RU1800302C - Способ получени интерферограмм контрол качества линз и объективов - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к измерительной технике, предназначено дл  контрол  качества линз и объективов и может найти применение в производстве, зан том их изготовлением. Сущность изобретени : способ включает освещение диффузного рассе нного излучени  через контролируемый объект с заданным значением фокусного рассто ни , запись на светочувствительной среде голограммы с помощью плоской опорной волны, смещение рассеивател  и светочувствительной среды в плоскост х их размещени , повторную запись голограммы и регистрацию интерфе- рограммы контрол  путем проведени  пространственной фильтрации в плоскости голограммы. Новым  вл етс  предварительное пропускание когерентного излучени  через дополнительный рассеиватель, наход щийс  на рассто нии , где I - рассто ние от главной плоскости контролируемого объекта до рассеивател , смещение рассеивател  и светочувствительной среды провод т в одном направлении на величины, св занные соотношением , где а и b - соответственно величины смещений рассеивател  и светочувствительной среды, причем L/d, где d - диаметр когерентного пучка с-длиной волны Я в плоскости дополнительного рассеивател . 1 ил. (Л с

Description

Изобретение относитс  к измерительной технике, предназначено дл  контрол  качества линз и объективов и может найти применение в производстве, зан том их изготовлением .

Цель изобретени  - расширение диапазона контрол  по величине фокусного рассто ни .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что, согласно предлагаемому способу, освещают диффузный рассеиватель когерентным излучением, пропускают диффузно рассе нное излучение через контролируемый объект с заданным значением f фокусного рассто ни , записывают на светочувствительной среде голограмму с

помощью плоской опорной волны, смещают рассеиватель и светочувствительной среде голограмму с помощью плоской опорной волны, смещают рассеиватель и светочувствительную среду в плоскост х их размещени , повторно записывают голограмму и регистрируют интерферограммы контрол  путем проведени  пространственной фильтрации в плоскости голограммы.

В отличие от известного способа указанное освещение рассеивател  когерентным излучением осуществл ют путем его предварительного пропускани  через дополнительный рассеиватель, наход щийс  на рассто нии где I - рассто ние от главной плоскости контролируемого объек00

о о со о

го

а до рассеивател , а смещение рассеивате-   и светочувствительной среды провод т в дном направлении на величины, св заные соотношением , где а и b - соот- ветственно величины смещений рассеивател  и светочувствительной среды, причем , где d - диаметр когерентного пучка с длиной волны А в плоскости ополнительного рассеивател .

В за вл емом способе положительный эффект достигаетс  за счет освещени  диффузного рассеивател  диффузно рассе нным излучением и получени  вследствие этого интерферограммы бокового сдвига дл  малых рассто ний от контролируемого обьекта до рассеивател  и фотопластинки.

Анализ патентной и научно-технической литературы из нормативно установлен- ного перечн  источников информации показал, что в за вл емом техническом решении совокупность отличительных признаков указанное освещение рассеивател  когерентным излучением осуще вл ют путем его предварительного пропускани  через дополнительный рассеиватель, наход щийс  на рассто нии L f-l, где I - рассто ние от главной плоскости контролируемого обьекта до рассеивател , а смещение рассеивател  и светочувствительной среды провод т в одном направлении на величины, св занные соотношением b-af/L, где а и b соответственно величины смещений рассеивател  и светочувствительной среды, причем а Я L/d, где d - диаметр когерентного пучка с длиной волны А в плоскости дополнительного рассеивател  -  вл етс  неизвестной.

На чертеже изображена одна из возможных схем устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство включает когерентный источник света 1, матовые стекла 2 и 3, узел креплени  контролируемого объекта 4, фотопластинку 5, механизмы перемещений б и 7, блок 8 формировани  опорного пучка.

Способ реализуетс  следующим образом . Когерентным излучением от источника 1 освещают матовое стекло 2, и диффузно рассе нное излучение пропускают через матовое стекло 3, наход щеес  на рассто нии , где f - фокусное рассто ние контролируемого объекта в узле креплени  4,1 - рассто ние от его главной плоскости до матового стекла 3. Диффузно рассе нное излучение , прошедшее контролируемый объект в узле креплени  4, регистрируетс  за врем  первой экспозиции на фотопластинке 5 с помощью плоской опорной волны, сформированной в блоке 8. Перед второй экспозицией сдвигают с помощью механизма перемещени  6 матовое стекло 3 в его плоскости на величину а, а фотопластинку 5 с помощью механизма перемещени  7 в том же направлении на величину b af/L, причем а А L/d, где d -диаметр когерентного пучка с длиной волны А в плоскости матового стекла 2.

Провод т пространственную фильтрацйю записанной таким образом двухэкспо- зиционной голограммы, например, путём ее восстановлени  малоапертурным лазерным лучом и регистрируют интерферограммы бокового сдвига, характеризующие волновые

аберрации контролируемого объекта.

. Теоретическое обоснование способа заключаетс  в следующем. Пусть комплексна  амплитуда прозрачности матового стекла, наход щегос  в плоскости (xi, yi), равна

T(), а матового стекла, наход щегос  в плоскости (х2, уз) на рассто нии L, равна t(xa, У2). Тогда в приближении Френел  комплексна  амплитуда пол  в плоскости (х4, у4) фотопластинки принимает вид:

ui(x4,y4) //////T(xi,yi)t(x2,y2)exp{lk(xi- no

x2)2+(yi-y2) ехр{1к(х2-ха)2+(у2уз ) /2И}Р1(хз,уз)ехр1р (хз, уз). Ik(x32+y3)/2f exp{lk(x3-x4)2+(y3-y4)2

/2l2}dxi dyidxadyadxsdys,(1)

где k - волновое число;

H,l2 - соответственно рассто ни  от

главной плоскости (хз,уз) контролируемой линии до матового стекла и фотопластинки;

Р1(хз,уз)ехр10(хз;уз)- обобщенна  функци  зрачка контролируемой линзы с фокусным рассто нием f.

Если перед второй экспозицией матовое стекло, наход щеес  в плоскости (х2,у2), смещаетс  в своей плоскости, например в направлении оси z на величину d, а фотопластинка в том же направлении на величину Ь,

то комплексна  амплитуда пол , соответствующа  второй экспозиции, в плоскости фотопластинки принимает вид;

оо

U2(x4,y4)//////T(xi,yi)t(x2+a,y2)exp{lk(xiX2 )2+(yi-y2)2)/2L} ехР1Н(х2-хз)2+(у2- уз) l/2li}Pi(x3,y3)expi0x3,y3)(x3 +УЗ )/2f explk{(x3-X4+b)2+(y3- У4) 3/2l2}dxidyidx2dy2dx3dys (2) При восстановлении двухэкспозицион- ной голограммы копией опорной волны, если выполн ютс  услови  , . причем а: A L/d, где d - диаметр лазерного пучка с длиной волны А в плоскости (XL yi)

матового стекла, дифракционное поле в плоскости фотопластинки определ етс  выражением

u(x4,y4) exprik(x42+V42Xl2-M)/2l22KT

(/ЛХ4,) (Х4 +У4 )/Л /2L 8 F , Pl(x4.y4№lX4,-W)

КХ4М ky4M 1л.

nir -riTr1®

exp(-ik )Р1(х4,У4)}(3)

где 1/М - 1/h - 1/f + 1/12:/И щ:®-опеkx4M ky/)M

Mb (х42+у42) 12/2U F

раци 

со

свертки, F

2,,.2

HI2 Mf

Ill2

/Jt(x2,y2)(x22+y22) щ

(Х2Х4+У2У4)М/11 2 dX2dy2; Pl(X4,y4 e

//Р1(хз.Уз)ехр1((хз,уз)ехр -11 хзх4+узу4)/12 с хзбуз.

Пусть в плоскости голограммы проводитс  пространственна  фильтраци  дифракционного пол  путем установки в ней непрозрачного экрана с круглым отверстием , центр которого находитс  на оптической оси, и с помощью положительной линзы с фокусным рассто нием fo, дл  которой фильтрующий экран  вл етс  апертурной диафрагмой с функцией пропускани  Р2(х4,у4) строитс  изображение зрачка контролируемой линзы в плоскости (ХБ.УБ). Тогда дифракционное поле двух экспозиций в плоскости (xs.ys) принимает вид:

и(Х5,У5)ехр Кх52+У52)(Х5,У5)& F l(x5,y5)t(«,2X5,-/M-2y5)(x5 +У5 )

it2Mf/2lil2L Pi(- jMaxsoW y PlV (а-з xs,- (x5,y5)t(- fizxs,-nz y5)(x52+y5 ) fi22Mf/2hl2L Pi(- 3x5-33-/f3ys)expi (-,«3x5-3,МЗУ5 )}.(H)

где з - рассто ние между плоскост ми

во

(Х4,У4),(Х5,У5); Р2(Х5,У5) ЯР2(Х4,У4) lk(X4X5+y4y5)/l3 dX4dy4, -----

Fl(X5,y5 T(-JU 1X4, Ц 1У4)(Х42+У42)

Mi2/2L exp -ik{x4X5+y4y5)/l3 dx4dy4;

/2 hl2/Ml3;/ 3 l /lv

Как следует из выражени  (4), в пределах перекрыти  изображений зрачка контролируемой линзы совпадают идентичные спеклы, и суперпозици  коррелирующих спекл-полей на основании выражени  (4) приводит к следующему распределению освещенности в плоскости (х5, у„) регистрации:

I (x5,y5) {1+cos (- Зх5-а, - Зу5)- (-3x5,- Зу5)} F1(x5,y5)t(- 2x5,- 2y5)(x52+y52) 22Mf/2HI2L P2(x5,y5)2.(5)

Как следует из выражени  (5), в плоско- 5 сти регистрации наблюдаетс  интерференционна  картина, модулирующа  спекл-структуру. Интерференционна  картина имеет вид интерферограммы бокового сдвига в полосах бесконечной ширины, ко10 тора  характеризует осевые волновые аберрации контролируемой линзы. Смещение фильтрующего отверсти  по оси X позвол ет отфильтровывать интерферограммы бокового сдвига, характеризующие сочетание

15 осевых и внеосевых волновых аберраций, что обуславливает тем самым контроль качества линз и объективов по полю.

По сравнению с прототипом предлагае20 мый способ обеспечивает расширение диапазона контрол  по величине фокусного рассто ни  при малых габаритах голографи- ческой установки, так как дл  получени  интерферограммы бокового сдвига требуемые

25 величины рассто ний h и z много меньше, чем в способе прототипе. Дл  примера, как это следует из Акта испытаний, дл  контрол  линзы с фокусным рассто нием см рассто ние от рассеивател  до фотопла30 стинки составл ло 30 см. Тогда как в способе прототипе это рассто ние должно составл ть 4т, т.е. 2 метра.

В экспериментах, реализующих предлагаемый способ, в качестве когерентного ис35 точника света использовалось излучение He-Ne лазера типа ЛГ-44 на 0,63 мкм. Контролируемые линзы имели фокусные рассто ни  25-50 см, диаметры 60-100 мм. Матовое стекло и фотопластинка типа Мик- рат ВРЛ крепились на оптических измери40 тельных столиках из комплекта оптической скамьи ОСК-2, с помощью которых осуществл лось их смещение перед второй экспозицией . Опорный пучок формировалс  с помощью коллиматора типа ВУ-200. Мето45 дика экспериментальных исследований заключаласьв проведении двухэкспозиционной записи голограмм дл  указанных линз по предлагаемому способу дл  одного и того же малого рассто ни  от

50 рассеивател  до фотопластинки 30см. Восстановление двухэкспозиционных голо- грамм проводилось неразведенным лазерным лучом. Интерферограммы регистрировались с помощью фотоаппарата Зе55 нит Е. Результаты экспериментальных исследований подтвердили возможность формировани  инртерферограмм бокового . сдвига по за вл емому способу дл  контрол  качества линз и объективов при малых габаритах голографической установки.

Claims (1)

1. Таким образом, предлагаемый способ получени  интерферограмм контрол  качества линз и объективов решает актуальную задачу, позвол   расширить диапазон контрол  по величине фокусного рассто ни  при малых размерах голографической установки дл  увеличени  ее помехоустойчивости , что имеет важное значение в контрольно-измерительной технике. Формула изобретени  Способ получени  интерферограмм контрол  качества линз и объективов, включающий освещение диффузного рассеива- тел  когерентным Излучением, пропусканием диффузно рассе нного излучени  через контролируемый объект с заданным значением f фокусного рассто ни , запись на светочувствительной среде голограммы с помощью плоской опорной волны, смещение рассеивател  и светочувствительной среды в плоскост х их размещени , повторную запись голограммы и регистрацию интерферограммы контрол  путем проведени  пространственной фильтрации в плоскости голограммы, о тличающийо   тем, что, с целью расширени  диапазона

   контрол  по величине фокусного рассто ни , указанное освещение рассеивател  когерентным излучением осуществл ют путем предварительного пропускани  излучени  через дополнительный рассеиватель, установленный на рассто нии от диффузного рассеивател , где I - рассто ние от главной плоскости контролируемого объекта до диффузного рассеивател , а смещение рассеивател  и светочувствительной среды

   провод т в одном направлении на величины , св занные соотношением , где а и b соответственно величины смещений рассеивател  и светочувствительной среды, причем aЈL/d, где d - диаметр когерентного

   пучка с длиной волны J в плоскости дополнительного рассеивател .