Оптический производстенный контроль - Малакара Д.
Скачать (прямая ссылка):
д На рис. 3.15 изображено уст-
, 3.14. светоделитель Сондерса РОЙСТВО ДЛЯ ИССЛЄД0ВЗНИЯ ЛИНЗ ИЗ
78 J -
L
'S
л
-WhI
/Рис. j.S5. Интерферометр бокового сдвига со светоделителем Соидерса
Рис. 3.16. Интерферометр Сондерса с обращением фронта волны
конечном сопряжении. Призму устанавливают так, чтобы ее задняя поверхность располагалась вблизи плоскости изображения и параллельно ей, а главный луч света проходил вблизи центра призмы. Такая юстировка позволяет получить видимые интерференционные полосы. Ширина полосы значительно увеличивается, если изображение источника лежит на задней грани призмы и уменьшается при смещении детали вдоль главного луча. Боковым смещением призмы параллельно плоскости изображения и направлению сдвига любая полоса может быть перемещена в произвольно выбранную точку интерференционной картины. Призму Сондерса юстируют подобно юстировке призмы Волластона. Для получения высококонтрастных полос размер источника в направлении сдвига должен быть небольшим. Рекомендуемые размеры сторон светоделительиого кубика 10--15 мм.
Сондерс [20] также исследовал интерферометр с обращением фронта волны, снабженный модифицированной призмой двойного изображения Кестерса. На рис. 3.16 приведена схема устройства для исследования линз с сопряжением на бесконечности. Основание разделяющей призмы имеет сферическую форму, центр кривизны S0 которой совпадает с точкой, где будет исследоваться линза. Глаз наблюдателя должен находиться в точке S' изображения источника 5. В устройстве часть фронта волны, лежащая ниже свето-делительной плоскости призмы, после вторичного прохождения через призму накладывается на свою верхнюю часть. Если делитель-пая плоскость проходит точно через центр линзы, аберрации четных порядков исключаются. Сондерсом разработано несколько вариантов интерферометра для определения аберраций разных типов.
Среди приборов с совмещенным ходом лучей значительный интерес представляет так называемый интерферометр с дифракцией на точке, предложенный Смартом и Стронгом [28] и усовершенствованный Смартом и Стилом [27]. Принцип его работы схематически показан на рис. 3.17. Исследуемую волну фокусируют для получения чаще всего аберрированного изображения точечного источника. В плоскости изображения помещают поглощающую пленку, содержащую точечную диафрагму или непрозрачный диск для образования дифракции света и сферического опорного фронта волны.
3.7. ИНТЕРФЕРОМЕТР С ДИФРАКЦИЕЙ НА ТОЧКЕ
79 Рис. 3.17. Принципиальная схема интерферометра с дифракцией на точке:
1 — контролируемый волновой фронт; 2 — точечная диафрагма; 3—аберрированное изображение
Для получения интерферограммы хорошего контраста волна, прошедшая через пленку, и дифрагированная сферическая волна должны иметь одинаковую амплитуду. Это обеспечивается прозрачностью фильтра п размерами диафрагмы пли диска. Амплитуда сферической волны зависит также от количества света в изображении, падающего на диафрагму или диск, а также от их положения. Смарт и Стил [27] предложил использовать фильтры с коэффициентами пропускания 0,005—0,05. Оптимальный размер диафрагмы или диска приближается к дифракционному кружку Эйрн, образованному первичной волной, свободной от аберраций.
Наклон и сдвиг фокуса опорной волны могут быть получены смещением дифракционной точки в поперечном пли продольном направлении соответственно. Интерферометр с дифракцией на точке и источником белого света успешно используют для контроля астрономических телескопов.
3.8. ИЗМЕРЕНИЕ ОПТИЧЕСКОЙ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ 3.8.1. Метод сканирования
Интерферометры с совмещенным ходом лучей, особенно поляризационные, молено использовать для измерения передаточной функции оптических систем, получаемой при преобразовании Фурье-функции рассеяния — распределения освещенности в плоскости изображения точечного источника. Сказанное справедливо и тогда, когда точечный источник заменяют некогерентным линейным при условии, что он наблюдается под различными углами. Оптическая передаточная функция (ОПФ) H(N) есть комплексная функция пространственной частоты N и может быть выражена в виде
H (N) = T (N)OipU B(N)I (30.!)
где T(N)—отношение контрастов изображения и объекта — синусоидальной решетки с частотой Л'; О(Л')—боковой сдвиг реального изображения относительно идеального (образуемого системой без аберраций л дифракции света).
На практике объект всегда представляет собой не линию, а щель конечной ширины; следовательно, его изображение есть результат операции свертки щелевой функции и функции рассеяния оптической системы. Обозначая Фурье-преобразования функций объекта
80 и изображения через О (Л1) и /(.V) соответственно, получим соотношение
/ (N) = O (N) N (N). (3.11>
Если Фурье-преобразование объекта известно, ОПФ может быть определена по результатам измерения Фурье-преобразования изображения. Для определения J(N) необходимо измерить с помощью узкой щели распределение интенсивности в изображении и численно подсчитать его Фурье-преобразование. Более прямым методом является сканирование изображения при помощи синусоидальной пли несинусоидальной решетки. Если коэффициент ее пропускания определяется выражением 0,5(1+cos 2лЛ".г), то поток света, проходящего через решетку (отбрасываем коэффициент 0,5),
