Голографическое устройство для контроля неоднородности прозрачных объектов Советский патент 1991 года по МПК G01B9/21 

Изобретение относится к контрольно- измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля- неоднородности прозрачных объектов.

Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет получения интегральных по исследуемому объекту характеристик неоднородности и упрощение устройства за счет использования однолучевой схемы голографического интерферометра а также расширение класса исследуемых объектов за счет обеспечения контроля неоднородностей и деформаций движущихся объектов и увеличение диапазона размеров контролируемых объектов.

На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - ход лучей в устройстве при контроле неоднородностей прозрачного объекта типа линз и трещин; на фиг. 3 - ход лучей в устройстве при контроле неоднородностей типа волнистости.

Устройство содержит расположенные последовательно на одной оптической оси источник 1 когерентного излучения, коллиматор 2, фокусирующий объектив 3, держатель 4 объекта, который может быть установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства, регисто

.&. Ю Ю СП N5

рирующую среду 5, которая может быть самопроявляющейся, и фоторегистратор 6, расположенный от регистрирующей среды 5 на расстоянии, равном расстоянию от точки А фокуса фокусирующего объектива 3 до регистрирующей среды 5, и выполненный с ограниченной апертурой.

Устройство работает следующим образом.

Излучение от источника 1 когерентного излучения расширяется коллиматором 2 и пропускается через контролируемый прозрачный объект, закрепленный в держателе 4. Часть коллимированного пучка, распространяющаяся непосредственно вдоль оптической оси, попадает в апертуру фокусирующего объектива 3, который преобразует пучок в расходящийся. После объектива 3 пучок проходит через прозрачный контролируемый объект и попадает на реги- стрирующую среду 5, на которой фиксируется картина интерференции расходящегося и коллимированного пучков. При отсутствии неоднородностей в контролируемом объекте интерференционная картина представ- ляет собой зонную пластинку Френеля. Дифракция коллимированного пучка на зафиксированной на регистрирующей среде 5 картине полос приводит к фокусировке пучка за средой 5. При отсутствии неоднород- ностей на контролируемом участке объекта точка фокусировки симметрична положению фокуса объектива 3 относительно регистрирующей среды 5 Расположенный в этой точке фоторегистратор б с ограничен- ной апертурой фиксирует максимальную интенсивность. В случае же наличия неоднородностей излучение фокусируется не только в эту точку, поэтому из-за ограниченности апертуры фоторегистраторз б фикси- руется меньшая величина сигнала, которая характеризует интегральную оценку неоднородности исследуемого прозрачного объекта.

Поскольку апертура фоторегистратора коллиматора ограничена размером используемой оптики, то для расширения возможностей за счет расширения диапазона размеров контролируемых объектов, держатель 4 может быть установлен с воз- можностью поворота вокруг оси, перпенди- кулярнойоптической оси устройства. 8 этом случае путем поворота объекта в держателе можно осветить всю поверхность ограниченным по апертуре коллимированным пуч- ком.

В случае контроля неоднородности движущихся прозрачных объектов регистрирующая среда 5 может быть самопроявляю- щейся, что обеспечивает одновременное считывание и запись интерференционной картины в реальном масштабе времени.

В случае контроля неоднородностей прозрачного объекта типа трещин и сферических неоднородностей, образующих микролинзы, фоторегистратор 6 может быть выполнен с ограниченной апертурой диаметром d, удовлетворяющим соотношению

,

где А -длина волны излучения источника 1 когерентного излучения; F - расстояние от точки фокуса объектива 3 (точки А) до регистрирующей среды 5; D-диаметр зоны контроля, равный диаметру коллимированного пучка после коллиматора 2. В этом случае дефект, представляющий собой короткофокусную линзу диаметром Л приводит к уменьшению сигнала на фоторегистраторе б в 1- A/D раз.

Если объект контролируется на дефект типа волнистости, то изменяя апертуру фо- торегистрэтора 6, возможно регулировать чувствительность устройства к выявляемой величине д волнистости. Если минимально допустимый перид волнистости равен 50, то апертура фоторегистратора выбирается диаметром d, удовлетворяющим соотношению d A .

Формула изобретения

1.Голографическое устройство для контроля неоднородности прозрачных объектов, содержащее источник когерентного излучения и расположенные по ходу излучения коллиматор, держатель объекта, регистрирующую среду и фоторегистратор, и фокусирующий объектив, отличающее- с я тем, что, с целью упрощения устройства и повышения производительности, фокусирующий объектив установлен между коллиматором и держателем, источник когерентного излучения, коллиматор, фокусирующий объектив, держатель объекта, регистрирующая среда и фоторегистратор установлены вдоль оптической оси устройства, а фото регистра тор выполнен с ограниченной апертурой и установлен от регистрирующей среды на расстоянии, равном расстоянию от точки фокуса фокусирующего объектива до регистрирующей среды.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью расширения класса исследуемых объектов за счет обеспечения контроля неоднородностей и деформаций движущихся объектов, регистрирующая среда выполнена самопроявляющейся.

3.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью увеличения диапазона размеров контролируемых объектов, держатель выполнен с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси устройства.

4. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что, с целью обеспечения контроля неоднородностей типа трещин и линз, диаметр d апертуры удовлетворяет соотношению

Ј

где Я - длины волны излучения источника когерентного излучения;

F - расстояние от точки фокуса фокусирующего объектива до регистрирующей среды; D - диаметр зоны контроля.

5. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что. с целью обеспечения контроля неоднородностей типа волнистости, диаметр d апертуры удовлетворяет соотношению

А ЯР d lЈгде 60 - минимально допустимый период волнистости.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для измерения и контроля неоднородности прозрачных объектов. Целью изобретения является повышение производительности контроля за счет получения интегральных по исследуемому объекту характеристик неоднородности и упрощение устройства за счет использования однолучеаой схемы голографического интерферометра, а также расширение класса исследуемых объектов за счет обеспечения контроля неоднородностей и деформаций движущихся объектов и увеличение диапазона размеров контролируемых объектов. Излучение от источника t когерентного излучения коляимируется коллиматором 2 и, проходя через контролируемый объект, укрепленный в держателе 4, попадает в плоскость регистрирующей среды 5, где интерферирует с расходящимся после прохождения фокусирующего объектива 3 пучком. Дифракция дополнительного пучка на интерференционной картине приводит к его фокусировке за регистрирующей средой 5 При отсутствии неоднородностей в контролируемом объекте точка фокусировки находится на поверхности фоторегистратора 6. При наличии неоднородностей благодаря ограниченности апертуры фоторегистратора б излучение фокусируется а другую точку и сигнал на выходе фоторегистратора 6 уменьшается. 4 з. п. ф-лы, 3 ил. (Л