SU1312511A1 - Датчик Гартмана - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке устройств контрол  качества оптических деталей и определени  фазовых искажений в прозрачных оптических средах. Цель изобретени  - увеличение оперативности измерений путем повышени  контраста изображений п тен гартманограммы. На оптической оси датчика в плоскости, оптически сопр женной с источником 1 света с помощью фокусирующего элемента 3, установлен фазовый нож 4. Диафрагма 2 Гартмана вьщел ет при освещении через нее контролируемого фокусирующего оптического элемента 3 р д зон излучаемого волнового фронта, изображени  которых в виде п тен получаютс  в плоскости установки фотоприемника 5. Использование фазового ножа 4 приводит к тому, что присутствующие в измер емом волновом фронте низкие частоты фазовых искажений дают подсветку в центре п тна, а высокие частоты - пики интенсивности на его краю. Датчик позвол ет автоматизировать измерение флуктуации фазы объекта без применени  фотографии. 3 ил. с (Л оо ю ел ФигЛ

Description

113

Изобретение относитс  к области оптических измерений и может быть использовано в оптическом приборостроении при разработке устройств контрол  качества оптических детагсей и определени  фазовых искажений в про- зрачньтх оптических средах.

Цель изобретени  - увеличение оперативности измерений путем повышени  контраста изображений п тен гартма- нограммы.

На фиг.1 представлена оптическа  схема датчика; на фиг.2 фотометрическое сечение отдельного п тна гартма- нограммы, без фазового ножа; на фиг.З - то же, после установки фазового ножа.

Датчик содержит источник 1 света, диафрагму 2 Гартмана, фокусирующий элемент 3, фазовый нож 4, фотоприем- ник 5. Диафрагма Гартмана 2 может устанавливатьс  как до фокусирующего элемента 3, так и после него. Фазовый нож 4 расположен на оптической оси в плоскости, оптически сопр женной по- средством фокусирующего элемента с источником света и может быть выполнен , например, в виде сдвигающей фазу на Ti радиан ступеньки. При некогерентном освещении, например от звезды в качестве фазового ножа можно исполь зоват) пластину Кастлера (нож Кастле- ра). Такой нож работает как преобразователь Гильберта в широком диапазоне спектра,

Работу устройства можно рассмотреть на примере контрол  качества главного зеркала телескопа.

Источник света 1 освещает; через диафрагму Гартмана 2 объект контрол  фокусирующий оптический элемент 3. Диафрагма Гартмана 2 вьщел ет р д зон изучаемого волнового фронта. Изоражени  зон получаютс  в плоскости установки фотоприемника 5. При этом изображени  п тен получаютс  после прохождени  светом плоскости фокусировки излучени , в которой установле фазовый нож 4. Изображение каждой зоны в случае, когда фазового ножа нет имеет распределение интенсивности, показанное на фиг.2, Это распределение имеет плавный ход, близкий к экспоненциальному, т.е. границы и центр п тна размыты,

Введение фазового ножа приводит к тому, что низкие частоты фазовых искажений , близкие к нулевой частоте и

12

присутствующие в измер емом волновом фронте, дают подсветку в центре п тен ., мало отличающуюс  от шумов (фиг.З). Б то же врем  высокие частоты образуют пики интенсивности на краю п тен. При этом больша  часть энергии концентрируетс  -в боковых пиках и п тна получаютс  резко очерченными по краю, Б этом случае отпадает необходимость об зательного применени  фотог рафических процессов и можно осуществить регистрацию гарт- манограммы в реальном времени. Если фотографические процессы все же примен ютс , то дл  регистрации гартма- нограммы с повышенным контрастом требуетс  значительно меньша  экспозици , чем в известных датчиках.

В результате применени  фазового ножа контраст в изображении п тен по- вьш.1аетс  по крайней мере в 5 раз. После сформировани  гартманограммы центры п тен могут определ тьс  как обычным способом - на координатографе , так и фотоэлектрическим способом например, с применением диссектора в качестве фотоприемника, что становитс  возможным за счет высокого контраста и резкого оконтуривани  границ п тна. Точность определени  местоположени  п тен возрастает при этом в 7 раз,,

Точность центровки фазового ножа, дефекты его изготовлени  и размещени  в плоскости изображени  в этом случае несущественны, так как оконту- ривание изображени  наблюдаетс  во всех этих случа х, а перечисленные дефекты привод т лишь к по влению слабого фона внутри п тна. К достоинствам такого датчика относитс  и то его свойство,, что он использует полностью всю световую энергию, что особенно важно при испытани х телескопов по звездам, когда требуютс  длитель- ные экспозиции. Кроме того, применение фазового ножа позвол ет автоматизировать измерение гартмановским датчиком флуктуации фазы объекта, например , атмосферы без применени  фотографии , что было невозможно в известной конструкции датчика.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Датчик Гартмана, содержащий расположенные на оптической оси источник света, диафрагму Гартмана, фокусирующий элемент и фотоприемник, о т л и3

   чающийс  тем, что увеличени  оперативности измерений путем повьшени  контраста изображений п тен гартманограммь, в него введен

   13125114

   , с целью фазовый нож, расположенный на оптической оси в плоскости, оптически со пр женной посредством фокусирующего элемента с источником света.

   ческой оси в плоскости, оптически сопр женной посредством фокусирующего элемента с источником света.

   Фиг. 2

   Редактор П.Гереши

   Составитель В.Кравченко

   Техред Л.Сррдюкова; Корректор С.Черни

   Заказ 1970/44Тираж 522Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г, Ужгород, ул. Проектна , 4

   Фи&.3