RU2518844C1

RU2518844C1 - Interferometer for monitoring telescopic systems and objective lenses

Info

Publication number: RU2518844C1
Application number: RU2012143637/28A
Authority: RU
Inventors: Николай Петрович Ларионов
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-06-10

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: interferometer has a monochromatic light source and series-arranged afocal system for forming an expanded parallel light beam, a plane-parallel beam splitter oriented at an angle to the parallel light beam, a first plane mirror with a reflecting coating facing the plane-parallel beam splitter and configured to change the angle of inclination to the parallel light beam passing through the plane-parallel beam splitter, a second plane mirror configured to change the angle of inclination, and a recording unit placed in the beam of light reflected successively from the first plane mirror and the plane-parallel beam splitter, and having a focusing lens and a photodetector. The second plane mirror is placed between the afocal system and the plane-parallel beam splitter, and its reflecting coating has low transmission and faces the reflecting coating of the first plane mirror.

EFFECT: high accuracy of monitoring focusing and residual wave aberrations of telescopic systems and objective lenses due to interference of light waves passing through the monitored telescopic system or objective lens multiple times.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано как в оптическом производстве, так и в измерительных лабораториях для контроля юстировки телескопических систем и оценки их волновых аберраций, а также для контроля объективов, в том числе и с большими входными зрачками.The invention relates to measuring technology and can be used both in optical production and in measuring laboratories to control the alignment of telescopic systems and evaluate their wave aberrations, as well as to control lenses, including those with large entrance pupils.

Известно устройство для контроля юстировки лазерного телескопического расширителя [Нужин B.C., Нужин А.В., Солк СВ. Метод юстировки лазерного телескопического расширителя в инфракрасной области спектра // Оптический журнал. 2004. Т.71. №2. С.25-27], содержащее источник излучения, коллиматор, зеркальный преобразователь, эталонный объектив и фотоприемник с приемной щелью. В данном устройстве параллельный пучок световых лучей, сформированный коллиматором, разделяется зеркальным преобразователем на два параллельных пучка, которые фокусируются в фокальной плоскости эталонного объектива в световое пятно. Для проведения контроля юстировки телескопического расширителя приемная щель с фотоприемником предварительно смещается к световому пятну и, тем самым, устанавливается в фокальной плоскости эталонного объектива. После этого в ходе параллельного пучка световых лучей перед зеркальным преобразователем устанавливается телескопический расширитель. Пучок световых лучей, прошедший расширитель, фокусируется эталонным объективом в световое пятно. Путем второго продольного смещения приемной щели с фотоприемником к вновь сфокусированному эталонным объективом световому пятну определяется величина смещения Δу пятна от фокальной плоскости эталонного объектива. Расфокусировка Δу' телескопического расширителя вычисляется по формуле Δу'=(ƒ_T'/ƒ_Э')²Δу, где ƒ_T' - фокусное расстояние выходного объектива расширителя, а ƒ_Э' - фокусное расстояние эталонного объектива, и устраняется путем изменения расстояния между компонентами расширителя на величину Δу'.A device for controlling the alignment of a laser telescopic expander [Nuzhin BC, Nuzhin A.V., Salk SV. The method of alignment of a laser telescopic expander in the infrared region of the spectrum // Optical journal. 2004.V. 71. No. 2. S.25-27], containing a radiation source, a collimator, a mirror converter, a reference lens and a photodetector with a receiving slit. In this device, a parallel beam of light rays formed by a collimator is divided by a mirror transducer into two parallel beams that focus in the focal plane of the reference lens into a light spot. To control the alignment of the telescopic expander, the receiving slit with the photodetector is preliminarily shifted to the light spot and, thus, is installed in the focal plane of the reference lens. After that, in the course of a parallel beam of light rays, a telescopic expander is installed in front of the mirror converter. The beam of light rays passing through the expander is focused by the reference lens into the light spot. By means of the second longitudinal displacement of the receiving slit with the photodetector to the light spot newly focused by the reference lens, the displacement Δy of the spot from the focal plane of the reference lens is determined. Defocus Δу 'of the telescopic expander is calculated by the formula Δу' = (ƒ _T '/ ƒ _Э ') ² Δу, where ƒ _T 'is the focal length of the output lens of the expander, and ƒ _Э ' is the focal length of the reference lens, and is eliminated by changing the distance between expander components by Δу '.

Недостатком данного устройства является невысокая точность контроля юстировки телескопических систем. Это обусловлено тем, что погрешность определения величины Δу накапливается от неточной установки приемной щели сначала в фокальную плоскость эталонного объектива, а затем неточного совмещения ее со светящейся точкой, сформированной эталонным объективом совместно с телескопическим расширителем. Дополнительную погрешность в определение Δу' вносят и погрешности, с которыми определены фокусные расстояния ƒ_T' и ƒ_Э', используемые в выше приведенной формуле.The disadvantage of this device is the low accuracy of the adjustment control of telescopic systems. This is due to the fact that the error in determining the Δy value is accumulated from inaccurate installation of the receiving slit first in the focal plane of the reference lens, and then inaccurate alignment with the luminous point formed by the reference lens together with the telescopic expander. An additional error in the determination of Δy 'is introduced by the errors with which the focal lengths ƒ _T ' and ƒ _E 'are used, used in the above formula.

Недостатком данного устройства является также и то, что оно не позволяет проверить остаточные волновые аберрации отъюстированного телескопического расширителя и не обеспечивает контроль объективов.The disadvantage of this device is also that it does not allow to check the residual wave aberrations of the aligned telescopic expander and does not provide lens control.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является интерферометр для контроля объективов и телескопических систем [Креопалова Г.В., Пуряев Д.Т. Исследование и контроль оптических систем. - М.: Машиностроение, 1978, С.141 - 143]. Осветительная часть его содержит источник монохроматического излучения, а также конденсор и объектив, образующие афокальную систему для формирования параллельного пука световых лучей. Разделительная плоскопараллельная пластина делит пучок лучей, вышедший из афокальной системы на две части: одна из них, отраженная от разделительной плоскопараллельной пластины, поступает в опорную ветвь, а другая, прошедшая разделительную плоскопараллельную пластину, поступает в рабочую ветвь. В опорной ветви установлено плоское зеркало, ориентированное перпендикулярно к параллельному пучку световых лучей, отраженному от разделительной плоскопараллельной пластины, и установленное с возможностью наклона относительно своего исходного положения. В рабочей ветви также установлено плоское зеркало, ориентированное перпендикулярно к параллельному пучку световых лучей, прошедшему разделительную плоскопараллельную пластину, и установленное с возможностью наклона относительно своего исходного положения. Параллельный пучок световых лучей в опорной ветви в результате отражения от плоского зеркала проходит разделительную плоскопараллельную пластину и поступает в блок регистрации, в котором установлены фокусирующий объектив и фотоприемное устройство. Параллельный пучок световых лучей в рабочей ветви после отражения от плоского зеркала, а затем отражения в обратном ходе от разделительной плоскопараллельной пластины, также поступает в блок регистрации. Вследствие переналожения пучков световых лучей, вышедших из опорной и рабочей ветвей, возникает двухлучевая интерференция соответствующих им волн. Образованная в этом случае интерференционная картина фиксируется фотоприемным устройством блока регистрации.The closest in technical essence to the proposed invention is an interferometer for monitoring lenses and telescopic systems [Kreopalova G.V., Puryaev D.T. Research and control of optical systems. - M .: Mechanical Engineering, 1978, S. 141 - 143]. Its illuminating part contains a source of monochromatic radiation, as well as a condenser and a lens, forming an afocal system for the formation of a parallel bunch of light rays. The dividing plane-parallel plate divides the beam of rays emerging from the afocal system into two parts: one of them reflected from the dividing plane-parallel plate enters the support branch, and the other, passing the dividing plane-parallel plate, enters the working branch. A flat mirror is installed in the supporting branch, oriented perpendicularly to a parallel beam of light rays reflected from the dividing plane-parallel plate and mounted with the possibility of tilt relative to its initial position. A flat mirror is also installed in the working branch, oriented perpendicularly to a parallel beam of light rays passing through the dividing plane-parallel plate and mounted with the possibility of tilt relative to its initial position. A parallel beam of light rays in the reference branch as a result of reflection from a plane mirror passes a dividing plane-parallel plate and enters the registration unit, in which a focusing lens and a photodetector are installed. A parallel beam of light rays in the working branch after reflection from a plane mirror, and then reflection in reverse from a dividing plane-parallel plate, also enters the registration unit. Due to the re-arrangement of beams of light rays emerging from the supporting and working branches, there is a two-beam interference of the waves corresponding to them. The interference pattern formed in this case is recorded by the photodetector of the registration unit.

В процессе контроля телескопической системы ее устанавливают в рабочую ветвь между разделительной плоскопараллельной пластиной и плоским зеркалом таким образом, чтобы ее окуляр был обращен к разделительной плоскопараллельной пластине, а оптическая ось ориентирована параллельно направлению пучка световых лучей, распространяющегося от разделительной плоскопараллельной пластины. Посредством наклона плоского зеркала либо в опорной, либо в рабочей ветви получают интерференционную картину и регистрируют ее фотоприемным устройством блока регистрации. Затем проводят анализ состояния фокусировки телескопической системы по общему искривлению интерференционных полос, которое устраняют путем продольного смещения окуляра телескопической системы; оставшиеся местные искривления интерференционных полос показывают наличие в ней остаточных волновых аберраций.In the process of controlling the telescopic system, it is installed in the working branch between the dividing plane-parallel plate and the flat mirror so that its eyepiece faces the dividing plane-parallel plate and the optical axis is oriented parallel to the direction of the beam of light rays propagating from the dividing plane-parallel plate. By tilting the flat mirror either in the support or in the working branch, an interference pattern is obtained and recorded with a photodetector of the registration unit. Then, the state of focusing of the telescopic system is analyzed by the total curvature of interference fringes, which is eliminated by longitudinal displacement of the eyepiece of the telescopic system; the remaining local curvatures of the interference fringes show the presence of residual wave aberrations in it.

При контроле данным интерферометром объективов предварительно устанавливают в его рабочую ветвь по ходу лучей после разделительной плоскопараллельной пластины вспомогательный высококачественный объектив с небольшим входным зрачком. После него по ходу лучей устанавливают контролируемый объектив таким образом, чтобы его фокус был совмещен с фокусом вспомогательного высококачественного объектива. В этом случае они образуют телескопическую систему. После получения интерференционной картины и регистрации ее фотоприемным устройством блока регистрации проводят анализ состояния фокусировки этой телескопической системы по общему искривлению интерференционных полос, которое устраняют путем продольного смещения либо вспомогательного высококачественного объектива с небольшим входным зрачком, либо контролируемого объектива; оставшиеся местные искривления интерференционных полос показывают наличие волновых аберраций контролируемого объектива. Данный интерферометр позволяет контролировать и объективы с входным зрачком, значительно превосходящим диаметр входного зрачка вспомогательного высококачественного объектива. Это обусловлено тем, что в данном случае в конструкции интерферометра необходимо использовать только один крупногабаритный элемент с диаметром действующей апертуры, не меньшим диаметра входного зрачка контролируемого объектива. Таким элементом является плоское зеркало, установленное в рабочей ветви. Все другие элементы интерферометра могут иметь диаметры около 20 мм.When controlling this lens with this interferometer, an auxiliary high-quality lens with a small entrance pupil is pre-installed in its working branch along the rays after the dividing plane-parallel plate. After it, a controlled lens is mounted along the rays of the beam so that its focus is aligned with the focus of the auxiliary high-quality lens. In this case, they form a telescopic system. After receiving the interference pattern and registering it with the photodetector of the registration unit, the focus state of this telescopic system is analyzed by the total curvature of the interference fringes, which is eliminated by longitudinal displacement of either an auxiliary high-quality lens with a small entrance pupil or a controlled lens; the remaining local curvatures of the interference fringes indicate the presence of wave aberrations of the controlled lens. This interferometer also allows you to control lenses with an entrance pupil significantly exceeding the diameter of the entrance pupil of an auxiliary high-quality lens. This is due to the fact that in this case, in the design of the interferometer, it is necessary to use only one large-sized element with a diameter of the active aperture not less than the diameter of the entrance pupil of the controlled lens. Such an element is a flat mirror mounted in the working branch. All other elements of the interferometer may have diameters of about 20 mm.

Недостатком данного интерферометра является невысокая точность контроля фокусировки телескопических систем и их остаточных волновых аберраций, а также контроля качества объективов. Это обусловлено тем, что работа интерферометра основана на использовании двухлучевой интерференции, при которой можно измерить смещение (искривление) интерференционных полос в полученной интерференционной картине с точностью до 0.1 - 0.05 ширины полосы, т.е. измерить изменение разности хода А интерферирующих волн с погрешностью 0.1-0.05λ [Коломийцев Ю.В. Интерферометры. Основы инженерной теории, применение. Л., «Машиностроение». 1976, с.8]. Эта погрешность не позволяет использовать данный интерферометр для проведения аттестации телескопических систем, предназначенных для формирования плоских волновых фронтов с более высокой точностью, а также объективов, к которым предъявляются высокие требования по качеству.The disadvantage of this interferometer is the low accuracy of focus control of telescopic systems and their residual wave aberrations, as well as quality control of lenses. This is due to the fact that the operation of the interferometer is based on the use of two-beam interference, in which it is possible to measure the shift (curvature) of interference fringes in the resulting interference pattern with an accuracy of 0.1-0.05 of the bandwidth, i.e. measure the change in the path difference A of the interfering waves with an error of 0.1-0.05λ [Kolomiytsev Yu.V. Interferometers Fundamentals of engineering theory, application. L., "Engineering". 1976, p.8]. This error does not allow the use of this interferometer for certification of telescopic systems intended for the formation of plane wave fronts with higher accuracy, as well as for lenses that are subject to high quality requirements.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание интерферометра, обладающего повышенной точностью контроля фокусировки и остаточных волновых аберраций телескопических систем, а также объективов за счет обеспечения интерференции световых волн, многократно прошедших контролируемые телескопическую систему или объектив.The problem to which the invention is directed is to create an interferometer with increased accuracy of focus control and residual wave aberrations of telescopic systems, as well as lenses by providing interference of light waves that have repeatedly passed controlled telescopic system or lens.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в предлагаемом интерферометре для контроля телескопических систем и объективов, содержащем монохроматический источник света и последовательно установленные по ходу лучей афокальную систему для формирования расширенного параллельного пучка световых лучей, разделительную плоскопараллельную пластину, ориентированную под углом к параллельному пучку световых лучей, первое плоское зеркало с отражающим покрытием, обращенным к разделительной плоскопараллельной пластине, и установленное с возможностью изменения угла наклона к параллельному пучку световых лучей, прошедшему разделительную плоскопараллельную пластину, а также второе плоское зеркало, установленное с возможностью изменения угла наклона, и блок регистрации, установленный в пучке световых лучей, отраженном последовательно от первого плоского зеркала, а затем от разделительной плоскопараллельной пластины, и содержащий фокусирующий объектив и фотоприемное устройство, второе плоское зеркало установлено между афокальной системой и разделительной плоскопараллельной пластиной, при этом его отражающее покрытие выполнено слабопропускающим и обращено к отражающему покрытию первого плоского зеркала.The solution of this problem is achieved by the fact that in the proposed interferometer for controlling telescopic systems and lenses containing a monochromatic light source and an afocal system sequentially installed along the rays for forming an expanded parallel beam of light rays, a dividing plane-parallel plate oriented at an angle to a parallel beam of light rays, the first flat mirror with a reflective coating facing the dividing plane-parallel plate, and installed the ability to change the angle of inclination to a parallel beam of light rays passing through the dividing plane-parallel plate, as well as the second flat mirror mounted with the ability to change the angle of inclination, and the registration unit installed in the beam of light rays reflected in series from the first plane mirror, and then from the dividing plane-parallel plate, and containing a focusing lens and a photodetector, a second flat mirror is installed between the afocal system and the separation plane -parallel plate, with its reflective coating formed slabopropuskayuschim faces the reflective mirror coating of the first plate.

А также тем, что разделительная плоскопараллельная пластина выполнена без полупрозрачного покрытия.And also the fact that the dividing plane-parallel plate is made without a translucent coating.

На фиг.1 изображена принципиальная оптическая схема предложенного интерферометра для контроля телескопических систем.Figure 1 shows a schematic optical diagram of the proposed interferometer for monitoring telescopic systems.

На фиг.2 представлены интерферограммы для расфокусировнной телескопической системы.Figure 2 presents interferograms for a defocused telescopic system.

На фиг.3 представлены интерферограммы телескопической системы, сфокусированной на бесконечность.Figure 3 presents interferograms of a telescopic system focused on infinity.

Предлагаемый интерферометр для контроля телескопических систем и объективов содержит монохроматический (лазерный) источник света 1, афокальную систему 2, формирующую на выходе параллельный пучок световых лучей, и установленные по ходу световых лучей второе плоское зеркало 3 со слабопропускающим отражающим покрытием, разделительную плоскопараллельную пластину 4, контролируемую телескопическую систему 5, состоящую из окуляра 6 с фокусом F_ок и объектива 7 с фокусом F_oб, и первое плоское зеркало 8. Зеркала 3 и 8 установлены с возможностью изменения угла наклона к параллельному пучку световых лучей, сформированному афокальной системой 2; при этом их отражающие покрытия обращены к разделительной плоскопараллельной пластине 4, т.е. друг к другу. Отражающее покрытие второго плоского зеркала 3 выполнено слабопропускающим с коэффициентом отражения, равным 0.9÷0.95. Отражающее покрытие первого плоского зеркала 8 также может быть выполнено слабопропускающим с коэффициентом отражения, равным 0.9÷0.95. Разделительная плоскопараллельная пластина 4 ориентирована под углом к направлению распространения параллельного пучка световых лучей, вышедшего из афокальной системы 2. Окуляр 6 контролируемой телескопической системы 5 снабжен возможностью перемещения вдоль ее оптической оси. В ходе пучка световых лучей, который формируется в результате отражения от первого плоского зеркала 8 падающего на него пучка световых лучей, а затем отражения части его от разделительной плоскопараллельной пластины 4, установлен блок регистрации, содержащий фокусирующий объектив 9 и фотоприемное устройство 10, состоящее, например, из передающей камеры и монитора.The proposed interferometer for controlling telescopic systems and lenses contains a monochromatic (laser) light source 1, an afocal system 2, which forms a parallel beam of light rays at the output, and a second plane mirror 3 with a weakly transmitting reflective coating installed along the light rays, a dividing plane-parallel plate 4 controlled 5 telescopic system consisting of a 6 eyepiece focusing lens F and _{approximately} 7 by the focus F _Ob and the first plane mirror 8. Mirrors 3 and 8 are mounted for measurable eniya angle of the parallel pencil of light beams, an afocal system 2 formed; while their reflective coatings are facing the dividing plane-parallel plate 4, i.e. to each other. The reflective coating of the second flat mirror 3 is made poorly transmitting with a reflection coefficient equal to 0.9 ÷ 0.95. The reflective coating of the first flat mirror 8 can also be low transmittance with a reflection coefficient equal to 0.9 ÷ 0.95. The dividing plane-parallel plate 4 is oriented at an angle to the direction of propagation of a parallel beam of light rays emerging from the afocal system 2. The eyepiece 6 of the controlled telescopic system 5 is equipped with the ability to move along its optical axis. In the course of the beam of light rays, which is formed as a result of reflection from the first plane mirror 8 of the incident beam of light rays, and then reflection of part of it from the dividing plane-parallel plate 4, a recording unit is installed containing a focusing lens 9 and a photodetector 10, consisting, for example , from the transmitting camera and monitor.

Разделительная плоскопараллельная пластина 4 может быть выполнена без полупрозрачного покрытия.The dividing plane-parallel plate 4 can be made without a translucent coating.

Интерферометр работает следующим образом. Пучок световых лучей от монохроматического (лазерного) источника света 1 поступает в афокальную систему 2 и преобразуется ею в параллельный пучок световых лучей, который проходит второе плоское зеркало 3, разделительную плоскопараллельную пластину 4, поступает в контролируемую телескопическую систему 5, где проходит окуляр 6 и объектив 7, падает на первое плоское зеркало 8, отражается от него, проходит в обратном направлении контролируемую телескопическую систему 5, падает на разделительную плоскопараллельную пластину 4 и делится ею на две части. Одна часть пучка световых лучей проходит разделительную плоскопараллельную пластину 4, а другая часть отражается от нее и поступает в блок регистрации, где через фокусирующий объектив 9 поступает в фотоприемное устройство 10. Пучок световых лучей, прошедший разделительную плоскопараллельную пластину 4, падает на второе плоское зеркало 3, отражается от него и снова проходит разделительную плоскопараллельную пластину 4, поступает в контролируемую телескопическую систему 5, где проходит окуляр 6 и объектив 7, падает на первое плоское зеркало 8, отражается от него, проходит в обратном направлении контролируемую телескопическую систему 5, падает на разделительную плоскопараллельную пластину 4 и снова делится ею на две части. Одна часть этого пучка световых лучей проходит разделительную плоскопараллельную пластину 4, а другая часть отражается от нее и поступает в блок регистрации, где через фокусирующий объектив 9 поступает в фотоприемное устройство 10. Этот процесс повторяется бесконечное число раз. Таким образом, в блок регистрации поступает большое количество пучков световых лучей, отраженных от разделительной плоскопараллельной пластины 4. Соответствующие им световые волны интерферируют, образуя многолучевую интерференционную картину в виде чередующихся светлых и темных полос. После получения интерференционной картины и регистрации ее фотоприемным устройством 10 блока регистрации проводят анализ состояния фокусировки телескопической системы 5 по общему искривлению интерференционных полос, которое устраняют путем продольного смещения окуляра 6 телескопической системы 5; оставшиеся местные искривления интерференционных полос показывают наличие в телескопической системе 5 остаточных волновых аберраций.The interferometer operates as follows. The beam of light rays from a monochromatic (laser) light source 1 enters the afocal system 2 and is converted by it into a parallel beam of light rays, which passes through a second plane mirror 3, a dividing plane-parallel plate 4, enters a controlled telescopic system 5, where the eyepiece 6 and the lens pass 7, falls on the first flat mirror 8, is reflected from it, passes through a controlled telescopic system 5, falls on a dividing plane-parallel plate 4 and is divided into two asti. One part of the beam of light rays passes through the dividing plane-parallel plate 4, and the other part is reflected from it and enters the registration unit, where through the focusing lens 9 it enters the photodetector 10. The beam of light rays passing through the dividing plane-parallel plate 4 falls on the second plane mirror 3 , is reflected from it and passes through the separation plane parallel plate 4 again, enters the controlled telescopic system 5, where the eyepiece 6 and the lens 7 pass, falls onto the first flat mirror 8, it is reflected from it, the controlled telescopic system 5 passes in the opposite direction, falls onto the dividing plane-parallel plate 4 and is again divided into two parts. One part of this beam of light rays passes through a dividing plane-parallel plate 4, and the other part is reflected from it and enters the registration unit, where through the focusing lens 9 it enters the photodetector 10. This process is repeated an infinite number of times. Thus, a large number of light beams reflected from the dividing plane-parallel plate 4 enter the registration unit. The corresponding light waves interfere, forming a multi-beam interference pattern in the form of alternating light and dark bands. After receiving the interference pattern and registering it with the photodetector device 10 of the registration unit, an analysis is made of the focusing state of the telescopic system 5 according to the total curvature of the interference fringes, which is eliminated by longitudinal displacement of the eyepiece 6 of the telescopic system 5; the remaining local curvatures of interference fringes show the presence of 5 residual wave aberrations in the telescopic system.

При контроле объективов сначала устанавливают в рабочую ветвь интерферометра после разделительной плоскопараллельной пластины 4 вспомогательный высококачественный объектив с небольшим входным зрачком, а затем по ходу лучей устанавливают и контролируемый объектив таким образом, чтобы их фокусы были совмещены. В этом случае они образуют телескопическую систему. После получения интерференционной картины и регистрации ее фотоприемным устройством 10 блока регистрации проводят анализ состояния фокусировки этой телескопической системы по общему искривлению интерференционных полос, которое устраняют путем продольного смещения либо вспомогательного высококачественного объектива с небольшим входным зрачком, либо контролируемого объектива; оставшиеся местные искривления интерференционных полос показывают наличие волновых аберраций испытуемого объектива. Благодаря использованию вспомогательного высококачественного объектива данный интерферометр обеспечивает контроль объективов с большими входными зрачками. В этом случае необходимо применять первое плоское зеркало 8 также большого диаметра.When monitoring lenses, first, an auxiliary high-quality lens with a small entrance pupil is installed in the working branch of the interferometer after the dividing plane-parallel plate 4, and then a controlled lens is also installed along the rays so that their foci are aligned. In this case, they form a telescopic system. After obtaining the interference pattern and registering it with the photodetector device 10 of the recording unit, the focusing state of this telescopic system is analyzed by the total curvature of the interference fringes, which is eliminated by longitudinal displacement of either an auxiliary high-quality lens with a small entrance pupil or a controlled lens; the remaining local curvatures of the interference fringes indicate the presence of wave aberrations of the test lens. Thanks to the use of an auxiliary high-quality lens, this interferometer provides control of lenses with large entrance pupils. In this case, it is necessary to use the first flat mirror 8 also of large diameter.

С целью выявления характера интерференционной картины, формируемой предлагаемым интерферометром, был проведен контроль телескопической системы с входным зрачком объектива, равным 70 мм. При этом плоские зеркала 3 и 8 интерферометра имели коэффициенты отражения р, близкие к значению 0.9, а разделительная плоскопараллельная пластина 4 не имела полупрозрачного покрытия. В качестве фотоприемника 10 блока регистрации использовалась фотокамера с монитором. Полученные интерферограммы приведены на фиг.2 и фиг.3. Интерферограммы на фиг.2 относятся к состоянию, когда телескопическая система расфокусирована: при этом интерферограмма на фиг.2а соответствует настройке интерферометра на бесконечно широкую полосу, а на фиг.2б - на полосы конечной ширины. На фиг.3 приведены интерферограммы для телескопической системы, сфокусированной посредством продольного смещения окуляра на бесконечность (для формирования телескопической системой плоского волнового фронта); интерферограмма на фиг.3а соответствует настройке интерферометра на бесконечно широкую полосу, а на фиг.3б - на полосы конечной ширины. Настройка интерферометра на бесконечно широкую полосу (плоские зеркала 3 и 8 параллельны между собой) и на полосы конечной ширины (плоские зеркала 3 и 8 образуют двугранный угол) осуществлялась угловыми наклонами первого плоского зеркала 8. Для оценки погрешностей телескопической системы в данном случае удобнее использовать настройку на полосы конечной ширины. Как видно из интерферограмм, приведенных на фиг.2б и фиг.3б, в данном интерферометре формируется интерференционная картина с узкими светлыми полосами, что характерно для многолучевой интерференции. Как видно из интерферогаммы на фиг.2б искривление светлых полос составляет около одного интервала между полосами, т.е. изменение разности хода Δ для интерферирующих волн, прошедших расфокусированную телескопическую систему, равно около одной длины волны λ света (λ=0.6328 мкм). Измерение стрелки прогиба в местах искривления интерференционных полос на интерферограмме, изображенной на фиг.3б, а также определение погрешности этого измерения проводились с помощью двухкоординатного измерителя перемещений ДИП-In order to identify the nature of the interference pattern formed by the proposed interferometer, a telescopic system was inspected with an entrance pupil of the lens equal to 70 mm. In this case, the flat mirrors 3 and 8 of the interferometer had reflection coefficients p close to 0.9, and the plane-parallel dividing plate 4 did not have a translucent coating. As the photodetector 10 of the registration unit, a camera with a monitor was used. The resulting interferograms are shown in figure 2 and figure 3. The interferograms in FIG. 2 relate to the state when the telescopic system is out of focus: in this case, the interferogram in FIG. 2a corresponds to the interferometer being tuned to an infinitely wide band, and in FIG. 2b to strips of finite width. Figure 3 shows the interferograms for a telescopic system focused by means of longitudinal displacement of the eyepiece to infinity (for the formation of a plane wave front by the telescopic system); the interferogram in FIG. 3a corresponds to the setting of the interferometer to an infinitely wide band, and in FIG. 3b to bands of a finite width. The interferometer was tuned to an infinitely wide band (plane mirrors 3 and 8 parallel to each other) and to strips of finite width (plane mirrors 3 and 8 form a dihedral angle) by angular tilting of the first plane mirror 8. To evaluate the errors of the telescopic system in this case it is more convenient to use the setting into strips of finite width. As can be seen from the interferograms shown in FIG. 2b and FIG. 3b, an interference pattern with narrow bright bands is formed in this interferometer, which is typical for multipath interference. As can be seen from the interferogamma in Fig.2b, the curvature of the light bands is about one interval between the bands, i.e. the change in the path difference Δ for interfering waves that have passed through a defocused telescopic system is equal to about one wavelength λ of light (λ = 0.6328 μm). The measurement of the arrow of deflection in the places of curvature of interference fringes on the interferogram shown in Fig.3b, as well as the determination of the error of this measurement were carried out using a two-coordinate displacement meter DIP-

1. Из этих измерений следует, что величина наиболее заметного местного смещения (искривления) светлой полосы, проходящей в центральной части изображения интерференционной картины, составляет 0.1 периода следования светлых полос, а погрешность наведения перекрестия измерителя перемещений ДИП-1 на середину светлой полосы составила величину 0.003 интервала между этими полосами. Отсюда следует, что остаточная волновая аберрация, вносимая контролируемой телескопической системой, равна 0.1 λ; при этом погрешность ее определения равна 0.003λ. Полученное значение погрешности значительно меньше (более чем в десять раз) погрешности измерений известного интерферометра.1. From these measurements it follows that the magnitude of the most noticeable local shift (curvature) of the light band passing in the central part of the image of the interference pattern is 0.1 of the period of the light bands, and the error of pointing the crosshairs of the DIP-1 displacement meter to the middle of the light band was 0.003 interval between these bands. It follows that the residual wave aberration introduced by the controlled telescopic system is 0.1 λ; the error of its determination is equal to 0.003λ. The resulting error value is significantly less (more than ten times) the measurement error of a known interferometer.

Таким образом, предложенный интерферометр действительно обладает более высокой точностью контроля телескопических систем и может быть использован для аттестации телескопических систем, предназначенных для формирования высококачественных плоских волновых фронтов. Очевидно, что он может быть использован и для аттестации объективов, включая и объективы с большими входными зрачками.Thus, the proposed interferometer really has a higher accuracy of control of telescopic systems and can be used to certify telescopic systems designed to form high-quality plane wave fronts. Obviously, it can be used to certify lenses, including lenses with large entrance pupils.

Claims

1. An interferometer for monitoring telescopic systems and lenses, containing a monochromatic light source and an afocal system sequentially installed along the rays to form an expanded parallel beam of light rays, a dividing plane-parallel plate oriented at an angle to the parallel beam of light rays, the first flat mirror with a reflective coating, facing a dividing plane-parallel plate, and installed with the possibility of changing the angle of inclination to a parallel beam of light rays passing through the dividing plane-parallel plate, as well as a second plane mirror mounted with the possibility of changing the angle of inclination, and a registration unit installed in a beam of light rays reflected in series from the first plane mirror and then from the dividing plane-parallel plate, and containing a focusing lens and photodetector, characterized in that the second flat mirror is installed between the afocal system and the dividing plane-parallel plate, while reflecting it coating is slabopropuskayuschim faces the reflective mirror coating of the first plate.

2. An interferometer for monitoring telescopic systems and lenses according to claim 1, characterized in that the dividing plane-parallel plate is made without a translucent coating.