RU1791701C - Интерферометр дл контрол качества поверхностей оптических деталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области оптического приборостроени , в частности к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано дл  контрол  поверхностей оптических деталей сферической и асферической формы. Сущность: дл  возможности контрол  различной формы поверхностей в интерферометр, содержащий осветительную систему из источника и коллиматора монохроматического излучени , внеосевой голограммный оптический элемент , держатель контролируемой детали и блок регистрации, введен дополнительный голограммный оптический элемент, установленный между держателем контролируемой детали и внеосевым гологрзммным оптическим элементом, рассто ние до которого определ етс  из математического выражени . 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к области оптического приборостроени , а именно к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано при изготовлении оптических деталей с а ферическими поверхност ми .

Известно устройство дл  контрол  асферических поверхностей оптических деталей , содержащее монохроматический источник света, коллиматор, светоделитель, осевой голограммный оптический элемент, плоское зёркалй в опорной ветви, сопр гающий объектив и блок регистрации. Принцип работы интерферометра заключаетс  в следующем. Расширенный пучок света падает по нормали к плоскости осевого голограммного оптического элемента. В первом пор дке дифракции формируетс  объектна  волна, предназначенна  дл  автоколлимационного контрол  поверхности детали. Объектна  волна, отразившись от контролируемой поверхности,, проходит в нулевом пор дке дифракции и совмещаетс  со сход щейс  опорной волной, котора  образуетс  при прохождени/i через голограммный оптический элемент световой волны в нулевом пор дке дифракции, отражении ее от плоского эталонного зеркала, расположенного в центральной части контролируемой поверхности, и последующей дифракции в первом пор дке дифракции на осевом голо- граммном оптическом элементе. Оценка каVI N0

VI

О

честваповерхности проводитс  по интерференционной картине, образованной в результате наложени  объектной и опорной волн.

Недостатком интерферометра  вл етс  невозможность контрол  центральной части поверхности оптической детали ввиду ее экранировани  опорным плоским зеркалом . К тому же наличие осевых паразит- ных пор  1 Ь ЁГ дифракции на голограммном оптическом5 §ле енте приводит к затруднени м в протд ё бсе юстировки интерферометра и к снижению отношени  сигнал/шум. Кроме того, точность контрол  в данном интерферометре определ етс  качеством изготовлени  эталонного зеркал-а.

Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому  вл етс  интерферометр дл  контрол  качества поверхностей оптических деталей с использованием внеосевых голограмм- ных оптических элементов. Он содержит источник монохроматического излучени  (лазер), коллиматор, внеосевой отражательный голограммный оптический элемент , держатель детали с контролируемой поверхностью и блок регистрации.

Интерферометр работает следующим образом.

Пучок монохроматического излучени  расшир етс  с помощью коллиматора и падает на внеосевой голограммиый оптический элемент, который представл ет собой двумерную отражательную голограмму, полученную путем регистрации сферической объектной волны с помощью плоской опорной волны, падающей по нормали к плоскости голограммы. При освещении вне- осевого голограммного оптического элемента восстанавливающей плоской волной в первом пор дке дифракции формируетс  объектна  волна, котора  после отражени  от контролируемой поверхности совмещаетс  с восстановленной в минус первом пор дке опорной волной и направл етс  в блок регистрации. По виду интерференционной картины, полученной при наложении этих двух волн, суд т о качестве контролируемой поверхности.

Недостаток интерферометра состоит в том, что он может быть использован лишь дл  контрол  качества сферических поверхностей .

Цель изобретени  - расширение класса контролируемых поверхностей за счет возможности контрол  асферических поверхностей оптических деталей.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в интерферометр дл  контрол  качества поверхностей оптических дета пей: содержащий осветительную систему из источника монохроматического излучени  (лазер) и коллиматора, внеосевой голограммный оптический элемент, держатель контролируемой детали и блок регистрации, согласно изобретению между держателем контролируемой оптической детали и внеосевым го- лограммным оптическим элементом дополнительно введен преобразователь

сферического волнового фронта в асферический волновой фронт, выполненный в виде синтезированного голограммного оптического элемента, рассто ние L от которого до внеосевого голограммного оптического элемента определ етс  соотношением

1

s-in a

D

cos a +

2

где d - диаметр виеосевого голограммного оптического элемента;

D - диаметр синтезированного голограммного оптического элемента;

(Х- угол между оптической осью осветительной системы и оптической осью блока регистрации.

На чертеже представлена оптическа  схема предложенного интерферометра дл  контрол  качества поверхностей оптических деталей.

Интерферометр содержит осветительную систему, состо щую из источника монохроматического излучени  1 и коллиматора 2, внессевой голограммный оптический элемент 3, синтезированный голограммный оптический элемент 4, держатель контролируемой детали 5 и блок регистрации 6. Синтезированный голограммный оптический элемент 4 установлен от

внеосевого голограммного оптического элемента на рассто нии L, определ емом из соотношени :

L

1

sin a

-у- cos a + -jгде d - диаметр внеосевого голограммного оптического элемента;

D - диаметр синтезированного голо- граммного оптического элемента;

а- угол между оптической осью осветительной системы и оптической осью блока регистрации.

Интерферометр дл  контрол  .качества поверхностей оптических деталей работает следующим образом. Световой пучок от монохроматического источника излучени  1 расшир етс  с помощью коллиматора 2 и падает по нормали к плоскости внеосевого

голограммного оптического элемента 3. При этом в первом пор дке дифракции формируетс  сферическа  объектна  волна, предназначенна  дл  автоколлймэционного контрол  поверхности оптического детали, укрепленной в держателе 5. В минус первом пор дке дифракции формируетс  волна, сопр женна  обьектной, котора  направл етс  в блок регистрации б и  вл етс  опорной.

Сформированна  в плюс первом пор д- ке дифракций объектна  сферическа  волна направл етс  на синтезированный голо- граммный оптический элемент 4, который синтезируетс  по заданному уравнению профил  контролируемой асферической поверхности оптической детали. В данном интерферометре синтезированный голо- граммный оптический элемент 4 выполн ет роль оптического компенсатора, причем он используетс  дважды в одном и том же пор дке дифракции. В первом случае при прохождении объектной волны синтезированный голограммный оптический элемент 4 формирует волновую поверхность , совпадающую с расчетной формой контролируемой асферической поверхности , а во втором случае он преобразует асферическую волну, отраженную от контролируемой поверхности оптической детали, установленной в держателе 5, в сфе- рическую волну.

После этого объектна  волна, отразившись от плоскости внеосевого голограммного оптического элемента 3, в нулевом пор дке дифракции направл етс  в блок ре- гистрации 6. Угол а между оптической осью осветительной системы (1,2) и оптической осью блока регистрации 6 и рассто ние L между синтезированным голограммным оптическим элементом 4 и внеосевым голо-

граммным оптическим элементом 3 обеспечивают пространственное разделение освещающей , обьектной и опорной волн. О качестве контролируемой поверхности суд т по виду интерференционной картины, образованной при наложении опорной и объектной волн.

Ф ормула изобретени  Интерферометр дл  контрол  качества поверхностей оптических деталей, содержащий осветительную систему, состо щую из источника монохроматического излучени  и коллиматора, внеосевой голограммный оптический элемент, держатель контролируемой оптической детали и блок регистрации, отличающийс  тем, что, с целью расширени  класса контролируемых поверхностей, между держателем контролируемой оптической детали и внеосевым голограммным оптическим элементом дополнительно введен преобразователь сферического волнового фронта в асферической волновой фронт, выполненный в виде синтезированного голограммного оптического элемента, рассто ние L от которого до внеосевого голограммного оптического элемента определ етс  соотношением:

D

-cos« +

d 2

где d - диаметр внеосевого голограммного оптического элемента;

D - диаметр синтезированного голограммного оптического элемента;

а. - угол между оптического осью осветительной системы и оптической осью блока регистрации.