Устройство для визулизации оптических неоднородностей

Устройство для визулизации оптических неоднородностей

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Гааударстааииь@ иаиитат

6аеата Мииистраа ИР йа далам изабратеииа и атирытиа

51.463 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель Институт автоматики и элекЧюметрии Сибирского отделения AH СССР (54) УС ГРОЙСтВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОП ГИЧКСКИХ

НЕОДНОРОДЯ ОСТЕЙ

Изобретение относится к прикладной оптике и предназначено для исследования характеристик оптических неоднородностей.

Известны устройства для визуализации оптических неоднородностей, основанные на методе преобраэова- 5 ния 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 I1,2). 10

Из известных устройств, применяемых для визуализации оптических неоднородностей методом преобразования Гильберта, наиболее близким по технической сущности является устройство, состоящее иэ установленных последовательно источника света, коллимато- i5 ра, основного объектива, визуализирующей диафрагмы, выполненной в виде полуволнового фазового ножа, восстанавливающего объектива и регистрирующе ЮБ2 В Я

Отсутствие в виэуалиэируемой картине информации о знаке угла отклонения световых лучей, прошедших через исследуемую оптическую неодно- родность, и трудность непосредственного определе, ния величины этого угла (т. е. калибровки) снижа- ют положительные качества этого устройства. 26

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 визуалиэирующей диафрагмой и снабженная средСтвом перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

В него входит источник монохроматического света (лазер) 1, конденсорный объектив 2, концентрирующий излучение лазера в точку, совмещенную с отверстием диафрагмы 3, коллимируйнций 4 и основной 5 объективы. Последовательно с объективом 5 установлена кристаллооптическая бифокальная линза 6, выполненная таким образом, что она образует совместно с объективом 5 две фокальные плоскости. В одной из них. установлена визуализирующая диафрагма 7, выполненная в виде полуволновой фаэовой пластинки, перекрывающей половину пространственного спек тра частот. Восстанавливающий объектив 8 служит для создания изображения исследуемой оптической неднородности в плоскости регистрирующего устройст. а 9.

522482

Устройство работает следующим образом. Световой поток от источника монохроматического света 1, через конденсор ый объектив. 2 поступает надиафрагму 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- 1О 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, положиI тельную или отрицательную, в зависимости от конструкции.

Фокусное расстояние линзы 6 онределяется по формуле

if — )| -ri где 5 — фокусное расстояние объектива 5; с — расстояние между объективом 5 и линзой 6;

Ь вЂ” величина расфокусировки фазовой пластинки.

Радиус сферической поверхности кристаллооптической линзы равен Р= fg (1то-йв), а ее диаметр, соответственно, .0,(Х -() ф

Уя

ЗО

Иапример, при выполнении кристаллооптической ! линзы иэ кристалла CcL Ы, имеющего величину двулучепреломления йе — Пв = 0,176, и при

1т — 1,5 м, Ь =002м, L-=l м, О, =15 см, 4 . получается, что 4 = 37 м, Я = 6,51 м и О, = Б см.

И

Таким образом совокупность последовательно расположенных объектива 5 и линзы б образует оптическую систему, имеющую две фокальные плоскости, Световые потоки, концентрируемые в соответствующих плоскостях, поляризованы ортогонально друг другу, Местоположение первой фокальной плоскости обусловлено только оптической силой объектива

5 (так как лииза 6 представляет собой для нее плоско — параллельную пластинку), а второй — совокупностью оптических сил объектива 5 и линзы 6 и рас стояния между ними. Восстанавливаниций объектив

8 переносит изображение исследуемой неоднородности в плоскость регистрирующего устройства 9 (фотопленка, экран, телевизионная передающая трубка и т. д.) . В плоскости регистрирующего устройства образуется визуализируемая картинка (тенеграмма) @О исследуемой оптической неоднородности. Визуализация осуществляется с помощью преобразования

Гильберта. Обычно такой метод визуализации наряду с очевидными преимуществами (высокая чувствительность, отсутствие перекосов при визуализа55 ции симметричных фазовых объективов и т. д.) имеет ряд недостатков: при визуализации теряется

;знак угла отклонения световых лучей, прошедших через оптическую неоднородность, а также затруднительно 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 зрения. Ширину черной полосы можно изменять, изменяя степень расфокусировки фильтра 7. При перемещении линзы 6 rr плоскости, перпендикулярной оптической оси прибора, тенеграмма "расфокусиррванной 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 ниья 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 тене-1 вых приборов без существенной переделки.

Формула изобретения

Устройство для визуализации оптических иеодно-", t родностеи, 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 обч ективом и визуализирующей диафрагмой и снабженная средством перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси.

Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе:

1. Сороко Л. M. "Основы голографии и когереитной оптики", М., 1971, 407 — 409.

2. Патент США, N 3004466, кл. 356-128, от 17.10.61.

3. Патент Франции, И 1526194, кл. 602$ от

24.05.68 (rrpOTOTHEI) .

522482

Редактор Е. Гончар

Заказ 3553/325

ФйщбищщаЖ Жамтщцщю

Теиуед! И- Меев корректор Н Золотовская

Тирвк 454 Подписное

ПНИИПИ Гоеударстненлого нелнатпи Совета Министров СССР но делам иаебретений л откраттнн

113035, Москва, Ж-35, Раунккая маб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4