Патент на изобретение №2159928
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАДИУСА КРИВИЗНЫ ДЛИННОФОКУСНОГО ЗЕРКАЛА
(57) Реферат: Изобретение относится к технической физике, конкретно к оптотехническим измерениям, и может быть использовано при изготовлении длиннофокусных оптических зеркал, а также при их эксплуатации. Способ основан на формировании параллельного светового пучка, направлении его на исследуемую поверхность, пространственном разделении пучка после его отражения от зеркала, создании разности хода у разделенных пучков и получении интерференционной картины, на основании которой вычисляют радиус кривизны зеркала. Способ позволит измерять радиус кривизны длиннофокусных зеркал с большой точностью, которая составляет 0,06 – 0,08 %, а также сократить измерительное расстояние в 10-100 раз. 1 ил., 1 табл. Изобретение относится к области технической физики, конкретно к оптотехническим измерениям, и может найти применение в оптическом приборостроении при изготовлении длиннофокусных оптических зеркал, а также при их эксплуатации. При создании современных телескопов наземного и космического базирования, лазерных систем, космической оптики остается актуальным вопрос высокоточного измерения оптических характеристик зеркал с большим радиусом кривизны. Известен способ измерения больших радиусов кривизны (Креопалова Г.В., Лазарева Н.А., Пуряев Д.Т. Оптические измерения. – М.: Машиностроение, 1987, с. 90-91), в котором формируют пучок света с известными характеристиками, направляют в оптическую систему и на основе пространственных характеристик отраженного пучка определяют радиус кривизны контролируемой оптической системы. Способ не удовлетворяет современным требованиям по точности, так как, например, для радиуса кривизны R = 100 м погрешность измерения составляет 1 м (1%). Известен способ определения фокусного расстояния длиннофокусных зеркал, выбранный нами в качестве прототипа (Патент РФ N 2072217, МПК G 01 M 11/00, приор. от 28.09.94), включающий формирование параллельного светового пучка, пространственное разделение его на два, отражение пучка от исследуемой поверхности, регистрацию пространственных характеристик обоих пучков в фокальной плоскости контролируемой системы и вычисление по ним фокусного расстояния и радиуса кривизны. Способ также имеет недостаточно высокую точность (0,1-0,2%) и нетехнологичен, так как требует для проведения измерений размещение измерительных приборов в фокальной плоскости контролируемой оптической системы, что при больших радиусах кривизны чрезвычайно громоздко, а иногда вообще трудно выполнимо. Нами теоретически обосновано и экспериментально подтверждено, что возможно высокоточное измерение радиусов кривизны длиннофокусных зеркал при переходе к интерферометрии сдвига и найденному методу обсчета полученной интерференционной картины. Предлагаемый способ определения радиуса кривизны длиннофокусного зеркала позволяет производить измерения больших радиусов кривизны вблизи контролируемой поверхности с погрешностью до 0,06-0,08%, что выше современного уровня в 1,5-2 раза. Такой технический эффект достигнут, когда в способе измерения радиуса кривизны длиннофокусного зеркала, включающем формирование светового пучка, отражение его от исследуемой поверхности, пространственное разделение пучка на два, регистрацию пространственных характеристик пучков и вычисление по ним радиуса кривизны, световой пучок формируют параллельным, разделяют пучок после отражения, создают оптическую разность хода у разделенных пучков, получают интерференционную картину, а радиус кривизны R находят по ее характеристикам из выражения: ![]() при использовании оптического клина как устройства разделения, ![]() при использовании плоскопараллельной пластины как устройства разделения, где t – толщина пластины или клина по оптической оси; d – расстояние между интерференционными полосами; i – угол падения пучка на пластину или клин; n – показатель преломления материала пластины или клина; ![]() ![]() L – расстояние от контролируемого зеркала до плоскости регистрации. Знак “+” – для вогнутого зеркала, знак “-” – для выпуклого. На чертеже представлена схема устройства, реализующего заявленный способ, где источник 1 излучения, светофильтр 2, конденсор 3, точечная диафрагма 4, объектив 5 коллиматора, контролируемое зеркало 6, пластина или клин 7, картина 8 в плоскости регистрации; d – расстояние между интерференционными полосами, i – угол падения пучка на пластину или клин, ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Таким образом, повышение точности в предлагаемом способе достигается в конечном счете при использовании интерферометрии как метода, применение которого стало возможным при нахождении существующей зависимости радиуса кривизны контролируемой поверхности и параметров интерференционной картины, образуемой в результате взаимодействия пучков света после отражения от контролируемой поверхности с большим радиусом кривизны. Исключение влияния аберраций осуществляется известными приемами. Пример конкретного исполнения. На нашем предприятии на аттестованном стенде для оптотехнических испытаний крупногабаритной оптики были проведены измерения у сферического зеркала диаметром 1,5 м и радиусом кривизны примерно 50 м. В качестве источника использовался гелий-неоновый лазер с длиной волны 0,63 мкм. Конденсором с фокусным расстоянием 100 мм лазерный пучок фокусировался на точечной диафрагме диаметром 0,05 мм, помещенной в фокальной плоскости объектива коллиматора с фокусным расстоянием 2 мм. Выходящий из коллиматора параллельный пучок лучей диаметром 60 мм направлялся на контролируемое зеркало под углом ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() ![]() Формула изобретения
![]() при использовании оптического клина как устройства разделения, ![]() при использовании плоскопараллельной пластины как устройства разделения, где t – толщина пластины или клина по оптической оси; d – расстояние между интерференционными полосами; i – угол падения пучка на пластину или клин; n – показатель преломления материала пластины или клина; ![]() ![]() L – расстояние от контролируемого зеркала до плоскости регистрации; знак “+” – для вогнутого зеркала, знак “-” – для выпуклого. РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 16.06.2007
Извещение опубликовано: 27.01.2009 БИ: 03/2009
|
||||||||||||||||||||||||||