Интерферометр для контроля качества поверхностей оптических деталей
Патент 1791701
Авторы
Классы МПК
Интерферометр для контроля качества поверхностей оптических деталей
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано для контроля поверхностей оптических деталей сферической и асферической формы. Сущность: для возможности контроля различной формы поверхностей в интерферометр, содержащий осветительную систему из источника и коллиматора монохроматического излучения, внеосевой голограммный оптический элемент , держатель контролируемой детали и блок регистрации, введен дополнительный голограммный оптический элемент, установленный между держателем контролируемой детали и внеосевым гологрзммным оптическим элементом, расстояние до которого определяется из математического выражения . 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4875204/25 (22) 10.02,90 (46) 30.01,93.Бюл.й 4 (71) Государственный институт прикладной оптики (72) С,А,Вавилова, А,А,Городецкий и Р.А.Рафиков (56) Космическая оптика. Труды (X
Межд,конгресса международной комиссии по оптике, М.: Машиностроение, 1980, с,412-427.
Патент ГДР М 215388, кл, G 01 В 9/02, 1984.
Авторское свидетельство СССР
N 1529875, C- 01 В 9/021, 1987. (54) ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ
КАЧЕСТВА ПОВЕРХНОСТЕЙ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ
Изобретение относится к области оптического приборостроения, а именно к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано при изготовлении оптических деталей с а< ферическими поверхностями.
Известно устройство для контроля асферических поверхностей оптических деталей, содержащее .монохроматический источник света, коллиматор, светоделитель, осевой голограммный оптический элемент, плоское зеркала в опорной ветви, сопрягающий объектив и блок регистрации. Принцип работы интерферометра заключается в следующем, Расширенный пучок света падает по нормали к плоскости осевого голо,,!Ы 1791701 А1 (si)s G 01 В 9/021. G 03 Н 1/22 (57) Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к контрольно-измерительной технике, и может быть использовано для контроля поверхностей оптических деталей сферической и асферической формы. Сущность: для возможности контроля различной формы поверхностей в интерферометр, содержащий осветительную систему иэ источника и коллиматора монохроматического излучения, внеосевой голограммный оптический элемент, держатель контролируемой детали и блок регистрации, введен дополнительный голограммный оптический элемент, установленный между держателем контролируемой детали и внеосевым голограммным оптическим элементом, расстояние до которого определяется vэ математического выраженияя. 1 ил. граммного оптического элемента, В первом порядке дифракции формируется объектная 4 волна, предназначенная для автоколлима- () ционного контроля поверхности детали.
Объектная волна, отразившись от контролируемой поверхности, проходит в нулевом порядке дифракции и совмещается со сходящейся опорной волной, которая образуется при прохождения через голограммный оптический элемент световой волны в нулевом порядке дифракции, отражении ее от плоского эталонного зеркала, расположенного в центральной части контролируемой поверхности. и последующей дифракции в первом порядке дифракции на осевом голограммном оптическом элементе. Оценка ка17!) 1701 чества поверхности проводится по интерференционной картине, образованной в результате наложения обьеKT>,oé l1 опорной волн.
Недостатком интерферометра является невозможность контроля центральной части поверхности оптической детали ввиду ее экраниравания опорным плоским зерка.".„„"4 4 лом. К тоМу же наличие осевых "паразитных" пор4ДкоЪ дифракции на голограммном оптической 56ейенте приводит к затруднениям в процеСс4е юстировки интерферометра и к снижению отношения сигнал/шум.
Кроме того, точность контроля в данном интерферометре определяется качеством изготовления эталонного зеркал-а.
Из известных технических решений наиболее близким к предлагаемому является интерферометр для контроля качества поверхностей оптических деталей с использованием внеосевых голограммных оптических элементов. Он содержит источник монохроматического излучения (лазер), коллиматор. внеосевой отражательный голограммный оптический элемент, держатель детали с контролируемой поверхностью и блок регистрации.
Интерферометр работает следующим образом.
Пучок монохроматического излучения расширяется с помощью коллиматора и падает на внеосевой голограммный оптический элемент, который представляет собой двумерную отражательную голограмму, полученную путем регистрации сферической объектной волны с помощью плоской опорной волны, падающей по нормали к плоскости голограммы. При освещении внеосевого голограммного оптического элемента восстанавливающей плоской волной в первом порядке дифракции формируется объектная волна, которая после отражения от контролируемой поверхности совмещается с восстановленной в минус первом порядке опорной волной и направляется в блок регистрации. По виду интерференционной картины. полученной при наложении этих двух волн, судят о качестве контролируемой поверхности, Недостаток интерферометра состоит в том, что он может быть использован лишь для контроля качества сферических поверхностей.
Цель изобретения — расширение класса контролируемых поверхностей за счет возможности контроля асферических поверхностей оптических деталей.
Поставленная цель достигается тем, что в интерферометр для контроля качества поверхностей апти,еских деталей. enNpxaщий осветительную систему из источника монохроматического излучения (лазер) и коллиматора, внеосевой голограммный on ес элемент, держатель контролируе5 мой детали и блок регистрации, согласно изобретению между держателем контролируемой оптической детали и внеосевым голограммным оптическим элементом дополнительно введен преобразователь
10 сферического волнового фронта в асферический волновой фронт, выполненный в виде синтезированного голограммного оптического элемента, расстояние L от которого до внеосевого голограммного оптического эле15 мента определяется соотношением
1 D д
1 >, — cosa+—
sin Q 2 2
20 где д — диаметр внеосевого голограммного оп ического элемента;
D — диаметр синтезированного голограммного оптического элемента; а- угол между оптической осью освети25 тельной системы и оптической осью блока регистрации.
На чертеже представлена оптическая схема предложенного интерферометра для контроля качества поверхностей оптиче30 ских деталей.
Интерферометр содержит осветительную систему, состоящую из источника монохроматического излучения 1 и коллиматора 2, внеосевой голограммный опти35 ческий элемент 3, синтезированный голограммный оптический элемент 4, держатель контролируемой детали 5 и блок регистрации 6. Синтезированный голограммный оптический элемент 4 установлен от
40 внеосевого голограммного оптического элемента на расстоянии L, определяемом из соотношения:
1 D д
1.> . — cos а+—
sin a 2 2 где d — диаметр внеосевого голограммного оптического элемента;
D — диаметр синтезированного голо50 граммного оптического элемента; а- угол между оптической осью осветительной системы и оптической осью блока регистрации.
Интерферометр для контроля качества
55 поверхностей оптических деталей работает следующим образом, Световой пучок от монохроматического источника излучения 1 расширяется с помощью коллиматора 2 и падает по нормали к плоскости внеосевого голограммного оптического элемента 3. При этом в первом порядке дифракции формируется сферическая объектная волна, предназначенная для автоколлймационного контроля поверхности оптического детали, 5 укрепленной в держателе 5. В минус первом порядке дифракции формируется волна, сопряженная объектной, которая направляется в блок регистрации 6 и является опорной.
Сформированная в плюс первом поряд- 10 ке дифракции объектная сферическая волна направляется на синтезированный голограммный оптический элемент 4, который синтезируется по заданному уравнению профиля контролируемой асферической 15 поверхности оптической детали. B данном интерферометре синтезированный голограммный оптический элемент 4 выполняет роль оптического компенсатора, причем он используется дважды в одном и 20 том же порядке дифракции. В первом случае при прохождении объектной волны синтезированный голограммный оптический элемент 4 формирует волновую поверхность, совпадающую с расчетной формой 25 контролируемой асферической поверхности, а во втором случае он преобразует асферическую волну, отраженную от контролируемой поверхности оптической детали, установленной в держателе 5, в сфе- 30 рическую волну.
После этого объектная волна, отразившись от плоскости внеосевого голограммного оптического элемента 3, в нулевом порядке дифракции направляется в блок ре- 35 гистрации 6, Угол а между оптической осью осветительной системы (1,2) и оптической осью блока регистрации 6 и расстояние L между синтезированным голограммным оптическим элементом 4 и внеосевым голо- 40 граммным опти <вским элементом 3 обеспгчивают прострзнственное разделение осв» щающей, обьектной и опорной волн. Г качестве контролируемой поверхности c) дят по виду интерференционной картины, образованной при наложении опорной и обьектной волн.
Формула изобретения
Интерферометр для контроля качества поверхностей оптических деталей. содержащий осветительную систему, состоящую из источника монохроматического излучения и коллиматора, внеосевой голог11аммный оптический элемент, держатель контролируемой оптической детали и блок регистрации, отличающийся тем, что, с целью расширения класса контролируемых поверхностей, между держателем контролируемой оптической детали и внеосевым голограммным оптическим элементом дополнительно введен преобразователь сферического волнового фронта в асферической волновой фронт, выполненный в виде синтезированного голограммного оптического элемента, расстояние L от которого до внеосевого голограммного оптического элемента определяется соотношением;
1 D d
L> . — cos а+—
sin a 2 2 где d — диаметр внеосевого голограммного оптического элемента;
D — диаметр синтезированного голограммного оптического элемента; а — угол между оптического осью осветительной системы и оптической осью блока регистрации, 1791701
Составитель А. Городецкий
Редактор 3. Ходакова Техред М.Моргентал Корректор Л.Филь
Заказ 146 Тираж Подписное
8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101