Интерферометр для контроля формы оптических поверхностей Советский патент 1983 года по МПК G01B9/21 G01B11/24 

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике , предназначено для контроля оптических поверхностей и может быть использовано преимущественно в производстве, занятом изготовлением крупногабаритных оптических деталей с выпуклыми поверхностями.

Известен интерферометр для контроля поверхностей оптических деталей, содержащий осветительную систему, светоделитель, ббъектив, голограмму контролируемой поверхности и регнстратор интерферен101онной картины 11..

Недостатком известного интерферометра является низкая Точность контроля выпуклых поверхностей, обусловленная тем, что лучи света падают на контролируемую поверхность не по нормалям к ней, а также необходимостью изготовления эталонной оптической поверхности тех же параметров, что и контролируемая.

Наиболее близким по технической . сущности к изобретению является интерферометр для контроля формы оптических поверхностей, содержащий рас положенйые один за другим источник когерентного излучения и ориентированный под углом к его оптической

оси светоделитель, установленные последовательно в ходе излучения по одну сторону от светоделителя объектив , положительную оптическую систему и голограмл«ный компенсатор, образующие рабочую ветвь, и расположенную в ходе излучения по другую сторону от светоделителя систему плоских зеркал, образующйх опорную

10 ветвь .JZJ.

Недостатком этого интерферокютра Является сравнительно низкая точность контроля выпуклых поверхностей, обусловленная необходимостью использова15ния эталонной- поверхности с теми же параметрами, что и у контролируемой . поверхности.

Цель изобретения - повыюёние точности контроля выпукшлс поверхностей.

20

Поставленная цель достигается тем, что интерферометр снабжен синтезированной гблограммой, установленной между объективом и положительной оп-, тической системой с возможностью вы25вода из хода излучения, и плоским зеркалом, расположенным за гопограммшым компенсатором в опорной ветви перпендикулярно ее оптической оси.

На чертеже представлена принци30пиальная схема одного из возможных вариантов интерферометра для контро ля формы оптических поверхностей. Интерферометр содержит источник когерентного излучения, выполненный в виде лазера 1 и телескопической системы 2, светоделитель 3, плоское зеркало 4, объектив 5, синтезирован ную голограмму б, положительную оптическую систему 7, проекционный об ектив 8, гопограммный компенсатор 9 систему плоских зеркал 10, 11 и пло кое зеркало 12. Кроме того, на чергеже показаны контролируемая поверх ность 13 и интерферирующие волны а и а2.. Телескопическая система 2 расположена в ходе излучения лазера 1. Светоделитель 3 размещен за телеско пической системой 2 под углом к ее оптической оси. Элементы схемы 4-8 установлены по одну сторону от светоделителя и образуют рабочую ветвь интерферометра, а элементы схемы 10 и 11 - по другую сторону от светоделителя и образуют опорную ветвь Плоское зеркало 12 расположено за голограммнь компенсаторе 9 в опорной ветви перпендикулярно к ее оптической оси. Синтезированная голограмма 6 установлена между объективом 5 и положительной оптической системой 7 и предназначена для формирования расходявдегося волнового фронта, аберрации нормалей которого равны аберрациям нормалей контролируемой поверхности 13 в случае отсутствия ошибок ее формы, Голограммный компенсатор 9 представляет собой фотографическую пластинку с записанной на ней голограммо волнового фронта, формируемого рабо чей ветвью интерферометра (элементы 4-8 схекЕл). Оптическая деталь с контролируемой поверхностью 13 устанавливается в рабочей ветви интерферометра между положительной оптической системой 7 и объективом 5 в положение при котором поверхность 13 обращена к оптической системе 7. Проекционный объектив 8 предназна чей для оптического сопряжения контроли| ув1«юй поверхности 13 с плоскойтью голограммного компенсатора 9. Интерферометр работает следующим образом. Излучение лазера Г расширяется телескопической системой 2, проходит светоделитель 3 и зеркалами 10 и 11 направляется на голограммный компенсатор 9. Часть излучения восстанавливает с компенсатора 9 волну а,| сравнения а другая часть возвращается плоским зеркалом 12 вновь на компенсатор 9 и восстанавливает волну, идентичную волне а, но распространяющуюся в противоположном ей направлении. Волна, идентичная волне а-, , проходит проекционный объектив 8, положительную оптическую систему 7 и падает на контролируемую поверхность 13 по нормалям к ней. Отразившись от поверхности 13, волна проходит злементы 7 и 8 рабочей ветви интерферометра, а также компенсатор 9 в обратном направлении и представляет собой рабочую волну aj г несущую информацию об ошибках поверхности 13. Волны а -, и aj интерферируют, а получаемая интерференционная картина характеризует качествр контролируемой поверхности 13. Формирование голограмМного компенсатора 9 осуществляют в схеме интерферометра перед контролем поверхности 13 следующим образом. Излучение лазера 1 направляют с помощью светоделителя 3 и плоского зеркала 4 в объектив 5, который преобразует его в сферический волновой фронт, поступающий на синтезированную голограмму б. Голограмма б рассчитана и изготовлена так, что падающий на нее сферический волновой фронт восстанавливает асферический волновой фронт, аберраций нормалей которого равны аберрациям нормалей контролируемой поверхности 13 при отсутствии ошибок ее формы, т.е. асферический волновой фронт, эквидистантный поверхности 13 при установке ее в положение контроля. Асферический волновой фронт проходит положительную оптическую систему 7 , объектив 8 и интерферирует с плоским волновым фронтом опорной ветви интерферометра. Полученная таким образом интерференционная картина регистрируется на фотопластинке и представляет собой голограммный компенсатор 9. Синтезированную голограмму 6 выводят из хода- лучей при формировании компенсатора 9 в том случае, если контролируемая поверхность 13 является сферической. Использование проекционного объектива 8, осуществляющего оптическое сопряжение контролируемой поверхности 13 с плоскостью голограммного компенсатора 9, позволяет сформировать его в виде голограмил сфокусированного изображения, что снижает требования к юстировке компенсатора 9 в схеме интерферометра. Благодаря тому, что формирование гологргилмного компенсатора 9 при контроле асферических поверхностей осуществляется с помощью синтезированной голограммы б, отпадает необходимость использования для зтих це