Способ получения интерферограмм контроля качества линз и объективов

)5 6 01 М 11/02 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ИЕ ИЗОБРЕТЕ СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ А(71) Сибирский физико-технический институт им. В,Д. Кузнецова при Томском государственном университете им. В.В.Куйбышева(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИНТЕРФЕРОГ, РАММ КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ЛИНЗ ИОБЪЕКТИВОВ(57) Использование: изобретение относитсяк измерительной технике, предназначенодля контроля качества линз и обьективов и .может найти применение в производстве,занятом их изготовлением, Сущность изобретения: способ включает освещение диффузного рассеянного излучения черезконтролируемый объект с заданным эначеной волны, смещают вствительной среде ю плоской опорной ватель и светочувстскостях их раэмещевают голограмму и рограммы контроля транственной фильограммы,стного способа укание относится к измеритель- предназначено для контроля и объективов и может найти производстве, занятом их изретения - расширение диапа я по величине фокусного рас нная цель достигается тем, предлагаемому способу, освезный рассеиватель когерентием, пропускают диффузно злучение через контролируезаданным значением 1 фокустояния, записывают на тельной среде голограмму с сеивателя ко ествляют пут пускания чер атель, находя де- расстоя тролируемого ерентем его ез дощийся ние от объекИэобрете ной технике,качества линз применение в готовлением. Цель изоб зона контрол стояния. Поставле что, согласно щают диффу ным излучен рассеянное и мый обьект с ного расс светочувствинием фокусного расстояния, запись на светочувствительной среде голограммы с помощью плоской опорной волны, смещение рассеивателя и светочувствительной среды в плоскостях их размещения, повторную запись голограммы и регистрацию интерферограммы контроля путем проведения пространственной фильтрации в плоскости голограммы. Новым является предварительное пропускание когерентного излучения через дополнительный рассеиватель, нахо. дящийся на расстоянии .=И, где - расстояние от главной плоскости контролируемого объекта до рассеивателя, смещение рассеивателя и светочувствительной среды проводят в одном направлении на величины, связанные соотношением Ь=аУ, где а и Ь З - соответственно величины смещений рассеивателя и светочувствительной среды, причем аЯ Об, где б - диаметр когерентного пучка с длиной волны А в плоскости дополнительного рассеивателя, 1 ил. помощью плоской опор рассеиватель и светоч голограмму с помощь волны, смещают рассеи вительную среду в пло ния, повторно запись регистрируют интерфе путем проведения прос трации в плоскости голВ отличие от изве занное освещение рас ным излучением осущ предварительного про полнительный рассеив на расстоянии =И, г главной плоскости кон40 45 50 55 та до рассеивателя, а смещение рассеивателя и светочувствительной среды проводят в одном направлении на величины, связанные соотношением Ь=а 1/., где а и Ь - соответственно величины смещений рассеивателя и светочувствительной среды, причем ау /д, где д - диаметр когерентного пучка с длиной волны А в плоскости дополнительного рассеивателя,В заявляемом способе положительный эффект достигается за счет освещения диффузного рассеивателя диффузно рассеянным излучением и получения вследствие этого интерферограммы бокового сдвига для малых расстояний от контролируемого обьекта до рассеивателя и фотопластинки,Анализ патентной и научно-технической литературы иэ нормативно установленного перечня источников информации показал, что в заявляемом техническом решении совокупность отличительных признаков "указанное освещение рассеивателя когерентным излучением осуществляют путем его предварительного пропускания через дополнительный рассеиватель, находящийся на расстоянии = И, где- расстояние от главной плоскости контролируемого обьекта до рассеивателя, а смещение рассеивателя и светочувствительной среды проводят в одном направлении на величины, связанные соотношением Ь=ат/, где а и Ь соответственно величины смещений рассеивателя и светочувствительной среды, причем а/д, где д - диаметр когерентного пучка с длиной волны Х в плоскости дополнительного рассеивателя - является неизвестной.На чертеже изображена одна из возможных схем устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство включает когерентный источник света 1, матовые стекла 2 и 3, узел крепления контролируемого объекта 4, фотопластинку 5, механизмы , перемещений 6 и 7, блок 8 формирования опорного пучка.Способ реализуется следующим образом. Когерентным излучением от источника 1 освещают матдвое стекло 2, и диффузно рассеянное излучение пропускают через матовое стекло 3, находящееся на расстоянии =Я, где 1 - фокусное расстояние контролируемого объекта в узле крепления 4,- расстояние от его главной плоскости до матового стекла 3. Диффуэно рассеянное излучение, прошедшее контролируемый обьект в узле крепления 4, регистрируется за время первой экспозиции на фотопластинке 5 с помощью плоской опорной волны, сформированной в блоке 8. Перед второй экспоэицией сдвигают с помощью механизма перемещения 6 матовое стекло 3 в его плоскостина величину а, а фотопластинку 5 с помощьюмеханизма перемещения 7 в том же направ 5 лении на величину Ь= аУ, причем а А/д,где д - диаметр когерентного пучка с длиной волны Л в плоскости матового стекла2,Проводят пространственную фильтра 10 цию записанной таким образом двухэкспозиционной голограммы, например, путем еевосстановления малоапертурным лазернымлучом и регистрируют интерферограммы бокового сдвига, характеризующие волновые"5 аберрации контролируемого объекта,Теоретическое обоснование способа заключается в следующем, Пусть комплекснаяамплитуда прозрачности матового стекла,находящегося в плоскости (х 1, у 1), равна20 Т(х 1 у 1), а матового стекла, находящегося вплоскости (х 2, у 2) на расстоянии , равна 1(х 2,у 2). Тогда в приближении Френеля комплексная амплитуда поля в плоскости (х 4, у 4) фотопластинки принимает вид:25ц 1(х 4,у 4)Т(х 1,у 1)т(х 2,у 2)ехр(Щх 1- х 2) +(у 1-у 2) )/2 Ц ехр(1(х 2-хз) +(у 2- уз) )/21 Р 1(хз,уз)ехр(р (хз, уз)ех-,30 Цхэ 2+уэ )/2 Цехр(с(хЗ-х 4) +(уЗ у 4) )/22)дх ду 1 дх 2 ду 2 дхздуз (1)где 1 - волновое число;1,2 - соответственно расстояния отглавной плоскости (хз,уз) контролируемой35 линии до матового стекла и фотопластинки; Р 1(хз,уз)ехр 2(хз,уз) - обобщенная функция зрачка контролируемой линзы с фокусным расстоянием 1.Если перед второй экспозицией матовое стекло, находящееся в плоскости (х 2,у 2), смещается в своей плоскости, например в направлении оси 2 на величину д, а фотопластинка в том же направлении на величину Ь, то комплексная амплитуда поля, соответствующая второй экспозиции, в плоскости фотопластинки принимает вид:в 2(х 4,у 4)ООО Т(х 1,у 1)1(х 2+а,у 2)ехр(Щ(х 1- х 2) +(у 1-у 23/2 Ц ехрЦ(х 2-хз) +(у 2- уз) /211)Р 1(хз,уз)ехрфхз,уз)ехр-В(хз +уз ) /2 т) е х рЙ хз-х 4+ Ь) +(узу 4) )/22)дх 1 ду 1 дх 2 ду 2 дхздуз (2)При восстановлении двухэкспозиционной голограммы копией опорной волны, если выполняются условия .=И 1, Ь=аЬ/., причем а(Х./д, где д -диаметр лазерного пучка с длиной волны , в плоскости (х 1, у 1)матового стекла, дифракционное поле вплоскости фотопластинки определяется выражениемс 1(ха,У 4) ех Р 1 с(х 4 +Уга 12-М)/212 ЯТ"=Д Р 1(хз,уз)ехр 1 фхз,уз)ехр-Иосзха+узуа)/12)с 1 хзс 1 уз.Пусть в плоскости голограммы проводится пространственная фильтрация дифракционного поля путем установки в ней непрозрачного экрана с круглым отверстием, центр которого находится на оптической оси, и с помощью положительной линзы с . фокусным расстоянием 1 о, для которой , фильтрующий экран является апертурной диафрагмой с функцией пропускания Р 2(х 4,уа),строится изображение зрачка контролируемой линзы в плоскости (х 5,У 5), Тогда дифракционное поле двух экспозиций в плоскости (х 5.У 5) принимает вид:о(х 5,У 5) ехрЙ(х 5 +У 5 )/21 уКР(х 5,У 5)в Е(х 5,У 5)1(и,гх 5,-иу 5)ехр 1 к(х 5 +У 5 ),иг Мт/21112 ЦР 1(-,изх 5,-/ауу 5)РРР 9 а-з Х 5- ,и 35)+Е 1(х 5,У 5) (- и 2 х 5,-,и У 5)ехрЙ(х 5 +У 5 ) ,иг Мт/21112 Ц Р 1(-/азх 5-аз- рзу 5)ехр 1 (-,изх 5-а,- ,иЗУ 5)3) в ( ) где 1 з - расстояние между плоскостями/аг= 11 12/М 13/4 3= 1 г/150Как следует из выражения (4), в пределах перекрытия изображений зрачка контролируемой линзы совпадают идентичные спеклц, и суперпозиция коррелирующих спекл-полей на основании выражения (4) 55 приводит к следующему распределению освещенности в плоскости (х, у ) регистрации: 1(х 5,У 5) (1+сов (- Зх 5-а, - ЗУ 5)- (- Зх 5,- ЗУ 5 Е 1(хб,у 5)1(- 2 х 5,- 2 У 5)ехрй(х 52+у 52) 22 М 1/21112 Ц Р 2(х 5,У 5) 2, (5)Как следует из выражения (5), в плоскости регистрации наблюдается интерференционная картина, модулирующая спекл-структуру. Интерференционная картина имеет вид интерферограммц бокового сдвига в полосах бесконечной ширины, которая характеризует осевые волновые аберрации контролируемой линзы. Смещение фильтрующего отверстия по оси Х позволяет отфильтровывать интерферограммы бокового сдвига, характеризующие сочетание осевых и внеосевых волновых аберраций, что обуславливает тем самым контроль качества линз и объективов по полю,По сравнению с прототипом предлагаемый способ обеспечивает расширение диапазона контроля по величине фокусного расстояния при малых габаритах голографической установки, так как для получения интерферограммы бокового сдвига требуемые величины расстояний и 1 а много меньше, чем в способе прототипе. Для примера, как это следует из "Акта испытаний", для контроля линзы с фокусным расстоянием 1=50 см расстояние от рассеивателя до фотопластинки составляло 30 см, Тогда как в способе прототипе это расстояние должно составлять" 41, т.е, 2 метра.В экспериментах, реализующих предлагаемый способ, в качестве когерентного источника света использовалось излучение Не-Ме лазера типа ЛГна 0,63 мкм, Контролируемые линзы имели фокусные расстояния 25-50 см, диаметры 60-100 мм. Матовое стекло и фотопластинка типа Микрат ВРЛ крепились на оптических измерительных столиках из комплекта оптической скамьи ОСК, с помощью которых осуществлялось их смещение перед второй экспозицией, Опорный пучок формировался с помощью коллиматора типа ВУ. Методика экспериментальных исследований закл ючдлдсь в проведении двухэкспозиционной записи голограмм для указанных линз по предлагаемому способу для одного и того же малого расстояния от рассеивателя до фотопластинки 30 см, Восстановление двухэкспозиционных голо-грамм проводилось неразведенным лазерным лучом. Интерферограммы регистрировались с помощью фотоаппарата "Зенит Е", Результаты экспериментальных исследований подтвердили возможность формирования инртерферограмм бокового . сдвига по заявляемому способу для контроля качества линз и объективов при малых габаритах голографической установки,1800302. Составитель В,ГусевТехред М.Моргентал орректор А.Козориз едак каз 1158 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", . Ужгород, ул.Гагарина,Таким образом, предлагаемый способ получения интерферогрэмм контроля качества линз и объективов решает актуальную задачу, позволяя расширить диапазон контроля по величине фокусного расстояния 5 при малых размерах голографической установки для увеличения ее помехоустойчивости, что имеет важное значение в контрольно-измерительной технике.Формула изобретения 10 Способ получения интерферограмм контроля качества линз и объективов, включающий освещение диффузного рассеивателя когерентным Излучением, пропусканием диффузно рассеянного излу чения через контролируемый объект с заданным значением Г фокусного расстояния, запись на светочувствительной среде голограммы с помощью плоской опорной волны, смещение рассеивателя и светочувстви тельной среды в плоскостях их размещения, повторную запись голограммы и регистрацию интерферограммы контроля путем проведения пространственной фильтрации в плоскости голограммы,о т л и ч а ю щ и й ся тем, что, с целью расширения диапазона контроля по величине фокусного расстояния, указанное освещение рассеивателя когерентным излучением осуществляют путем предварительного пропускания излучения через дополнительный рассеиватель, установленный на расстоянии=Г- от диффузного рассеивателя, где- расстояние от главной плоскости контролируемого объекта до диффузного рэссеивателя, а смещение рассеивателя и светочувствительной среды проводят в одном направлении нэ величины, связанные соотношением Ь=аГ/, где а и Ь соответственно величины смещений рассеивателя и светочувствительной среды, причем а 6 /о, (де б - диаметр когерентного пучка с длиной волныЯ в плоскости дополнительного рассеивателя.