SU1024746A1

SU1024746A1 - Интерференционный датчик волнового фронта

Info

Publication number: SU1024746A1
Application number: SU823403084A
Authority: SU
Inventors: Эдуард Александрович Витриченко; Леонид Андреевич Пушной; Валерий Абрамович Тартаковский
Original assignee: Специальное Конструкторское Бюро Научного Приборостроения "Оптика" Со Ан Ссср; Институт Оптики Атмосферы Со Ан Ссср; Институт космических исследований АН СССР
Priority date: 1982-02-18
Filing date: 1982-02-18
Publication date: 1983-06-23

Abstract

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ ДАТЧИК ВОЛНОВОГО ФРОНТА, содержащий устаиовленные последовательно интерферометр, сканирующий фогСоприемник и анализатор сигналов,, о т л и ч а ю щ и и - ; с тем, что, с целью упрощени кон- отрукции, увеличени быстродействи И точности определени амплитуды и i фазы измер емого волнового фронта, анализатор сигналов состоит из двух фильтров и преобразовател декартовых координат в пол рные, при этом входы фильтров подсоединены к выходу сканирук цего фотоприемника, а выхо- . .ды 7 к входам преобразовател декартовых координат,причем частотные характеристики фильтров, i к { соответствуют формулам.. i S7ioJ-WoU9lLO Wol . (.оз-й5о)- 1ЫЮЗоП, 1де i - мнима единица; to - пространственна частота;. g частота полос интерферрграм (Л мы; SJ - действительна функци спектс рального окна, эффективна ширина которой равна, ширине . спектра пространственных. g . частот исследуемого войново-. го фронта. ю 4; ч { О) L.

Description

Изобретение относитс к оптической обработке информации и может быть использовано в интерференционных приборах контрол .

Известен интерференционный датчик волнового фронта, который: содержит интерферометр и сканирующий фотоприемник . Исследующую интенференционную картину регистрируют сканирующим фотоприемником . Вс обработка интерферогра ммьз заключаетс в определений возмущений волнового фронта по отклонени м интерференционных полос от их идеального положени . При этом все операции измерени и вычислени фазы возлагаютс на оператора или ЭВМ 1

Недостатком датчика вл етс отсутствие узлов, обеспечивающих эффективную обработку сигнала интерферограмм , а волновой фронт получаетс послеобработки на ЭВМ, не вход щей 6 структуру устройства. Это сокращает возможности измерений и уменьшает точность вычислений.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому вл етс интерференционный датчик водноводного фронта, содержащий установленные последовательно интерферометр, сканирующий фотоприемник и анализатор сигналов 2 ,

Недостатками известного датчика вл ютс сложность конструкции, малое быстродействие и невысока точность Определени амплитуды и фазы измер емого , волнового фр.онта.

Целью изобретени вл етс увеличение быстродействи и точности определени амплитуды и фазы измер емого волнового фронта.

Эта цель достигаетс тем, что -в интерференционном датчике волнового фронта, содержащем установленные последовательно интерферометр, сканирующий фотоприемник и анализатор сигналов ,последний состоитиз двух фильтров и преобразовател декартовых коордийат в пол рные, при этом входы фильтров подсоединены к выходу сканирующего фотоприемника, а выходы к входам преобразовател декартовых координат в пол рные, причем частотные характеристики фильтров fj и fn определ ютс по формулам

i JQ (оо - Wo V 52 (00+ОЬ о )1

М

(w-Wo)-S2(cofWol j

где i - мнима единица;

СО - пространственна частота;

Шд- частота полос интерферограммы;

S2 - действительна функци спектрального окна, эффективна ширина которой равна ширине спектра пространственных частот исследуемого волнового фронта.,

На чертеже представлена схема предложенного интерференционного датчика волнового фронта.

Интенференционный датчик волнового фронта содержит интерферометр 1, на выходной оптической оси которого расположен сканирующий Фотоприемник 2, выход которого параллельно подключен к входам фильтров 3 и 4, а выходы каждого из фильтров соответственно подключены к входам преобразовател 5 декартовых координат в пол рные .

Устройство работает следуквдим образом .

Интерференционна картина исследуемого волнового фронта создаетс внутренней оптической схемой используемого интерферометра 1 на оптической оси его выходного люка. На этой же оси располагаетс сканирующий фотоприемник 2.

В правильно сформированной интерференционной картине информаци об исследуемом объекте сосредоточена в узкой области вокруг частотыWg, котора равна часто ге полос на интерференционной картине. Воздейству на сигнал, соответствующий интерференционной картине, полосовым фильтром с | импульсной характеристикой Q и соответственно частотной характеристикой ..

(u)(, (blQWe ai,

со

где t - временна переменна ,со - частота , можно выделить информацию об объекте исследовани . Эта информаци представл ет собой действующую час.ть аналитического сигнала и ее недостаточно дл определени амплитуды и фа-зы объекта. Дл их определени нужно знать мнимую составл к цую аналйтического сигнала, котрра получаетс при воздействии На сигнал ийтерференциойной картины фильтра с импульсной характеристикой (J (t)sin и соответственно частотной характеристикой

(ы-ио)-(соШоО.

Сигнал с фотоприемника 2 поетупаг ет на, входы параллельно подключенных к фотоприемнику фильтров 3 и 4. Импульсна и частотна характеристики этих фильтров выбираютс по указанной зависимости

После фильтрации в фильтрах 3 и 4 сигналы одновременно поступают на два входа преобразовател 5 декартовых координат в пол рные. Декартовы координаты - действительна u(t) и мнима v(t), составл ющие сигналы интерференционной картины, полученные в фильтрах 3 и 4, преобразуютс в блоке 5 в пол рные координаты - амплитуду А.и фазу ф в соответствии с

правилами

)V(i).

-ei

Ч

где Р - оператор вычислени арктангенса , по модулю .2 ll. Ери работе датчика интерферометр 1 настраиваетс таким образом, чтобы число полос в интерференционной картине превышало максимальную частоту в спектре пространственных частот исследуемой волны по крайней мере в три раза. Эффективную ширину спект рального окна Si (()) выбирают, исполь зу априорную информацию об исследу4мом объекте например, распределение дефектов по поверхности оптической детали или их частотный спектр. При отсутствии таких сведений действуют методой проб. Так, после первого из:мерени детали получают информацию о. спектре частот искажений волнового фронта, настраивают интерференционную картину по числу йолос, затем. . .измер ют датчиком амплитуду и фазу объекта, получают сведени 6 спектральном составе дефектов волнового фронта. При этом точной настройки интерференционной картины по частоте не требуетс . Достаточно, чтобы число полос было больше, по крайней мере в три раза, максимальной частоты в спектре частот исследуемого объекта. Функциональный вид спектрального окна в области пространственных частот в простейшем случае пр моугольный . Такой формы достаточно дл решени задачи получени значений амплитуды и фазы исследуемого объекта.

Интерференционный датчик волнового фронта может работать в сочетании с известными интерференционными серийными приборами, например, с интерферометрами типа ИТ-172,. ИКП-1, ИКП-2, ИКАП-lj ИЗК-462, ПК-452 без их переделки, а также с.приборами ти па ИАБ-451 в интерференционной схеме работы этих приборов с лазерным источником света при исследовании оптических неоднородноетей прозрачных . Пр мое применение датчика с сеЁЖЙНЫМИ интерферометрами в опти4еском приборост.роении, например, при изготовлении крупногабаритных зеркал

астрооптики, даст значительный эффект при цеховом контроле и аттестационных испытани х. Кроме того, датчик приспособлен дл максимальной автоматизации измерений на базе cepийг oй аппаратуры. ...

Claims

ИНТЕРФЕРЕНЦИОННЫЙ ДАТЧИК ВОЛНОВОГО ФРОНТА, содержащий установленные последовательно интерферометр,’ сканирующий фотоприемник и анализатор сигналов,, о уличающий- ; с я тем, что, с целью упрощения конструкции, увеличения быстродействия

И точности определения амплитуды и ι фазы измеряемого волнового фронта, анализатор сигналов состоит из двух Фильтров и преобразователя декартовых координат в полярные, при этом входы фильтров подсоединены к Выходу сканирующего фотоприемника, а выхо- . ды - к входам преобразователя декартовых координат,причем частотные характеристики фильтров, f, и ^соответствуют формулам.

_и (ω-ω₀}+ 9(ω + ω₀)] i

Ι₂^([Ω(.ω-ω₀)-2(ω+ω₀Π, Где i - мнимая единица;

СО - пространственная частота;. g Wq- частота полос интерферограм- “ мы;

S2 - действительная функция спектрального окна, эффективная ширина которой равна ширине спектра пространственных, частот исследуемого волново го фронта.

SU „„1024746 г ........