Лазерный резольвометр Советский патент 1988 года по МПК G03C5/02 

иг.

7

о: х o ел

со оо

Изобретение относится к средствам испытания светочувствительных материалов, а именно к устройствам для регистрации ренольвограмм при измерении пространственно-частотных характеристик и раз- ре1наю1цей способности материалов.

Цель изобретения - повы1иение точности и производительности резольвометричес- ки пспытаний за счет одновременного экспонирования всех полей резольвограммы.

}fa фиг. 1 приведена схема лазерного резол ьвометра; на фиг. L и 3 ход лучей в меридиональном и cai гита.чьном сечениях оптической veмы резольвометра соответственно.

Лазерный резольвометр содержит кол- . шмированный источник 1 когерентного излучения 1, дифракционный элемент 2, представляющий собой набор нескольких рас- нсхюжеппых одпа под другой дифракцион- иьг решеток с переменной частотой штрихов, первый положительный цилиндрический компонент 3, передняя фокальная плоскость которого coBMenie)ia с п,:1оскоетью ди- ({)ракционно|() элемента 2, положительный с()ерический компоиент 4, раеноложенный нп, 1отнун) к цилиндрическому компоненту 3 диаф)а1му Г), содержащую неско.гько пар сим мет)ичпо )асположепньгх от верст и и, че)ез когорые проходяг световые потоки, cooi ветствуюшие первому и .минус первому по 1ядкам дифракции на решетках, входя- inn.x в дифракционный э.лемент 2, второй по.южи гельный цилиндрический компонент С), который осуц1еств. 1яет огггическое сопря- жешю плоскости диафраг мы 5 с п. юскостью испытуемого материала 7, набор сменных |1игП))в 8, }ведеиием которых можно изменять соогп(ипепие ипгепсивностей дифра- 1-ировап1п,1х пучков первого и второго поряд- K(n и уп|)авлят) контрастом распределения освещенности в плоскости испьггуемого ма- ге)иала.

При тако.м вьшолнении резольв(.)метра изображение элемента в плоскости ис 1ытуе- МОК) материа,1а форми)уется двумя сходя- П1имися ко1 ерентными пучками, соответствующими первому и минус перво.му порядкам дифракции, что приводит к возникновению синусоидального распределения осве- шеппоети переменной частоты в пределах об. 1астей изображения каждой решетки за счет иптерс ренции. Изме 1ение частоты не более, чем на октаву, в каждой из решеток позволяет по.шостьк) отфильтровать высшие порядки дифракцип. что обеспечивает высокий контраст и точность синусоидального распределения освещенности. Схема фс)рмирует несколько юлей с переменной частотой одновре.менно. что позволяет экс- ионпровать резольвограмму в диапазоне п)осгранственных частот от VH-U до 2 N мии IVMKH минимальная частога; N чис.к.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

отдельных дифракционных решеток в дифракционном эле.менте).

Так как синусоидальность распределения освещенности в плоскости испытуемого материала обеспечивается для любого профиля раснределения комплексного амплитудного коэффициента пропускания дифракци- о)1ной решетки, то с целью повышения светового коэффициента полезного действия резольвометра следует использовать фазовые дифракционные решетки с прямоугольным или симметричным треугольным профилем.

При использовании дифракционных решеток с симметричным профилем штрихов контраст распределения освещенности в выходной плоскости резольвометра практически достигает 100%. С целью управления ве- .1ИЧИНОЙ контраста в конструкцию резольвометра дополнительно введены сменные светофильтры, перекрывающие половину диа- фра1М1 1 (соответствующую либо первому, либо минус первому порядку дифракции на дифракционном элементе).

Лазерный резсхчьвометр работает следующим образом.

Ко, 1лимированный источник 1 излучения формирует плоскую когерентную волну, освещающую дифракционный элемент 2. Система, состоящая из цилиндрического ко.мнонента 3 и сферического компонента 4, в меридиональном сечении формирует в плоскости диафраг.мы 5 перевернутое изображение дифракционного элемента 2. В сагиттальном сечении (фиг. 3) в плоскости фильтра 5 ф)Ормируется одномерный Фурье- снектр дифракционного элемента 2, состоящий из )1абора порядков дифракции на ре- щетках, состав.чяющих дифракционный элемент 2. Дифракционные порядки не перекрываются, так как изменение пространственной частоты штрихов вдоль каждой из решеток не превышает октавы. Через отверстия в диафрагме 5 проходят только первый и минус первый порядки дифракции. Прошедшие световые пучки формируют в сагитталь)1ом сечении изображение дифракционного эле.мента 2 в плоскости испытуемого материала 7, причем интерференция пучков первого и минус первого порядков приводит к возникновению синусоидального распределения освещенности с медленно меняющейся пространственной частотой. Контраст синусоидального распределения освещенности определяется соотношением интенсивности интерферирующих пучков, поэтому введением ослабляющего фильтра 8 в один из порядков дифракции можно унраапять контрастом распределения освещенности в плоскости 7.

В меридиональном сечении (фиг. 2) цилиндрический компонент б также формирует изображение дифракционного элемента 2 в нлоскости 7. Поэтому в плоскости испытуемого материала наблюдаются резко очерченные изображения областей дифракционных решеток дифракционного элемента 2, заполненные синусоидальным распределением освещенности переменной пространственной частоты.

Коэффициенты линейного увеличения оптической схемы резольвометра в меридиональном и саггитальном сечениях в общем случае неодинаковы, что не препятствует его нормальному функционированию.

Таким образом, при предлагаемой компоновке элементов оптической схемы резольвометра и использовании фазовых дифракционных решеток специального вида все поля резольвограммы, соответствующие различным пространственным частотам, экспонируются одновременно, что приводит к повышению точности и производительности резольвометрических испытаний.

Изобретение обеспечивает также упрощение конструкции резольвометра за счет исключения перемещаемых (в процессе экспонирования одной резольвограммы) элементов: зеркал, мультипликаторов и т.д.

Синусоидальное распределение освещенности в выходной плоскости упрощает процедуру определения пространственно-частотных характеристик светочувствительных материалов, которая предполагает наличие сложных пересчетов измеренных значений при несинусоидальных распределениях наложенной экспозиции.

Оптическая схема резольвометра при замене элемента 2 на многоканальный пространственный модулятор света может быть также использована для пространственной фильтрации многоканальных сигналов.

0

5

0

5

0

5

Формула изобретения

1.Лазерный резольвометр, включаюпип расположенные последовательно на оптической оси источник коллимированного когерентного излучения, дифракционный элемент, положительный сферический компонент, размещенную в задней фока.:1ьно11 плоскости положительного сферическою компонента диафрагму в виде набора отверстий, пропускающих первый и минус перньп порядки дифракции на дифракционном :)ле менте, отличающийся тем, что, с целью по вышения точности и производительности резольвометрических испытаний, дополнительно введены два положительных цилиндрических компонента, первый из которых размещен перед положительным сферическим компонентом, при этом его передняя фокальная плоскость совмещена с плоскостью дифракционного элемента, второй цилиндрический компонент расположен за диафрагмой, причем плоскость диафрагмьи и плоскость для размеп1ения испытуемо1 о материала являются сопряженными, а дифракционный э.1емент выполнен в виде набора диффракционных решеток с изменяющейся не бапее, чем на октаву, пространственной частотой, размещенных одна под другой в плоскости, перпендикулярной оптической оси, причем образующие цилиндрических компонентов взаимно параллельны и перпендикулярны штрихам .

2.Резольвометр по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения светового КПД, дифракционный элемент выполнен в виде набора фазовь,1х дифракционных решеток с симметричным профилем.

Изобретение относится к средствам испытания светочувствительны.х материалов и позволяет повысить точность и производительность испытаний. Коллимированный источник I излучения формирует плоскую когерентную волну, освещаюпдую днфрак- пионный элемент 2, выполненный в виде набора расположенных одна под другой дифракционных решеток с изменяющейся не более, чем па октав. н|)()странсгнепн()11 частото). Цилиндрический компонс пг 3 и размен1енный за ним сферический KOMIIOHOIII 4 формируют и плоскости диафрагмы л перевернутое изображеиие .leMeirra 2. Про |нед1ние через )стия диафрагмы 5 световые нучки образуют в плоскости исп1) мого материала 7 изображение v. ieMenTa 2. Второй цилиндрически компонент 6 осу- Н1ествляет оптическое сопряжение п. юскос- ти диафра1мы 5 с n. iocKocTiiK) испытуемого .материала 7, в кото|К)й наблюдаются резко очерченные изображения областей дифрак- пионных решеток :1,1емента 2, зано.1ненн1)1е синусоидальным рас11реде.1ением осшчнсн- ности неременной пространственной част()1ы. Управ. 1ение контрастом раснределе1П1Я осне- нгеппости в плоскости испытуемого материала 7 осушеств.тется посредством набо|1а сменных фильтров 8. Для новышения с нето- вого КПД элемента 2 выпо.чнен из набора фазовых дифракционных peHicTOK с (Ч1мме1- ричн1 |М нрО({)и.1ем. I з.п. ф-.чы. 3 и. 1. (О (/ с

.2

ue.J