Голографический способ контроля длиннофокусных оптических систем Советский патент 1982 года по МПК G01M11/02 G03H1/16 

1

Изобретение относится к оптическому приборостроению, в частности к методам испытаний оптических систем и может быть использовано для получения двумерной оптической передаточной функции (ОПФ) крупногабаритных объективов.

Известны голографические способы измерения ОПФ, для которых характерно получение одномерной реализации ОПФ

I1J- Известен также голографический способ,

состоящий из двух стадий )2. На первой стадии производится голографическая регистрация амплитудного спектра зрачковой функции испытуемой оптической системы. На второй голограмма-фильтр освещается тем же амплитудным спектром. Волновое поле, восстановленное голограммой-фильтром в направлении опорного пучка и преобразованное фурье-линзой, представляет собой функцию автокорреляции зрачковой функции испытуемой оптической системы, эквивалентную ее оптической передаточной функции. Соответствующее распределение интенсивности есть квадрат модуля оптической передаточной функции. Фазовая составляющая ОПФ определяется из интерференционной картины, полученной путем «огерентного сложения волнового поля.

соответствующего оптической передаточной функции с опорной плоской волной. На стадии получения ОПФ необходимо добиться полного совмещения спектра

зрачковой функции с голограммой-фильтром (диаметром несколько десятков микрон). Однако в существующем способе при испытаниях оптических систем с фокусными расстояниями в несколько метров

выполнение операции совмещения затруднено из-за вибраций измерительной установки.

Из-за изменений зрачковой функции, которые могут произойти за время химикофотографической обработки голограммыфильтра, рассмотренный выще способ не позволяет получать ОПФ системы, находящейся под влиянием меняющихся воздействий (механические нагрузки, температурные воздействия и т. д.). Это связано с тем, что ОПФ есть функция автокорреляции зрачковой функции. Поскольку зрачковая функция претерпела изменения, то при освещении голограммы-фильтра видоизмененным спектром зрачковой функции, получают не авто-, а кросскорреляционную функцию, которая уже не является оптической передаточной функцией. Этот способ требует обязательного присутствия испытуемой оптической системы

в оптической схеме на стадии измерения модуля или фазы ОПФ.

Целью изобретения является иовышение надежности и точности контроля длиннофокусных оптических систем.

Поставленная цель достигается тем, что волновой фронт, прошедший через испытуемую оптическую систему и фурье-преобразуюш,ий элемент, голографически регистрируют вне плоскости фурье-преобразоваПИЯ, затем его восстанавливают, регистрируют голограмму-фильтр, освеш,ают ее восстановленным волновым фронтом и по измеренной оптической передаточной функции оценивают качество оптической системы. Регистрация дополнительной голограммы производится на расстоянии в несколько десятков сантиметров от голограммыфильтра. Таким образом, голограммафильтр и дополнительная голограмма вместе с источником когерентного излучения могут быть размеш,ены на единой, при необходимости амортизированной базе. Это позволяет освободиться от влияния вибраций измерительной установки па стадии получения ОПФ.

Дополнительная голограмма запоминает волновой фронт, сформированный испытуемым объективом, что позволяет исключить испытуемый объектив из стадии измерения ОПФ.

Длительность экспонирования дополнительной голограммы можно довести до микросекундных значений (при соответствуюш;ем подборе чувствительности и разрешаюш,ей способности фотоматериала, а также мош,ности излучения лазера), а это позволит регистрировать волновой фронт, сформированный испытуемым объективом, находяшимся под влиянием меняюшихся воздействий, а затем и получить двумерные ОПФ различных состояний испытуемого объектива.

На чертеже изображена принципиальпая схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Способ заключается в следующем.

Пучок света от когерентного монохроматического источника 1 разделяется светоделителями 2 и 3 и зеркалами 4-6 .на объектную и две опорные ветви. Вначале производится голографическая регистрация волнового фронта, сформированного испытуемым объективом 7 и преобразованного фурье-линзой 8, па голограмме 9 с помощью опорного пучка 10. После химико-фотографической обработки голограммы 9 этот волновой фронт восстанавливается

с помощью опорного пучка 10 и используется для регистрации амплитудного спектра зрачковой функции испытуемой оптической системы, то есть голограммы-фильтра 11 с помощью опорного пучка 12. Затем голограмма -фильтр 11 освещается волновым фронтом, восстановленным голограммой 9. Волновое поле в задней фокальной плоскости фурье-линзы 13 соответствует оптической передаточной функции.

Изобретение позволяет исключить влияние вибраций измерительной установки на стадии измерения ОПФ, что позволяет использовать голографический метод для испытаний крупногабаритных оптических систем; получить двумерную ОПФ системы, находящейся под влиянием меняющихся воздействий, что дает возможность следить за изменениями оптической системы, происходящими при механических и термических испытаниях; исключить -испытуемую оптическую систему из стадии измерения ее ОПФ, что позволяет сократить время нахождения испытуемого объектива на измерительной установке и ускорить его применение по прямому назначению.

Формула изобретения

Голографический способ контроля длиннофокусных оптических систем путем голографической регистрации в фурье-плоскости амплитудного спектра зрачковой функции испытуемой оптической системы с последующим освещением полученной голограммы-фильтра тем же амплитудным распределением, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и точности контроля, волновой фронт, прошедщий через испытуемую оптическую систему и фурье-преобразующий элемент, голографически регистрируют вне плоскости фурьепреобразования, затем его восстанавливают, регистрируют голограмму-фильтр, освещают ее восстановленным волновым фронтом и по измеренной оптической передаточной функции оценивают качество оптической системы.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.«Ohtik, Tiziani Н. I., Аетшег А. Н., 1972, 36, № 4, 443-453.

2.«Oht and Laser Technol, Murata К., Fujwara H., 1970, 2, № 4, 182-184 (прототип) .