Датчик гартмана

(21) (22) .(46) (71) У 19струк торсктроения "О е бютика"йх ро нСО АНиссл.Пушнои видетельство С 02 В 27/00, 18 Кирилловский В 04.7 К. Со шиф грешность ра овк етод ее сн жени мии" с. 9 техника в ас1979, вып. 6,н(57) Изобретенкому приборостпользовано приконтроля качеси определения е относится к о е ть исйств оению и можетразработке уства оптическихазовых искажен т ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 3848025/24"1024.01,8523.05.87. Бюл.Специальное коучного прибороСССР и Институдований АН СССРЭ.А.Витриченко835.8(088.8)Авторское с518, кл. Серев В.А.,ьский М.Н. ПогартманограммьСб. "НоваяЛ.: Наука,-101. прозрачных оптических средах, Цельизобретения - увеличение оперативности измерений путем повышения контраста изображений пятен гартманограммы.На оптической оси датчика в плоскостиоптически сопряженной с источником 1света с помощью фокусируюшего элемента 3, установлен фазовый нож 4. Диафрагма 2 Гартмана выделяет при освещении через нее контролируемого фокусирующего оптического элемента 3 рядзон излучаемого волнового фронта,изображения которых в виде пятен получаются в плоскости установки фотоприемника 5. Использование фазовогоножа 4 приводит к тому, что присутствующие в измеряемом волновом фронтенизкие частоты фазовых искажений дают подсветку в центре пятна, а высокие частоты - пики интенсивности наего краю, Датчик позволяет автоматизировать измерение флуктуации фазыобъекта без применения фотографии.3 ил.1 131251Изобретение относится к областиоптических измерений и может быть использовано в оптическом приборостроении при разработке устройств контроля качества оптических деталей иопределения фазовых искажений в прозрачных оптических средах.Цель изобретения - увеличение оперативности измерений путем повьппенияконтраста изображений пятен гартманограммы.На фиг.1 представлена оптическаясхема датчика; на фиг.2 фотометрическое сечение отдельного пятна гартманограммы, без фазового ножа; на 15фиг.З - то же, после установки фазового ножа,Датчик содержит источник 1 света,диафрагму 2 Гартмана, фокусирующийэлемент 3, фазовый нож 4, фотоприемник 5, Диафрагма Гартмана 2 можетустанавливаться как до фокусирующегоэлемента 3, так и после него. Фазовыйнож 4 расположен на оптической оси вплоскости, оптически сопряженной посредством фокусирующего элемента систочником света и может быть выполнен, например, в виде сдвигающей с 1 азу на п радиан ступеньки. При некогерентном освещении, например от звезды,30в качестве фазового ножа можно использовать пластину Кастлера (нож Кастлера). Такой нож работает как преобразователь Гильберта в широком диапазоне спектра, 35Работу устройства можно рассмотреть на примере контроля качестваглавного зеркала телескопа.Источник света 1 освещает, черездиафрагму Гартмана 2 объект контроля - 40фокусирующий оптический элемент 3.Диафрагма Гартмана 2 выделяет рядзон изучаемого волнового фронта Изображения зон получаются в плоскостиустановки Фотоприемника 5, При этом 45изображения пятен получаются послепрохождения светом плоскости фокусировки излучения, в которой установленфазовый нож 4, Изображение каждой зоны в случае, когда фазового ножа нет, 50имеет распределение интенсивности,показанное на фиг.2, Это распределение имеет плавный ход, близкий кэкспоненциальному, т,е. границы ицентр пятна размыты, 55 Введение Фазового ножа приводит к тому, что низкие частоты Фазовых искажений, близкие к нулевой частоте и 1 2присутствующие в измеряемом волновомфронте, дают подсветку в центре пятен., мало отличающуюся от шумов(фиг.З), В то же время высокие частоты образуют пики интенсивности накраю пятен. При этом большая частьэнергии концентрируется в боковыхпиках и пятна получаются резко очерченными по краю, В этом случае отпадает необходимость обязательного применения фотографических процессов иможно осуществить регистрацию гартманограммы в реальном времени. Еслифотографические процессы все же применяются, то для регистрации гартманограммы с повышенным контрастом требуется значительно меньшая экспозиция, чем в известных датчиках,В результате применения фазовогоножа контраст в изображении пятен повышается по крайней мере в 5 разПосле сформирования гартманограммыцентры пятен могут определяться какобычным способом - на координатограФе, так и фотоэлектрическим способом,например, с применением диссектора вкачестве фотоприемника, что становится возможным за счет высокого контраста и резкого оконтуривания границ пятна, Точность определения местоположения пятен возрастает при этом в 7 разТочность центровки фазового ножа, дефекты его изготовления и размещения в плоскости изображения в этом случае несущественны, так как оконтуривание изображения наблюдается во всех этих случаях, а перечисленные дефекты приводят лишь к появлению слабого фона внутри пятна. К достоинствам такого датчика относится и то его свойство что он использует полностью всю световую энергию, что особенно важно при испытаниях телескопов по звездам, когда требуются длительные экспозиции. Кроме того, применение фазового ножа позволяет автоматизировать измерение гартмановскнм датчиком флуктуации фазы объекта, например, атмосферы без применения ФотограФии, что было невозможно в известной конструкции датчика.Формула изобретенияДатчик Гартмана, содержащий расположенные на оптической оси источник света, диафрагму Гартмана, Фокусирующий элемент и фотоприемник, о т л и3 1312511 4ч а ю щ и й с я тем, что, с целью фазовый нож, расположенный на оптиувеличения оперативности измерений ческой оси в плоскости, оптически сопутем повышения контраста изображений пряженной посредством фокусирующего пятен гартманограммы, в него введенэлемента с источником света. Составитель В.КравченкоТехред Л.Сррдюкова Корректор С,Черни Редактор П.Гереши Заказ 1970/44 Тираж 522 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5