Устройство для визулизации оптических неоднородностей

ГааудауатааииьФ ивитаСееата Мииистроа ССВаа диам изФоеииаи атирыти 9(54) И ОПТИЧЕСКИХ ладной оптике и предтеристик оптичесИзобретение относится к В а 9. назначено для исследования харак ких неоднородностей.Известны устройства для визуализации оптических неоднородностей, основанные на методе преобразования Гильберта, при котором в плоскости Фурье устанавливается частотный фильтр в виде полуволновой фазовой пластины, перекрывающей либо половину этой плоскости, либо четные (или соответственно нечетные) квадранты плоскости ,21.10Из известных устройств, применяемых для визуализации оптических неоднородностей методом преобра. зования Гильберта, наиболее близким по технической сущности является устройство, состоящее из установленных последовательно источника света, коллимато- П ра, основного объектива, визуализирующей диафрагмы, выполненной в виде полуволнового фазового ножа, восстанавливающего объектива н регистрирующе. го уст ойства ЗГЯ Отсутствие в визуалиэируемой картине информации о знаке угла отклонения световых лучей, прошедших через исследуемую оптическую неоднородность, и трудность непосредственного определения величины этого утла (т. е. калибровки) снижа- ют положительные качества этого устройства. Цель изобретения - упрощение определения величины и знака, угла отклонения световых лучей, прошедших через оптическую неоднородность,Достигается это тем, что в устроистве установлена бифокальная кристаллооптическая линза, размещенная между основным объективом и визуализирую. щей диафрагмой и снабженная средСтвом перемеще. ння в плоскости, перпендикулярной оптической оси,На чертеже изображено предлагаемое устройство. В него входит источник мойохроматического.света (лазер) 1, конденсорный объектив 2, концентрирую. щий излучение лазера в точку, совмещенную с отверстием диафрагмы 3, коллимируйнций 4 и основной 5 объек. тивы. Последовательно с объективом 5 установлена кристаллооптическая бифокальная линза 6, выполнен. ная таким образом, что она образует совместно с объективом 5 две фокальные плоскости. В одной из иих. установлена внзуализирующая диафрагма 7, выпол. ненная в виде полуволновой фазовой пластинки, перекрывающей половину пространственного спектра частот. Восстанавливающий объектив 8 служит для создания изображения исследуемой оптической неднородности в плоскости регистрирующего устройстУстройство работает следующим образом. Световой поток от источника монохроматического света 1, через конденсорный объектив. 2 поступаетнадиафрагму 3. Далее световой поток коллимируется объективом 4 и просвечивает исследуемую оптическую неоднородность, помещаемую между объективами 4 и 5. Последовательно с основным объективом 5 установлена бифокальная кристаллооптическая линза 6. Линза устроена таким образом, что при помещении ее в световой поток, на выходе образуется два ортогональ п но - поляризованных световых потока. Для одной иэ этих компонент линза представляет собой плоско - параллельную пластинку, не изменяющую ход лучей, а для другой - линза имеет оптическую силу, положительную или отрицательную, в зависимости от конст. рук ции.Фокусное расстояние линзы 6 определяется по формуле Г- ИУ-Иа где 5 - фокусное расстояние объектива 5;с - расстояние между объективом 5 и линзой 6; Ь - величина расфокусировки фазовой пластинки.Радиус сферической поверхности кристаллооптической линзы равен В= В (.1 т 0 Г 1 е),а ее диаметр, соответственно,.0 1 У -1)е63"я30Иапример, при выполнении кристаллооптическойлинзы иэ кристалла а Я в, имеющего величинудвулучепреломления йе - Пв = 0,176, и приИ=1,5 м, Ь = 0 02 м, 1=1 м, О, =15 см,,1получается, что 1 ь = 37 м, 8 = 6,Я м и О, = Б см,ИТаким образом совокупность последовательно расположенных объектива 5 и линзы б образует оптичес.кую систему, имеющую две фокальные плоскости,Световые потоки, концентрируемые в соответствующих плоскостях, поляризованы ортогонально другдругу, Местоположение первой фокальной плоскос.ти обусловлено только оптической силой объектива5 (так как линза 6 представляет собой для нее плоско - параллельную пластинку), а второй - совокуп.ностью оптических сил объектива 5 и линзы 6 и рас 1 стояния между ними. Восстанавливающий объектив458 переносит изображение исследуемой неоднороднос.ти в плоскость регистрирующего устройства 9 (фотопленка, экран, телевизионная передающая трубка ит. д.) . В плоскости регистрирующего устройства образуется визуалиэируемая картинка (тенеграмма) б 0исследуемой оптической неоднородности. Визуализация осуществляется с помощью преобразованияГильберта. Обычно такой метод визуализации наряду с очевидными преимуществами (высокая чувствительность, отсутствие перекосов при виэуализа 55ции симметричных фазовых объективов и т. д,)имеет ряд недостатков: при визуализации теряется;знак угла отклонения световых лучей, прошедших через оптическую неоднородность, а также затруд нительно по тенеграмме определить величину этого угла. В предлагаемом устройстве используется наложение двух тене грамм, получаемых, соответственно, методами "преобразования Гильберта" и "расфокусированной диафрагмы". Преимущество метода "расфокусированной диафрагмы" заключается в простоте расшифровки распределения углов отклонения световых лучей, прошедших неоднородность. Информация о знаке угла отклонения нри этом не теряется. Как известно, аналогичный результат получается при расфокусировке фильтра пространственных частот 7. В случае расфокусировки, преобразование Гильберта осуществляется только на определенном участке поля зрснтя. Ширину черной полосы можно изменять, изменяя степень расфокусировки фильтра 7. При перемещении линзы 6 в плос. кости, перпендикулярной оптической оси прибора, тенеграмма "расфокусированной диафрагмы" будет перемещаться в поле зрения. Таким образом, можно исследовать интересующие участки оптической неоднородности. За счет того, что плоскости поляризации световых потоков, формирующих налагаемые друг на друга тенеграммы, ортогональны, интерференция между нива отсутствует.Предлагаемое устройство соединяет в себе преимущества обоих методов визуализации и позволяет получить наряду с качественной картиной легко расшифровываемые количественные результаты. Устройство может быть реализовано на базе серийных тепевых приборов без существенной переделки.Формула изобретенияУстройство для визуализации оптических неоднородностеи, содержащее последовательно установленные источник света, коллиматор, основной объектив, визуализирующую диафрагму, выполненную в виде полуволнового фазового ножа, восстанавливающий объектив и регистрирующее устройство,. о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения определения величины и знака угла отклонения световых лучей, прошедших через оптическую неоднородность, в нем установлена,бифокальная кристаллооптическая линза размещенная между основным объективом и визуализирующей диафрагмой и снабженная средством перемещения в плоскости, перпенди кулярной оптической оси.Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе:1. Сороко Л, М. "Основы голографии и когереитной оптики", М 1971, 407 - 409.2. Патент США, У 3004466, кл. 356-128, от 17.10,61.3. Патент Франции, У 1526194, кл. б 02 от24,05.68 прототип) .522482 ФВЩИЩЮЖ ВаюииинвТеиуед 1 И Менее ,корректор Н. Золотовскал Редактор Е. Гончар Заказ 3553/325 Филиал ППП "Патент"г, Ужгород, ул. Проектиал,4 Ю м ю Тарвкб 54 Подписное ЩВВПИ Гоеударствеавиь кеваиети Совета Министров СССР не делам изфбретеиий а открмвй 113 а 35, Москва, Ж, Раувскаи наб., д, 4/5