RU1835047C - Holographic interferometer - Google Patents

Holographic interferometer

Info

Publication number
RU1835047C
RU1835047C SU914896844A SU4896844A RU1835047C RU 1835047 C RU1835047 C RU 1835047C SU 914896844 A SU914896844 A SU 914896844A SU 4896844 A SU4896844 A SU 4896844A RU 1835047 C RU1835047 C RU 1835047C
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
radiation
additional
mirrors
channels
beam splitter
Prior art date
Application number
SU914896844A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лидия Викторовна Головина
Рашид Гафанович Хасанов
Original Assignee
Ленинградское оптико-механическое объединение им.В.И.Ленина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ленинградское оптико-механическое объединение им.В.И.Ленина filed Critical Ленинградское оптико-механическое объединение им.В.И.Ленина
Priority to SU914896844A priority Critical patent/RU1835047C/en
Application granted granted Critical
Publication of RU1835047C publication Critical patent/RU1835047C/en

Links

Landscapes

  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Abstract

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике, преимущественно к голографическим интерференционным устройствам дл  контрол  формы поверхно .стей оптических деталей. Изобретение решает задачу контрол  крупногабаритных оптических поверхностей i повышение точности контрол . Устанавливают по ходу излучени  светоделитель, предназначенный дл  разделени  излучени  на опорный и предметные каналы, два зеркала, с возможностью поворота, и пространственный фильтр. Выполн ют светоделитель N-ка- нальным. например, в виде N-гранной лирамиды и устанавливают его вершиной по отношению к источнику излучени . Интерферометр снабжают объективом. N-2 дополнительными голограммами эталонной поверхности. N-1 дополнительными зеркалами , N-2 дополнительными пространственными фильтрами и одно из дополнительных зеркал располагают в предметном пучке с возможностью поворота вокруг оси. перпендикул рной оси пучка.a N-2 дополнительных зеркал и дополнительные пространственные фильтры располагают попарно по ходу излучени  N-2 разделенных светоделителем каналов, и помещают N-1 голограмм эталонной поверхности в общем держателе по ходу излучени  за обьек- тивом, выполненным общим дл  N-1 предметных каналов, о месте пересечени  предметных каналов с спорным. При контроле формы оптических поверхностей диаметром от 1000-3000 мм. Такое выполнение обеспечивает высокую точность контрол  со средне-квадратической ошибкой оценки волнового фронта от каждой зоны при обработке на ЭВМ (а 0,02А). 3 ил.FIELD OF THE INVENTION This invention relates to a measurement and control technique, primarily to holographic interference devices for controlling the shape of surfaces of optical parts. The invention solves the problem of controlling large optical surfaces i improving the accuracy of control. A beam splitter is installed along the radiation, designed to separate the radiation into reference and subject channels, two mirrors, with the possibility of rotation, and a spatial filter. Perform a beam splitter N-channel. for example, in the form of an N-faceted lyramide and set at its apex with respect to the radiation source. The interferometer is equipped with a lens. N-2 additional holograms of the reference surface. N-1 additional mirrors, N-2 additional spatial filters and one of the additional mirrors are placed in the object beam with the possibility of rotation around the axis. perpendicular to the beam axis. a N-2 additional mirrors and additional spatial filters are arranged in pairs along the radiation of N-2 channels divided by the beam splitter, and N-1 holograms of the reference surface are placed in a common holder along the radiation along a lens made common to N -1 subject channels, about the intersection of subject channels with the controversial. When controlling the shape of optical surfaces with a diameter of 1000-3000 mm. This embodiment provides high accuracy control with a root mean square error of the wavefront estimate from each zone during computer processing (a 0.02A). 3 ill.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике, преимущественно к голографическим интерференционным устройствам дл  контрол  формы поверхности оптических деталей.The invention relates to a measurement and control technique, primarily to holographic interference devices for controlling the surface shape of optical parts.

Известное устройство работает следующим образом.The known device operates as follows.

Излучение от лазера 1 делитс  светоделителем 2 на два канала: предметный иThe radiation from laser 1 is divided by beam splitter 2 into two channels: subject and

опорный. В предметном канале световой пучок проходит через пространственный фильтр 3, который формирует расход щийс  сферический волновой фронт, светодели- тельную пластину 4, расположенную под углом к оптической оси, Из светоделитель- ной пластины 4 свет падает на заготовку 5. отражаетс  от нее на светоделительную пластину 4 и падает на голографическую пластину, установленную в держателе 6.supporting. In the object channel, the light beam passes through a spatial filter 3, which forms a diverging spherical wavefront, a beam splitter plate 4, located at an angle to the optical axis. From the beam splitter plate 4, light is incident on the workpiece 5. is reflected from it to the beam splitter plate 4 and falls on the holographic plate mounted in the holder 6.

88

22

XIXi

со with

В опорном канапе свет падает на поворотное зеркало 7, пространственный фильтр Q, линзу-коллиматор 9, котора  создает плоский волновой фронт, и на поворотное зеркало 10, которое направл ет волновой фронт на топографическую пластину ,In the reference canapes, light is incident on a rotary mirror 7, a spatial filter Q, a collimator lens 9, which creates a flat wavefront, and on a rotary mirror 10, which directs the wavefront to a topographic plate.

Топографическа  пластина содержит запись эталонного волнового фронта от Заготовки а исходном состо нии. Свет из опорного канала, пада  на голограмму, восстанавливает волновой фронт сравнени , который интерферирует с расход щимс  сферическим волновым фронтом, идущим от заготовки. Полученна  интерференционна  картина показывает отличие заготовки от ее исходного состо ни .The topographic plate contains a record of the reference wavefront from the Billet in the initial state. The light from the reference channel incident on the hologram restores the comparison wavefront that interferes with the diverging spherical wavefront coming from the workpiece. The resulting interference pattern shows the difference between the preform and its initial state.

Известный голо графический интерферометр может быть использован только дл  контрол  заготовки диаметром до 700 мм.The well-known holographic interferometer can only be used to control a workpiece with a diameter of up to 700 mm.

Недостатком устройства-прототипа  вл етс  невозможность контрол  крупногабаритных оптических поверхностей диаметром от 1000-3000 мм и невысока  точность контрол  из-за низкой энергетической эффективности схемы, а именно: голограмма записываетс  дл  расход щегос  пучка в предметном канале пр и этом используетс  незначительна  часть светового потока, отраженного от заготовки м ограниченного размерами как светоделительной, так и гслогрзфической пластин,The disadvantage of the prototype device is the inability to control large optical surfaces with a diameter of 1000-3000 mm and the low accuracy of the control due to the low energy efficiency of the circuit, namely: a hologram is recorded for a diverging beam in the object channel, and this uses a small part of the light flux. reflected from the workpiece m limited by the size of both the beam splitting and the splitting plates,

Цель изобретени  - обеспечение возможности контрол  крупногабаритных оптических поверхностей и повышение точности контрол .The purpose of the invention is to enable control of large optical surfaces and to increase the accuracy of control.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в голографическом интерферометре дл  контрол  формы оптической поверхности, содержащем исто.чник .когерентного излучени , установленный по ходу излучени  светоделитель, предназначенный дл  разделени  излучени  на опорный и предметные каналы, расположенные последовательно по ходу излучени  в. опорном канале два зеркала, установленные с возможностью поворота, и пространственный фильтр, расположенные в предметном пучке пространственный фильтр и голограмму эталонной поверхности, светоделитель выполнен N-канальным, например, в виде N- гранной пирамиды и установлен вершиной по отношению к источнику излучени , интерферометр снабжен объективом, N-2 дополнительными голограммами эталонной поверхности, N-1 дополнительными зеркалами , N-2 дополнительными пространственными фильтрами, одно из дополнительных зеркал расположено в предметном пучке и установлено с возможностью поворотаThis goal is achieved by the fact that in a holographic interferometer to control the shape of the optical surface containing a source of coherent radiation, a beam splitter installed along the radiation, designed to separate the radiation into the reference and subject channels located sequentially along the radiation. the reference channel, two mirrors mounted for rotation, and a spatial filter located in the object beam, a spatial filter and a hologram of the reference surface, the beam splitter is made N-channel, for example, in the form of an N-faced pyramid and is mounted with an apex relative to the radiation source, the interferometer is equipped lens, N-2 additional holograms of the reference surface, N-1 additional mirrors, N-2 additional spatial filters, one of the additional mirrors is located in front of Tnom beam and pivotally mounted

вокруг оси, перпендикул рной оси пучка, N- 2 дополнительных зеркал и дополнительные пространственные фильтры расположены попарно по ходу излучени  N-2 разделенных светоделителем каналов. N-1 голограмм эталонной поверхности помещены в общем держателе и расположены по ходу излучени  за обьективом, выполненным общим дл  N-1 предметных каналов, в местеaround the axis perpendicular to the beam axis, N-2 additional mirrors and additional spatial filters are arranged in pairs along the radiation of N-2 channels separated by the beam splitter. N-1 holograms of the reference surface are placed in a common holder and located along the radiation behind the lens, made common for N-1 subject channels, in place

0 пересечени  предметных каналов с опорным .0 intersection of subject channels with reference.

Выполнение светоделител  в виде п тигранной пирамиды позвол ет раздел ть излучение на п ть световых пучков, один изThe implementation of the beam splitter in the form of a pyramid pyramid allows you to divide the radiation into five light beams, one of

5 которых попадает в опорный канал, образованный известными элементами, а четыре из них  вл ютс  предметными, образованными как новыми, так и известными элементами .5 of which fall into the reference channel formed by known elements, and four of them are subject, formed by both new and known elements.

0 Световые пучки, проход щие через 4 предметных канала, падают на 4 зоны контролируемой поверхности, что позвол ет получить информацию от поверхности большого диаметра.0 Light beams passing through 4 subject channels are incident on 4 zones of a controlled surface, which allows obtaining information from a large diameter surface.

5 Хот  сами по себе, новые конструктивные элементы известны из уровн  техники и выполн ют известные функции, их взаимное расположение позвол ет получить информацию от четырех зон контролируемой5 Although by themselves, new structural elements are known from the prior art and perform well-known functions, their relative position allows obtaining information from four zones of controlled

0 поверхности одновременно.0 surface at a time.

Так введение трех дополнительных го- лографических пластин, которые сами по себе известны, позвол ет получить информацию о поверхности большого диаметра отThus, the introduction of three additional holographic plates, which are known per se, allows obtaining information on a large-diameter surface from

5 1000-3000 мм, не увеличива  размер пластин , а только увеличив их количество.5 1000-3000 mm, without increasing the size of the plates, but only increasing their number.

Св зь между диаметром контролируемой поверхности DI и диаметром объектива D2 может быть представлена математиче0 ским выражением D.I.The relationship between the diameter of the surface to be monitored DI and the diameter of the lens D2 can be represented by the mathematical expression D.I.

Величина диаметра линзы Da вли ет на точность контрол . При величине диаметра линзы DI световой поток, отраженный от контролируемой поверхности не ис5 пользуетс  полностью, в св зи с чем снижаетс  энергетическа  эффективность схемы, что влечет снижение точности контрол .The lens diameter Da affects the accuracy of the control. When the diameter of the lens DI is used, the light flux reflected from the surface being monitored is not used to the full extent, therefore the energy efficiency of the circuit decreases, which leads to a decrease in the accuracy of the control.

При величине диаметра линзы With the diameter of the lens

0 DI величина угла падени  центрального луча в каждом предметном канале будет более 15°, что также ведет к снижению точности контрол .0 DI, the angle of incidence of the central beam in each subject channel will be more than 15 °, which also leads to a decrease in the control accuracy.

Лишь при.величине диаметра объективаOnly with lens diameter

5 DI световой поток, падающий на контролируемую поверхность будет максимальным , причем угол падени  центрального луча в каждом предметном канале на контролируемую поверхность не должен превышать 15°.5 DI, the luminous flux incident on the controlled surface will be maximum, and the angle of incidence of the central beam in each object channel on the controlled surface should not exceed 15 °.

Благодар  взаимодействию всех признаков у за вл емой совокупности признаков по вилось новое техническое свойство, иное по отношению к прототипу и выражающеес  в возможности контролировать форму оптических поверхностей диаметром 1000-3000 мм. Кроме того, повысилась точность контрол , что  вл етс  усиленным свойством по отношению к прототипу.Thanks to the interaction of all the features, the claimed combination of features has developed a new technical property, different with respect to the prototype, and expressed in the ability to control the shape of optical surfaces with a diameter of 1000-3000 mm. In addition, the accuracy of control has been improved, which is an enhanced property with respect to the prototype.

На фиг.1 представлена оптическа  схе- ма предлагаемого устройства; на фиг.2 представлена оптическа  схема устройства-аналога (схема Коммона); на фиг.З представлена оптическа  схема устройства-прототипа .Figure 1 shows the optical diagram of the proposed device; figure 2 presents the optical circuit of the device is an analogue (Common circuit); Fig. 3 shows an optical diagram of a prototype device.

Голографический интерферометр дл  контрол  формы поверхности содержит источник когерентного излучени  1 (лазер), светоделитель 2, выполненный в виде п тигранной пирамиды, установленный вер- шиной к источнику излучени  1, и предназначенный дл  разделени  излучени  на 5 световых пучков, один из которых  вл етс  опорным, а четыре - предметными .The holographic interferometer for controlling the shape of the surface contains a coherent radiation source 1 (laser), a beam splitter 2, made in the form of a pyramid pyramid, mounted vertically to the radiation source 1, and designed to separate the radiation into 5 light beams, one of which is a reference and four - subject.

В каждом из предметных каналов установлены последовательно поворотные зеркала 3,4,5,6 и пространственные фильтры, 8, 9. 10 (формирующие расход щиес  сферические волновые фронты, падающие под углом на А зоны контролируемой поверхности ).In each of the subject channels, 3,4,5,6 rotary mirrors and spatial filters, 8, 9. 10 are installed sequentially (forming diverging spherical wave fronts, incident at an angle on A of the zone of the surface under control).

В опорном канале последовательно установлены поворотные зеркала 11 , 12 и пространственный фильтр 13.In the reference channel, rotary mirrors 11, 12 and a spatial filter 13 are sequentially installed.

Объектив 15, диаметр которого составл ет 2/3 диаметра контролируемой поверхности 14 (D2 2/3 DI}, установлен таким образом, что он фокусирует 4 сферических волновых потока, отраженных от четырех зон контролируемой поверхности 14,A lens 15, the diameter of which is 2/3 of the diameter of the surface 14 (D2 2/3 DI}, is mounted in such a way that it focuses 4 spherical wave flows reflected from the four zones of the surface 14

Вблизи плоскости П фокусировани  предметных волновых фронтов (до или после нее) установлен держатель 16 дл  голо- графических пластин, предназначенных дл  записи волнового фронта от эталонной поверхности .A holder 16 for holographic plates for recording the wavefront from the reference surface is mounted near the focus plane P of the subject wave fronts (before or after it).

Устройство работает следующим образом .The device operates as follows.

Свет от источника когерентного излуче- ни  1 попадает в светоделитель 2 и раздел етс  в нем на 5 пучков-каналов, один из которых опорный, а 4 - предметных. В четырех предметных каналах свет поворачиваетс  поворотными зеркалами 3, 4, 5, 6, а пространственные фильтры 7, 8, 9, 10 фор- мируют4 расход щихс  сферических волновых фронта, которые падают под углом 10-15° к контролируемой поверхности 14 на 4 е е зоны.The light from the source of coherent radiation 1 enters the beam splitter 2 and is divided into 5 beam-channels in it, one of which is reference and 4 are subject. In four object channels, the light is rotated by rotary mirrors 3, 4, 5, 6, and spatial filters 7, 8, 9, 10 form 4 diverging spherical wave fronts that fall at an angle of 10-15 ° to the controlled surface 14 by 4 e e zones.

Отраженные от контролируемой поверхности 14 четыре волновых сферических фронта фокусируютс  объективом 15 в плоскости П.Reflected from the controlled surface 14, four wave spherical fronts are focused by the lens 15 in the plane P.

В опорном канале световой поток поворачиваетс  зеркалами 11, 12, а пространственный фильтр 13 формирует расход щийс  сферический волновой фронт, который, пада  под углом 20° на голографические пластины , установленные о держателе 16, восстанавливает эталонные волновые фронты от четырех зон эталонной поверхности 17, которые были получены от нее предварительно и в той же схеме, причем, эталонна  поверхность 17 находилась на месте контролируемой поверхности 14.In the reference channel, the light flux is rotated by the mirrors 11, 12, and the spatial filter 13 forms a diverging spherical wavefront, which, incident at an angle of 20 ° on the holographic plates mounted on the holder 16, restores the reference wavefronts from four zones of the reference surface 17, which were obtained from it previously and in the same pattern, moreover, the reference surface 17 was in place of the controlled surface 14.

В результате, 4 восстановленные с голограмм эталонные волновые фронта, записанные в той же схеме с эталонной поверхности 17, интерферируют с волновыми фронтами от четырех зон контролируемой поверхности 14.As a result, 4 reference wavefronts reconstructed from holograms recorded in the same pattern from a reference surface 17 interfere with wavefronts from four zones of the controlled surface 14.

Интерференционна  картина оцениваетс  либо визуально, либо регистрируетс  на фотоматериале. Математическа  обработка интерференционных картин может быть выполнена по одной из программ обработки интерферограмм, полученных в схеме Физо.The interference pattern is evaluated either visually or recorded on photographic material. Mathematical processing of interference patterns can be performed using one of the interferogram processing programs obtained in the Fizeau scheme.

Вместо голограмм, записанных дл  эталонной поверхности 17, можно использовать голограммы, синтезированные на ЭВМ.Instead of holograms recorded for reference surface 17, computer generated holograms can be used.

Предлагаемое техническое решение может быть использозано при контроле формы оптических поверхностей диаметром от 1000-3000 мм, а устройство-прототип только дл  поверхностей 700 мм.The proposed technical solution can be used to control the shape of optical surfaces with a diameter of 1000-3000 mm, and the prototype device only for surfaces of 700 mm.

При этом оно обеспечивает высокую точность контрол , среднеквадратическа  ошибка оценки волнового фронта от каждой зоны при обработке на ЭВМ составл ет ,02А.At the same time, it provides high accuracy of control; the root-mean-square error of the wavefront estimation from each zone during computer processing is 02A.

Claims (1)

Формула изобретени The claims Голографический интерферометр дл  контрол  формы оптической поверхности, содержащий источник когерентного излучени , установленный по ходу излучени  светоделитель , предназначенный дл  разделени  излучени  на опорный и предметные каналы, расположенные последовательно по ходу излучени  в опорном канале два зеркала, установленные с возможностью поворота, и пространственный фильтр, расположенные в предметном пучке пространственный фильтр и голограмму эталонной поверхности, отличающийс  тем, что светоделитель выполнен в виде IM- гранной пирамиды и установлен вершиной по отношению к источнику излучени , интерферометр снабжен объективом, N-2 дополнительными голограммами эталонной поверхности, N-1 дополнительными зеркалами . N-2 дополнительными пространственными фильтрами, одно из дополнительных зеркал расположено в предметном пучке и установлено с возможностью поворота вокруг оси, перпендикул рной оси пучка, N-2 дополнительных зеркал и допол0A holographic interferometer for controlling the shape of the optical surface, containing a coherent radiation source installed along the radiation, a beam splitter designed to separate the radiation into the reference and subject channels located in series along the radiation in the reference channel, two mirrors mounted for rotation, and a spatial filter located in the object beam, a spatial filter and a hologram of the reference surface, characterized in that the beam splitter is made in the form of an IM-graph of the pyramid and is set at the top with respect to the radiation source, the interferometer is equipped with a lens, N-2 additional holograms of the reference surface, N-1 additional mirrors. N-2 additional spatial filters, one of the additional mirrors is located in the object beam and is installed with the possibility of rotation around the axis perpendicular to the axis of the beam, N-2 additional mirrors and additional нительные пространственные фильтры расположены попарно по ходу излучени  N-2 разделенных светоделителем.каналов, N-1 голограмм эталонной поверхности помещены в общем держателе и расположены по ходу излучени  за объективом, выполненным общим дл  N-1 предметных каналов, в месте пересечени  предметных каналов с опорным.relative spatial filters are arranged in pairs along the radiation of N-2 channels separated by the beam splitter. N-1 holograms of the reference surface are placed in a common holder and located along the radiation behind the lens, made common for N-1 subject channels, at the intersection of the subject channels with the reference . М17)M17) рие.1rie. 1 ВAT Ф4/&.2Ф4 / &. 2
SU914896844A 1991-01-11 1991-01-11 Holographic interferometer RU1835047C (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914896844A RU1835047C (en) 1991-01-11 1991-01-11 Holographic interferometer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU914896844A RU1835047C (en) 1991-01-11 1991-01-11 Holographic interferometer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU1835047C true RU1835047C (en) 1993-08-15

Family

ID=21552316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU914896844A RU1835047C (en) 1991-01-11 1991-01-11 Holographic interferometer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU1835047C (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Applied Optics ,v 8, № 5, 1969, рр.951- 955. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4850693A (en) Compact portable diffraction moire interferometer
US4810047A (en) In-line holographic lens arrangement
JPS5647933A (en) Optical signal head
JPS5764139A (en) Interferometer
CN107255525B (en) Method and system for measuring spatial correlation structure of partially coherent light
US4396289A (en) Method and apparatus for holographic testing of optical components
RU1835047C (en) Holographic interferometer
US3514176A (en) High resolution holographic beam reversal technique
US3970358A (en) Coherent, quasi-monochromatic light source
JPS6486337A (en) Hologram
KR100198532B1 (en) Hologram memory device
JPH04145341A (en) Method and apparatus for measuring diffraction efficiency of hologram
US3996463A (en) Method and apparatus for monitoring the relative position of a light beam and a grating using Fraunhofer diffraction effects
GB1212559A (en) Complex spatial filter synthesis
US3672776A (en) Holographic real-time interferometry with a reconstructed reference beam
JPS57205833A (en) Optical reproducing device
CA1319036C (en) Single plate compact optical correlator
US4272192A (en) Holographic shearing interference contrast method and interferometer
JPH05197963A (en) Optical-information-element reading system and optical-information-element storing optical disk
Kohno et al. Figure measurement of concave mirror by fiber-grating Hartmann test
SU1352196A1 (en) Shift interferometer
JPH01285034A (en) Manufacture of optical head
JPH05100615A (en) Method and device for hologram reproduction
RU1780073C (en) Receiving device of laser radar
RU2102787C1 (en) Holographic structure recording installation