Способ исследования фазовых объектов и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01N21/41 G03H1/04 

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к теневым методам исследования фазовых объектов.

Цель изобретения - повышение информативности.

На фиг. 1 показана оптическая схема, иллюстрирующая способ; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг. 1; на фиг.5 и 6 - схемы перемещения изображений щелевых источников относительно визуализирующих щелей.

Устройство содержит осветительную систему, разделенную на два канала освещения. Первый канал образован осветителем 1 и щелевой диафрагмой 2, второй - осветителем 3 и щелевой диафрагмой 4. Осветитель со щелевой диафрагмой являются источником света. Щели в диафрагмах 2 и 4

ориентированы взаимно перпендикулярно (фиг. 2 и 3). Коллимирующий объектив 5 установлен так, чтобы диафрагмы 2 и 4 располагались в передней фокальной плоскости. Между диафрагмами и коллимирующим объективом в осветительной системе установлен оптический переключатель 6 для попеременного освещения по двум каналам: 1,2,5 и 3,4,6,5. Приемная система устройства содержит голограмму 7, дефлектор 8 с блоком 9 управления, визуализирующую диафрагму 10, установленную в задней фокальной плоскости фильтрующего объектива 11, причем визуализирующая диафрагма выполнена в виде двух взаимно перпендикулярных щелей (фиг. 4). Дефлектор 8 ориентирован так, чтобы сканирование пучком света осуществлялось вдоль направления биссектрисы угла, образованного кромками

О

ю о ю

визуализирующих щелей диафрагмы 10 (фиг.9). Матрица 12 фотоприемников установлена в плоскости изображения теневой картины, сопряженной с голограммой объективом 13. Матрица фотоприемника соеди- йена с двумя электронными блоками 14 и 15 для измерения разности фаз следования .электрических сигналов. Два выхода блока 9 управления соединены с входами электронных блоков 14 и 15, а также один выход блока 9 соединен с оптическим переключателем 6 ДЛЯ СИНХрОН ™..-

ключателя,

Оптический перг; л-о - Ч го ;ь tv:p;- - ся в качестве прерывал епя е . гт д; 1 .м левыми источниками и приемной и выполнен в виде зеркального модуляторе излучения, попеременно направляющее излучения от щелевых источников в прием ную систему.

Блок 9 управления конструктивно может быть выполнен в виде функционального генератора управления дефлектором 8 ;/. компараторов напряжений для выработки сигналов управления электронными блока- ми-14 и 15, Синхронизация работы оптического переключателя 6 можзт быть осуществлена с генератора упрявлэния дефлектором.

Матрица 12 фотоприемнмков и злеет- ронные блоки 14 и 15 для измерения разности фаз следования электрических сигналов представляют собой фотодетектор. Такие фотодетекторы широко используются в гетеродинных интерферометрах кли фото- электронных системах обработки голограмм.

Дефлектор 8 может бып-. зкусто- или электрооптическим.

Способ определения градиента показа- теля преломления фазового объема реализуется в устройстве следующим образом,

Осветителями 1 и 3 освещают щелевые диафрагмы 2 и 4 и формируют Щелевые источники света. Объективом 5 формируют коллимированный пучок света и освещают голограмму фазового объекта, Объективом 11 фокусируют первый порядок дифракции в плоскость визуализирующей диафрагма 10 и формируют изображения щелезых ио- точников, Изображения щелезых источим - коа перекрывают двумя визуализирующим щелями: горизонтальное изображение источника 2 перекрывают горизонтальной w- зуализирующей щелью (фиг/),, о v/jpT ..--- кальное изображение источника 4 - ярти- кальной визуализирующей щелью (фшА, Объективом 13 сопрягают изображение теневой картины в плоскости мнтрицы 12 фо- топоиемников с голограмг-юй 7. С по;-.-:ои:;:-:п

блока 9 управления дефлектора 8 осуществляют возвратно-поступательное сканирование с постоянной частотой изображениями щелевых источников света, сформированный восстановленной объективной волной с голограммы 7, вдоль биссектрисы угла, образованного кромками визуализирующих щелей. Сканирование вдоль направления биссектрисы угла, образованного кромками визуализирующих щелей, позволяет перемешать изображения щелевых исfC-V KOO CTHUOVrvO.v-X : ЕИЗуаЛЫс .фУКЗЩИХ

. .. 5 и 6), При такой

л -:,,;.:-..-- ,-:,; -;; г V.-. ИМЯ HpOeKUi-U l J - O :: л:::. :,..- :-ОбрЭ :;еНИЙ Я6Лвс;:.г-; ; :.:т- м-:: :о /: - -.-;с-рма.мь к кромкам щ.глей еды:;;;коЈую величину для го- р 3онтально ; гг рп/позльной визуализирующих ще/ie: . F avJoTv оптического пере- ганочэтеля 6 синхронизируют с работой де2 и с n..-;vicu..i-.o олокг 9 так, чтобы приемная система освещалась горизонтальными ui,9/:eB -::f -i наточн: ::: - пр« скйнировэ- f-ii. пд/чко-i : ---:: ;- одном направлении (фиг. 5, пунктир о отмечай участок визуализирующей диафрагм; со щелью, освещаемой ГСОНЗОНТУЯЬНЫМ источником (.: г- i5:;:np8 :i,.:cfj;-r ipos3H in, укйзан- С гролI .qи), ь: горт /и йльны ишлзвь г; источников света при сканировании в противоположном направлении (фиг. 6). При синхронной работе оптического переключателя и блока управления дефлектором сканирование горизонтальным изображением ще/юзого источника относительно го- ризош эльнон визуализирующей щели и вертикзльны-ч изображением щелевого ис- точнм;сй стноситйяьно вертикальной ймзуа- лизкрую.ек щели осуществляется в различные моменты времени. С блока 9 уп- разления дефлектором подаются управляющие сигнала на электронные блоки 14 и 15, при сканировании дефлектором а одном направлении (например, фиг. 5) включается блок 14, ь блок 15 выключается, а при сканировании дефлектором з обратном на- прайлении включается блох 15, з блок 14 выключается. Таким образом, электронные 5/s с км 14 и 15 i/i3f/ispp,OT разности фаз с.педо- . электрически;-; сигналов: блок 14 - сканмоокакик только изображением го- р1- зс |-п злького щелеаого источника относительно горизонтальной визуализирующей ;.цалн (фйг,5), а блок 15 - при сканировании только изображением вертикального ще- источника относительно вертикальной визуализирующей щели (фиг. б). Это гюзвсшлет измерять одну проекцию гради- «итз покггателя преломления исследуемого об:-;),-гг, например к;; ось QY, при скзнировании изображением щелевого источника относительно горизонтальной визуализирующей щели (фиг.5) в одном направлении, а другую проекцию градиента, например на ось ОХ, - при сканировании изображением щелевого источника относительно вертикальной визуализирующей щели (фиг,6) в обратном направлении.

Таким образом, блок 14 измеряют проекцию производной показателя преломления исследуемого фазового объекта на ось OY - Sif- Б -чз ее1. ОХ По npoei 1 -.цплдр о г В u 14V.НУ li -.агОЭВП8Н с l П, )S, ЧТО pf т H HQt7| I/-HC, С J - с1,

/1спользован re -), .гол. „ , ь - позволяет за одм.ч цика обработки 00- граммы фазового объекта изг ери гь вели - .- ну и направление градиента.

Формула изобретения 1. Способ исследования сЬезовых объектов, заключающиеся а регистрации голограммы фазового объекта, форм /роь эт, изображения первого щелевого источника сеета водной, восстановленной с гопогозм- /ы перзкрыв-нил мзобрзхения целевого (.), к первое виз эпкзир 10и. ще 1-ю ivo HpcRasivM ,jjja, e: .; лоточника све га по периодическомузакок, формировании теневой картины в плоскости, сопряженной с плоскостью голограммы, преобразовании изображения теневой картины в переменный электрический сигнал и определении градиента показателя преломления по разности во времени следования электрических периодических сигналов при сканировании только о одном направлении, о т л и и а ю щ и и с ь тем, что, с цепью повышения информативности, дополнительно формируют второй щелевой источник света, перпендикулярный первому, перекрывают изображение второго щелевого источнике зторой визуализирующей щелью, перпендикулярной первой, при этом сканируют изображениями щелевых источников вдоль направления биссектрисы угла, образованного кромками визуализирующих щелей, причем одну проекцию градиента показателя преломления измеряют при перемещении первого изображения

щелевого источника света в одном направлении сканирования, а другую проекцию - при перемещении второго изображения щелевого источника в противоположном направлении сканирования,

0 2. Устройство для исследования фазовых объектов, содержащее первую освети- cncTef-..y, включающую установ- ле- Ыо ijs on- /ческой оси первый щелезой

С 7 { и. -и „ . ч ,ф . СбЬ,ГИ. 5, оч 1еск .ч , -.IK ь

стему, Бключающую оаспо-,ох„ --.ь на оптической оси голограмму, дефле ор с Б током управления, визуализирующую диафрагму, установленную в задней фокаль0 ной плоскости фильтрующего объектива, цу Фогс.юиемьиксз установленную в ппоскостм изобоажения теневой картины, оптически сопряженной с плоскостью голограммы, ч первый электронный блок для

5 измерения разности фаз следования электрических CHI налов соединенный с матрицей срстог-рг.емников, причем выходы блока г соедичень с уходами дефлектора i, блока измерения разности фаз, о т л и0 чающееся тем, что, с целью повышения информативности, введены вторая осветительная система, содержащая второй щелевой источник света, с коллимирующим объективом, установленные на оптической

5 оси, перпендикулярной оптической оси первой осветительной системы, и второй блок для измерения разности фаз, при этом в месте пересечения оптических осей первой и второй осветительных систем установлен

0 оптический переключатель, вход которого соединен с аыходом блока управления, а визуализирующая диафрагма выполнена в виде двух взаимно перпендикулярных щелей, причем два выхода блока управления

5 соединены с входами блоков измерения разности Фаз.

А

А

J2

Wri

Изобретение относится к области оптического приборостроения, в частности к теневым методам исследования фазовых объектов. Цель изобретения - повышение информативности. Освещают голограмму двумя взаимно перпендикулярными ще- левыми источниками, перекрывают изображения щелевых источников двумя взаимно перпендикулярными визуализирующими щэлями, сканируют изображениями щелевых источников вдоль биссектрисы угла, образованного кромками визуализирующих щелей, одну проекцию градиента измеряют при сканировании в одном направлении, а другую проекцию - при сканировании в обратном направлении. 2 с.п. ф-лы, 6 ил.

Л-Л

5-6

Шиг.2

Фиг.з

Ј&

Фиг.5

Фие.1

5-8

т

Фиг.4

Фие.б