от вспомогательного пло

костью наклона его отражающей поверх- зр кого отражателя 8 пучка с фронтом

ности перпендикулярно биссектрисе F,,0 (фиг„,1 - 3, 5) или F2M (фиг.,4 и 6) апертурного угла контролируемой поверхности 7; светоделитель 9, размещенный по отношению к оси устройства под углом, отличным от 90°, между лазером 1 и поверхностью 6, блока К) приема изображения, включающего в себя проекционный объектив 1I и экран 12 для наблюдения на нем интерференционной картины 13, цилиндрическую линзу 14 (фиго4 к 6), установленную между контролируемой поверхностью 7 и вспомогательным плоским отражателем 80

Кроме того, на фигурах имеются обозначения: WOTp , , - волновые фронты пучков, соответственно однократно отраженного от поверхности 7, отраженного от отражателя 8 с инвертированием, двукратно отраженного от поверхности 7 с инвертированием перед повторным отражением.,

Контроль оптических поверхностей осуществляют следующим образом0

С помощью источника 1 монохроматического излучения, осветительной системы 2 и сменного объектива 5 освеWQT получают пучок с волновым фро отр инвертированным относи18

том W тельно W,

35

40

iOTp, т0е повернутым на Направляя повторно пучок с волновы фронтом WQTp на контролируемую пов ность 7, получают двукратно отраже ный от нее пучок с фронтомW,инве тированный перед повторным отражением,,

Наклоном эталонной поверхности достигают положения волновых фронт W и Worp и с помощью сменного об тива 5, светоделителя 9 и приемног блока 10 формируют изображение кон 45 лируемой поверхности 7, совмещенно с интерференционной картиной 13, п искривлениям полос которой судят о качестве поверхности 70

В случае контроля осевых поверх ностей (смофиг01 - 3, 5) биссектри са FЈ0 совпадает с главной оптичес кой осью F F поверхности 7, в слу чае внеосевых поверхностей (см0фиг и 6) - не совпадаето Сменный объек тив 5 выбирают из условия заполнени апертуры поверхности 70

Таким образом, предлагаемый спо соб применим для контроля оптически асферических поверхностей вращения

50

55

щают сквозь эталонную поверхность 6, контролируемую поверхность 7 гомоцентрическим монохроматическим пучком излучения с фронтом W с центром кривизны в точке . I, которую совмещают с геометрическим фокусом F, контролируемой поверхности 7 взаимными перемещениями и наклонами устройства к поверхности 70 При этом получают отраженные от поверхности 6 пучки с фронтами W и WQTp соответственное Пучок с фронтом WOTp направляют на вспомогательный плоский отражатель 8. Поворотом вспомогательного плоского отражателя 8 устанавливают, его отражающую поверхность перпендикулярно биссектрисе F2) (фиг„ I - 3, 5) или (фиг.4 и b) апертурного угла контролируемой поверхности 7„ Другой, действительный геометрический фокус F 2. контролируемой поверхности 7, преимущественно ближайший к ней, располагают на отражающей поверхности вспомогательного плоского отражателя 8 путем перемещения вспомогательного плоского отражателя вдоль оси контролируемой поверхностно При этом отражением от вспомогательного плосWQT получают пучок с волновым фрон- отр инвертированным относи180 с

том W тельно W,

5

0

iOTp, т0е повернутым на Направляя повторно пучок с волновым фронтом WQTp на контролируемую поверхность 7, получают двукратно отраженный от нее пучок с фронтомW,инвер- тированный перед повторным отражением,,

Наклоном эталонной поверхности 6 достигают положения волновых фронтов W и Worp и с помощью сменного объектива 5, светоделителя 9 и приемного блока 10 формируют изображение контро- 5 лируемой поверхности 7, совмещенное с интерференционной картиной 13, по искривлениям полос которой судят о качестве поверхности 70

В случае контроля осевых поверх- ностей (смофиг01 - 3, 5) биссектриса FЈ0 совпадает с главной оптической осью F F поверхности 7, в случае внеосевых поверхностей (см0фиг04 и 6) - не совпадаето Сменный объектив 5 выбирают из условия заполнения апертуры поверхности 70

Таким образом, предлагаемый способ применим для контроля оптических асферических поверхностей вращения

0

5

второго порядка, у которых имееется один или два действительных фокуса

Небольшие отклонения от взаимного расположения контролируемой поверхности и вспомогательного отражателя не снижают точности контроля, т„е в интерференционной картине отсутствует вклад комы и наклонов,,

В случае контроля внеосевых поверхностей Гсмофиг.А и б) присущий им астигматизм компенсируют дополнительно введенной между поверхностью 7 и отражателем 8 цилиндрической линзой 13.

Формула изобретения

Способ контроля оптических асферических поверхностей вращения второго порядка, имеющих по меньшей мере один действительный геометрический фокус, заключающийся в том, что формируют точечный источник света, из него - эталонный пучок света, совмемой поверхности с точечным источником, направляют пучок света от точечного источника на контролируемую поверхность, устанавливают на оси, проходящей через контролируемую поверхность, вспомогательный отражатель, отраженный от контролируемой поверхности пучок света направляют на вспомогательный отражатель, отраженный от вспомогательного отражателя пучок света вновь направляют на контролируемую поверхность и вновь отраженный от контролируемой поверхности пучок совмещают с эталонным пучком света, регистрируют интерференционную картину, по которой судят о качестве контролируемой поверхности, отличающий- с я тем, что, с целью повышения точности, размещают вспомогательный отражатель в действительном геометрическом фокусе контролируемой поверхности и ориентируют его так, чтобы ось вспомогательного отражателя совместилась с биссектрисой апертурного

Изобретение относится к измерительной техчике и может быть использовано для контроля качества оптических асферических поверхностей вращения второго порядка, имеющих по меньшей мере один геометрический фокус Цель изобретения - повышение точности контроля за счет исключения влияния комы. Освещают контролируемую поверхность пучком света от точечного источника, расположенного в фокусе контролируемой поверхности, и совмещают точечный источник света с его изображением, образующимся при отражении пучка последовательно от кон- тролируемой поверхности, вспомогательного образцового отражателя и повторно от контролируемой поверхности, перемещают вспомогательный образцовый отражатель вдоль оси контролируемой поверхности до совпадения его вершины с вторым, действительным геометрическим фокусом контролируемой поверхности, наклоняют вспомогательный отражатель вокруг второго фокуса до совмещения его оси с биссектрисой апертурчого угла контролируемой поверхности, а о качестве контролируемой поверхности судят по деформациям волнового фронта пучка, формирующего изображение точечного источника, инвертированного по отношению к волновому фронту пучка, освещающему контролируемую поверхность 6 ИЛо §

i щают геометрический фокус контролируе- угла контролируемой поверхности,,

Я

Фиг.1

f 6

-- 7 Оз

w Фиг. 2

у

w

С

Щи,3

Фиг, 5

Щиг.6