Устройство для визуализации фазовых неоднородностей Советский патент 1987 года по МПК G02B27/50 

113

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к теневым, интерференционным и фазово-- контрастным устройствам, и может найти применение в аэрогидродинамике,, биологии для ко.нтроля оптических деталей и других аналогичных областях для визуализации прозрачных объектов с неоднородным показателем преломления, например при массотеплопереносе

Цель изобретения - повьппение точности измерений по теневой картине и упрощение конструкции.

На фиг.1 представлена оптическая схема устройства; на фиг.2 и 3 - варианты выполнения визуализирующей системы.

Устройство содержит источник 1 излучения, коллимирующую систему, в которую входят конденсор 2, диафраг ма 3 и коллимирующий объект 4, систему 5 прямого Фурье-преобразования и визуализирующзпо систему 6. Последняя включает интерферометр сдвига с обра нокруговым ходом пучков, образован- ный светоделительной куб-призмой 7 и зеркалами 8 и 9, заградительный, фа- зосдвигающий или многоцветный фильтр 10 пространственных частот, а также систему 11 обратного фурье-преобразо вания. Интерферометр установлен с. возможностью поворота вокруг оптической оси устройства. Фильтр 10 пространственных частот установлен е со вмещенных плоскостях систем прямого 5 и обратного 11 фурье-преобразовани внутри интерферометра в фокусе одного из сходящихся в нем светоделенных призмой 7 пучков 12. В другом вариан те исполнения имеется второй фильтр 13 простра.нственных частот, установленный внутри интерферометра в фокусе второго сходящегося в нем свето- деленного пучка 14. В третьем вари- анте фокусы обоих сходящихся в интерферометре светоделенных пучков совмещены, а фильтр 15 пространствешадх частот установлен в точке общего фокуса, В первом и втором варианте ис- полнения фильтры 10 и 13 размеще1Л 1 вблизи граней призмы 7. Фильтры 10, 13 и 15 установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси и в своей плоскости, а зеркала 8 и 9 - с возможностью угловых подвижек.

Устройство работает следующим образом.

0

5

0

25

5 Q Q Q

5

132

Коллимированный световой поток, прошедщий неоднородность 16, направляется системой прямого фурье-преоб-. разования в визуализирующую систему 6. Сходящийся световой пучок свето- делитйльной гранью призмы 7 делится на два пучка 12 и 14, которые зеркалами 8 и 9 вновь направляются на све- тоделйтельную грань призмы 7. За призмой 7 происходит объединение обоих пучков. Фильтр 10 экранирует, например, нулевую пространственную часто-, ту светового пучка 12, не дифрагированную неоднородностью 16. В пучке 14 фильтр 0 экранирует пренебрежимо малую часть светового потока и потерями в этом пучке можно пренебречь. В пучке 12 в плоскости обратного Фурье-преобразования системы ( 1 образуется теневое (шлирное) изображение фазовой неоднородности 16 с переменной интенсивностью, Пучок 14 наложен на это изображение, а так как оптические пути обоих пучков равны, то эти пучки взаимно когерентны. При создании разности фаз между пучками 12 и 14, например, наклоном одного из зеркал 8 и 9 в области теневого изображения появляются интерференционные полосы сдвига переменной интенсивности, которые образуются при интерференции только дифрагированного неоднородностью светового пучка 12 и цучка 14. Таким образом, в устройстве получают теневую интерферо- грамму сдвига.

В интерферометрах с обратнокруго- вым ходом лучей интерференционные полосы перпендикулярны плоскости чертежа вне зависимости от угла наклона зеркал 8 и 9, что затрудняет расшифровку интерферограмм в зависимости от распределения коэффициента преломления в неоднородности. Для устранения . указанного недостатка интерферометр установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства.

Смещение фокуса светоделенного пучка 12 при изменении наклона зеркал 8 и 9 устраняется путем перемещения фильтра 10.

Формула изобретения

1. Устройство для визуализации фазовых неоднородностей, содержащее источник излучения, коллимирующую систему, систему прямого фурье-пре31312513

и визуализирующую систему

пр вн го пу

которая включает интерферометр, заградительный или фазосдвигающий, или многоцветный фильтр пространственных частот и систему обратного фурье-пре- образования, причем фильтр пространственных частот установлен в совмещенных фокальных плоскостях систем прямого и обратного фурье-преобразо- вания, отличающееся тем, что, с целью повышения точности измерений по теневой картине и упрощения конструкции, интерферометр выполнен в виде интерферометра сдвига с обратно круговым ходом пучков и установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства, а фильтр

пространственных частот установлен внутри интерферометра в фокусе одного из сходящихся в нем светоделенньга пучков.

2.Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что в него введен второй фильтр пространственных частот, установленный внутри интерферометра в фокусе второго сходящегося в нем светоделенного пучка,

3.Устройство по п.1, о т л и - чающееся тем, что фокусы обо- их сходящихся в интерферометре свето- деленных пучков совмещены, а фильтр пространственных частот установлен

-в точке общего фокуса.

1 г

J я

Изобретение относится к теневым, интерференционным и фазово-контраст- ным устройствам. Цель изобретения - повышение точности измерений по теневой картине и упрощение конструкции. Визуализирующая система устройства включает в себя интерферометр сдвига с обратнокруговым ходом пучков, состоящий из призмы 7 и зеркал 8 и 9. Грань призмы 7 интерферометра делит падающий световой пучок на две части 12 и 14, которые зеркалами 8 и 9 вновь направляются светоделительной гранью призмы 7. Наклон одного из зеркал 8 и 9 приводит к возникновению разности фаз между частями 12 и 14 пучка и к появлению интерференционнь1х полос сдвига переменной интенсивности в области теневого изображения. Для облегчения расшифровки интерфе- рограмм интерферометр установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства. Перемещением фильтра 10 пространственных частот, установленного внутри интерферометра в фокусе одного из светоделенных пучков, устраняется смещение фокуса части пучка 12, вызванное изменением наклона одного из зеркал 8 и 9. 2 3.п. ф-лы, 3 ил. (Л

15

П

Редактор П.Гереши

фиг. 3

Составитель В.Кравченко

Техред Л.Сердюкова Корректор С,Черни

Заказ 1970/44Тираж 522Подписное

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