Датчик гартмана

 

Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано при разработке устройств контроля качества оптических деталей и определения фазовых искажений в прозрачных оптических средах. Цель изобретения - увеличение оперативности измерений путем повышения контраста изображений пятен гартманограммы. На оптической оси датчика в плоскости, оптически сопряженной с источником 1 света с помощью фокусирующего элемента 3, установлен фазовый нож 4. Диафрагма 2 Гартмана вьщеляет при освещении через нее контролируемого фокусирующего оптического элемента 3 ряд зон излучаемого волнового фронта, изображения которых в виде пятен получаются в плоскости установки фотоприемника 5. Использование фазового ножа 4 приводит к тому, что присутствующие в измеряемом волновом фронте низкие частоты фазовых искажений дают подсветку в центре пятна, а высокие частоты - пики интенсивности на его краю. Датчик позволяет автоматизировать измерение флуктуации фазы объекта без применения фотографии. 3 ил. с (Л оо ю ел ФигЛ

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) А1 (51)4 С 02 В

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ!

1 !

23

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3848025/24-10 (22) 24.01.85 .(46) 23.05.87. Бюл. N- 19 (71) Специальное конструкторское бюро научного приборостроения "Оптика"

С0 АН СССР и Институт космических исследований АН СССР (72) 3.А.Витриченко и Л.А.Пушной (53) 835.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 652518, кл. G 02 В 27/00, 18.04.78.

Зверев В.А., Кирилловский В.К., Сокольский М.Н. Погрешность расшифровки гартманограммы и метод ее снижения, Сб. "Новая техника в астрономии". Л.: Наука, 1979, вып. 6, с. 98-101. (54) ДАТЧИК ГАРТМАНА (57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано.при разработке устройств контроля качества оптических деталей и определения фазовых искажений в прозрачных оптических средах. Цель изобретения — увеличение оперативности измерений путем повышения контраста изображений пятен гартманограммы.

На оптической оси датчика в плоскости оптически сопряженной с источником 1 света с помощью фокусирующего элемента 3, установлен фазовый нож 4. Диафрагма 2 Гартмана выделяет при освещении через нее контролируемого фокусирующего оптического элемента 3 ряд зон излучаемого волнового фронта, изображения которых в виде пятен получаются в плоскости установки фотоприемника 5. Использование фазового ножа 4 приводит к тому, что присутствующие в измеряемом волновом фронте низкие частоты фазовых искажений дают подсветку в центре пятна, а высокие частоты — пики интенсивности на его краю, Датчик позволяет автоматизировать измерение флуктуации фазы объекта без применения фотографии.

3 ил.

1 131251

Изобретение относится к области оптических измерений и может быть использовано в оптическом приборостроении при разработке устройств KGHTpo ля качества оптических деталей и определения фазовых искажений в прозрачных оптических средах.

Цель изобретения — увеличение оперативности измерений путем повьппения контраста изображений пятен гартма- 10 нограммы.

На фиг.1 представлена оптическая схема датчика; на фиг.2 фотометрическое сечение отдельного пятна гартманограммы, без фазового ножа; на 15 фиг.3 — то же, после установки фазового ножа, Датчик содержит источник 1 света, диафрагму 2 Гартмана, фокусирующий элемент 3, фазовый нож 4, фотоприем- 20 ник 5, Диафрагма Гартмана 2 может устанавливаться как до фокусирующего элемента 3, так и после него. Фазовый нож 4 расположен на оптической оси в плоскости, оптически сопряженной посредством фокусирующего элемента с источником света и может быть выполнен, например, в виде сдвигающей фазу на и радиан ступеньки. При некогерентном освещении, например от звезды,30 в качестве фазового ножа можно использовать пластину Кастлера (нож Кастлера). Такой нож работает как преобразователь Гильберта в широком диапазо— не спектра, 35

Работу устройства можно рассмотреть на примере контроля качества главного зеркала телескопа.

Источник света 1 освещает, через диафрагму Гартмана 2 объект контроля — 40 фокусирующий оптический элемент 3.

Диафрагма Гартмана 2 выделяет ряд зон изучаемого волнового фронта, Изображения зон получаются в плоскости установки фотоприемника 5, При этом 45 изображения пятен получаются после прохождения светом плоскости фокусировки излучения, в которой установлен фазовый нож 4, Изображение каждой зоны в случае, когда фазового ножа нет, 50 имеет распределение интенсивности, показанное на фиг.2, Это распределение имеет плавный ход, близкий к экспоненциальному, т.е. границы и центр пятна размыты, 55

Введение фазового ножа приводит к тому, что низкие частоты фазовых искажений, близкие к нулевой частоте и

1 2 присутствующие в измеряемом волновом фронте, дают подсветку в центре пятен., мало отличающуюся от шумов (фиг.3). В то же время высокие частоты образуют пики интенсивности на краю пятен. При этом большая часть энергии концентрируется в боковых пиках и пятна получаются резко очерченными по краю, В этом случае отпадает необходимость обязательного применения фотографических процессов и можно осуществить регистрацию гартманограммы в реальном времени. Если фотографические процессы все же применяются, то для регистрации гартманограммы с повышенным контрастом требуется значительно меньшая экспозиция, чем в известных датчиках, В результате применения фазового ножа контраст в изображении пятен повышается по крайней мере B 5 раз °

После сформирования гартманограммы центры пятен могут определяться как обычным способом — на координатографе, так и фотоэлектрическим способом, например, с применением диссектора в качестве фотоприемника, что становится возможным за счет высокого контраста и резкого оконтуривания границ пятна, Точность определения местоположения пятен возрастает при этом в 7 раз„

Точность центровки фазового ножа, дефекты его изготовления и размещения в плоскости изображения в этом случае несущественны, так как оконтуривание изображения наблюдается во всех этих случаях, а перечисленные дефекты приводят лишь к появлению слабого фона внутри пятна. К достоинствам такого датчика относится и то его свойство„ что он использует полностью всю световую энергию, что особенно важно при испытаниях телескопов по звездам, когда требуются длительные экспозиции. Кроме того, применение фазового ножа позволяет автоматизировать измерение гартмановскнм датчиком флуктуации фазы объекта, например, атмосферы без применения фотографии, что было невозможно в известной конструкции датчика.

Формула и з о б р е т е н и я

Датчик Гартмана, содержащий расположенные на оптической оси источник света, диафрагму Гартмана, фокусирующий элемент и фотоприемник, о т л иСоставитель В.Кравченко

Техред Д.Сррдюкова Корректор С.Черни

Редактор П.Гереши

Заказ 1970/44

Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

3 1312511 4 ч а ю шийся тем, что, с целью фазовый нож, расположенный на оптиувеличения оперативности измерений ческой оси в плоскости, оптически сопутем повышения контраста изображений пряженной посредством фокусирующего пятен гартманограммы, в него введен элемента с источником света.