Оптические системы двухлучевых интерферометров. Часть 4

Московский государственный технический университет  
имени Н.Э. Баумана 
Д.Т. Пуряев, Н.Л. Лазарева, А.В. Иконина 
 
 
 
 
ОПТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ  
ДВУХЛУЧЕВЫХ ИНТЕРФЕРОМЕТРОВ 
 
Часть 4 
 
Под редакцией Д.Т. Пуряева 
  
 
Рекомендовано УМО по образованию в области приборостроения 
и оптотехники в качестве учебного пособия для студентов  
высших учебных заведений, обучающихся по направлению  
подготовки 200200 «Оптотехника» и специальности  
200203 «Оптико-электронные приборы и системы» 
 
 
 
 
 
 
 
М о с к в а  
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана 
2 0 0 8  

УДК 531.515(075.8) 
ББК 22.343.4 
П889 
Рецензенты: Е.Ф. Ищенко, Ю.И. Безубов 
П889
 
Пуряев Д.Т., Лазарева Н.Л., Иконина А.В. 
 
      Оптические системы двухлучевых интерферометров: 
Учеб. пособие. — Ч. 4 / Под ред. Д.Т. Пуряева. — М.: Изд-во 
МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. — 44 с.: ил. 
ISBN 978-5-7038-3262-2 
Рассмотрены оптические системы интерферометров для контроля формы выпуклых асферических поверхностей, в том числе высокоапертурных. В измерительных ветвях этих интерферометров не используются оптические элементы, диаметры которых существенно 
больше диаметров контролируемых поверхностей. Дано представление о методе оптической компенсации и нетрадиционной реализации 
метода анаберрационных точек. Много внимания уделено конструктивным особенностям, параметрам и характеристикам элементов  
измерительных ветвей этих интерферометров. Материалы, предлагаемые в данном учебном пособии, ранее в учебной литературе не освещались. 
Для студентов, обучающихся по направлению подготовки «Оптотехника», изучающих дисциплины «Оптические измерения», «Оптические измерительные и контрольно-юстировочные приборы», 
«Исследование и контроль оптических систем». Пособие также может быть полезно при курсовом и дипломном проектировании и выполнении квалификационных работ. 
 
УДК 531.15(075.8) 
ББК 22.343.4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-7038-3262-2 
 
 
     © МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008 
 
2 

ВВЕДЕНИЕ 
В изданных ранее трех частях учебного пособия «Оптические 
системы двухлучевых интерферометров» [1 — 3] рассмотрены 
элементы теории двухлучевых интерферометров, способы и устройства для получения когерентных волновых фронтов, а также 
интерферометры различного назначения. Описаны оптические 
системы современных интерферометров для контроля плоских, 
сферических и асферических поверхностей (АП) среднего и большого диаметров. Подробно рассмотрен метод компенсации аберраций нормалей АП, при котором компенсатор создает бесконтактное виртуальное пробное 
стекло практически любых 
размеров. В измерительных ветвях рассмотренных ранее интерферометров для контроля выпуклых АП присутствуют элементы, 
диаметры которых существенно больше диаметров контролируемых АП. Изготовление и использование таких элементов не всег- 
да целесообразно. Особенно это касается АП среднего и низкого 
класса точности.  
В четвертой части учебного пособия представлены оптические 
системы интерферометров для контроля формы выпуклых АП, в 
измерительных ветвях которых нет крупногабаритных оптических 
элементов. В одних случаях рабочий волновой фронт преломляется контролируемой АП, которая входит в состав оптической системы, исправленной на сферическую аберрацию: такой подход называют оптической компенсацией. В других случаях применяется 
метод анаберрационных точек контроля АП второго порядка в сочетании с нетрадиционными вариантами конструкции измерительной ветви интерферометра, где нет крупногабаритных вспомогательных зеркал. 
  
 
3 

 
1. ИНТЕРФЕРОМЕТР ДЛЯ КОНТРОЛЯ ФОРМЫ  
ВЫПУКЛЫХ АСФЕРИЧЕСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ЛИНЗ  
В современных оптических системах часто присутствуют линзы малого и среднего диаметров (до 130 мм) с одной выпуклой АП 
второго порядка. При этом другая поверхность такой линзы может 
быть плоской или сферической. В отдельных случаях линзы с АП, 
установленные в осевом параллельном пучке лучей монохроматического света, могут оказаться полностью анаберрационными.  
Тогда форму их АП можно контролировать в проходящем свете на 
интерферометре типа Тваймана — Грина, подобно тому, как конт- 
ролируют объективы.  
Оптическая система интерферометра типа Тваймана — Грина 
для контроля линз малого диаметра с асферическими поверхностями показана на рис. 1, а. Пучок лучей, выходящий из гелийнеонового лазера 1, расширяется коллимирующей системой 2 и 
разделяется на два пучка светоделительной пластиной 3. Эталонный плоский волновой фронт образуется лучами, отраженными от 
эталонного плоского зеркала 4. В измерительную ветвь интерферометра направляется параллельный пучок лучей, который проходит через контролируемую линзу 5. Если она анаберрационна, то 
все преломленные лучи собираются в заднем фокусе F ′, с которым 
совмещен центр кривизны С выпуклого сферического зеркала 6,  
а затем повторяют свой путь в обратном направлении. Рабочая интерференционная картина, полученная при взаимодействии волновых фронтов, отраженных от поверхностей деталей 4 и 6, проецируется объективом 7 на приемник излучения 8.  
На вид рабочей интерференционной картины влияют неоднородности стекла и погрешности изготовления контролируемой линзы 5. Так как здесь речь идет о контроле линз диаметром до 20 мм, 
неоднородностями стекла можно пренебречь: в небольших объе 
4 

мах оптическое стекло достаточно однородно. Все остальные параметры контролируемой линзы: показатель преломления стекла, 
толщину по оси, радиус кривизны и форму другой ее поверхности 
(сферической или плоской) следует заранее аттестовать известными способами. Тогда влияние этих факторов на вид рабочей интерференционной картины можно учесть при обработке интерферограммы. 
 
 
 
Рис. 1. Оптическая система интерферометра для контроля выпуклых 
асферических поверхностей линз:  
а — диаметром до 20 мм; б — среднего и большого диаметров 
 
Для линз, световые диаметры которых превышают диаметр параллельного пучка лучей, входящего в измерительную ветвь интерферометра, применяют другой вариант построения измерительной ветви, как это показано на рис. 1, б. Здесь параллельный 
пучок преобразуется идеальным объективом 9 интерферометра в 
сходящийся гомоцентрический пучок, вершина которого (точка А) 
совмещена с задним фокусом F ′ измеряемой линзы 5, установленной в обратном ходе лучей. Для автоколлимации пучка в измери 
5