Устройство для визуализации фазовых неоднородностей

Авторы патента:

G02B27/50 - оптика для визуализации фазовых объектов

Изобретение относится к теневым, интерференционным и фазово-контрастным устройствам. Цель изобретения - повышение точности измерений по теневой картине и упрощение конструкции. Визуализирующая система устройства включает в себя интерферометр сдвига с обратнокруговым ходом пучков, состоящий из призмы 7 и зеркал 8 и 9. Грань призмы 7 интерферометра делит падающий световой пучок на две части 12 и 14, которые зеркалами 8 и 9 вновь направляются светоделительной гранью призмы 7. Наклон одного из зеркал 8 и 9 приводит к возникновению разности фаз между частями 12 и 14 пучка и к появлению интерференционнь1х полос сдвига переменной интенсивности в области теневого изображения. Для облегчения расшифровки интерферограмм интерферометр установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства. Перемещением фильтра 10 пространственных частот, установленного внутри интерферометра в фокусе одного из светоделенных пучков , устраняется смещение фокуса части пучка 12, вызванное изменением наклона одного из зеркал 8 и 9. 2 3.п. ф-лы, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

12513 А I (19) (11) (511 4 С 02 В 27/50 27/00.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АSTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

=Я г4?Яспйи

Фиг. 2

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3910904/24-10 (22) 18.06.85 (46) 23.05.87. Бюл. Р 19 (7l) Институт биологии южных морей им. А,О,Ковалевского (72) Э.Г.Махмутов (53) 835.8(088.8) (56) Коломийцев 10.В. Интерферометры.

Л.: Машиностроение, 1976, с. 255-257.

Васильев Л.А. Теневые методы. М.:

Наука, 1968, с. 77. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ ФАЗОВЫХ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к теневым, интерференционным и фазово-контраст- ° ным устройствам. Цель изобретениявЂ” повышение точности измерений по теневой картине и упрощение конструкции.

Визуализирующая система устройства включает в себя интерферометр сдвига с обратнокруговым ходом пучков, состояший из призмы 7 и зеркал 8 и 9.

Грань призмы 7 интерферометра делит падающий световой пучок на две части

12 и 14, которые зеркалами 8 и 9 вновь направляются светоделительной гранью призмы 7. Наклон одного из зеркал 8 и 9 приводит к возникновению разности фаз между частями 12 и 14 пучка и к появлению интерференционных полос сдвига переменной интенсивности в области теневого изображения.

Для облегчения расшифровки интерферограмм интерферометр установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства. Перемещением фильтра 10 пространственных частот, ф установленного внутри интерферометра н фокусе одного нн снетодеденннх дуч- Q) ков, устраняется смещение фокуса части пучка 12, вызванное изменением наклона одного из зеркал 8 и 9.

2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1312513

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а именно к теневым, интерференционным и фазовоконтрастным устройствам, и может найти применение в аэрогидродинамике., 5 биологии для контроля оптических деталей и других аналогичных областях для визуализации прозрачных объектов с неоднородным показателем преломления, например при массотеплопереносе, Цель изобретения вЂ” повьш ение точности измерений по теневой картине и упрощение конструкции.

На фиг,l представлена оптическая !

5 схема устройства; на фиг,2 и 3 вЂ” варианты выполнения визуализирующей системы.

Устройство содержит источник 1 излучения, коллимирующую систему, в которую входят конденсор 2, диафрагма 3 и коллимирующий объект 4, систему 5 прямого фурье-преобразования и визуализирующую систему 6. Последняя включает интерферометр сдвига с обрат Z5 нокруговым ходом пучков, образован-ный светоделительной куб-призмой 7 и зеркалами 8 и 9, заградительный, фазосдвигающий или многоцветный фильтр

10 пространственных частот, а также систему 11 обратного фурье-преобразования. Интерферометр установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства. Фильтр 10 пространственных частот установлен в совмещенных плоскостях систем прямого

5 и обратного 11 фурье-преобразования внутри интерферометра в фокусе одного из сходящихся в нем светоделенных призмой 7 пучков 12. В другом вариан-4О те исполнения имеется второй фильтр

13 пространственных частот, установленный внутри интерферометра в фокусе второго сходящегося в нем светоделенного пучка 14. В третьем вари- 45 анте фокусы обоих сходящихся в интерферометре светоделенных пучков совмещены, а фильтр 15 пространственных частот установлен в точке общего фокуса ° В первом и втором варианте исполнения фильтры 10 и 13 размещены вблизи граней призмы 7. Фильтры 10

13 и 15 установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси и в своей плоскости, а зеркала 8 и 9 с возможностью угловых подвижек.

Устройство работает следующим образом °

Коллимированный световой поток, прошедший неоцнородность 16, направляется системой прямого фурье-преоб-. разования в виэуализирующую систему

6, Сходящийся световой пучок светоделительной гранью призмы 7 делится на два пучка 12 и !4, которые зеркалами 8 и 9 вновь направляются на светоделительную грань призмы 7, За призмой 7 происходит объединение обоих пучков, Фильтр 10 экранирует, например, нулевую пространственную частоту светового пучка 12, не дифрагированную неоднородностью 16. В лучке

14 фильтр 10 экранирует пренебрежимо малую часть светового потока и потерями в этом пучке можно пренебречь.

В пучке 12 в плоскости обратного фурье-преобразования системы 11 образуется теневое (шлирное) изображение фазовой неоднородности 16 с переменной интенсивностью. Пучок 14 наложен на это изображение, а так как оптические пути обоих пучков равны, то эти пучки взаимно когерентны. При создании разности фаз между пучками

12 и 14, например, наклоном одного из зеркал 8 и 9 в области теневого изображения появляются интерференционные полосы сдвига переменной интенсивности, которые образуются при интерференции только дифрагированного неоднородностью светового пучка

12 и пучка 14. Таким образом, в устройстве получают теневую интерферограмму сдвига".

В интерферометрах с обратнокруговым ходом лучей интерференционные полосы перпендикулярны плоскости чертежа вне зависимости от угла наклона зеркал 8 и 9„ что затрудняет расшифровку интерферограмм в зависимости от распределения коэффициента преломления в неоднородности. Для устранения указанного недостатка интерферометр установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства, Смещение фокуса светоделенного пучка 12 при изменении наклона зеркал

8 и 9 устраняется путем перемещения фильтра 10.

Формула изобретения

1, Устройство для визуализации фазовых неоднородностей, содержащее источник излучения, коллимирующую систему, систему прямого фурье-пре1312513

Фи 1

Составитель В, Кравченко

Техред Л.Сердюкова Корректор С.Черни

Редактор П. Гереши

Заказ 1970/44 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 образования и визуализирующую систему, которая включает интерферометр, заградительный или фазосдвигающий, или многоцветный фильтр пространственных частот и систему обратного фурье-пре- g образования, причем фильтр пространственных частот установлен в совмещенных фокальных плоскостях систем прямого и обратного фурье-преобразования, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности измерений по теневой картине и упрощения конструкции, интерферометр выполнен в виде интерферометра сдвига с обратно круговым ходом пучков и установлен с возможностью поворота вокруг оптической оси устройства, а фильтр пространственных частот установлен внутри интерферометра в фокусе одного из сходящихся в нем светоделенных пучков.

2. Устройство по п.1, о т л ивЂ” ч а ю щ е е с я тем, что в него введен второй фильтр пространственных частот, установленный внутри интерферометра в фокусе второго сходящегося в нем светоделенного пучка.

3. Устройство по п.1, о т л ивЂ” ч а ю щ е е с я тем, что фокусы обоих сходящихся в интерферометре светоделейных пучков совмещены, а фильтр пространственных частот установлен в точке общего фокуса.

Устройство для визуализации фазовых неоднородностей

Изобретение относится к приборам для изучения оптических неоднородностей в прозрачных средах

Устройство для измерения контура сечения прозрачных оптических элементов // 1265472

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения контура сечения прозрачных оптических элементов

Устройство для визуализации фазово-оптической записи // 1190339

Устройство для наблюдения изображений,записанных в виде дифракционных полос с различной угловой ориентацией // 1318974

Изобретение относится к устройствам для получения JI анализа оптических изображений.Цель изобретенияповышение производительности устройства путем получения изображений для всех направлений дифракционных полос объекта

Способ контроля отклонения формы и расположения поверхностей // 1370454

Изобретение относится к измерительной технике

Голографический способ определения контурной карты градиента рельефа поверхности объекта // 1404814

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности в машиностроении, приборостроении

Устройство для получения теневых картин // 1492215

Изобретение относится к оптическому приборостроению ,в частности, к устройствам для исследования фазовых объектов

Интерференциональный микроскоп // 1809298

Устройство для визуализации фазовых неоднородностей // 2498366

Изобретение относится к оптике для визуализации фазовых (прозрачных) объектов и может быть использовано при исследовании газовых потоков, контроля качества оптических элементов. Устройство содержит одномодовый лазер, объектив, самонаводящийся фильтр Цернике, установленный в задней фокальной плоскости объектива, систему регистрации изображений. Самонаводящийся фильтр Цернике выполнен в виде слоя поглощающего вещества толщиной, не превышающей длины перетяжки сфокусированного пучка зондирующего излучения, обладающего свойством уменьшения коэффициента поглощения под действием излучения в результате эффекта просветления. В качестве источника излучения используют лазер непрерывного действия или импульсный лазер с возможностью включения излучения на заданный промежуток времени, при этом импульс излучения включают с опережением начала времени экспозиции на время, необходимое для наведения фильтра, и выключают после окончания времени экспозиции регистрирующего устройства. Изобретение обеспечивает возможность использования фазоконтрастного метода на установках, характеризующихся наличием вибраций. 3 ил.

Способ получения голографических интерферограмм фазового объекта // 2500005

Изобретение может быть использовано при измерении малых разностей хода (менее 0,1λ длины волны) слабых оптических неоднородностей в прозрачных средах, например, при обтекании тел в потоках малой плотности, распыливании топлива из форсунок в разреженное пространство, изучении процессов смешения, воспламенения и горения топлив, обнаружении диффузных пограничных слоев. Способ включает последовательную запись на регистрирующей среде опорного пучка и объектного пучка, прошедшего сквозь фазовый объект. Объектный пучок перед записью разлагают с помощью дифракционного элемента на дифрагированные пучки нулевого и высших порядков дифракции и используют нулевой порядок дифракции, который пропускают сквозь фазовый объект как в прямом, так и в обратном ходе дифрагированных световых пучков на дифракционном элементе. Пучки N-х порядков дифракции, образованные в обратном ходе лучей через дифракционный элемент, возвращают одновременно в плоскость дифракционного элемента. Для регистрации объектного и опорного пучков регистрирующую среду устанавливают в одном из N сопряженных обратных пучков N-го порядка дифракции противоположного знака обратного хода лучей. Коэффициент чувствительности измерения определяют по формуле Ч=(N+1)·2, где N - (0, +1; +2; +3, +4…) - порядок дифракции. Технический результат - повышение коэффициента чувствительности измерения. 3 ил.

Способ голографической визуализации обтекания движущегося тела // 2502950

Способ реализуют посредством двухлучевого интерферометра с оптической системой для формирования опорного и объектного пучков, системой зеркал, установленных вдоль опорной и объектной ветвей, рабочей зоной, проекционным объективом и узлом регистрации голограммы. Голограмму регистрируют двухэкспозиционным методом. При первой экспозиции исследуемое движущееся тело в рабочей зоне отсутствует. Рабочую зону образовывают при помощи первой и второй плоскопараллельных пластин-зеркал, образующих с оптической осью равные углы, но противоположные по знаку. При второй экспозиции в рабочую зону сквозь отверстие, выполненное во второй плоскопараллельной пластине-зеркале, направляют тело, движущееся со сверхзвуковой скоростью, газодинамическое течение около которого исследуется, причем в это время в рабочей зоне распространяют объектный пучок, вектор E → которого параллелен вектору V ← скорости исследуемого движущегося тела, но противоположен по направлению. Технический результат - расширение технологической возможности способа голографической визуализации обтекания движущихся тел за счет получения распределении плотности в радиальном направлении путем фронтального просвечивания газодинамического течения. 1 ил.

Система регистрации параметров движущейся поверхности в быстропротекающих процессах // 2502956

Изобретение относится к области измерительной техники и касается системы регистрации параметров движущейся поверхности лайнера в быстропротекающих процессах. Система содержит расположенный перед поверхностью вдоль направления ее движения оптическое средство трансляции информации о динамике состояния поверхности, связанное с регистратором изображения поверхности. Средством трансляции информации о динамике состояния поверхности служит жесткий технический эндоскоп, обеспеченный возможностью подсветки регистрируемой поверхности. Кроме того, эндоскоп может быть оснащен каналом лазерной подсветки, а регистратором может служить цифровая камера. При этом цифровая камера может быть связана с вычислительным центром для обработки результатов регистрации. Технический результат заключается в повышении разрешающей способности системы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ получения интерферограмм в когерентном свете // 2548935

Изобретение может быть использовано для диагностики неоднородностей в прозрачных средах, в том числе в физике горения, экспериментальной газовой динамике, прикладной аэродинамике, гидродинамике. В способе волновой фронт разделяют по амплитуде и фазе на объектный волновой фронт нулевого порядка дифракции и опорный волновой фронт первого порядка дифракции посредством дифракционного элемента. Возвращают в плоскость дифракционного элемента объектный волновой фронт нулевого порядка дифракции и опорный волновой фронт первого порядка дифракции. После дифракционного элемента возвращенный объектный волновой фронт нулевого порядка дифракции в обратном ходе распространяется в направлении опорного волнового фронта первого порядка дифракции в обратном ходе, возвращенный опорный волновой фронт первого порядка дифракции в обратном ходе распространяется в направлении объектного волнового фронта нулевого порядка дифракции в обратном ходе, а интерферограмму наблюдают при наложении объектного волнового фронта нулевого порядка дифракции и опорного волнового фронта первого порядка дифракции при обратном ходе указанных волновых фронтов. Технический результат - упрощение способа за счет получения интерферограммы быстропротекающих процессов в один момент измерений. 1 ил.