DE3050222C2

DE3050222C2 - Interferometer for checking the shape of convex surfaces of optical elements

Info

Publication number: DE3050222C2
Application number: DE3050222T
Authority: DE
Inventors: Daniil Trofimovi&ccaron; Moskva Puryaev
Original assignee: Moskovskoe Vyssee Techniceskoe Ucilisce Imeni Ne Baumana Moskva Su
Current assignee: Moskovskoe Vyssee Techniceskoe Ucilisce Imeni Ne Baumana Moskva Su
Priority date: 1980-01-30
Filing date: 1980-01-30
Publication date: 1985-07-18
Also published as: DE3050222T1; JPS57500166A; GB2079488A; WO1981002199A1; JPS6023281B2; GB2079488B

Description

terferometer, in denen Kompensatoren verwendet werden, mit deren Hilfe eine ebene oder kugelförmige Wellenfront in eine Wellenfront mit notwendiger Form umgebildet wird.terferometers in which compensators are used, with the help of which a flat or spherical wave front is transformed into a wave front with the necessary shape will.

In solchen Interferometern besteht die Aufgabe der Kontrolle darin, Information über Fehler der kontrollierten Fläche gleichzeitig in allen Zonen der Räche und nicht nur auf einzelnen Abschnitten zu sammeln. Diese Aufgabe wird mW Hilfe eines !Compensators gelöst, der so berechnet wird, daß die Lichtstrahlen zu einem homozentrischen Bündel geformt werden, dessen Scheitel im Zenirum der zu kontrollierenden konvexen Kugelflächen liegt Wenn letztere zu einer Linse gehört, muß der Kompensator unter Berücksichtigung des Einflusses der anderen Linsenfläche berechnet werden, um die konvexe Oberfläche ebenso zu kontrollieren, wie die konkave Oberfläche vom Krümmungszentrum aus. Das erfordert die Anwendung einer Vielzahl von Kompensatoren mit individueller Zweckbestimmung, da jeder von ihnen nur für die Kontrolle einer Linse mit ganz bestimmter Konfiguration einsetzbar ist.In such interferometers the task of the control is to provide information about errors of the controlled Collect area simultaneously in all zones of revenge and not just on individual sections. These Task is solved mW with the help of a! Compensator, the is calculated so that the light rays are formed into a homocentric bundle, the apex of which lies at the center of the convex spherical surfaces to be checked. If the latter belongs to a lens, it must the compensator can be calculated taking into account the influence of the other lens surface Control the convex surface as well as the concave surface from the center of curvature. That requires the use of a variety of expansion joints with an individual purpose, as each of them can only be used to control a lens with a very specific configuration.

In den Fällen, in denen die zu kontrollierende Fläche zu einem aus einem undurchsichtigen Material angefertigten optischen Element gehört, ist ein Interferometer auf der Basis eines Kompensators für die Kontrolle konvexer Flächen mit Hilfe von in das Material des optischen Elements eindringenden Strahlen prinzipiell nicht verwendbar.In those cases where the area to be controlled Part of an optical element made of an opaque material is an interferometer on the basis of a compensator for the control of convex surfaces with the help of in the material of the optical Element penetrating rays principally not usable.

Bekannt (Kolomijzow J. M. »Interferometer«, Leningrad, Verlag »Maschinostrojenije«, 1976, S. 296) ist auch ein Interferometer für die Kontrolle der Form konvexer Kugelflächen optischer Elemente, das eine monochromatische Lichtquelle und hinter der Lichtquelle hintereinander in Strahlenrichtung angeordnet ein Einstellobjektiv, einen Strahlteiler, einen Kompensator, ein Linsensystem, dessen in Strahlenrichtung zuletzt gelegene Oberfläche eine geeichte konkave Kugelfläche darstellt, deren Krümmungszentrum mit Hilfe des Kompensators optisch mit dem hinteren Brennpunkt des Ei.istellobjektivs gekoppelt ist, und ein System für die Aufzeichnung des Interferenzbildes enthält.Known (Kolomijzow J. M. "Interferometer", Leningrad, Verlag "Maschinostrojenije", 1976, p. 296) is also an interferometer for checking the shape convex spherical surfaces of optical elements, which is a monochromatic light source and behind the light source one behind the other in the direction of the beam an adjustment lens, a beam splitter, a compensator, a lens system whose last surface in the direction of the rays is a calibrated concave spherical surface represents whose center of curvature with the help of the compensator optically with the rear focal point of the egg .istula lens is coupled, and contains a system for recording the interference image.

Ein solches Interferometer ermöglicht die Kontrolle konvexer Kugelflächen optischer Elemente mit relativ kleinen Durchmessern (unter 100... 150 mm) und einem bestimmten Verhältnis D/R, wobei D der Durchmesser und Ader Radius der zu kontrollierenden Fläche istSuch an interferometer enables the control of convex spherical surfaces of optical elements with relatively small diameters (less than 100 ... 150 mm) and a certain ratio D / R, where D is the diameter and the radius of the surface to be checked

Die Verwendung des bekannten Interferometers ist erschwert bei der Kontrolle konvexer Kugelflächen mit großen Durchmessern (in der Größcnordnur.g b00 ... 600 mm) und mit einem anderen Verhältnis D/R, da in diesem Fall das Linsensystem mit der geeichten Oberfläche ausgetauscht werden muß und zeitaufwendige Justieruiigsarbeiten erforderlich sind. Außerdem hat das nach dem bekannten Schema gebaute Interferometer unvertretbar große Außenabmessungen.The use of the known interferometer is more difficult when checking convex spherical surfaces with large diameters (in the size range b00 ... 600 mm) and with a different D / R ratio, since in this case the lens system with the calibrated surface has to be exchanged and time-consuming adjustments are required. In addition, the interferometer built according to the known scheme has unacceptably large external dimensions.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Interferometer der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4 beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Oberflächen konvexer optischer Elemente mit verschiedenen Durchmesser/Krümmungsradiusverhältnissen kontrolliert werden können, ohne zeitaufwendige Justierarbeiten aufwenden zu müssen, wobei das Interferometer geringe Außenabmessungen aufweist.The invention is based on the object of providing an interferometer as described in the preambles of patent claims 1 and 4 described type so that the surfaces of convex optical elements with different Diameter / radius of curvature ratios can be controlled without time-consuming adjustment work to have to spend, the interferometer having small external dimensions.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei Interferometern der in den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4 beschriebenen Art durch die in den Kennzeichen dieser Ansprüche aufgeführten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.According to the invention, this object is achieved in the case of interferometers as described in the preambles of patent claims 1 and 4 described by the features listed in the characteristics of these claims. Beneficial Refinements of the invention emerge from the subclaims.

Ein nach der vorliegenden Erfindung gefertigtes Interferometer ermöglicht die Kontrolle konvexer Kugelflächen von optischen Elementen mit großen Durchmessern und mit zwei Bereichen der maximalen Weite des Verhältnisses D/R, wobei weder Konstruktionsänderungen am Interferometer noch eine zusätzliche Justierung der Baugruppen noch ein Austausch von Elementen durch andere bei der Kontrolle von Oberflächen mit unterschiedlichen Werten des Verhältnisses D/R erforderlich sind.An interferometer manufactured according to the present invention enables the control of convex spherical surfaces of optical elements with large diameters and with two areas of the maximum width of the ratio D / R, with neither design changes to the interferometer nor an additional adjustment of the assemblies nor an exchange of elements by others the control of surfaces with different values of the ratio D / R are required.

Alle Elemente des Interferometers sind stationär angebracht und bilden kompakte optische Baugruppen, die bequem auf einer optischen Bank angeordnet werden können und sich für den Fall eines Transports bequem in Blöcke zerlegen lassen.All elements of the interferometer are stationary and form compact optical assemblies that are conveniently placed on an optical bench and can be easily disassembled into blocks in the event of transport.

In einem erfindungsgemäßen Interferometer wird der Obergang von einem Bereich für den Wert D/R der zu kontrollierenden Flächen auf einen anderen Bereich einfach durch Umstellen des Spiegels^vstems vorgenommen, das die Strahlen zu dem zusätzlichen Objektiv leitet, wobei keine zusätzliche Justierung des. Interferometers erforderlich ist.In an interferometer according to the invention, the transition from one area for the value D / R of the surfaces to be checked to another area is carried out simply by ^{moving the mirror v} stem which guides the beams to the additional objective, with no additional adjustment of the interferometer required is.

Die gleichzeitige Verwendung von zwei geeichten konvexen Kugelflächen mit verschiedenem Verhältnis D/R im optischen System des Interferometers ist vom ökonomischen Standpunkt aus zweckmäßiger als die Verwendung von zwei bekannten Interferometern, die ebensolche geeichten Oberflächen enthalten, oder eines bekannten Interferometers, in dem austauschbare Linsen mit den gleichen geeichten Oberflächen verwendet werden.The simultaneous use of two calibrated convex spherical surfaces with different ratios D / R in the optical system of the interferometer is more expedient from an economic point of view than the use of two known interferometers which contain the same calibrated surfaces, or a known interferometer in which interchangeable lenses with the the same calibrated surfaces can be used.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsvarianten näher erläutert, die in der Zeichnung veranschaulicht sind; dabei zeigtIn the following the invention is explained in more detail with reference to variant embodiments shown in the drawing are illustrated; thereby shows

F i g. 1 das optische Schema eines Interferometers und den Strahlengang bei der Kontrolle konvexer Oberflächen für einen Bereich des Verhältnisses D/R; F i g. 1 shows the optical scheme of an interferometer and the beam path when checking convex surfaces for a range of the ratio D / R;

F i g. 2 das gleiche optische Schema wie in F i g. 1 und den Strahlengang bei der Kontrolle konvexer Oberflächer für einen anderen Bereich des Verhältnisses D/R; F i g. 2 shows the same optical scheme as in FIG. 1 and the beam path when checking convex surfaces for another range of the ratio D / R;

F i g. 3 eine Ausführungsvariante des Linsensystems, die für die Kontrolle konvexer Kugelflächen mit kleinem Verhältnis D/R geeignet ist;F i g. 3 shows a variant of the lens system which is suitable for checking convex spherical surfaces with a small D / R ratio;

Fig.4 eine Ausführungsvariante des Linsensystems, die für die Kontrolle konvexer Kugelflächen mit großen Werten des Verhältnisses D/R geeignet ist.4 shows a variant of the lens system which is suitable for the control of convex spherical surfaces with large values of the ratio D / R.

Das in F i g. 1 dargestellte Interferometer enthält eine monochromatische Lichtquelle 1, z. B. einen Helium-Neon-Laser, einen ebenen Umlenkspiegel 2 der eine Lage I und eine Lags II einnehmen kann, und ein Einstellobjektiv 3, als das ein Mikroobjektiv mit telezentri, sehen Strahlengang verwendet werden kann. Das Einstcllobjeictiv 3 nimmt die am Spiegel 2 reflektierten Strahlen der Lichtquelle 1 auf und bildet eire punktförmige Lichtquelle, die im hinteren Brennpunkt F₁ des Objektes 3 liegt.The in Fig. 1 shown interferometer contains a monochromatic light source 1, z. B. a helium-neon laser, a flat deflecting mirror 2 of a position I and a position II can occupy, and an adjustment lens 3, as a micro-lens with telecentric, see beam path can be used. The Eincllobjeictiv 3 picks up the rays of the light source 1 reflected on the mirror 2 and forms a point-like light source which lies in the rear focal point F _{1 of} the object 3.

Hinter dem Objekt 3 liegt in Strahlrichtung ein Strahlteiler 4, der;. B. in Form eines Würfels mit einer halbdurchsichtigen Fläche ausgeführt ist und die Lichtstrahlen zu einem Kompensator 5 hin ablenkt, der in Form einer einzelnen Linse oder einer Gruppe von Linsen ausgeführt ist.Behind the object 3 is a beam splitter 4 in the direction of the beam; B. in the form of a cube with a semi-transparent surface and deflects the light rays to a compensator 5, which in Form of a single lens or a group of lenses is carried out.

Die optische Achse des Kompensators 5 ist mit der optischen Achse des Objektivs 3 mit Hilfe des Strahlteilers 4 gekoppelt. Hinter dem Kompensator 5 liegt auf dessen optischer Achse ein Linsensystem 6, das aus den Linsen 7, 8, 9 und 10 besteht. Die letzte Oberfläche A The optical axis of the compensator 5 is coupled to the optical axis of the objective 3 with the aid of the beam splitter 4. Behind the compensator 5, on its optical axis, there is a lens system 6, which consists of the lenses 7, 8, 9 and 10. The final surface A

des Linsensystems 6 stellt eine geeichte konkave Kugelfläche dar deren Krümmungszentrum optisch mit dem hinteren Brennpunkt F\ des Objektivs 3 mit Hilfe des Kompensator 5 gekoppelt ist. Die im Strahlengang erste Oberfläche B des Linsensystems 6 stellt ebenfalls eine geeichte konkave Kugelfläche dar, ihr Krümmungsradius weicht jedoch wesentlich vom Krümmungsradius der Fläche A ab.of the lens system 6 represents a calibrated concave spherical surface, the center of curvature of which is optically coupled to the rear focal point F \ of the objective 3 with the aid of the compensator 5. The first surface B of the lens system 6 in the beam path also represents a calibrated concave spherical surface, but its radius of curvature deviates significantly from the radius of curvature of surface A.

Für die Aufzeichnung des während des Kontrollprozesses bei der Reflexion der Strahlen an der Oberfläche A entstehenden Interferenzbildes dient das Registriersystem 11, das auf der optischen Achse des Linsensystems 6 und des Kompensator 5 hinter dem Strahlteiler 4 liegt. Das Registriersystem 11 kann z. B. wie in F i g. I aus einem fotografischen Objektiv 12 und e ner lichtempfindlichen Schicht 13 bestehen.The recording system 11, which is located on the optical axis of the lens system 6 and the compensator 5 behind the beam splitter 4, is used to record the interference image that occurs during the control process when the rays are reflected on the surface A. The registration system 11 can e.g. B. as in FIG. I consist of a photographic lens 12 and a light-sensitive layer 13.

Hinter dem Linsensystem 6 in Strahlrichtung ist in F i g. 1 ein optisches Element 14 angeordnet, dessen zu kontrollierende Oberfläche 15 so gelegen ist, daß ihr Krümmungszentrum mit dem Krümmungszentrum der geeichten Fläche A zusammenfällt.Behind the lens system 6 in the direction of the beam is shown in FIG. 1, an optical element 14 is arranged, the surface 15 of which is to be checked so that its center of curvature coincides with the center of curvature of the calibrated surface A.

Weiter liegen dem Linsensystem 6 auf dessen optischer Achse ein zusätzlicher Kompensator 16 und ein zusätzlicher Strahlteiler 17, mit dessen Hilfe die optische Achse des Kompensators 16 mit der Achse eines zusätzlichen Einstellobjektivs 18 gekoppelt ist. Der hintere Brennpunkt F₂ des Objektivs 18 ist mit Hilfe des Kompensators 16 optisch mit dem Krümmungszentrum der geeichten konkaven Kugelfläche ödes Linsensystems 6 gekoppelt.Furthermore, the lens system 6 has an additional compensator 16 and an additional beam splitter 17 on its optical axis, with the aid of which the optical axis of the compensator 16 is coupled to the axis of an additional adjustment lens 18. The rear focal point F _{2 of} the objective 18 is optically coupled to the center of curvature of the calibrated concave spherical surface of the lens system 6 with the aid of the compensator 16.

Hinter dem Str.ihlteiler 17 liegt auf der optischen Achse des Linsensystems 6 ein zusätzliches Registriersystem 19 des während des Kontrollprozesses bei der Reflexion der Strahlen an der geeichten konkaven Kugelfläche B entstehenden Interferenzbildes.Behind the beam splitter 17, on the optical axis of the lens system 6, there is an additional registration system 19 of the interference image produced during the control process when the rays are reflected on the calibrated concave spherical surface B.

Außerdem ist für die Einleitung der Strahlen in das Objektiv 18 unbeweglich ein ebener Spiegel 20 (oder eine Gruppe von Spiegein) aufgesteiit, der zusammen mit dem Umlenkspiegel 2 ein Spiegelsystem für die Zuleitung der Strahlen von der Lichtquelle 1 zum zusätzlichen Einstellobjektiv 18 bildet.In addition, a flat mirror 20 (or a group of mirrors) which, together with the deflecting mirror 2, form a mirror system for the supply line the rays from the light source 1 to the additional adjustment lens 18 forms.

In F i g. 2 ist ein optisches Schema für das gleiche Interferometer wie in F i g. 1 abgebildet, jedoch mit dem Unterschied, daß das optische Element 21 zwischen dem Kompensator 5 und dem Linsensystem 6 angeordnet ist und die zu kontrollierende Fläche 22 des Elements 21 so liegt, daß das Krümmungszentrum der Fläche 22 mit dem Krümmungszentrum der Fläche B zusammenfällt.In Fig. 2 is an optical scheme for the same interferometer as in FIG. 1, but with the difference that the optical element 21 is arranged between the compensator 5 and the lens system 6 and the surface 22 of the element 21 to be checked is so that the center of curvature of the surface 22 coincides with the center of curvature of the surface B.

In F i g. 1 und 2 ist ein Linsensystem 6 dargestellt, das aus zwei Konkavkonvexlinsen 7 und 10 und zwei zwischen ihnen gelegenen Plankonvexlinsen 8 und 9 besteht Die konvexen Flächen der Linsen 7 und 10 sind zu den Planflächen der Linsen 8 und 9 gewendetIn Fig. 1 and 2, a lens system 6 is shown, which consists of two concavo-convex lenses 7 and 10 and two between Plano-convex lenses 8 and 9 are located in them. The convex surfaces of the lenses 7 and 10 are closed the flat surfaces of the lenses 8 and 9 turned

F i g. 3 zeigt eine Variante des Linsensystems 6', das aus zwei Konkavkonvexlinsen 23 und 24 und einer zwischen ihnen gelegenen Bikonvexlinse 25 besteht Die konkaven Flächen A und β der Linsen 24 bzw. 23 stellen geeichte Kugelflächen dar.F i g. 3 shows a variant of the lens system 6 ', which consists of two concave convex lenses 23 and 24 and a biconvex lens 25 located between them. The concave surfaces A and β of the lenses 24 and 23 represent calibrated spherical surfaces.

In F i g. 4 ist eine Variante des Linsensystems 6" dargestellt, das aus zwei Konkavkonvexlinsen 26 und 27 mit geeichten konkaven Kugelflächen B bzw. A besteht Wenigstens eine der konvexen Kugelflächen 28 oder 29, im angegebenen Beispiel die Fläche 28, weicht von der Kugelform ab und erfüllt zusammen mit der Kugelfläche 29 die Funktion des Haupt- und des Zusatzkompensators 5 (F i g. 1) und 16. Diese werden in diesem Fall aus dem Interferometer herausgenommen und das Linsensystem 6" (F i g. 4) wird zwischen den Strahlteilern 4 und 17 (Fig. 1 und 2) angeordnet. Dabei ist die optische Kopplung des hinteren Brennpunkts Fi des Objektivs 3 mit dem Krümmungszentrum der Fläche A und des hinteren Brennpunkts F2 des Objektivs 18 mit dem Krümmungszentrum der Fläche B durch die Form der Oberfläche 29 und 28 gewährleistet.In Fig. 4 shows a variant of the lens system 6 ″, which consists of two concave convex lenses 26 and 27 with calibrated concave spherical surfaces B and A , respectively. At least one of the convex spherical surfaces 28 or 29, in the example given the surface 28, deviates from the spherical shape and fulfills together with the spherical surface 29 the function of the main and the additional compensator 5 (FIG. 1) and 16. In this case, these are removed from the interferometer and the lens system 6 ″ (FIG. 4) is placed between the beam splitters 4 and 17 (Fig. 1 and 2) arranged. The optical coupling of the rear focal point Fi of the objective 3 with the center of curvature of the surface A and the rear focal point F2 of the objective 18 with the center of curvature of the surface B is ensured by the shape of the surface 29 and 28.

Die Kontrolle der Form konvexer Oberflächen von optischen Elementen mit dem dargestellten Interferometer kann für zwei Bereiche des Verhältnisses D/R vorgenommen werden.The control of the shape of convex surfaces of optical elements with the interferometer shown can be carried out for two ranges of the ratio D / R.

Für die Kontrolle in einem Bereich wird der Umlenkspiegel 2 (Fig. 1) in Lage I gebracht. Die von der monochromatischen Lichtquelle 1 ausgehenden Strahlen treffen auf den Umlenkspiegel 2 und werden von ihm zum Einstellobjektiv 3 gelenkt. Der Strahlengang ist in Fig. 1 durch Pfeile angedeutet. Die Lichtstrahlen gehen nacheinander durch den Strahlteiler 4, den Kompensator 5 und die Linsen 7, 8, 9 und 10 treffen senkrecht auf die geeichte Fläche A auf, werden an ihr teilweise reflektiert und treten teilweise durch sie hindurch und fallen senkrecht auf die zu kontrollierende Oberfläche 15. Dabei interferieren die an den Flächen A und 15 reflektierten Lichtstrahlen miteinander und erzeugen ein Interferenzbild, zu dessen Aufzeichnung das System 11 dient. Die weitere Bearbeitung des Interferenzbildes zum Zweck des Auffindens von Formfehlern der zu kontrollierenden Fläche 15 wird nach traditionellen Methoden vorgenommen und daher nicht näher beschrieben. The deflection mirror 2 (FIG. 1) is brought to position I for checking in one area. The rays emanating from the monochromatic light source 1 strike the deflecting mirror 2 and are deflected by it to the adjustment lens 3. The beam path is indicated in Fig. 1 by arrows. The light rays go one after the other through the beam splitter 4, the compensator 5 and the lenses 7, 8, 9 and 10 perpendicularly to the calibrated surface A , are partially reflected on it and partially pass through it and fall perpendicularly onto the surface to be checked 15. The light beams reflected on surfaces A and 15 interfere with one another and generate an interference image, which system 11 is used to record. The further processing of the interference image for the purpose of finding form defects in the surface 15 to be checked is carried out according to traditional methods and is therefore not described in more detail.

jo Für die Durchführung der Kontrolle im anderen Bereich wird der Umlenkspiegel 2 (F i g. 2) in Lage II gebracht. jo For carrying out the control in the other area the deflection mirror 2 (FIG. 2) is brought into position II.

Die von der monochromatischen Lichtquelle 1 ausgehenden Strahlen werden am Spiegel 20 reflektiert, gelangen in das zusätzliche Einstellobjektiv 18 und fallen, nachdem sie nacheinander den zusätzlichen Strahlteiler 17, den zusätzlichen Kompensator 16 und die Linsen 10 bis 7 durchlaufen haben, senkrecht auf die geeichte Oberfläche B. Die von der Oberfläche B und γοη der zu kontrollierenden Fläche 22 des optischen Elements 21 reflektierten Strahlen interferieren miteinander und erzeugen ein Interferenzbild, zu dessen Aufzeichnung ein zusätzliches Registriersystem 19 dient
Die geeichten konkaven Flächen A und B, die zu den Linsen 10 bzw. 7 gehören (F i g. 1 und 2), haben etwa gleiche lichte Durchmesser, aber sehr unterschiedliche Krümmungsradien, deren Verhältnis etwa 1 :2,5 beträgt Dieser Umstand ermöglicht die Verwendung der geeichten Flächen A und B für die Kontrolle konvexer Kugelflächen mit unterschiedlichem Verhältnis D/R. The rays emanating from the monochromatic light source 1 are reflected on the mirror 20, reach the additional adjustment lens 18 and, after having passed through the additional beam splitter 17, the additional compensator 16 and the lenses 10 to 7, fall perpendicularly onto the calibrated surface B. . the reflected to be inspected surface 22 of the optical element 21 beams from the surface B and γοη interfere with each other and produce an interference pattern, whose recording an additional registration system 19 serves
The calibrated concave surfaces A and B, which belong to the lenses 10 and 7 (FIGS. 1 and 2), have approximately the same clear diameter, but very different radii of curvature, the ratio of which is approximately 1: 2.5 the use of the calibrated surfaces A and B for the control of convex spherical surfaces with different ratios D / R.

Das Linsensystem 6 (F i g. 1, 2) wird zweckmär-g für die Kontrolle konvexer Kugelflächen mit zwei Bereichen des Verhältnisses D/R, die etwa im Inervall 0,2... 0,6 liegen, angewandtThe lens system 6 (FIGS. 1, 2) is expediently used for the control of convex spherical surfaces with two ranges of the ratio D / R, which are approximately in the interval 0.2 ... 0.6

Für die Kontrolle konvexer Kugelflächen mit größerem Verhältnis D/R in der Größenordnung 0,7 und mehr ist die Verwendung des in Fig.4 abgebildeten Linsensystems 6" zweckmäßig.
Für die Kontrolle konvexer Kugelflächen mit kleinem Verhältnis D/R in der Größenordnung von 0,05 und weniger ist die Verwendung des in F i g. 3 abgebildeten Linsensystems 6' angezeigtFor the control of convex spherical surfaces with a larger ratio D / R of the order of magnitude 0.7 and more, the use of the lens system 6 ″ shown in FIG. 4 is expedient.
For the control of convex spherical surfaces with a small ratio D / R on the order of 0.05 and less, the use of the method shown in FIG. 3 shown lens system 6 'displayed

Das Interferometer mit dem Linsensystem 6' (F i g. 3) oder das mit dem Linsensystem 6" (F i g. 4) arbeitet analog wie das in F i g. 1 und 2 abgebildete Interferometer.The interferometer with the lens system 6 '(FIG. 3) or that with the lens system 6 "(FIG. 4) works in an analogous manner like that in Fig. 1 and 2 interferometers shown.

Die in Fig. i bis 4 abgebildeten ünsensysteme 6,6' und 6" stellen einzelne optische Baugruppen dar, deren Durchmesser die Durchmesser der zu kontrollierendenThe system systems 6,6 'shown in Fig. I to 4 and 6 ″ represent individual optical assemblies, the diameter of which corresponds to the diameter of the

Flächen praktisch nicht übersteigen, wobei die Gesamtdicke der Linsen und der Luftzwischenräume wesentlich kleiner ist als der Durchmesser des Linsensystems. Die übrigen Baugruppen des Interferometers sind wesentlich kompakter als das Linsensystem, wodurch eine schnelle Montage des Interferometers auf einer optischen Bank möglich ist.Practically not exceeding areas, the total thickness of the lenses and the air spaces being substantial is smaller than the diameter of the lens system. The other components of the interferometer are essential more compact than the lens system, which allows quick mounting of the interferometer on an optical Bank is possible.

Die Fig. 1 und 2 entsprechende Variante des Interferometers ermöglicht die Kontrolle konvexer Kugelflächen mit einem Durchmesser bis 600 mm mit zwei Bereichen D/R, die etwa 0,6 und 0,24 betrafen. Das optische System eines solchen Interferometers gewährleistet die Bildung einer kugelförmigen Wellenfront, die auf die geeichten Flächen A und B auftritt, wobei die Abweichung der Wellenfront von der Kugelform im ι; schlimmsten Fall nicht mehr als die Wellenlänge λ der Lichtquelle I beträgt. Die Herstellung geeichter konvexer Kugelflächen A, flfür das Linsensystem 6 mit hoher Genauigkeit ruft keine Schwierigkeiten hervor, wodurch eine Kontrollgenauigkeit nicht schlechter als ^Λο und unter Berücksichtigung der Eigenfehler der geeichten Kugelflächen nicht schlechter als ^/20 garantiert wird. Das Interferometer ermöglicht die Kontrolle von in der Praxis am häufigsten auftretenden konvexen Kugelflächen von Linsen für lichtstarke fotografische Objektive mit langer Brennweite.The variant of the interferometer corresponding to FIGS. 1 and 2 enables the control of convex spherical surfaces with a diameter of up to 600 mm with two areas D / R, which concerned about 0.6 and 0.24. The optical system of such an interferometer ensures the formation of a spherical wave front that occurs on the calibrated surfaces A and B , the deviation of the wave front from the spherical shape in ι; in the worst case no more than the wavelength λ of the light source I. The production of calibrated convex spherical surfaces A, fl for the lens system 6 with high accuracy does not cause any difficulties, which guarantees a control accuracy no worse than ^ Λο and, taking into account the inherent errors of the calibrated spherical surfaces, no worse than ^ / 20. The interferometer enables the control of convex spherical surfaces, which occur most frequently in practice, of lenses for high-intensity photographic lenses with long focal lengths.

Das Interferometer ist z. B. für die Kontrolle der Form konvexer Kugelflächen von Linsen für lichtstarke fotografische Objektive mit langer Brennweite bestimmt. The interferometer is e.g. B. for the control of the shape of convex spherical surfaces of lenses for bright ones Long focal length photographic lenses intended.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

J5J5

4040

4545

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6060

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Claims

Patent claims:

1. Interferometer für die Kontrolle der Form konvexer Oberflächen optischer Elemente, das eine monochromatische Lichtquelle und in einem ersten optischen Strahlengang in Strahlrichtung hintereinander angeordnet, ein erstes Objektiv einen ersten Strahlteiler, einen ersten Kompensator,1. Interferometer for the control of the shape of convex surfaces of optical elements, the a monochromatic light source and arranged one behind the other in a first optical beam path in the beam direction, a first lens a first beam splitter, a first compensator,

ein Linsensystem, dessen in Strahlrichtung zuletzt gelegene Linsenoberfläche eine erste geeichte konkave Kugelfläche mit einem ersten Krümmungsradius darstellt, hinter der ein optisches Element mit zu kontrollierender konvexer Oberfläche, deren Krümmungsradius kleiner als der der ersten Kugelfläche ist, so angeordnet werden kann, daß dessen Krümmungsmittelpunkt mit dem der ersten Kugelfläche zusammenfällt, wobei die Strahlen zwischen der ersten Kugciiiäche und der zu kontrollierenden Oberfläche längs der rCrürnüiungsräuicTi verlaufen, und ein erstes System zum Aufzeichnen des bei den Reflexionen an der zu kontrollierenden Oberfläche und der ersten Kugelfläche entstehenden Interferenzbildes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten optischen Strahlengang, in Strahlrichtung hintereinander, ein Spiegelsystem (2,20), ein zweites Objektiv (18), ein zweiter Strahlteiler(17), ein zweiter '«'ompensator (16), das Linsensystem (6,6'), dessen in Strahlrichtung zuletzt gelegene Linsenoberfläche eine zweite geeichte konkave Kugelfläche (S) -nit einem zweiten Krümmungsradius darstellt, der von dem der ersten Kugelfläche (A) verschieden ist, hinter der ein optisches Element (21) mit zu kontrollierender konkaver Oberfläche (22), deren Krümmungsradius kleiner als der der zweiten Kugelfläche (B) ist, so angeordnet werden kann, daß dessen Krümmungsmittelpunkt mit dem der zweiten Kugelfläche (B) zusammenfällt, wobei die Strahlen zwischen der zweiten Kugelfläche (B) und der zu kontrollierenden Oberfläche (22) längs der Krümmungsradien verlaufen, und ein zweites System (19) zum Aufzeichnen des bei den Reflexionen an der zu kontrollierenden Oberfläche (22) und der zweiten Kugelfläche (B) entstehenden Interferenzbildes angeordnet sind.a lens system, the lens surface last located in the beam direction represents a first calibrated concave spherical surface with a first radius of curvature, behind which an optical element with a convex surface to be controlled, whose radius of curvature is smaller than that of the first spherical surface, can be arranged so that its center of curvature with that of the first spherical surface coincides, the rays running between the first spherical surface and the surface to be checked along the circumferential surface, and having a first system for recording the interference image resulting from the reflections on the surface to be checked and the first spherical surface, characterized in that in a second optical beam path, one behind the other in the beam direction, a mirror system (2,20), a second objective (18), a second beam splitter (17), a second compensator (16), the lens system (6,6 ') , its last located lenses in the direction of the beam surface represents a second calibrated concave spherical surface (S) with a second radius of curvature which is different from that of the first spherical surface (A) , behind which an optical element (21) with a concave surface to be controlled (22) whose radius of curvature is smaller than the the second spherical surface (B) can be arranged so that its center of curvature coincides with that of the second spherical surface (B) , the rays between the second spherical surface (B) and the surface to be controlled (22) running along the radii of curvature, and a second system (19) for recording the interference image arising from the reflections on the surface to be checked (22) and the second spherical surface (B) are arranged.

2 Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (6) zwei Konkav-Konvexlinsen (7, 10) und zwei zwischen diesen angeordnete Plankonvexlinsen (8, 9) aufweist, die mit ihren Planflächen den konvexen Flächen der Konkav-Konvexlinsen (7,10) zugewandt sind.2 interferometer according to claim 1, characterized in that the lens system (6) has two concave-convex lenses (7, 10) and two between them arranged planoconvex lenses (8, 9), which with their plane surfaces the convex surfaces of the Concave-convex lenses (7,10) are facing.

3. Interferometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Linsensystem (6') aus zwei Konkav-Konvexlinsen (23, 24) und einer zwischen ihnen gelegenen Bikonvexlinse (2S) besteht.3. Interferometer according to claim 1, characterized in that the lens system (6 ') consists of two Concave-convex lenses (23, 24) and a biconvex lens (2S) located between them.

4. Interferometer für die Kontrolle der Form konvexer Oberflächen optischer Elemente, das4. Interferometer for the control of the shape of convex surfaces of optical elements, the

eine monochromatische Lichtquelle und in einem ersten optischen Strahlengang in Strahlrichtung hintereinander angeordnet ein erstes Objektiv, einen ersten Strahlteiler,a monochromatic light source and arranged one behind the other in a first optical beam path in the beam direction a first lens, a first beam splitter,

ein Linsensystem, dessen in Strnhlrichtung zuletzt gelegene Linsenoberfläche eine erste geeichte konkave Kugelfläche mit einem ersten Krümmungsradius darstellt, hinter der ein optisches Element mit zu kontrollierender konvexer Oberfläche, deren Krümmungsradius kleiner als der der ersten Kugelfläche ist, so angeordnet werden kann, daß dessen Krümmungsmittelpunkt mit dem der ersten Kugelfläche zusammenfällt, wobei die Strahlen zwischen der ersten Kugelfläche und der zu kontrollierenden Oberfläche längs der Krümmungsradien verlaufen, unda lens system, the last lens surface of which in the direction of the beam represents a first calibrated concave spherical surface with a first radius of curvature, behind which an optical element also closes controlling convex surface, the radius of curvature of which is smaller than that of the first spherical surface is, can be arranged so that its center of curvature with that of the first spherical surface coincides, the rays running between the first spherical surface and the surface to be controlled along the radii of curvature, and

ίο ein erstes System zum Aufzeichnen des bei den Reflexionen an der zu kontrollierenden Oberfläche und der ersten Kugelfläche entstehenden Interferenzbildes aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einem zweiten optischen Strahlengang, inίο a first system for recording the reflections on the surface to be checked and the first spherical surface resulting interference pattern, characterized in, that in a second optical beam path, in

if; Strahlrichtung hintereinander, ein Spiegelsystem (2,20), ein zweites Objektiv (18), ein zweiter Strahlteiler (17), das Linsensystem (6"), wobei dieses aus 2wei Konif; Beam direction one behind the other, a mirror system (2,20), a second lens (18), a second beam splitter (17), the lens system (6 "), this from 2wei Kon kav-Konvexlinsen (26,27) besteht, wobei die konve xe Fläche (28) wenigstens einer der Linsen von der Kugeiform abweicht und ais Kompensator ausgebildet ist, und wobei die in Strahlrichtung zuletzt gelegene Linsenoberfläche des Linsensystems (6") einekav convex lenses (26,27), the convex xe surface (28) of at least one of the lenses deviates from the spherical shape and is designed as a compensator, and wherein the last lens surface of the lens system (6 ″) located in the beam direction is a zweite geeichte konkave Kugelfläche (B) mit einem zweiten Krümmungsradius darstellt, der von dem der ersten Kugelfläche (A) verschieden ist, hinter der ein optisches Element (21) mit zu kontrollierender konvexer Oberfläche (22), deren Krümmungsradiusrepresents a second calibrated concave spherical surface (B) with a second radius of curvature, which is different from that of the first spherical surface (A) , behind which an optical element (21) with a convex surface to be controlled (22), the radius of curvature of which kleiner als der der zweiten Kugelfläche (B) ist, so angeordnet werden kann, daß dessen Krümmungsmittelpunkt mit dem der zweiten Kugelfläche (B) zusammenfällt, wobei die Strahlen zwischen der zweiten Kugelfläche (B) und der zu kontrollierendenis smaller than that of the second spherical surface (B) , can be arranged so that its center of curvature coincides with that of the second spherical surface (B) , the rays between the second spherical surface (B) and the to be controlled Oberfläche (22) längs der Krümmungsradien verlaufen, undSurface (22) run along the radii of curvature, and

ein zweites System (19) zum Aufzeichnen des bei den Reflexionen an der zu kontrollierenden Oberfläche (22) und der zweiten Kugelfläche (B) entstehendena second system (19) for recording the reflections on the surface to be checked (22) and the second spherical surface (B)

Interferenzbildes angeordnet sin!Interference pattern arranged sin!

Die Erfindung betrifft Prüfeinrichtungen für optische Elemente, und zwar Interferometer für die Kontrolle der Form konvexer Oberflächen optischer Elemente gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 4. Bekannt sind Interferometer für die !kontrolle derThe invention relates to test devices for optical elements, namely interferometers for control the shape of convex surfaces of optical elements according to the preambles of claims 1 and 4. Interferometers are known for the control of Form konvexer Kugelflächen von Linsen, die auf der Verwendung von Prüfgläsern und Kompensatoren basieren (Null-Korrektoren). (Siehe z. B. Sounders I. B. 1. Res. NaL Bur. Stand, 1954,53, Nr. 1. p. 29.) Mit Prüfgläsern kann die Oberfläche nicht in einem ArbeitsgangShape of convex spherical surfaces of lenses, which are based on the use of test glasses and compensators (zero correctors). (See e.g. Sounders I. B. 1. Res. NaL Bur. Stand, 1954,53, No. 1. p. 29.) With test glasses, the surface cannot be processed in one operation kontrolliert werden, da der Durchmesser des Prüfglases wesentlich geringer ist als der Durchmesser der zu prüfenden Fläche, und ein wiederholtes Auflegen des Prüfglases auf die zu prüfende Fläche nimmt viel Zeit in Anspruch. Außerdem erfordert der Kontakt des Prüfbe checked, since the diameter of the test glass is much smaller than the diameter of the surface to be tested, and repeated placing of the test glass on the surface to be tested takes a lot of time Claim. In addition, the contact requires the examiner glases mit der zu prüfenden Fläche deren sorgfältige Vorbereitung zur Durchführung der Kontrolle, In dem Fall, daß der Krümmungsradius der Fläche aus produktionstechnischen Gründen verändert worden ist, muß ein neues Prüfglas angefertigt werden, was den Kostenglass with the surface to be tested carefully Preparation for carrying out the control, in the event that the radius of curvature of the surface has been changed for production-related reasons a new test glass must be made, what the costs aufwand für die Kontrolle erhöht.control effort increased.

Bekannt (Kreopalowa G. W, Purjajew D. T, »Untersuchung und Kontrolle optischer Systeme«, Moskau, Verlag »Maschinostrojenije«, 1978, S. 224) sind auch In-Known (Kreopalowa G. W, Purjajew D. T, "Investigation and Control of Optical Systems", Moscow, Verlag "Maschinostrojenije", 1978, p. 224) are also in-