Интерферометр для контроля формы асферических поверхностей составных зеркал Советский патент 1993 года по МПК G01B11/24 G01B9/02 

интерференционной картины, источник 9 белого света, формирователь 10 пучка белого света, щель 11, второй светоделитель 12, зеркальную призму 13 Дове, привод 14, третий светоделитель 15, двойная щель. 16, клиновой компенсатор 17 оптической разности хода, блока 18 управления перемещением клина, блок 19 регистрации интерференционной картины в белом свете.

Устройство работает следующим образом. .:.-. . : ;. . . ::.;. -.

Параллельный пучок когерентного излучения лазера 1 проходит расширитель 2 пучка, светоделители 3 и 15 и разделяется эталонной светоразделительной поверхностью 5 на два пучка. Отраженный пучок является эталонным, а прошедший - попадает в компенсатор 6 аберраций нормалей, формирующий волновой фронт, совпадающий с теоретической формой контролируемой поверхности. Поэтому при отсутствии погрешности форму лучи света падают нормально на поверхность контролируемого зеркала 7. Отразившись от нее, лучи повторяют свой путь в обратном направлении и интерферируют с лучами эталонного пучка,

- Полученная интерференционная картина регистрируется с помощью блока 8 анализа. При контроле формы поверхности составного зеркала 7 необходимо выявить не только погрешности изготовления отдельных элементов, но и всего зеркала в сборе. Однако, если суидесТвует поперечное смещение h сегментов и

..... Я 12,

где А - длина волны; : m - целое число,

то интерференционная картина неотличима от случая, когда поверхность зеркала 7 идеальна.,, ,

Для устранения этого недостатка при работающем лазере 1 включается источник 9 белого света. Параллельный пучок лучей, вышедший из формирователя 10 пучка белого Света, через светоделитель 12, зеркальную призму 13 Дове и;светоделитель 15 попадает в рабочую ветаь интерферометра, Падающий на пл оскбпзраллельную пластину 4 пучок белого света делится эталонной . светрра делйтёльйьй поверхностью на два: отражённый и проходящй й. Отраженный : пуч ггр ЬХЬ тзерка ль ну.Ь призму 13 Дове, с в ё ЩеЙйтель 12 и дифрагирует на щелях Ш1 и Ш2 двойной щели 16, В фекальной плоекбсти блока 19 формируется интерфе- рё н цйон й а;я к:а ртина, кото рая ре г ист ри рует- ся с помощью матрицы ПЭС или

наблюдается в окуляр. Проходящий пучок направляется через зеркальный компенсатор 6 на контролируемую поверхность. На практике наиболее распространены

составные зеркала с сотовой структурой, при которой элементы зеркала имеют вид многоугольников и юстируются относительно центрального элемента (фиг. 2). Поэтому наиболее целесообразным представляется

такой способ измерения, при котором размеры двойной щели 16 рассчитаны так, что изображение одного из отверстий располагается на центральном элементе составного зеркала, а второго - на боковом. При неточной состыковке элементов и наличии между ними ступеньки, появляется разность хода между лучами, .отразившимися от разных элементов,

Так как при формировании интерференционной картины используется немонохроматическое излучение (белый свет), то компенсатор 6 выполняется зеркальным.

Метод измерения основывается на численном определении разности оптических

путей, проходимых двумя различными световыми пучками одинакового происхожде- ния,х Эта разность хода появляется из-за наличия ступеньки между двумя соседними сегментами составного зеркала и приводит

к смёщению регистрируемой интерференционной картины по отношению к интерференционной картине, сформированной отраженным от эталонной поверхности 5 пучком белого света. Измеряя величину сме щения,.определяют размер ступеньки.

Клиновидный компенсатор оптической разности хода используется для изменения оптического пути светового пучка, прошедшего через одно из отверстий двойной щели

16. Его конструкция аналогична конструкции клинового компенсатора, используемого в известном интерферометре Л ИР-1. При контроле величины рассогласования между элементами составного зеркала первоначально фиксируется индексом положение интерференционной картины, сформированной отраженным от эталонной поверхности 5 пучком белого света. При наличии ступеньки регистрируемая интерференционная картина, образованная лучами, прошедшими эталонную поверхность 5 и отраженными от составного зеркала 7, смещена относительно индекса. Перемещая с .помощью блока управления 18 подвижный

клин клинового компенсатора 16, вносим дополнительную разность хода в один из дифрагирующих пучков и смещаем регистрируемую интерференционную картину в положение,отмеченное индексом. По величине перемещения клина определяется размер ступеньки.

Зеркальная призма 13 Дове предназначена для такой ориентации изображения двойной щели 16 на поверхности контроли- руемого зеркала, при которой изображение щели Ш1 располагается на .центральном сегменте, а щели Ш2 - на одном из боковых (см. фиг 2). С помощью привода 14 призма может вращаться и фиксироваться в опре- деленных положениях. При ее повороте пучок белого света выполняет круговое сканирование по поверхности контролируемого зеркала 7 относительно его оси. Это позволяет последовательно освещать боко- вые сегменты составного зеркала 7 и,анали- зирую получаемые интерференционные картины, контролировать размер ступеньки между центральным и боковым сегментами.

Таким образом, деталь признается год- ной, если искривление интерференционных линий в монохроматическом свете не превышает заданного значения и отсутствует смещение относительно отсчетного индекса интерференционных полос в белом свете для любой пары сегментов составного зеркала. Ф о рму л а изобретения;-.

Интерферометр для контроля формы асферических поверхностей составных зеркал, содержащий последовательно установленные лазер/расширитель светового пучка, светоделитель, плоскопараллельную пластину с эталонной поверхностью и компенсатор аберраций нормалей и блок интерференционной картины, размещенный на выходе интерферометра, о т л и ч а ю щ и й- с я тем, что, с целью повышения точности контроля, он снабжен последовательно установленными источником белого света, формирователем пучка белого света, вторым светоделителем, зеркальной призмой с приводом ее поворота и фиксации вокруг оптической оси, перпендикулярной оси лазерного излучения, и третьим светоделителем, установленным между первым светоделителем и плоскопараллельной пластиной, и последовательно размещенными в отраженном от второго светоделителя потоке двойной щелью, клиновым компенсатором j; блоком перемещения клина и блоком анализа интерференционной картины в белом свете, компенсатор аберраций нормалей выполнен зеркальным, а первый и третий светоделители выполнены клиновидными с углом клина не более 1,5° и ориентированынаправлениямиклиновидности в противоположные стороны.

фиг.