Устройство для визулизации оптических неоднородностей Советский патент 1976 года по МПК G02B27/38 

(54) УСТГОЙСТБО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ОПТИЧЕС1даХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ

Изобретение относится к прикладной оптике и предиаЗначено для исследования характеристик оптических иеоднородностей.

Известны устройства для визуализации оптических иеодиородностей, основанные на методе преобразования Гильберта, при котором в плоскости Фурье устанавливается частотный фильтр в виде полуволновой фазовой пластины, перекрьшающей либо половину )скости, либо четные (или соответственно нечетнью), квадранты плоскости ,2.

Ш11звёстнь1х устройств, применяемых для визуадазации оптических неоднородностей методом преобразования Гильберта, наиболее близким по технической сущности является устройство, состоящее из установленных последовательно источника света, коллиматора, основного объектива, визуализирующей диафрагмы, выгюлненной в виде полуволнового фазового ножа, восстанавливающего объектива и регистрирующего стройстеа 3.

Отсутствие в визуализируемой картиие информации о знаке угла отклонения световых лучей, прошедших через исследуемую оптическую неодно- родность, и трудность непосредственного определе, ния величины этого угла (т. е. калибровки) снижают положительные качества этого устройства.

Цель изобретения - упрощение определена веянчины и знака,угла отклонения световых лучей, прошедших через оптическую неоднородность.

Достигается зто тем, что в устройстве установлена бифокальная кристаллооптичёская линза, размещенная между основным объективом и визуализирующей диафрагмой и снабженная средствам перемещения в плоскости, перпендикулярной оптической оси.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

В него входит источник монохроштическотсвета (лазер) 1, конденсорный объектив 2, концентрируюишй излучение лазера в точку, совмещешг)ю с отверстием диафрагмы 3, коллимируЬщий 4 и основной 5 объективы. Последовательно с объективом 5 установлена кристаллооптическая бифокальная линза 6, выполненная таким образом, что она образует совместно с объективом 5 две фокальные плоскости. В одной из них. установлена визуализиру1о1цая1 диафрагма 7, выполненная в виде полуволновой фазовой Ш1астинки,-перекрьшающей половину пространственного спектра частот. Восстанавливающий объектив 8 служит для создания изображения исследуемой оптической нерднородности в плоскости регистрирующего устройстЁа9. . Устройство работает следующим образом. Светово поток от источника монохроматического света 1, через ковденсорный объектив- 2 поступает на диафраг му 3. Далее световой поток кол/шмируется объективом 4 и просвечивает исследуемую оптическую неоднородность, помещаемую между объективами 4 и 5. Последовательно с основным объективом 5 установлена бифокальная кристаллооптическая линза 6. Лин за устроена таким образом, что при помещении ее в световой поток, на выходе образуется два ортогональ НО;- поляризованных световых потока. Дпя одной из этих компонент линза представляет собой плоско- параллельную пластинку, не изменяющую ход лучей, а ДПЯ другой - линза имеет оптическую силу, положи тельную или отрицательную, в зависимости от консг I рукции. Фокусное расстояние линзы 6 онределяется по фо муле )(4-0. где f 5 -фокусное расстояние объектива 5; 2 -расстояние между объективом 5 и линзой 6; & - величина расфокусировки фазовой пластинки. Радиус сферической поверхности кристаллооптической яинзь равен 53- fs ( а ее диаметр, соответственно, D - ) . . . , s I Например, при выполнении кристаллооптической линзы из кристалла Са COg , имеющего величи,ну двулучепреломления п -п р 0,176, и при if у 1,5 м, Д 0,02 м, t м, D 5 15 см, Получается, что fe 37 м, R 6,51 ми DS 5см. Таким образоглсовокупность последовательно расположенных обт ектива 5 и линзы 6 образует оптическую систему, имеющую две фокальные плоскости. Сзетовые потоки, концентрируемые в соответствующих плоскостях, поляризованы ортогонально друг другу. Местоположение первой фокальной плоскости обусловлено только оптической силой объектива 5 (так как линза 6 представляет собой для нее плоско-параллельн ю пластинку), а второй - совокупностью оптических сил объектива 5 и линзы 6 н рас|стоя1шя между ними. Восстанавливаюидий объектив 8 переносит изображение исследуемой неоднороднос ти в плоскость регистрирующего усгройства 9 (фото пленка, экран, телевизионная передающая трубка и т. д.). В плоскости регистрирующего устройства образуется визуализируемая картинка (тенеграмма) исследуемрй оптаческой неоднородаости. Визуализация осуществляется с помощью преобразования Гильберта. Обычно такой метод визуализации наряду с очевидными преимуществами (высокая чувствительность, отсутствие перекосов при визуализации симметричных фазовых объективов и т. д.) имеет ряд недостатков: при визуа-шзащш теряется |3нак угла отклонения световых лучей, прошедгних через оптическую неоднородность, а гакже затруднительно по телеграмме определить величину этого угла. В предлагаемом устройстве используется наложение двух тенеграмм, получаемых, соответственно, методами лреобразова шя Гильберта и расфокусированной диафрагмы. Преимущество метода расфокусированной диафрагмы заключается в простоте распшфровки распределения углов отклонения световых лучей, прошедших неоднородность. Информация о знаке угла отклонения при , этом не теряется. Как известно, аналогичный результат иол)ддается при расфокусировке фильтра пространственных частот 7. В случае расфокусировки, преобразование Гильберта осуществляется только на определенном участке поля зрешш. Ширину черной полосы можно изменять, изменяя степень расфокусировки фильтра 7. При перемещении линзы 6 в плоскости, перпендикулярной оптической оси прибора, тенеграмма расфокусирдванной диафрагмы будет перемещаться в поле зрения. Таким образог цможно исследовать интересующие участки оптической однородности. За счет того, что плоскости поляризации световых потоков, формирующих налагаемые друг на друга тенеграммы, ортогональны, интерфереш(ия между HHIVHI отсутствует. Предлагаемое устройство соединяет в себе преимущества обоих методов визуа.гшзации и позволяет получить наряду с качественной картиной легко расщифровьгааемые количественные результаты. Устройство может реализовано на базе серийных хене-1 вых приборов без существенной переделки. Формула изобретения Устройство для визуализации оптических неодно-1 родностей, содержащее последовательно установленные источник света, коллиматор, основной объектив, визуализирующую диафрагму , выполненную в виде полуволнового фазового ножа, восстанавливзю лдай объектив и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что, с целью упрощения определения величины и знака угла отклонения световых лучей, прошедших через оптическую неоднородность, в нем установлена-бифокальная кристаллооптическая линза, размещенная между основным обьективом и визуализирующей диафрагмой и снабженная средством перемещения в плоскости, перпендикулйрной оптической оси. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе : 1.Сороко Л. М. Основы голографии и Korepe fTной оптики, М., 1971, 407-409. 2.Патент США, № 3004466, кл. 356-128,от 17. 3.Патент Франции, Г 1526194, кл. G02 от 24.05.68 (прототип). 2 J