SU996857A1

SU996857A1 - Interferometer for optical surface shape checking

Info

Publication number: SU996857A1
Application number: SU802991377A
Authority: SU
Inventors: Камиль Сабирович Мустафин; Анатолий Васильевич Лукин; Николай Петрович Ларионов; Рафаил Азвитович Ибрагимов
Original assignee: Предприятие П/Я Г-4671
Priority date: 1980-10-08
Filing date: 1980-10-08
Publication date: 1983-02-15

Description

Изобретение относитс к контрольно-измерительной технике , предназначено дл контрол оптических поверхностей и может быть использовано преимущественно в производстве, зан том изготовлением крупногабаритных оптических деталей с выпуклыми поверхност ми.The invention relates to instrumentation technology, is intended to control optical surfaces and can be used mainly in production, engaged in the manufacture of large-sized optical components with convex surfaces.

Известен интерферометр дл контрол поверхностей оптических деталей, содержащий осветительную систему, светоделитель, ббъектив, голограмму контролируемой поверхности и регнстратор интерферен101онной картины 11..A known interferometer for monitoring the surfaces of optical components, comprising an illumination system, a beam splitter, a lens, a hologram of the surface being monitored, and an interferon pattern 11on pattern reg. 11.

Недостатком известного интерферометра вл етс низка Точность контрол выпуклых поверхностей, обусловленна тем, что лучи света падают на контролируемую поверхность не по нормал м к ней, а также необходимостью изготовлени эталонной оптической поверхности тех же параметров , что и контролируема .The disadvantage of the known interferometer is low. The accuracy of monitoring convex surfaces is due to the fact that the light rays fall on the controlled surface not along the normal to it, as well as the need to manufacture a reference optical surface of the same parameters as it is controlled.

Наиболее близким по технической . сущности к изобретению вл етс интерферометр дл контрол формы оптических поверхностей, содержащий рас положенйые один за другим источник когерентного излучени и ориентированный под углом к его оптическойThe closest technical. The essence of the invention is an interferometer for controlling the shape of optical surfaces, containing one after another a source of coherent radiation and oriented at an angle to its optical

оси светоделитель, установленные последовательно в ходе излучени по одну сторону от светоделител объектив , положительную оптическую систему и голограмл«ный компенсатор, образующие рабочую ветвь, и расположенную в ходе излучени по другую сторону от светоделител систему плоских зеркал, образующйх опорную beamsplitter axes, a lens, a positive optical system and a holographic compensator, forming a working branch, and a system of flat mirrors that form a reference mirror during radiation on the other side of the beam splitter;

10 ветвь .JZJ.10 branch .JZJ.

Недостатком этого интерферокютра Явл етс сравнительно низка точность контрол выпуклых поверхностей, обусловленна необходимостью использова15 ни эталонной- поверхности с теми же параметрами, что и у контролируемой . поверхности.The disadvantage of this interferometer is the comparatively low accuracy of control of convex surfaces, due to the need to use a reference surface with the same parameters as that of the controlled surface. surface.

Цель изобретени - повыюёние точности контрол выпукшлс поверхностей.The purpose of the invention is to increase the accuracy of control of convex surfaces.

2020

Поставленна цель достигаетс тем, что интерферометр снабжен синтезированной гблограммой, установленной между объективом и положительной оп-, тической системой с возможностью вы25 вода из хода излучени , и плоским зеркалом, расположенным за гопограммшым компенсатором в опорной ветви перпендикул рно ее оптической оси.This goal is achieved by the fact that the interferometer is equipped with a synthesized gblogram installed between the lens and a positive optical system with the possibility of elimination from the radiation path, and a flat mirror located behind the holographic compensator in the reference branch perpendicular to its optical axis.

На чертеже представлена принци30 пиальна схема одного из возможных вариантов интерферометра дл контро л формы оптических поверхностей. Интерферометр содержит источник когерентного излучени , выполненный в виде лазера 1 и телескопической системы 2, светоделитель 3, плоское зеркало 4, объектив 5, синтезирован ную голограмму б, положительную оптическую систему 7, проекционный об ектив 8, гопограммный компенсатор 9 систему плоских зеркал 10, 11 и пло кое зеркало 12. Кроме того, на чергеже показаны контролируема поверх ность 13 и интерферирующие волны а и а2.. Телескопическа система 2 расположена в ходе излучени лазера 1. Светоделитель 3 размещен за телеско пической системой 2 под углом к ее оптической оси. Элементы схемы 4-8 установлены по одну сторону от светоделител и образуют рабочую ветвь интерферометра, а элементы схемы 10 и 11 - по другую сторону от светоделител и образуют опорную ветвь Плоское зеркало 12 расположено за голограммнь компенсаторе 9 в опорной ветви перпендикул рно к ее оптической оси. Синтезированна голограмма 6 установлена между объективом 5 и положительной оптической системой 7 и предназначена дл формировани расход вдегос волнового фронта, аберрации нормалей которого равны аберраци м нормалей контролируемой поверхности 13 в случае отсутстви ошибок ее формы, Голограммный компенсатор 9 представл ет собой фотографическую пластинку с записанной на ней голограммо волнового фронта, формируемого рабо чей ветвью интерферометра (элементы 4-8 схекЕл). Оптическа деталь с контролируемой поверхностью 13 устанавливаетс в рабочей ветви интерферометра между положительной оптической системой 7 и объективом 5 в положение при котором поверхность 13 обращена к оптической системе 7. Проекционный объектив 8 предназна чей дл оптического сопр жени контроли| ув1«юй поверхности 13 с плоскойтью голограммного компенсатора 9. Интерферометр работает следующим образом. Излучение лазера Г расшир етс телескопической системой 2, проходит светоделитель 3 и зеркалами 10 и 11 направл етс на голограммный компенсатор 9. Часть излучени восстанавливает с компенсатора 9 волну а,| сравнени а друга часть возвращаетс плоским зеркалом 12 вновь на компенсатор 9 и восстанавливает волну, идентичную волне а, но распростран ющуюс в противоположном ей направлении. Волна, идентична волне а-, , проходит проекционный объектив 8, положительную оптическую систему 7 и падает на контролируемую поверхность 13 по нормал м к ней. Отразившись от поверхности 13, волна проходит злементы 7 и 8 рабочей ветви интерферометра, а также компенсатор 9 в обратном направлении и представл ет собой рабочую волну aj г несущую информацию об ошибках поверхности 13. Волны а -, и aj интерферируют, а получаема интерференционна картина характеризует качествр контролируемой поверхности 13. Формирование голограмМного компенсатора 9 осуществл ют в схеме интерферометра перед контролем поверхности 13 следующим образом. Излучение лазера 1 направл ют с помощью светоделител 3 и плоского зеркала 4 в объектив 5, который преобразует его в сферический волновой фронт, поступающий на синтезированную голограмму б. Голограмма б рассчитана и изготовлена так, что падающий на нее сферический волновой фронт восстанавливает асферический волновой фронт, аберраций нормалей которого равны аберраци м нормалей контролируемой поверхности 13 при отсутствии ошибок ее формы, т.е. асферический волновой фронт, эквидистантный поверхности 13 при установке ее в положение контрол . Асферический волновой фронт проходит положительную оптическую систему 7 , объектив 8 и интерферирует с плоским волновым фронтом опорной ветви интерферометра. Полученна таким образом интерференционна картина регистрируетс на фотопластинке и представл ет собой голограммный компенсатор 9. Синтезированную голограмму 6 вывод т из хода- лучей при формировании компенсатора 9 в том случае, если контролируема поверхность 13 вл етс сферической. Использование проекционного объектива 8, осуществл ющего оптическое сопр жение контролируемой поверхности 13 с плоскостью голограммного компенсатора 9, позвол ет сформировать его в виде голограмил сфокусированного изображени , что снижает требовани к юстировке компенсатора 9 в схеме интерферометра. Благодар тому, что формирование гологргилмного компенсатора 9 при контроле асферических поверхностей осуществл етс с помощью синтезированной голограммы б, отпадает необходимость использовани дл зтих цеThe drawing shows a basic diagram of one of the possible variants of an interferometer for controlling the shape of optical surfaces. The interferometer contains a coherent radiation source made in the form of a laser 1 and a telescopic system 2, a beam splitter 3, a flat mirror 4, a lens 5, a synthesized hologram b, a positive optical system 7, a projection objective 8, a hologram compensator 9 a system of flat mirrors 10, 11 and a flat mirror 12. In addition, a blue surface 13 and interfering waves a and a2 are shown on the chart. The telescopic system 2 is located during the emission of laser 1. The divider 3 is placed behind the telescopic system 2 at an angle om to its optical axis. The circuit elements 4–8 are installed on one side of the beam splitter and form the working branch of the interferometer, and the circuit elements 10 and 11 are on the other side of the beam splitter and form a support branch. The flat mirror 12 is located behind the hologram compensator 9 in the support arm perpendicular to its optical axis. . The synthesized hologram 6 is installed between the lens 5 and the positive optical system 7 and is designed to form the flow rate of the wave front, the normal aberrations of which are equal to the normal surface aberrations of the test surface 13 in the absence of errors in its shape, the Hologram compensator 9 is a photographic plate recorded on it the hologram of the wave front formed by the working branch of the interferometer (elements 4–8 shekEl). An optical component with a controlled surface 13 is installed in the working branch of the interferometer between the positive optical system 7 and the lens 5 in which the surface 13 faces the optical system 7. The projection lens 8 intended for optical conjugation of controls | uv1 "yu surface 13 with a flat holographic compensator 9. The interferometer works as follows. The laser radiation G is expanded by a telescopic system 2, a beam splitter 3 passes, and mirrors 10 and 11 are directed to a hologram compensator 9. Part of the radiation from wave 9 compensates wave a, | Comparison of the other part is returned by the flat mirror 12 again to the compensator 9 and restores the wave, which is identical to wave a, but propagates in the opposite direction. The wave, identical to wave a-,, passes through the projection lens 8, the positive optical system 7 and falls on the controlled surface 13 along the normal to it. Reflected from the surface 13, the wave passes the elements 7 and 8 of the working branch of the interferometer, as well as the compensator 9 in the opposite direction and is a working wave aj g carrying information about the errors of the surface 13. Waves a - and aj interfere, and the resulting interference pattern characterizes quality of the controlled surface 13. Formation of the hologram of the Multiple compensator 9 is carried out in the interferometer circuit before controlling the surface 13 as follows. The radiation from laser 1 is directed using a beam splitter 3 and a flat mirror 4 to an objective 5, which converts it into a spherical wave front, which arrives at the synthesized hologram b. The hologram b is designed and manufactured so that the spherical wave front incident on it restores the aspherical wave front, the normal aberrations of which are equal to the normal normal aberrations of the test surface 13 in the absence of its shape errors, i.e. aspherical wave front, equidistant surface 13 when installed in the control position. The aspheric wave front passes the positive optical system 7, the objective 8 and interferes with the plane wave front of the reference branch of the interferometer. The interference pattern thus obtained is recorded on a photographic plate and is a hologram compensator 9. The synthesized hologram 6 is extracted from the course of the formation of the compensator 9 in the event that the surface 13 is controlled is spherical. The use of a projection lens 8 that performs optical conjugation of the test surface 13 with the plane of the hologram compensator 9 makes it possible to form it in the form of a hologram focused image, which reduces the requirements for the adjustment of the compensator 9 in the interferometer circuit. Due to the fact that the formation of the hologrgy compensator 9 in the control of aspherical surfaces is carried out using a synthesized hologram b, it is not necessary to use these

Claims

Claim

An interferometer for controlling the shape of 30 optical surfaces, comprising a beamsplitter located one after the other and oriented at an angle to its optical axis, a lens, a positive optical system and a hologram compensator forming a working branch, mounted sequentially during radiation on one side of the beam splitter, and the system of flat mirrors located on the other side of the beam splitter from the beam splitter, forming the support branch, characterized in that, in order to increase the accuracy minute control convex surfaces, it is provided with a synthesized hologram .ustanovlennoy between the positive lens and the optical system to output radiation from stroke, and ^flat; a mirror located behind the hologram compensator in the support branch perpendicular to its optical axis.