SU987378A1

SU987378A1 - Interferometer for checking optical part surface shape

Info

Publication number: SU987378A1
Application number: SU802887893A
Authority: SU
Inventors: Борис Михайлович Комраков
Priority date: 1980-02-29
Filing date: 1980-02-29
Publication date: 1983-01-07

Description

Изобретение относитс к контрс ь- ио-измерительной технике, предназначено дл контрол формы поверхностей оптических деталей и может быть , использовано преимущественно в производстве , зан том серийным изготовлением оптических деталей небольшого диаметра со сферическими и асфери ческими поверхност ми. Известен интерферометр дл контро л формы асферических поверхностей, содержащий источник света, светоделитель , объектив, вспомогательное сферическое зеркало, плоское эталонное зеркало и регистратор интерферен ционной картины {. Недостатком известного интерферометра вл етс сравнительно больша трудоемкость контрол , обусловленнгш высокой чувствительностью интерферометра к поперечны смещени м контролируемой поверхности относительно вспомогательного сферического зеркала . Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс интерферометр дл контрол формы повер ностей оптических деташей, содержащи установленные последовательно осветительную систему с источником ноге,рентного излучени , светоделитель и объектив, зеркало, устанавливаеглое между объективом и контролируемой деталью отражающей поверхностью к детали, и регистратор интерференционной картины, расположенный в обратном ходе излучени за светоделителем 2 J. Недостатком этого интерферо «тра вл етс его сложность, обусловленна сравнительно большим количеством оптических деталей, вход щих в интерферометр , а также тем, что должно иметь отверстие в центральной зоне. Цепь изобретени - упрощение интерферометра. Поставленна цель достигаетс тем, что в интерферометре дл контрол форкс поверхностей оптических деталей, содержащем.установленные последовательно осветительную систему с источником когерентного излучени , светоделитель и объектив, зеркало, устанавливаемое между объективом и контролируемой деталью отражающей поверхностью к детали, и регистратор интерференционной картины , расположенный в обратном ходе излучени за светоделителем, зеркало выполнено с преломл гогцими поверхност ми в его центральной зоне, а на поверхность центральной зоны зеркала , противоположную той поверхности , котора обращена к объективу, нанесено светоделительное покрытие. The invention relates to counter-measuring technology, is intended to control the shape of the surfaces of optical parts and can be used primarily in production, which is used in mass production of small-diameter optical parts with spherical and aspheric surfaces. A known interferometer for controlling the shape of aspherical surfaces, containing a light source, a beam splitter, a lens, an auxiliary spherical mirror, a flat reference mirror, and an interference pattern recorder {. A disadvantage of the known interferometer is the comparatively large labor intensity of the control, due to the high sensitivity of the interferometer to transverse displacements of the test surface relative to the auxiliary spherical mirror. The closest to the invention to the technical essence is an interferometer for controlling the shape of the optical component parts, containing a sequential illumination system with a foot source, rental radiation, a beam splitter and a lens, a mirror installed between the lens and the part to be tested with a reflecting surface to the part, and an interference recorder picture, located in the reverse course of radiation behind the beam splitter 2 J. The disadvantage of this interfering tra is its complexity, due to relatively large number of optical parts, incoming into the interferometer, and that there should be a hole in the central zone. The circuit of the invention is the simplification of the interferometer. This goal is achieved by the fact that in an interferometer for controlling the forks of optical component surfaces, containing. A sequentially installed illumination system with a source of coherent radiation, a beam splitter and a lens, a mirror mounted between the lens and the tested part with a reflecting surface to the part, and an interference pattern recorder located in the reverse of the radiation behind the beam splitter, the mirror is made with refractive surfaces on its central zone, and on the surface A mirror split coating is applied to the outer zone of the mirror opposite to the surface that faces the lens.

На фиг, 1 представлена принципиальна схема одного из возможных вариантов интерферометра дл контрол поверхностей оптических деталей, в случае контрол вогнутой параболической поверхности у на фиг. 2 - схема рабочей ветви интерферометра при контроле выпуклой гиперболической поверхности; на фиг. 3 - то же, при контроле вогнутой сферической поверхности.FIG. 1 is a schematic diagram of one of the possible variants of an interferometer for monitoring the surfaces of optical components; in the case of testing a concave parabolic surface of FIG. 2 - diagram of the working branch of the interferometer when testing a convex hyperbolic surface; in fig. 3 - the same, when controlling a concave spherical surface.

Интерферометр (фиг. 1) содержит осветительную систему,, выполненную в виде лазера 1 и микрообъектива 2, светоделитель 3, объектив 4, зеркало 5 и регистратор 6 интерференционной картины.The interferometer (Fig. 1) contains an illumination system, made in the form of a laser 1 and a micro-lens 2, a beam splitter 3, a lens 4, a mirror 5 and an interference pattern recorder 6.

Микрообъектив 2, светоделитель 3 и объектив 4 установлены последовательно друг за .другом в ходе излучени лазера 1. Зеркало 5 устанавливаетс между контролируемой поверхностью 7 и объективом 4. Регистратор б помещен за светоделителем 3 в обратном ходе излучени .The micro lens 2, the beam splitter 3 and the lens 4 are installed successively one after the other during the emission of laser 1. Mirror 5 is installed between the surface 7 and the lens 4. The recorder b is placed behind the beam splitter 3 in the reverse direction of the radiation.

Зеркало 5 выполнено с преломл юЙ1ИМИ поверхност гли в его центральной зоне, а на поверхность центральной зоны зеркала,противоположную той поверхности, котора обращена к объективу, нанесено светоделительное покрытие. Оптимальное значение диаметра центральной зоны/ зеркала 5 лежит в диапазоне 1-5, мм. Форма отражающей поверхности зеркала 5 (поверхность зеркала, противоположна той, котора обраР1ена к объективу 4) зависит от типа контролируемой поверхности 7. Так, например отражающа поверхность зеркала 5 плоска при контроле вогнутых параболических поверхностей (фиг. 1) и вогнутых сферических поверхностей (фиг. 3), отражанвда поверхность зеркала 5 вогнута сферическа , при контроле выпуклой гиперболической поверхности (фиг. 2).Mirror 5 is made with a refractive surface of the center in its central zone, and a beam-splitting coating is applied to the surface of the central zone of the mirror opposite to the surface that faces the lens. The optimal value of the diameter of the central zone / mirror 5 lies in the range of 1-5, mm. The shape of the reflecting surface of the mirror 5 (the surface of the mirror opposite to that which is attached to the lens 4) depends on the type of the test surface 7. For example, the reflecting surface of the mirror 5 is flat when testing concave parabolic surfaces (Fig. 1) and concave spherical surfaces (Fig. 1). 3), the reflection of the surface of the mirror 5 is concave spherical, while controlling a convex hyperbolic surface (Fig. 2).

Интерферометр работает следуюсщм образом.The interferometer works as follows.

Излучение лазера 1 проходит микрообъектив 2, светоделитель 3 и фокусируетс объективом 4 в точку на поверхности со светоделительным покрытием центральной зоны зеркала 5. Часть излучени отражаетс светоделительным покрытием зеркала 5 в обратном направлении и представл ет собой волновой фронт сравнени . Друга часть проходит светоделительное покрытие, отражаетс от контролируемой поверхности 7 и падает на зеркало 5 по нормал м к его отражакидейThe laser radiation 1 passes the micro-lens 2, the beam splitter 3 and is focused by the lens 4 to a point on the surface with the beam-splitting coating of the central zone of the mirror 5. A part of the radiation is reflected by the beam-splitting coating of the mirror 5 in the opposite direction and represents the comparison wave front. The other part passes the beam-splitting coating, reflects from the test surface 7 and falls on the mirror 5 along the normal to its reflector.

поверхности. Отражак ца поверхность зеркала 5 возвращает излучение внрвь на контролируемую поверхность 7, после отраженит от которой оно фокусируетс в точку на отражсцощей поверхности зеркала 5 вне его центральной зоны.surface. The reflector surface of the mirror 5 returns the radiation inside to the controlled surface 7, after which it reflects from which it is focused to a point on the reflecting surface of the mirror 5 outside its central zone.

Затем излучение проходит рабочую ветвь интерферометра в обратном направлении , а именно: последовательно отражаетс от контролируемой поверхности 7, от отражающей поверхности зеркала 5 по нормал м к ней, вновь от контролируемой поверхности 7, проходит поверхность зеркала 5 со све (Тоделительным покрытием в его центральной зоне и Представл ет собой рабочий волновой фронт. Рабочий волновой фронт интерферирует с волновым фронтом сравнени , а получаема интерференционна картина несет в себе информацию об ошибках формы контролируемой поверхности 7 и фиксируетс регистратором 6.Then, the radiation passes the working branch of the interferometer in the opposite direction, namely: it is sequentially reflected from the test surface 7, from the reflecting surface of the mirror 5 along the normal to it, again from the test surface 7, passes the surface of the mirror 5 with a light (A splitting coating in its central zone and It is a working wave front. The working wave front interferes with the comparison wave front, and the resulting interference pattern carries information about the error form controlled by erhnosti 7 and 6 fixed by the registrar.

Работа интерферометра при контроле выпуклой гиперболической поверхности 7 (фиг.2)ничем не отличаетс от рассмотренной выше.The operation of the interferometer in monitoring the convex hyperbolic surface 7 (Fig. 2) is no different from that discussed above.

При контроле вогнутой сферической поверхности 7 рабочий волновой фронт формируетс при двукратном отражении лучей света от контролируемой поверхности 7, а не при четырехкратном (как в рассмотренных примерах ).When testing a concave spherical surface 7, the working wave front is formed by reflecting light rays from the monitored surface 7 twice, and not four times (as in the considered examples).

Кроме поверхностей второго пор дка , имеющих анаберрационные точки, интерферометр позвол ет контролировать и асферические поверхности высших пор дков. В последнем случае необходимо использовать специально рассчитанный линзовый компенсатор (показан -пунктиром) .In addition to second-order surfaces with anaberration points, the interferometer also allows the control of aspherical surfaces of higher orders. In the latter case, it is necessary to use a specially designed lens compensator (shown by dotted lines).

В том случае, если контролируема поверхность 7 имеет большое относительное отверстие (1:3 и выше), преломл юща поверхность центральной зоны зеркала 5, обращенна к объективу 4, начинает вносить в проход щий через нее пучок лучей заметную сферическую аберрацию, в св зи с чем желательно прин ть меры к ее коррекции , например за. счет соответствующего выполнени объектива 4.In the event that the controlled surface 7 has a large relative aperture (1: 3 and higher), the refractive surface of the central zone of the mirror 5 facing the lens 4 begins to introduce into the beam of rays passing through it a noticeable spherical aberration, due to than it is desirable to take measures for its correction, for example, for. the expense of the corresponding performance of the lens 4.

Благодар тому, что контролируема поверхность 7 и зеркало 5 образуют оптическую систему типа кошачий глаз, интерферометр в небольших пределах нечувствителен к наклонам и поперечшлм смещени м контролируемой поверхности 7, что повышает производительность контрол . Однако это обсто тельство позвол ет полу .чать интерференционную картину только при настройке на бесконечно широкую полосу и кольца и преп тствует получению настройки на полосы конечной ширины. Кроме того, поскольку рабочий волновой фронт последовательно отргикаетс 6т участков контролируемой поверхности 7, симметричных относительно ее центра, затруднена локализаци местных ошибок поверхности 7 при расшифровке интерференционной картины, в св зи с чем нецелесообразно использовать интерферометр дл контрол поверхностей диаметром более 200 мм-,Due to the fact that the controlled surface 7 and the mirror 5 form an optical system such as a cat's eye, the interferometer is in a small range insensitive to the inclinations and transverse displacements of the controlled surface 7, which improves the control performance. However, this circumstance allows one to obtain an interference pattern only when tuned to an infinitely wide band and rings and prevents obtaining tuning to bands of finite width. In addition, since the working wave front successively denotes 6t sections of the test surface 7 that are symmetrical about its center, it is difficult to localize local errors of the surface 7 when deciphering the interference pattern, therefore it is not advisable to use an interferometer to monitor surfaces with a diameter of more than 200 mm,

Предлагаег/ый интерферометр проще известного, чем объ сн етс меньшим количеством оптических элементов, образукхчих его оптическую схему (исключен мениск с эталонной сферической поверхностью), а также тем, что зеркало 5 выполнено без отверсти с прелог-ш юютми поверхност ми в его центральной зоне.The proposed interferometer is simpler known than explained by a smaller number of optical elements, its optical scheme (excluded meniscus with a reference spherical surface), as well as the fact that mirror 5 is made without an aperture with a preferred surface in its central zone .

Форг.ула изобретени Forg.ula inventions

Интерферометр дл контрол поверхностей оптических деталей.Interferometer for monitoring surfaces of optical parts.

содержащий -установленные последовательно осветительную систему с источником когерентного излучени , светоделител)ь и объектив, зеркало, устанавливаемое между объективом иcontaining —a successively installed illumination system with a source of coherent radiation, a beam splitter) and a lens, a mirror mounted between the lens and

контролируемой деталью отражающей поверхностью к детали, и регистрато интерференционной картины, расположенной в обратном ходе излучени , за светоделителем, отличаю0 щ и и с тем, что, с целью упрощени интерферометра, зеркало выполнено с преломп эщими поверхност ми в его центральной зоне, а на поверхность центральной зоны зеркала, проS тивоположную той поверхности, котора обращена к объективу, нанесено светоделительное покрытиеthe reflecting surface controlled by the detail to the detail, and the interference pattern recorded in the reverse course of the radiation, behind the beam splitter, differs from the fact that, in order to simplify the interferometer, the mirror is made with attractive surfaces in its central zone, The central zone of the mirror, opposite to the surface that faces the lens, has a beam-splitting coating

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination

0 Пур ев Д.Т. Методы контрол 0 Pur ev D.T. Control methods

оптических асферических поверхностей. М., Машиностроение, 1976, с. 83. 2. Авторское свидетельство СССР 823845, кл. G 01 В 9/02, 1981 (про отип), .optical aspherical surfaces. M., Mechanical Engineering, 1976, p. 83. 2. USSR author's certificate 823845, cl. G 01 B 9/02, 1981 (about otip),.

гп/gp /

Фиг. 2.FIG. 2

Claims

Claim'

An interferometer for controlling the shape of the surfaces of optical parts, comprising a sequentially installed lighting system with a coherent radiation source, a beam splitter and a lens, a mirror installed between the lens and the component to be controlled by the reflecting surface to the part, and an interference pattern located in the reverse direction of the radiation, behind the beam splitter, characterized in that, in order to simplify the interferometer, the mirror is made with refracting surfaces in its central zone, and on the surface st central zone of mirror opposite to the surface which faces the lens, the beam-splitting coating applied