SU1610248A1 - Интерферометр дл контрол формы поверхности выпуклых сферических деталей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к измерительной технике и предназначено дл  высокоточного контрол  формы выпуклых поверхностей оптических деталей, в частности дл  контрол  формы сферических поверхностей линз и зеркал большого диаметра. Цель изобретени  - расширение диапазона значений радиусов кривизны контролируемых поверхностей. Излучение, создаваемое источником 4, направл етс  коллиматором 5, светоделителем 6 и объективом 7 к компенсатору 1, выполненному в виде афокальной системы с совмещенными главными плоскост ми. Компенсатор вносит в пучок сферическую аберрацию, величина которой определ етс  рассто нием между точкой F₁ и компенсатором. Компенсатор устанавливаетс  в положение, соответствующее компенсации аберраций линзовой системы 2. Это положение контролируетс  с помощью плоского зеркала 8 при выключении экрана 9 из хода лучей. После настройки интерферометра зеркало 8 перекрывают экраном 9, а деталь 13 устанавливают таким образом, чтобы центр C_к кривизны оказалс  совмещенным с центром C кривизны эталонной поверхности 12. При контроле детали с другим значением радиуса кривизны поворачивают линзовую систему 2 на 180° вокруг оси, перпендикул рной оси пучка. При этом эталонной поверхностью станет поверхность 14. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к контрольно- измерительной технике и предназначено дл  высокоточного контрол  формы выпуклых поверхностей оптических деталей, в частности дл  контрол  формы сферических поверхностей линз и зеркал большого диаметра .

Цель изобретени  - расширение диапазона значений радиусов кривизны контролируемых поверхностей.

На чертеже представлена схема интерферометра .

Интерферометр содержит компенсатор 1, линзовую систему 2, основание 3, на котором размещены источник 4 монохроматического когерентного излучени , коллиматор 5, светоделитель 6, фокусирующий объектив 7, плоское зеркало 8, непроз- рачный экран 9, регистратор 10 интферограмм, и шкалу 11. На чертеже прин ты следующие обозначени : F - задний фокус объектива 7; С - центр кривизны эталонной поверхности 12; Ск - центр кривизны контролируемой поверхности 13. Стрелками показаны направлени  вращени  линзовой системы и перемещени  компенсатора и основани .

Интерферометр работает следующим образом.

Монохроматическое когерентное излучение , создаваемое источником 4, направл етс  коллиматором 5, светоделителем 6 и фокусирующим объективом 7 к компенсатору 1. Задний фокус Р объектива 7  вл етс  вершиной гомоцентрического пучка лучей и одновременно изображением точки С, построенным линзовой системой 2 в обратном ходе лучей. Так как компенсатор 1 представл ет собой афокальную систему с совмещенными главными плоскост ми, то параксиальные лучи, вышедшие из точки F и прошедшие через него, вновь фокусируютс  в этой же точке F .

Компенсатор не измен ет числовой апертуры пучка, проход щего через него, а только вносит сферическую аберрацию, величина которой зависит от рассто им  между точкой F и компенсатором. При перемещении компенсатора вдоль оси обеспечиваетс  плавное изменение величины вносимых им аберраций , которые в двух определенных позици х компенсатора равны по величине и обратны по знаку аберраци м линзовой системы, установленной в обе рабочие позиции. Линзова  система имеет две вогнутые эталонные поверхности 12 и 14, радиусы кривизны которых различны. Путем поворота линзовой системы в сторону контролируемой детали 13 обращают ту из эталонных поверхностей

радиус кривизны которой ближе по значению к радиусу кривизны контролируемой поверхности. В процессе работы интерферометра на эталонную и контролируемую поверхности должно обеспечиватьс  нормальное падение лучей. Афокальный компенсатор и линзова  система сообща преобразуют гомоцентрический пучок, выход щий из объектива 7, в гомоцентриче- 0 ский пучок, вершина которого совмещена с точками С и Ск, где располагаютс  центры кривизны эталонной и контролируемой поверхностей 12 и 13 соответственно. Рабоча  интерференционна  картина образуетс  в 5 результате взаимодействи  волновых фронтов , отраженных от поверхностей 13 и 12, причем поверхность 12 выполн ет функцию пробного стекла, установленного на рассто нии . В случае разворота линзовой системы 0 на 180° функцию пробного стекла выполн ет эталонна  поверхность 14.

Claims (2)

1. После поворота линзовой системы необходимо установить основание 3 с расположенными на нем оптическими 5 элементами так, чтобы точки F и С были оптически сопр жены. Кроме того, необходимо установить компенсатор в позицию, соответствующую компенсации аберраций линзовой системы, ориентированной опре- 0 деленным образом, например так, как показано на чертеже. Эту операцию выполн ют путем перемещени  основани  3 и компенсатора 1 вдоль оси линзовой системы 2. Критерием правильности установки служит 5 настроечна  интерференционна  картина, котора  образуетс  в результате взаимодействи  волновых фронтов, отраженных от поверхности 12 линзовой системы и поверхности плоского зеркала 8 (экран 9 вы- 0 ключен из хода лучей, а контролируема  деталь 13 отсутствует). Пор док настройки следующий. Компенсатор 1 устанавливают относительно линзовой системы 2 приблизительно в номинальное положение, которое 5 отмечено на шкале 11 механизма его перемещени . Затем перемещением основани  3 совмещают точку F с изображением центра С кривизны эталонной поверхности 12. В этом случае волновой фронт, прошедший через ком- 50 пенсатор и линзовую систему, отражаетс  от поверхности 12 и, пройд  вновь линзовую систему , компенсатор и фокусирующий объектив , вступает во взаимодействие с плоским фронтом, отраженным от зеркала 8. Так как 55 компенсатор установлен приблизительно, то фронт, взаимодействовавший с элементами 1, 2 и 7 системы, искажаетс  недокомпенсиро- ванными аберраци ми системы,.состо щей из элементов 1 и
2. 2. Настроечна  интерференционна  картина в этом случае имеет вид множества концентрических колец. Окончательную компенсацию аберраций выполн ют путем продольного перемещени  компенсатора 1 при наблюдении динамики изменени  вида настроечной интерференционной картины. При идеальной компенсации аберраций интерференционна  картина должна иметь вид бесконечно широкой полосы (ровное поле). После выполнени  настройки зеркало 8 перекрывают экраном 9, а деталь 13 устанавливают таким образом, чтобы центр Ск кривизны контролируемой поверхности оказалс  совмещенным с центром С кривизны эталонной поверхности 12. В этом случае интерференционна  картина, возникша  при взаимодействии волновых фронтов, отраженных от поверхностей 13 и 12, несет информацию об ошибках поверхности 13. Формула изобретени  Интерферометр дл  контрол  формы поверхности выпуклых сферических дета0

   5

   0

   лей, содержащий осветитель, выполненный в виде источника когерентного излучени  и коллиматора,светоделитель, объектив, компенсатор , оптическую систему и регистратор интерферограмм, оптически св занный с объективом через светоделитель, отличающийс  тем, что, с целью расширени  диапазона значений радиусов кривизны контролируемых поверхностей, компенсатор выполнен в виде афокальной оптической системы с совмещенными главными плоскост ми и установлен по ходу излучени  после объектива с возможностью перемещени  вдоль оптической оси, оптическа  система выполнена в виде системы линз, перва  и последн   оптические поверхности которой выполнены эталонными и имеют различный радиус кривизны, и установлена по ходу излучени  после компенсатора с возможностью ее поворота на угол 180° вокруг оси, перпендикул рно й ее оптической оси и проход щей через центр т жести.