Интерферометр для контроля формы поверхности Советский патент 1992 года по МПК G01B11/24 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при контроле оптических деталей с параболическими поверхностями

Известен интерферометр для контроля формы асферических поверхностей второго порядка. В известном интерферометре в рабочем потоке установлен отражатель, образующий вместе с контролируемой параболической поверхностью анаберацион- ную систему

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому устройству является иммерсионный интерферометр, содержащий последовательно установленные лазер, объектив и светоделительный кубик, делящий излучение на два потока, в каждом из которых установлены отражательные элементы. Система наблюдения интерференционной

картины расположена за светоделительным кубиком в атоколлимационном ходе лучей. Недостатком прототипа является снижение точности контроля из-за ошибок, вносимых разностью показателей преломления иммерсионной жидкости и отражательного элемента. Кроме того, производительность измерений снижена из-за необходимости помещения контролируемой детали в кювету с иммерсионной жидкостью.

Цель изобретения - повышение точности и производительности контроля параболических поверхностей.

Поставленная цель достигается тем, что усовершенствуется интерферометр для контроля формы поверхности, содержащий объектив и последовательно установленные лазер, светоделительный кубик, делящий излучение на два потока, в каждом из которых установлен отражательный элемент, и

XI

сл сл о

го

систему наблюдения интерференционной картины.

Отличительными признаками интерферометра является то, что объектив установлен в одном из потоков, интерферометр снабжен апланатическим мениском и вторым светоделительиым кубиком, мениск установлен в том же потоке, что и объектив, так, что одна из его апланатических точек совмещена с фокусом объектива, а второй светоделительный кубик расположен между мениском-и системой наблюдения, при этом светоделительные грани обоих кубиков перпендикулярны, а отражательные элементы выполнены с плоскими отражающими поверхностями и ориентированы под углом к направлению соответствующего потока.

На фиг.1 приведена схема контроля выпуклых параболических поверхностей; на фиг.2 - схема контроля вогнутых параболических поверхностей,

Схемы интерферометра включают следующие его элементы: лазер 1, светоделительный кубик 2, зеркало 3, призму 4, светодэлительный кубик 5, диафрагму б, объективы 7, 8, апланатические мениски 9, 10 и линзы 11, 12, На схемах показаны контролируемые оптические детали 13,14с параболическими поверхностями 15, 16.

Интерферометр (фиг.1) содержит объектив 7 и последовательно установленные лазер 1 и светоделительный кубик 2, делящий излучение на два потока. В каждом из потоков установлены отражательные элементы, выполненные с плоскими отражающими поверхностями, ориентированными под углом к направлению соответствующего потока. Один из потоков является рабочим. В этом потоке отражательным элементом служит зеркало 3. В другом потоке, который является опорным, установлены объектив 7 и отражательный элемент - призма 4. Интерферометр снабжен апланатическим мениском 9, установленным в опорном потоке так, что одна из его апланатических точек совмещена с фокусом объектива 7. Между мениском 9 и системой наблюдения, включающей линзу 11 и диафрагму 6, введен второй светоделительный кубик 5. Светоделительные грани кубиков 2 и 5 перпендикулярны друг другу.

Интерферометр (фиг.1) предназначен для контроля формы выпуклой параболической поверхности 15 оптической детали 13, В pa6o4eN потоке на поверхность 15 падает параллельный пучок лучей. Апланатическая точка AI мениска 9 сопряжена кубиком 5 с фокусом F2 параболической поверхности 15. Сопряженные точки AI и F2 линзой 11 проектируются в центр дирфрчгмы 6.

Интерферометр (фиг,2) предназначен для контроля формы вогнутой параболической поверхности 16 оптической детали 14. В рабочем потоке на поверхность 16 падает

параллельный пучок лучей. Апланатическая точка AI мениска 10 сопряжена кубиком 5 с фокусом FI параболической поверхности 16. Сопряженные точки AI и FI линзой 12 проектируются в центр диафрагмы 6.

В интерферометре после лазера 1 по ходу лучей может быть установлен ргсшири- тель пучка (не показан).

Интерферометр (фиг.1) работав- следующим образом,

Параллельный пучок /;учей, выхсдящий из лазера 1, светоделительный 2 делит на рабочий и спорны;, потоки. В рабочем потоке параллельный пучок падает на контролируемую поверхность и, о- разившись, преобразуется в расходящийс; пучок с центром s фокусе F2. Контролируемую деталь 13 устанавливают таким образом, чтобы фокус F2 ее параболической поверхности светоделительным кубиком 5 был сопряжён с точкой AL Глаз, расположенный за диафрагмой б, наблюдает картину интерференции опорного и рабочего потоков. Контроль формы поверхности осуществляется по искривлению наблюдаемых интерференционных полос.

Аналогичным образом работает интерферометр (фиг.2) при контроле вогнутых параболических поверхностей.

Применение интерферометра целесообразно для контроля малогабаритных (например, диаметром од 50-100 мм) оптических деталей с параболическими поверхностями. По сравнению с прототипом интерферометр является более простым,

т.к. в нем отсутствует кювета с иммерсионной жидкостью для помещения отражательного элемента и контролируемой детали. Отсутствие иммерсионной жидкости повышает производительность контроля, так как

устраняется операция заполнения кюветы жидкостью, и повышает точность контроля, так как исключаются ошибки, вносимые разностью показателей преломления иммерсионной жидкости и отражательного

элемента.

Формула изобретения Интерферометр для контроля формы поверхности, содержащий последователь- но установленные лазер, объектив, светоделительный кубик, делящий излучение на два потока, в каждом из которых установлен отражательный элемент, и системы наблюдения интерференционной картины, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что, с целью повышения

точности и производительности контроля эллиптических и гиперболических поверх- ностей, он снабжен апланатическим мениском, установленным в одном из потоков так, что одна из его апланатичейких точек совмещена с фокусом объектива, и вторым светоделительным кубиком, расположенXX

ным между мениском и системой наблюдения так, что светоделительные грани обоих кубиков перпендикулярны, а отражательные элементы выполнены с плоскими отражающими поверхностями и ориентированы под углом к направлению соответствующего потока.

Л

Изобретение относится к измерительной технике, может быть использовано при контроле оптических деталей с параболическими поверхностями и позволяет повысить точность и производительность контроля параболических поверхностей. В каждом из потоков устанавливают элементы с плоскими отражающими поверхностями, наклонными к направлению потоков, и одну из апланатпческих точек мениска совмещают с фокусом объектива в интерферометре. Контролируемую деталь устанавливают таким образом, чтобы фокус F2 ее параболической поверхности светоделительным кубиком был сопряжен с точкой AI. За диафрагмой наблюдают картину интерференции опорного и рабочего потоков и по искривлению наблюдаемых интерференционных полос судят о форме поверхности. 2 ил. сл с