Устройство для контроля объективов

Авторы патента:

G06G9 - Аналоговые вычислительные машины (аналоговые оптические вычислительные устройства G06E 3/00; компьютерные системы, основанные на специфических вычислительных моделях G06N)

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУВЛИН

j(5g G 06 G 9/00

1 !

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А В ТОР СНОМ \АЙ СВИДЕТВЪСТВМ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЧФ

1 (21) 3475088/18-24 (2) 27.07.82

{46) 23.12.83. Бюл. Р 47 (72) Т.М. Волосатова, М.И. Максин, В.Б. Немтинов и И.Н. Спиридонов (53) 681.333(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 558284, кл. G G 9/00, 1977.

2. Креопалова Г.В., Пуряев Д.Т.

Исследование и контроль оптических систем. М., "Машиностроение", 1978, с. 96, рис. 54 (прототип1. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ

ОБЪЕКТИВОВ, содержащее расположенные последовательно на одной оптической оси источник света, коллиматор, пово,SU„„27 1 А ротное зеркало, контролируемый объектив и узел регистрации интенсивнос. ти света, размещенный в -фокальной плоскости контролируемого объектива, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей устройства путем анализа фурье-преобразующих свойств объективов, между поворотным зеркалом и контролируемым объективом на трех взаимно перпендикулярных направляющих, к .каждой из которых прикреплены винтовые пары, установлен транспарант; поворотное зеркало установлено на осях, перпендикулярных к оптической оси, а источник света выполнен когерентным.

1062731

Изобретение отнссится к оптическому приборостроению, а именно к устройствам оценки качества оптических систем, используемых в приборах оптической обработки информации,преимущественно в когерентных волновых полях и предназначенных для осуществления оптического фурьепреобразования, и может быть использовано при проектировании и разработке оптических систем в голографических запоминающих устройствах, фурье-мультипликаторах и когерентных пространственно-частотных фильтрах.

В когерентных устройствах оптической обработки информации широко используются объективы, осуществляющие двумерное оптическое фурьепреобразование (фурье-преобразующие объективы).

Однако существующие объективы, обладают как дифракционными погрешностями (амплитудными, частотными и фазовыми) оптического фурье-преобразования, так и апертурно-аберра" ционными погрешностями, обусловленными ограниченным световым.диаметром и аберрациями реального объектива, что не позволяет формировать высококачественный пространственночастотный спектр исследуемого опти-,: ческого сигнала.

Известно устройство для оптической обработки информации, содержащее когерентный источник света, расположенные последовательно по ходу лучей телескопический расширитель пучка, транспарант с записью исследуемого сигнала, фурье-преобразующий объектив и блок обработки и считывания пространственно-частотного спектра 13

Недостатком известного устройства является фиксированное направление освещения транспорта и его неизменное положение, что не дает возможности оценить эффективность осуществления оптического фурье-преобразования и в конечном итоге проконтролировать качество фурье-преобразующего объектива °

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для контроля объективов, содержащее расположенные последовательно на одной оптической оси источник света, коллиматор, поворотное зеркало, контролируемый объектив и узел регистрации интенсивности света, размещенный в фокальной плоскости контролируемого объектива (2 ).

Недостаток известного устройства заключается в том, что он не позволяет оценить эффективность выполнения контролируемым объективом оптического фурье-преобразования. Это обусловлено тем, что при некогерентном освещении оптическая система

10 спектра. света выполнен когерентным.

На фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 и 3 - два транспаранта, задающие типовые сигналы.

35 устройство (фиг. 1) содержит расположенные последовательно на одной оптической оси когерентный источник света 1, коллиматор 2, поворотное зеркало 3, транспарант 4, 40 задающий типовой сигнал и установленный на трех взаимно перпендикулярных направляющих 5 контролируемый объектив 6, и узел регистрации интенсивности света 7.

45 Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника света 1 попадает в коллиматор 2, который формирует на выходе плоскую монохро50 матическую волну. Плоская волна . далее попадает на поворотное зеркало 3, с помощью которого транспарант

4, задающий типовой сигнал освещается под разными углами в пределах всего поля зрения контролируемого объектива 6. Так как транспарант 4 имеет возможность перемещаться в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, контроль фурье-преобраэую60

30 линейна относительно интенсивности и не осуществляет оптического фурьепреобразования. Также ввиду невоз- можности освещения контролируемого объектива под раэными углами нельзя получать функцию рассеяния н разных участках задней фокальной плоскости, что в конечном итоге не позволяет оценить качество формирования объективом пространственно-частотного

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей устройства эа счет анализа фурьепреобразующих свойств объективов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля объективов, содержащее расположенные последовательно на одной оптической оси источник света, коллиматор, поворотное зеркало, контролируемый объектив и узел регистрации интенсивности света, размещенный s фокальной плоскости контролируемого объектива, между поворотным зеркалом и контролируемым объективом на трех взаимно перпендикулярных направляющих, к каждой из которых прикреплены винтовые пары, установлен транспорант, поворотное зеркало установлено на осях, перпендикулярных оптической оси, а источник щего объектива 6 осуществляется в пределах всего зрачка объектива и при произвольном расстоянии транспаранта от объектива ° Распределение интенсивности в пространственно-частотном спектре регулируется с помощью узла регистрации интенсивности све1062731.25

{4) где

rect u=

30 фи8.2 та 7 в задней фокальной плоскости контролируемого объектива 6.

Путем сравнения распределения интенсивности в реальном пространственно-частотном спектре типового сигнала, формируемом контролируемым фурье-преобразующим объективом, с распределением интенсивности в соответствующем идеальном теоретическом спектре производится определение погрешностей, оценивающих эффективность оптического фурье-преобразо.вания.

Достаточно полное описание пространственно-частотного спектра дает типовой сигнал, имеющий набор резко 35 выраженных пространственных частот в преобразованном типовом сигнале.

Для получения такого набора частот можно,. например, рассмотреть входные типовые сигналы в виде 20

S< (x f= rect ((x+bl2tla)+ rect j(x- Ь/2 /a); ь (х,ч1=сй с (+ы2 4у /фюгс

{, tul ñ

2 . К 4 R ccrc

circ Й=

О, Р>1

Физически они задаются амплитудным коэффибиентом пропускания транспаран- та непрозрачной диафрагмы либо с двумя щелями шириной c{ . и Расстоя- 35 нием ъ между ними (фиг. 2 1 либо ; с двумя круглыми отверстиями радиу- са Ре и расстоянием Ь между ними ,(фиг. 3 ) . Преобразованный по фурье типовой сигнал имеет вид

51 "х 2* (З (х0= АР "х ) s

5а ®4>)=f 1Ъ(х ) =cos(754Ä} ties{nc(2 4„), {21 45

3М0 231М

sync U= П, Ses

Оба преобразованных типовых сигналов представляют собой совокупность дифракционных порядков, определяеьих экстремумами косинуса и визуализирующихся в виде системы интерференционных полос в задней фокальной (частотной ) плоскости контролируемого объектива. При определенном выбо-, ре параметров, а, Ъ, Rc входного типового сигнала один дифракционный порядок может иметь ширину д соответствующую заданному частотному разрешению, и рассматриваться как фиксированная пространственная частота. Смещение нулей и максимумов дифракционньрх порядков в пространственно-частотном спектре реального объектива относительно их расчетного положения описывает нелинейные частотные искажения, а по относительной величине нулей и максимумов можно судить об амплитудных искаже.ниях спектра, вносимых объективом, осуществляющим оптическое фурье-преобразование.

Изобретение пбзволяет расширить функциональные возможности известного устройства для контроля объективов и производить надежный контроль и оценку качества фурье-преобразующих свойств объективов.

Изобретение обеспечивает воэможность сравнительной оценки эффективности осуществления оптического фурье-преобразования с целью выбора объектива из серийно выпускаемых промышленностью, надежный контроль нового специально рассчитанного и изготовленного фурье-преобразующего объектива, что значительно повышает качество систем оптической и оптико-голографической обработки информацйи, в которых используются фурье-преобразующие объективы.

ИИПИ Заказ 10 220/51 раж 706 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4