RU71006U1 - Устройство контроля волнового фронта - Google Patents
Устройство контроля волнового фронта Download PDFInfo
- Publication number
- RU71006U1 RU71006U1 RU2007119015/22U RU2007119015U RU71006U1 RU 71006 U1 RU71006 U1 RU 71006U1 RU 2007119015/22 U RU2007119015/22 U RU 2007119015/22U RU 2007119015 U RU2007119015 U RU 2007119015U RU 71006 U1 RU71006 U1 RU 71006U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wavefront
- shack
- processing unit
- information processing
- rotary sleeve
- Prior art date
Links
Landscapes
- Testing Of Optical Devices Or Fibers (AREA)
Abstract
Предлагаемое техническое решение относится к области технической физики, а, в частности, к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле формы поверхности объектов, например, зеркальных поверхностей элементов телескопических систем при их аттестации в цеховых условиях.
Устройство контроля волнового фронта содержит датчик Шака-Гартмана, подключенный к блоку обработки информации, призму Пехана, вращающуюся втулку с приводом, при этом вращающаяся втулка размещена на входе датчика Шака-Гартмана, а призма Пехана смонтирована внутри вращающейся втулки, блок управления приводом которой подключен к блоку обработки информации.
Техническое решение при использовании дает технический результат, заключающийся в повышении точности измерений волнового фронта.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области технической физики, а, в частности, к контрольно-измерительной технике и может быть использовано при контроле, формы поверхности объектов, например, зеркальных поверхностей элементов телескопических систем при их аттестации в цеховых условиях.
Известен Гартмановский анализатор волнового фронта, содержащий диафрагмирующий экран с отверстиями, которые выделяют отдельные узкие пучки лучей, и с помощью экстрафокальных фотографий (гартманограмм) определяют точки их пересечения с оптической осью анализатора. По полученным результатам математической обработки координат точек на гартманограмме анализируют волновой фронт и его аберрации, см., например, «Оптический производственный контроль» под ред. Д Малакары, М., Маш., 1989 г., с.364 и В.А.Зверева, С.А.Родионова и др. «Технологический контроль главного зеркала БТА методом Гартмана», Оптико-мех. промышленность, 1977, №3, с.3-5.
Недостаток Гартмановского анализатора волнового фронта и различных его модификаций заключается в следующем:
- размер диафрагм Гартмана слишком велик (0,3-0,5 диаметра исследуемого зеркала);
- для надежного распознавания пятен гартманограммы необходимо использование нестандартных матриц ПЗС (прибор с зарядной связью) или мозаики из нескольких матриц, что снижает точность анализа волнового фронта;
- блок обработки координат точек необходимо совершенствовать для получения более точных данных предварительной обработки, погрешность которых влияет на результирующую погрешность всего анализатора.
Наиболее близким техническим решением (прототипом) к предполагаемому изобретению по своей технической сущности является устройство контроля волнового фронта, содержащее датчик Шака-Гартмана, подключенный к блоку обработки информации, см. Н.Д.Толстоба, «Математическое моделирование и оптимизация Гартмановских методов контроля оптики». Автореферат диссертации, ЛИТМО, С-Петер., 2001 г. Устройство содержит растр из массива микролинз, разбивающий поступающий на них волновой фронт на отдельные участки и формирующий гатманограмму на ПЗС матрице в виде массива фокальных пятен, создаваемых микролинзами. Координатная информация с ПЗС матрицы поступает на компьютер, где происходит реконструкция волнового фронта и вычисление его аберраций.
Недостаток прототипа заключается в следующем. Фокальные пятна на ПЗС матрице являются дифракционными изображениями, которые тем больше по диаметру и тем сильнее размыты, чем меньше диаметры микролинз. Поэтому существует некоторый критический размер микролинз и их число при данном размере входного зрачка анализатора, который ограничивает пространственное разрешение волнового фронта, а, следовательно, и точность анализатора.
Целью предполагаемого изобретения является повышение точности контроля волнового фронта.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве контроля волнового фронта, содержащем датчик Шака-Гартмана, подключенный к блоку обработки информации, дополнительно содержится призма Пехана и вращающаяся втулка с приводом, при этом вращающаяся втулка размещена на входе датчика Шака-Гартмана, а призма Пехана смонтирована внутри вращающейся втулки, блок управления приводом которой подключен к блоку обработки информации.
Кроме того, датчик Шака-Гартмана выполнен на базе одной линейки микролинз с линейчатым позиционно-чувствительным приемником излучения.
На фиг.1 представлено предлагаемое устройство анализатора волнового фронта; на фиг.2 - пример выполнения линейки на базе микролинз гексагональной и квадратной формы.
Устройство контроля волнового фронта содержит последовательно установленные на его оптической оси призму-1 Пехана (см. «Справочник конструктора оптико-механических приборов» под ред. В.А.Панова, Л., Маш., 1980 г., с.179), смонтированную внутри вращающейся втулки-2, датчик Шака-Гартмана в виде линейки-3 микролинз и линейчатой ПЗС матрицы-4 (линейчатый позиционно-чувствительный приемник излучения). При этом выход матрицы-4 и блок управления-6 привода-7 вращающейся втулки-2 подключены к блоку-5 обработки информации.
Устройство контроля волнового фронта работает следующим образом. Волновой фронт с исследуемой формой поверхности направляется вдоль оптической оси ОО устройства на призму Пехана-1, которую он проходит без искажений с угловым поворотом. Пройденный фронт достигает линейки-3 микролинз, вырезающей из него полоску и разбивающей ее на равные участки. В фокальной плоскости микролинз на линейчатом позиционно-чувствительном приемнике-4 излучения формируется изображение этих участков в виде линии фокальных пятен. (Пример выполнения линейки микролинз гексагональной и
квадратной формы приведен на фиг.2). Сигналы с координатной информацией о положении фокальных пятен для выделенной линейкой микролинз полоски волнового фронта подаются в блок-5 обработки информации (выполненного, например, на базе компьютера). Путем изменения углового положения призмы-1 Пехана, задаваемого привод ом-7, подключенным через блок-6 к блоку-5, производится поворот волнового фронта относительно линейки-3 микролинз и выделение каждого его последующего участка до тех пор, пока волновой фронт не будет полностью просканирован. В блоке-5 по накопленному массиву значений координат пятен при соответствующих поворотах призмы вычисляют локальные наклоны волнового фронта, а по ним - его форму и аберрации.
Дадим обоснование достижения технического результата при использовании предложенного технического решения.
Ключевым элементом прототипа является квадратный или гексагональный линзовый растр. Каждая линза обычно имеет размеры от 1 мм и меньше. Линзы датчика разделяют исследуемый волновой фронт на субапертуры, формируя в фокальной плоскости растра массив фокальных пятен. Там расположена ПЗС матрица, регистрирующая получаемое изображение - гартманограмму. Первоначально производится определение нулевого отсчета анализатора. При подаче на вход луча с плоским волновым фронтом на выходе формируется картина, состоящая из пятен, регулярно расположенных на оптической оси линз. Эта картина принимается за эталонную. При подаче на вход анализатора пучка с искаженным волновым фронтом каждое пятно сдвигается относительно оси микролинзы. Смещение «центра масс» каждого пятна пропорционально локальному наклону волнового фронта в пределах данной субапертуры. Таким образом, измеряя смещения пятен, получают локальные наклоны искаженного волнового фронта в центре каждой субапертуры. Матрица полученных наклонов преобразуется в набор коэффициентов при полиномах Цернике (см. Борн М., Вольф З. Основы оптики,
М., Наука, 1973), полностью описывающих низшие аберрации исследуемого волнового фронта.
Понятно, что точность реконструкции волнового фронта зависит от размера матрицы и при заданном пространственном разрешении (количество микролинз растра) не может быть увеличена.
В предполагаемом техническом решении локальный наклон волнового фронта в пределах каждой субапертуры линейки микролинз вычисляется по усредненным данным измерений, накапливаемых путем дискретных малых угловых перемещений призмы Пехана. Усреднения проводятся методом скользящего среднего (см., например, Айвазян С.А., Мхитарян B.C. «Прикладная статистика и основы экономометрии», М., Юнити, 2002). Очевидно (см., например, Харин Ю.С., Жук Е.Е. «Математическая и прикладная статистика», Мн., БГУ, 2005 и Суслов В.И., Ибрагимов Н.М. «Экономометрия», Новосибирск, НГУ, 2003), что такая обработка данных методом скользящего среднего дает большую точность восстановления локальных наклонов и, следовательно, предлагаемое устройство контроля волнового фронта будет иметь большую точность по сравнению с прототипом.
Из вышеприведенного следует, что предложенное техническое решение при использовании дает технический результат, заключающийся в повышении точности измерений волнового фронта.
По материалам заявки на предприятии в настоящее время изготовлен опытный образец изделия, испытания которого подтвердили достижение указанного технического результата.
Claims (2)
1. Устройство контроля волнового фронта, содержащее датчик Шака-Гартмана, подключенный к блоку обработки информации, отличающееся тем, что оно снабжено призмой Пехана и вращающейся втулкой с приводом, при этом вращающаяся втулка размещена на входе датчика Шака-Гартмана, а призма Пехана смонтирована внутри вращающейся втулки, блок управления приводом которой подключен к блоку обработки информации.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007119015/22U RU71006U1 (ru) | 2007-05-21 | 2007-05-21 | Устройство контроля волнового фронта |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2007119015/22U RU71006U1 (ru) | 2007-05-21 | 2007-05-21 | Устройство контроля волнового фронта |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU71006U1 true RU71006U1 (ru) | 2008-02-20 |
Family
ID=39267669
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2007119015/22U RU71006U1 (ru) | 2007-05-21 | 2007-05-21 | Устройство контроля волнового фронта |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU71006U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115993696A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-04-21 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种焦斑控制方法及其系统 |
-
2007
- 2007-05-21 RU RU2007119015/22U patent/RU71006U1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115993696A (zh) * | 2022-12-02 | 2023-04-21 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种焦斑控制方法及其系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4647867B2 (ja) | センサの測定用アパーチャーよりも大きなターゲットの評価に用いる装置及び方法 | |
US5493391A (en) | One dimensional wavefront distortion sensor comprising a lens array system | |
US6636310B1 (en) | Wavelength-dependent surface contour measurement system and method | |
DE102013004043B4 (de) | Messverfahren für eine asphärische Oberfläche, Messvorrichtung für eine asphärische Oberfläche, Fertigungsvorrichtung für ein optisches Element und optisches Element | |
US6717661B1 (en) | Fourier moire wavefront sensor | |
CN109238659B (zh) | 一种基于实验光线追迹原理的透镜焦距测量技术与装置 | |
DE102010016997A1 (de) | Inspektionssystem und Verfahren mit Mehrfachbildphasenverschiebungsanalyse | |
CN103994719A (zh) | 基于盖革apd阵列的高精度三维成像装置及其使用方法 | |
CN109283184A (zh) | 一种基于光谱共焦传感器的表面疵病测量方法 | |
CN109900355B (zh) | 成像方法及装置 | |
CN106052585A (zh) | 一种面形检测装置与检测方法 | |
CN104596638B (zh) | 一种高分辨率多波长激光强度分布探测器及其测量方法 | |
US6653613B1 (en) | Method and device for wavefront optical analysis | |
DE112021003255T5 (de) | Optisches System mit verbesserter statischer Streifenerfassung | |
CN104764588B (zh) | 单脉冲激光动态焦斑位置测量装置及测量方法 | |
RU71006U1 (ru) | Устройство контроля волнового фронта | |
CN117516879A (zh) | 一种基于涡旋光干涉的透镜焦距测量方法 | |
EP1896792B1 (en) | Method and system for measuring the curvature of an optical surface | |
KR101274032B1 (ko) | 전자광학 영상장비 자동초점 조절 장치 및 이를 이용한 자동초점 조절방법 | |
US20160021305A1 (en) | Method and apparatus for measuring optical systems and surfaces with optical ray metrology | |
Bolbasova et al. | Atmospheric turbulence meter based on a Shack–Hartmann wavefront sensor | |
CN204514569U (zh) | 单脉冲激光动态焦斑位置测量装置 | |
CN114235347A (zh) | 镜头质量评估方法及装置 | |
US20200370964A1 (en) | Method and apparatus for measuring a curved wavefront using at least one wavefront sensor | |
JP2723914B2 (ja) | レンズ鏡筒解像度検査装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20090522 |