Способ контроля качества оптических систем и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 0% (1 ИеЮ С 01 М 11/ да ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТОРСИ ВИДЕТЕЛЬСТВ ов ого ме тате 11чейгопг геягщ шеаяцг орс 1 са Арр 1 1.е р, 269 р е(54) СПОСОБ КО КИХ СИСТЕМ И У .ШЕСТВЛЕБИЯ.(57) 1, Способ тических систе что формируют один из которых ТВА ОПТИЧЕСЯ ЕГО ОСУРОЛЯ КАРОЙСТВ нтрол заключ качества о ющиися В томых пучка,а све с частотой 11 напра ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Ленинградский ордена ТКрасного Знамени институт тники и оптики(56) 1, Адаптивная оптика.под ред. Э.А.Витриченко. М.1980, с. 31-362. 1, И . В гпп 1 п 8. П Ц 1 1 а 11 п 8 1 пгегйегошегег Го1 яигйасея апй 1 епяеяй Орг 1 ся, 1974, ч. 133-2703 (прототип). ляют на контролируемую оптическуюсистему, совмещают с другим пучкоми преобразуют полученные оптическиесигналы в электрические с помощью матрицы фотоприемников, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности контроля второй пучок,формируют с частотой М, преобразование оптических сигналов в электрические осуществляют на раэностнойчастоте М-, выделяют опорныйэлектрический сигнал, соответствующий центральной зоне волнового фронта, измеряют разность фаз между электрическими сигналами в выбранных зонахволнового фронта пучка, прошедшего через исследуемый объектив, с опорнымэлектрическим сигналом, при этом выбор зон контроля производят путемопроса электрических сигналов с фотоприемников матрицы, расположенныхвокруг центральной. зоны, а по измеренной разности фаз судят о качествеоптической системы.11163332. Устройство для контроля качества оптических систем, содержащее источник когерентного излучения, два оптических канала, первый из которых включает телескопическую систему и контролируемую оптическую систему, матрицу фотоприемников, подключенную к блоку адресного опроса, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повйшения точности контроля, второй оптический канал выполнен в виде установленных по,ходу луча первого плоского зеркала, телескопичес-.юкой сйстемы, объектива, второго плос Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для автоматизированного контролякачества оптических систем.Известен способ контроля качества 5оптических систем, основанный наразделении апертуры контролируемойсистемы, формировании волновых фронтов и измерении пространственногораспределения фазы отраженного от 10оптической системы волнового фронта,осуществлении сдвига фазы пространственно распределенного излучения лазера с помощью фазовращателей набрегговских ячейках и четвертьволновых пластинок и измерении фазы опорной волны в каждом канале с помощьюгетеродинных детекторов, состоящихкаждый из дополнительной брегговс"кой ячейки, четвертьволновой пластин ки и зеркала 11.Недостатком данного способа является влияние на точность контроля ошибок сдвига фазы, вносимых брегговскими яяейками и четвертьволновыми 25пластинками, что вызывает неравномерность фазового сдвига между каналами,Известен также способ для контроля оптических поверхностей и линз, за 30клктчающийся в том, что формируютдва световых пучка, один из которыхе частотой М 1 направляют на контролируемую оптическую систему, совмещают с другим пучком и преобразуют З 5полученные оптические сигналы в кого зеркала, полупрозрачной пластины,за которой установлена матрица фотоприемников, причем ее светочувствительная поверхность перпендикулярнаоптической оси первого оптическогоканала, а центральный фотоприемникматрицы расположен на указанной оптической оси, и, кроме того, в устройство введены два усилителя и фазовыйдетектор, выходы блока адресного опроса подключены через усилители к входам фазового детектора, а источникизлучения выполнен в виде кольцевоголазераэлектрические с помощью матрицы фотоприемников 121.Устройство для реализации данного способа содержит источник когерентного излучения, два оптических канала, первый иэ которых включает телескопическую систему и контролируемую оптическую систему, матрицу фотоприемников, подключенную к блоку адресного опроса. Другой оптический канал содержит четвертьволновую пласти- . нку и эталонное подвижное плоское зеркало, закрепленное на пьезоэлектрическом устройстве для его перемещения 21.Недостатками известных способа и уотройства являются погрешности измерения, обусловленные изменениями частоты сканирования при осуществлении интерференционной модуляции с помощью подвижного зеркала, а также его .угловых разворотов во время поступательного перемещения, нелинейность скорости перемещения, что снижает точность и надежность контроля.Целью изобретения является повышение точности контроля качества оптических систем.Указанная цель достигается тем, что согласно способу контроля качества оптических систем, заключающемуся в том, что формируют два светорык пучка, один из которых с часто- . той 9,4, направляют на контролируемуюоптическую систему, совмещают с другим пучком и преобразуют полученныеоптические сигналы в электрические с помощью матрицы фотоприемников, второй пучок формируют с частотойпреобразование оптических сигналов в электрические осуществляют на разностной частоте 1 - 1 , выделяют опорный электрический сигнал, соответствующий центральной зоне волнового фронта, измеряют разность фаз между электрическими сигналаья в 10 выбранных зонах волнового фронта пучка, прошедшего через исследуемую оптическую систему, с опорным электрическим сигналом, при этом выбор зон контроля производят путем опроса элек 15 трических сигналов с фотоприемников матрицы, расположенных вокруг центральной зоны, а по измеренной разности фаз судят о качестве оптической системы. 20,В устройстве для контроля качества оптических систем, содержащем источник когерентного излучения, два оптических канала, первый из которых включает телескопическую систему 25 и контролируемую оптическую систему, матрицу фотоприемников, подключенную к блоку адресного опроса, второй оптический канал выполнен в виде установленных по ходу луча первого плоского зеркала, телескопической системы,/объектива, второго плоского зеркала, полупрозрачной пластины, за которой установлена матрица фотоприемников, причем ее светочувствительная поверх 35 ность перпендикулярна оптической оси первого оптического канала, а цент- . .ральный фотоприемник матрицы расположен на указанной оптической оси, кроме того, в устройство введены два уси 40 лителя и фазовый детектор, выходы блока адресного опроса подключены через усилители к входам фазового де 1 тектора, а источник излучения выполнен в виде кольцевого лазера.45На чертеже показана оптическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ. Устройство реализующее способ контроля качества оптических систем со 1 держит источник 1 когерентного излучения, выполненный в виде кольцевого лазера, телескопическую систему 2, контролируемую оптическую систему 3, полупрозрачную пластину 4, 55 .матрицу 5 фотоприемников, телескопическую систему 6, объектив 7, плоские зеркала 8 и 9. Устройство содержит также блок 10 адресного опроса, два усилителя 11, фазовый детектор 12, Оптическая система устройства состоит из двух каналов, один из которых служит для формирования волнового фронта Ч и включает в себя телескопическую систему 2, состоящую из микробъектива и объектива. Контролируемая оптическая система 3 устанавливается в первом канале за телескопической системой 2, полупрозрачная пластина 4 установлена перед матрицей фотоприемников 5 под углом 45 к оптической оси и служит для совмещения двух волновых фронтов, Второй оптический канал для формирования волнового фронта 9 включает вторую телескопическую систему 6, выполненную аналогично телескопической системе 2, за ней установлен объектив 7 и плоское зеркало 8, плоское зеркало 9 установлено перед телескопической системой 6. Матрица 5 фотоприемников установлена за полупрозрачной пластиной 4 по ходу луча, причем ее светочувствительная поверхность расположена перпендикулярно оптической оси первого оптического канала и образует плоскость анализа, а центральный фотоприемник совпадает с этой осью. Выходы матрицы 5 фотоприемников соединены с соответствующими входами блока 10 адресного опроса, основной выход которого подключен через усилитель 11 к первому входу фазового детектора 12, выход которого является выходом всего устройства. На другой выход устройства подключен координатный выход блока 10 адресного опроса.Устройство работает следующим об-. разом.Кольцевой газовый лазер 1 генерирует стабилизированные оптические частоты Чп и Ч 1 . При выходе из кольцевого резонатора излучения с частотами Чи Чпространственно разделены. Излучение с частотой Чнаправляют в один оптический канал устройства,. а излучение с частотой 12 - во второй канал. Разность оптических часот 1 -Чдля кольцевых гелий-неонор вых лазеров составляет величину в несколько сотен килогерц и поддержи-, вается с точноетью в несколько герц в течение длительного времени. Вол" новой фронт с частотой Ч направля" ют на телескопическую систему 2, формирующую плоский волновой фронт необ,Составитель С.ПршевскийРедактор Л.Веселовская Техред Л Мжеш Корректор М.Шароши 921/34 Тирам 822НИИПИ Государственного комитета ССС по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж, Раушская наб.,Зака одписно4/5 Филиал ППП"Патент", г . Ушгород,оектная,