Интерферометр для контроля асферических поверхностей второго порядка Советский патент 1991 года по МПК G01B11/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для технологического и аттестационного контроля асферических поверхностей второго порядка с рабочей центральной зоной

Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля за счет устранения экранирования всех зон контролируемой поверхности

На фиг. 1 приведена оптическая схема интерферометра для контроля вогнутых эллипсоидов: на фиг. 2 и 3 - схемы рабочих ветвей интерферометра для контроля гиперболоидов и вогнутых параболоидов соответственно.

Интерферометр содержит последовательно установленный лазер 1,конденсатор 2, диафрагму 3, светоделитель 4, объектив 5, передний фокус которого совмещен с диф- рагмой 3, формирователь 6 опорного пучка

лучей, выполненный, например в виде светоделителя, установленного перпендикулярно оптической оси интерферометра, объектив

7,установленный с возможностью вывода из светового потока, апланатическую линзу

8,ограниченную сферическими поверхностями 9 и 10, контролируемую деталь 11, блок 12 регистрации, оптически связанный через светоделитель 4 с апланатической линзой 8 Радиусы кривизны поверхностей линзы 8 подобраны так, что апланатиче- ская точка - изображение AI первой по ходу лучей поверхности 9 совмещена с апланатической точкой - предметом А2 второй по ходу лучей поверхности 10. Таким образом, апланатическая точка - изображение А2, второй поверхности 10 является беэаберрационным изображением с апланатической точкой - предметом AI первой поверхности 9, причем расстояние между

О

ел

VI

о

VI

вершиной поверхности 10 и ее апланатиче- ской точкой - изображением А2 равно межфокусному расстоянию контролируемой поверхности 11. Вторая по ходу лучей поверхность 10 линзы 8 выполнена со свето- делительным покрытием. При контроле вогнутых эллипсоидов (фиг. 1) апланатиче- ская линза 8 устанавливается за фокусом объектива 7 (по ходу лучей) в расходящемся пучке лучей. Первая поверхность 9 линзы 8 в этом случае вогнутая, вторая поверхность 10 - выпуклая. Линза 8 установлена в положение, при котором апланатическая точка - предмет AI поверхности 9 совмещена с фокусом объектива 7, где формиру- ется изображение диафрагмы 3. При установке контролируемого эллипсоида его ближний фокус FI совмещается с вершиной поверхности 10, а его дальний фокус Рг - с изображением Аа этой поверхности. При контроле выпуклых и вогнутых гиперболоидов (фиг. 2) апланатическая линза 8 устанавливается между объективом 7 и его фокусом Fy1 в сходящемся пучке лучей. Первая поверхность 9 линзы 8 в этом случае выпуклая, вторая поверхность 10 - вогнутая. Линза 8 установлена в положение, при котором апланатическая точка - предмет AI поверхности 9 совмещена с фокусом объектива 7. При установке выпуклого кон- тролируемого гиперболоида его ближний фокус F2 совмещается с апланатической точкой - изображением А2 поверхности 10, а его дальний фокус FI совмещается с вершиной этой поверхности. При контроле вогнутого гиперболоида (не показан) его дальний фокус совмещается с апланатической точкой изображения поверхности 10, а ближний фокус вогнутого гиперболоида совмещается с вершиной этой поверхно- сти. При контроле вогнутого параболоида (фиг. 3) выключающийся объектив 7 выводится из хода лучей и на контролируемый параболоид падает параллельный пучок света. Изображение диафрагмы 3 формиру- ется в бесконечности. Апланатическая линза 8 приобретает вид плоскопараллельной пластинки. Контролируемый параболоид устанавливается так, что его ближний фокус FI совмещается с поверхностью 10 пластины 8, при этом его дальний фокус Рг находится в бесконечности.

Интерферометр работает следующим образом.

Пучки лучей лазера 1 собираются кон- денсатором 2 на диафрагме 3, проходят через светоделитель 4 и объектив 5.

Параллельные пучки частично отражаются светоделителем 6 и частично проходят его. Частично отражающая поверхность светоделителя 6 является эталонной плоскостью, формирующей опорный пучок интерферометра. Объектив 7 формирует в своем фокусе изображение диафрагмы 3. Апланатическая линза 8 строит безаберрационное изображение диафрагмы 3 в фокусе Рг контролируемой поверхности. Пройдя линзу 8, пучки лучей падают на контролируемую поверхность 11 и после первого от нее отражения собираются в фокусе FI контролируемой поверхности, совмещенном с вершиной поверхности 10 линзы 8. Отразившись от поверхности 10, пучки лучей вновь падают на контролируемую поверхность 11 в точках, симметричных относительно оптической оси там, где происходило первое отражение, и после второго отражения от контролируемой поверхности 11 идут в обратном направлении к светоделителю 6, где интерферируют с опорным пучком. Затем лучи проходят объектив 5, отражаются от светоделителя 4 и попадают в блок 12 регистрации, в котором производится анализ интерференционной картины, образованной пучками лучей, отраженных от всех зон контролируемой поверхности.

Формула изобретения Интерферометр для контроля асферических поверхностей второго порядка, содержащий последовательно установленные лазер, конденсатор, диафрагму, светоделитель, объектив, передний фокус которого совмещен с диафрагмой, формирователь опорного пучка, объектив, установленный с возможностью вывода из светового потока, оптический элемент и блок регистрации, отличающийся тем, что с целью повышения точности и производительности контроля, оптический элемент выполнен в виде апланатической линзы, радиусы кривизны поверхностей которой подобраны так, что апланатическая точка - изображение первой по ходу излучения от лазера поверхности линзы и точка апланатическая-предмет второй поверхности, на которую нанесено светоделительное покрытие, совмещены, и размещен от объектива, установленного с возможностью вывода из светового потока, на расстоянии, при котором апланатическая точка совмещена с изображением диафрагмы.

i

г 7

-70

Изобретение относится к измерительной технике и позволяет повысить точность и производительность контроля асфериче. ских поверхностей второго порядка с рабочей центральной зоной Благодаря этому полностью исключается экранирование всех зон контролируемой поверхности, в том числе центральной зоны Апланатическая линза радиусы кривизны которой подобраны так, что точка изображения первой по ходу излучения от лазера поверхности линзы и предметная точка второй поверхности, выполненной со светоделительным покрытием совмещены строит безаберрационное изображение диафрагмы, которое совмещено с предметной точкой первой по ходу излуче ния поверхности линзы в фокусе контролируемой поверхности В блоке регистрации производится анализ интерференционной картины, образованной пучками лучей отраженных от всех зон контролируемой поверхности 3 ил

:

Ж 7

/

77

1

44 I

«с