голографический способ определения рельефа поверхности объекта
Классы МПК: | G01B9/023 для оконтуривания G01B11/24 для измерения контуров или кривых |
Автор(ы): | Александров Сергей Алексеевич[BY], Танин Леонид Викторович[BY] |
Патентообладатель(и): | Танин Леонид Викторович (BY) |
Приоритеты: |
подача заявки:
1991-07-02 публикация патента:
27.07.1997 |
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение для бесконтактных исследований рельефа поверхности голографическими способами. Целью изобретения является повышение точности измерений за счет увеличения контраста интерференционных полос. Исследуемый объект помещают в иммерсионную камеру, освещают линейно поляризованной волной и осуществляют запись двух голограмм, изменяя состав среды в камере, причем при записи одной из голограмм используют оптически активную среду. Запись и восстановление голограмм осуществляют двумя пространственно разделенными и ортогонально поляризованными с помощью поляризатора и пластинки волнами. Поляризацию восстановленных волн сводят в одну плоскость с помощью анализатора, разворачивают анализатор вокруг оптической оси и фиксируют направление разворота, при котором контраст анализируемой интерференционной картины максимален, а направление рельефа определяют по направлению угла разворота анализатора. 2 ил.
Рисунок 1, Рисунок 2
Формула изобретения
Голографический способ определения рельефа поверхности объекта, заключающийся в том, что объект помещают в камеру, содержащую иммерсионную среду, освещают объект монохроматическим излучением, записывают голограмму, изменяют состав среды в камере, записывают вторую голограмму, восстанавливают голограммы, осуществляют анализ интерференционной картины и определяют высоту и направление рельефа, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерений, в качестве иммерсионной среды при записи одной из голограмм используют оптически активную среду, при освещении объекта излучение линейно поляризуют, запись и восстановление голограмм осуществляют с помощью излучения двух пространственно разделенных и ортогонально поляризованных волн, с помощью анализатора сводят поляризацию восстановительных волн в одну плоскость, разворачивают анализатор относительно оптической оси, фиксируют направление угла разворота, при котором контраст анализируемой интерференционной картины максимален, а направление рельефа определяют по направлению угла разворота анализатора.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение для бесконтактных исследований рельефа поверхности голографическими способами. Известен голографический способ определения рельефа поверхности, включающий помещение объекта в камеру, содержащую поглощающую среду, освещение объекта двумя плоскими волнами с различными длинами, восстановление полученной голограммы, анализ полученной интерференционной картины на восстановленном изображении и определение высоты и направления рельефа поверхности по распределению интерференционных полос и значениям их интенсивности в максимумах и минимумах (заявка N 4680200/24-28, кл. G 01 B 9/023, решение о выдаче авт. св. от 21.09.89). Однако данный способ достаточно сложен, ограничен по функциональным возможностям. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является способ определения рельефа поверхности, заключающийся в том, что помещают объект в камеру, содержащую поглощающую среду, освещают плоской монохроматической волной, запысывают голограмму, изменяют состав поглощающей среды в камере и записывают вторую голограмму, восстанавливают полученные голограммы, осуществляют анализ интерференционной картины и по распределению интерференционных полос и значений их интенсивностей в максимумах и минимумах определяют высоту и направление рельефа (заявка N 4761018/28, кл. G 01 B 9/023, решение о выдаче авт. св. от 17.05.90). Однако данный способ приводит к значительному снижению контраста интерференционных полос на более удаленных участках поверхности объекта. Сущность изобретения заключается в том, что для повышения контраста интерференционных полос в голографическом способе определения рельефа поверхности объектов, заключающемся в том, что объект помещают в камеру, содержащую иммерсионную среду, освещают объект плоским монохроматическим излучением, записывают голограмму, изменяют состав среды в камере, записывают вторую голограмму, восстанавливают голограммы, осуществляют анализ интерференционной картины и определяют высоту и направление рельефа, отличием является то, что в качестве иммерсионной среды при записи одной из голограмм используют оптически активную среду, при освещении объекта излучение линейно поляризуют, запись и восстановление голограммы осуществляют с помощью излучения двух пространственно разделенных и ортогонально поляризованных волн, с помощью анализатора сводят поляризацию восстановленных волн в одну плоскость, разворачивают анализатор относительно оптической оси и фиксируют направление разворота, при котором контраст анализируемой интерференционной картины максимален, а направление рельефа определяют по направлению угла разворота анализатора. Изобретение поясняется фиг.1 и фиг. 2 и осуществляется следующим образом. Исследуемый объект помещают в камеру, содержащую оптически нейтральную среду, освещают плоской, линейно поляризованной монохроматической волной и записывают первую голограмму. Затем производят замену среды в камере на оптически активную и записывают вторую голограмму. К оптически активным средам относятся скипидар, никотин, растворы органических веществ и т.д. Для того, чтобы сохранить состояние поляризации объектных волн, запись и восстановление каждой голограммы осуществляют с помощью двух пространственно разделенных и ортогонально поляризованных волн (J.Opt. Soc. Am. 58, 1968. p. 701). Поляризацию восстановительных волн сводят в одну плоскость. Это можно сделать с помощью поляризатора, который в этом случае называют анализатором. Введем прямоугольную систему координат таким образом, чтобы ось ОУ совпадала с направлением колебаний электрического вектора первой волны, прошедшей через оптически нейтральную среду (фиг. 1). Тогда амплитуды волн, прошедших через анализатор А, можно записать следующим образом:E1A=E1cos
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085003/945.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085016/920.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085003/945.gif)
где
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085016/920.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085835/2085835-2t.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085017/981.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085017/981.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085835/2085835-3t.gif)
Контраст (или видность) интерференционных полос равен
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085835/2085835-4t.gif)
Следует отметить, что угол
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085016/920.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085016/920.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085016/920.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085835/2085835-5t.gif)
В этом случае контраст равен
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085835/2085835-6t.gif)
то есть не зависит от величины угла
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085016/920.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085023/916.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085835/2085835-7t.gif)
где n показатель преломления оптически активной среды;
gg угол между направлением освещения и направлением наблюдения;
g постоянная вращения и с- концентрация оптически активной среды. При выводе (6) величина
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085023/916.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085023/916.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085003/945.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085023/916.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085835/2085835-8t.gif)
![голографический способ определения рельефа поверхности объекта, патент № 2085835](/images/patents/387/2085835/2085835-9t.gif)
Класс G01B9/023 для оконтуривания
Класс G01B11/24 для измерения контуров или кривых