RU2255307C1 - An interferometer for controlling of the form of prominent, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical components - Google Patents

An interferometer for controlling of the form of prominent, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical components Download PDF

Info

Publication number
RU2255307C1
RU2255307C1 RU2004100908/28A RU2004100908A RU2255307C1 RU 2255307 C1 RU2255307 C1 RU 2255307C1 RU 2004100908/28 A RU2004100908/28 A RU 2004100908/28A RU 2004100908 A RU2004100908 A RU 2004100908A RU 2255307 C1 RU2255307 C1 RU 2255307C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
interferometer
branch
compensator
mirror
flat
Prior art date
Application number
RU2004100908/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.В. Симонова (RU)
Г.В. Симонова
Original Assignee
Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук
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 Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук filed Critical Институт мониторинга климатических и экологических систем Сибирского отделения Российской академии наук
Priority to RU2004100908/28A priority Critical patent/RU2255307C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2255307C1 publication Critical patent/RU2255307C1/en

Links

Abstract

FIELD: measuring instruments.
SUBSTANCE: the interferometer for controlling of the form of prominent, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical components has a source of monochromatic radiation, a collimator and an objective, one after another located a beam divider, a flat mirror and an aplanatic meniscus with a reference surface and also an observation branch located behind the beam divider in beam return and a working branch consisting out of a spherical mirror with a compensator which form a focusing system. Depending of the form of a controlled surface focusing of the working branch of the interferometer is executed at replacing the compensator and the basic block of the interferometer which has an illuminating branch. A beam divider, a flat mirror, an aplanatic meniscus and an observation branch relative to a fully stabilized spherical mirror along an optical axis on such a distance at which the beams reflected from the spherical mirror fall on the controlled surface transversely to its surface.
EFFECT: expansion of nomenclature of controlled surfaces, decreasing large-sized dimensions of the interferometer.
2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к измерительной технике, а именно к интерферометрии, и может быть использовано для контроля формы крупногабаритных вогнутых, выпуклых сферических и плоских поверхностей.The invention relates to measuring technique, namely to interferometry, and can be used to control the shape of large concave, convex spherical and flat surfaces.

Известен интерферометр для контроля формы поверхности выпуклых сферических поверхностей линз большого диаметра (Авторское свидетельство СССР №448347, кл.G 01 В 9/02, 1972), содержащий лазерный источник света, расположенные последовательно телескопическую систему, светоделитель, объектив, компенсатор, эталонное сферическое зеркало, регистратор интерференционной картины.A known interferometer for controlling the surface shape of convex spherical surfaces of large-diameter lenses (USSR Author's Certificate No. 4448347, class G 01 B 9/02, 1972), comprising a laser light source, arranged in series with a telescopic system, a beam splitter, a lens, a compensator, a reference spherical mirror , recorder interference pattern.

Недостатком интерферометра является сравнительно большие габаритные размеры эталонной поверхности зеркала и возможность контроля только выпуклых сферических поверхностей ограниченного диапазона.The disadvantage of the interferometer is the relatively large overall dimensions of the reference surface of the mirror and the ability to control only convex spherical surfaces of a limited range.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является интерферометр для контроля формы сферических поверхностей линз (Авторское свидетельство СССР №1068699, кл. G 01 В 9/02, 1984), содержащий последовательно расположенные источник монохроматического света, фазовую четвертьволновую пластинку, телескопическую систему, объектив и линзу, образующие осветительную ветвь, компенсатор и эталонное сферическое зеркало, образующие рабочую ветвь и наблюдательную систему.Closest to the invention in technical essence is an interferometer for controlling the shape of the spherical surfaces of lenses (USSR Author's Certificate No. 1068699, class G 01 B 9/02, 1984), containing a monochromatic light source, a quarter-wave phase plate, a telescopic system, a lens and a lens forming a lighting branch, a compensator, and a reference spherical mirror forming a working branch and an observing system.

Недостатком интерферометра является его сложность, необходимость применения в каждом конкретном случае контроля специального компенсатора и замены оптических компонентов в рабочей ветви интерферометра, невозможность контроля плоских оптических поверхностей.The disadvantage of the interferometer is its complexity, the need to use in each specific case the control of a special compensator and the replacement of optical components in the working branch of the interferometer, the inability to control flat optical surfaces.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение номенклатуры контролируемых поверхностей как сферических выпуклых и вогнутых, так и плоских поверхностей, сокращение габаритных размеров интерферометра.The problem to which the invention is directed, is to expand the range of controlled surfaces of both spherical convex and concave, and flat surfaces, reducing the overall dimensions of the interferometer.

Техническим результатом, который достигается в результате решения данной задачи, является повышение производительности контроля и точности.The technical result that is achieved as a result of solving this problem is to increase control performance and accuracy.

Указанный технический результат достигается за счет перестраиваемой системы фокусировки рабочей ветви интерферометра, в которую введены в качестве фокусирующей системы крупногабаритное сферическое зеркало и линзовый компенсатор. Интерферометр для контроля формы выпуклых, вогнуты сферических и плоских поверхностей крупногабаритных оптических деталей содержит осветительную ветвь, состоящую из источника монохроматического излучения, коллиматора и объектива, последовательно расположенные светоделитель, плоское зеркало и апланатический мениск с эталонной поверхностью, а также наблюдательную ветвь, расположенную за светоделителем в обратном ходе лучей, и рабочую ветвь, состоящую из сферического зеркала с компенсатором, которые образуют фокусирующую систему. Для изменения фокусировки рабочей ветви интерферометра необходимо осуществить взаимное перемещение компенсатора и базового блока интерферометра, состоящего из осветительной ветви, светоделителя, плоского зеркала, апланатического мениска и наблюдательной ветви, относительно стационарно закрепленного сферического зеркала вдоль оптической оси на такие расстояния, при которых лучи, отраженные от сферического зеркала, падают на контролируемые детали перпендикулярно к их поверхностям независимо от формы контролируемой поверхности.The specified technical result is achieved due to the tunable focusing system of the working branch of the interferometer, into which a large-sized spherical mirror and a lens compensator are introduced as a focusing system. An interferometer for controlling the shape of convex, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical parts contains an illuminating branch consisting of a monochromatic radiation source, a collimator and a lens, a beam splitter in series, a flat mirror and an aplanatic meniscus with a reference surface, as well as an observation branch located behind the beam splitter in reverse ray path, and a working branch, consisting of a spherical mirror with a compensator, which form a focusing system. To change the focus of the working branch of the interferometer, it is necessary to mutually move the compensator and the base unit of the interferometer, consisting of a light branch, a beam splitter, a flat mirror, an aplanatic meniscus, and an observation branch, relative to a stationary spherical mirror along the optical axis at such distances at which the rays reflected from spherical mirrors fall on the controlled parts perpendicular to their surfaces regardless of the shape of the controlled surface.

На чертеже представлены оптические схемы интерферометра для контроля крупногабаритных оптических деталей вогнутой (1а), выпуклой (1б) сферической и плоской (1в) поверхностей.The drawing shows optical circuits of an interferometer for monitoring large-sized optical parts of concave (1a), convex (1b) spherical and flat (1c) surfaces.

Интерферометр содержит осветительную ветвь 1, состоящую из источника монохроматического излучения, телескопической системы и объектива, последовательно расположенные светоделитель 2, плоское зеркало 3, апланатический мениск 4 с эталонной поверхностью, систему фокусировки рабочей ветви интерферометра, состоящую из компенсатора 5 и (6) и крупногабаритного зеркала 7, контролируемую поверхность 8 и наблюдательную ветвь 9.The interferometer contains a lighting branch 1, consisting of a monochromatic radiation source, a telescopic system and a lens, a sequential beam splitter 2, a flat mirror 3, an aplanatic meniscus 4 with a reference surface, a focusing system for the working branch of the interferometer, consisting of a compensator 5 and (6) and a large-sized mirror 7, the controlled surface 8 and the observation branch 9.

Интерферометр работает следующим образом.The interferometer operates as follows.

Лучи света, формируемые осветительной ветвью 1, проходят через светоделитель 2, плоское зеркало 3, попадают на эталонную поверхность апланатического мениска 4, обращенную к рабочей ветви интерферометра, частично отражаются от эталонной поверхности и создают эталонный волновой фронт сравнения. Другая часть лучей проходит через эталонную поверхность, компенсатор 5 и (6), крупногабаритное зеркало 7 и падает по нормали к контролируемой поверхности 8, отражается от контролируемой поверхности, сформировав рабочий волновой фронт сравнения. Затем излучение проходит рабочую ветвь интерферометра в обратном направлении и интерферирует с эталонным волновым фронтом. Светоделитель 2 отклоняет лучи света, отраженные от эталонной поверхности 4 и контролируемой поверхности 8, в наблюдательную ветвь 9. Для расширения номенклатуры контролируемых деталей в рабочую ветвь интерферометра в качестве фокусирующей системы введено крупногабаритное сферическое зеркало 7 и линзовый компенсатор 5 и (6). Это позволяет контролировать как сферические выпуклые и вогнутые, так и плоские поверхности, использовать эталонные и вспомогательные оптические элементы значительно меньшего светового диаметра, чем контролируемая поверхность и ограничить длину предметной ветви, которая связана с длиной когерентности лазера и требованием виброзащиты схемы интерферометра.The rays of light formed by the illuminating branch 1 pass through a beam splitter 2, a flat mirror 3, fall on the reference surface of the aplanatic meniscus 4, facing the working branch of the interferometer, partially reflected from the reference surface and create a reference wavefront of comparison. The other part of the rays passes through the reference surface, the compensator 5 and (6), the large-sized mirror 7 and falls along the normal to the controlled surface 8, is reflected from the controlled surface, forming a working wavefront of comparison. Then the radiation passes through the working branch of the interferometer in the opposite direction and interferes with the reference wavefront. The beam splitter 2 deflects light rays reflected from the reference surface 4 and the controlled surface 8 into the observation branch 9. To expand the range of controlled parts, a large-sized spherical mirror 7 and a lens compensator 5 and (6) are introduced as a focusing system in the interferometer working branch. This allows you to control both spherical convex and concave, and flat surfaces, use the reference and auxiliary optical elements of a much smaller light diameter than the surface to be controlled, and limit the length of the subject branch, which is associated with the laser coherence length and the requirement of vibration protection of the interferometer circuit.

В приведенных схемах перестройка фокусировки рабочей ветви осуществляется при помощи взаимного перемещения базового блока и компенсатора вдоль оптической оси стационарно закрепленного сферического зеркала. Расчетные расстояния между базовым блоком, компенсатором и сферическим зеркалом приведены на чертеже. При этом величина сферической аберрации волнового фронта формируемого крупногабаритным зеркалам будет значительной. Для компенсации сферической аберрации зеркала рассчитаны два линзовых компенсатора. При расчете компенсаторов использовался метод компенсации аберраций нормалей поверхностей (Пуряев Д.Т. Методы контроля оптических асферических поверхностей. М.: Машиностроение, 1976).In the above schemes, the focusing of the working branch is rearranged by mutual movement of the base unit and the compensator along the optical axis of a stationary spherical mirror. The calculated distances between the base unit, the compensator and the spherical mirror are shown in the drawing. In this case, the magnitude of the spherical aberration of the wave front formed by large-sized mirrors will be significant. To compensate for the spherical aberration of the mirror, two lens compensators are designed. When calculating the compensators, we used the method of compensating aberrations of surface normals (Puryaev D.T. Methods of control of optical aspherical surfaces. M .: Mashinostroenie, 1976).

При этом все лучи падают на контролируемую поверхность перпендикулярно к ее поверхности. Компенсатор со сферическим зеркалом обеспечивают такой ход лучей, при котором реальный волновой фронт достаточно точно с допустимой погрешностью вновь преобразуется в сферический или плоский волновой фронт.In this case, all the rays fall on a controlled surface perpendicular to its surface. A compensator with a spherical mirror ensures such a path of rays that the real wavefront is again accurately converted with a permissible error into a spherical or flat wavefront.

Конструкции рассчитанных линзовых компенсаторов достаточно просты. Для контроля вогнутых и выпуклых поверхностей рассчитанный линзовый компенсатор представляет из себя двухкомпонентный склеенный элемент 5. Для контроля плоских поверхностей используется вышеупомянутый компенсатор с дополнительным двухкомпонентным склеенным элементом 6. Изготовление сферического зеркала не вызывает значительных трудностей.The designs of the calculated lens compensators are quite simple. To control concave and convex surfaces, the calculated lens compensator is a two-component glued element 5. To control flat surfaces, the aforementioned compensator with an additional two-component glued element is used 6. The manufacture of a spherical mirror does not cause significant difficulties.

Расчетные эксперименты показали, что предложенные схемы интерферометра позволяют контролировать:Computational experiments have shown that the proposed interferometer schemes allow you to control:

выпуклые сферические поверхности с радиусом кривизны от 1500 мм до 4400 мм (с относительным отверстием А=1:8 до А=1:16), максимальная остаточная аберрация рабочей ветви интерферометра λ/48;convex spherical surfaces with a radius of curvature from 1500 mm to 4400 mm (with a relative aperture A = 1: 8 to A = 1: 16), the maximum residual aberration of the working branch of the interferometer λ / 48;

вогнутые сферические поверхности радиусом от 11000 мм до 17000 мм (с относительным отверстием А=1:11 до А=1:44), максимальная остаточная аберрация рабочей ветви интерферометра λ/74;concave spherical surfaces with a radius of 11,000 mm to 17,000 mm (with a relative aperture A = 1: 11 to A = 1: 44), the maximum residual aberration of the working branch of the interferometer λ / 74;

плоские поверхности диаметром от 250 мм до 1000 мм, максимальная остаточная аберрация рабочей ветви интерферометра λ/124;flat surfaces with a diameter of 250 mm to 1000 mm, the maximum residual aberration of the working branch of the interferometer λ / 124;

Claims (2)

1. Интерферометр для контроля формы выпуклых, вогнутых сферических и плоских поверхностей крупногабаритных оптических деталей, содержащий последовательно расположенные источник монохроматического света, телескопическую систему и объектив, образующие осветительную ветвь, а также светоделитель, эталонную поверхность, компенсатор, контролируемую поверхность и наблюдательную ветвь, которая установлена за светоделителем в обратном ходе лучей, отличающийся тем, что в интерферометр дополнительно введены плоское зеркало, меняющее направление оптической оси и установленное после светоделителя, апланатический мениск с эталонной поверхностью, обращенной в сторону компенсатора, выполненный с возможностью перемещения, крупногабаритное, закрепленное стационарно сферическое зеркало, последовательно за которым установлена контролируемая деталь, при этом осветительная ветвь, светоделитель, плоское зеркало, апланатический мениск с эталонной поверхностью и наблюдательная ветвь образуют базовый блок, выполненный с возможностью взаимного перемещения его и компенсатора вдоль оптической оси, относительно крупногабаритного сферического зеркала на такие расстояния, при которых лучи, отраженные от крупногабаритного сферического зеркала падают на контролируемую поверхность перпендикулярно.1. An interferometer for controlling the shape of convex, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical parts, comprising a monochromatic light source, a telescopic system and a lens forming a lighting branch, as well as a beam splitter, a reference surface, a compensator, a controlled surface and an observation branch, which is installed behind the beam splitter in the reverse ray path, characterized in that a flat mirror is additionally introduced into the interferometer, changing the direction the optical axis and installed after the beam splitter, an aplanatic meniscus with a reference surface facing the compensator, made with the possibility of movement, a large, fixed stationary spherical mirror, a controlled part is installed sequentially behind it, while the light branch, beam splitter, flat mirror, aplanatic meniscus with a reference surface and an observing branch form the base unit, made with the possibility of mutual movement of it and the compensator along optical axis, relative to a large-sized spherical mirror at such distances at which the rays reflected from the large-sized spherical mirror fall on the controlled surface perpendicularly. 2. Интерферометр по п.1, отличающийся тем, что при контроле плоской поверхности в него введен второй компенсатор, установленный за первым компенсатором на таком расстоянии, при котором лучи, отраженные от сферического зеркала, падают перпендикулярно на контролируемую плоскую поверхность.2. The interferometer according to claim 1, characterized in that when monitoring a flat surface, a second compensator is inserted into it, mounted behind the first compensator at a distance at which the rays reflected from the spherical mirror fall perpendicular to the controlled flat surface.
RU2004100908/28A 2004-01-09 2004-01-09 An interferometer for controlling of the form of prominent, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical components RU2255307C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100908/28A RU2255307C1 (en) 2004-01-09 2004-01-09 An interferometer for controlling of the form of prominent, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical components

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004100908/28A RU2255307C1 (en) 2004-01-09 2004-01-09 An interferometer for controlling of the form of prominent, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical components

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2255307C1 true RU2255307C1 (en) 2005-06-27

Family

ID=35836740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004100908/28A RU2255307C1 (en) 2004-01-09 2004-01-09 An interferometer for controlling of the form of prominent, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical components

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2255307C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU169313U1 (en) * 2016-07-18 2017-03-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" PLANETARY MIXER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU169313U1 (en) * 2016-07-18 2017-03-15 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова" PLANETARY MIXER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sommargren Phase shifting diffraction interferometry for measuring extreme ultraviolet optics
US5757493A (en) Interferometer with catadioptric imaging system having expanded range of numerical aperture
US6943896B2 (en) Reconfigurable interferometer system
Malacara Twyman–green interferometer
US10359703B2 (en) Method for aligning a mirror of a microlithographic projection exposure apparatus
CN102591031A (en) Aligning device and aligning method for partial compensating lens during detection of aspheric surface and nonzero digit interference
JP2009162539A (en) Light wave interferometer apparatus
US6909510B2 (en) Application of the phase shifting diffraction interferometer for measuring convex mirrors and negative lenses
RU2255307C1 (en) An interferometer for controlling of the form of prominent, concave spherical and flat surfaces of large-sized optical components
JP3455264B2 (en) Interferometer
Sommargren et al. Sub-nanometer interferometry for aspheric mirror fabrication
Obraztsov et al. Alignment of Cassegrain telescope with Epps-Shulte focus
EP1384044B1 (en) Reducing coherent artifacts in an interferometer
Ohyama et al. A dynamic zone-plate interferometer for measuring aspherical surfaces
Qi et al. A novel method of measuring convex aspheric lens using hologram optical elements
Shukla et al. Phase-conjugate Twyman-Green interferometer for testing conicoidal surfaces
Simonova et al. Power components of a large-dimension interferometer
SU235341A1 (en) INTERFEROMETER FOR MONITORING OPTICAL SYSTEMS
Malacara-Hernández Optics for Engineers
SU1633272A1 (en) Interferometer
JP2003014415A (en) Point diffraction interferometer and aligner
Feng et al. Design and location deviation of the computer generated holograms used for aspheric surface testing
Lenkova Study of diffraction interferometer properties using the Zakhar’evskii theory
Malacara-Hernández Metrology: Optical Shop
Larionov et al. Monitoring small-scale aspheric optics by means of synthesized holograms

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20060110