голографический способ определения рельефа поверхности
Классы МПК: | G01B9/021 с использованием голографических устройств |
Автор(ы): | Александров Сергей Алексеевич[BY], Танин Леонид Викторович[BY] |
Патентообладатель(и): | Александров Сергей Алексеевич[BY], Танин Леонид Викторович[BY] |
Приоритеты: |
подача заявки:
1992-11-11 публикация патента:
20.09.1997 |
Использование: для бесконтактного определения рельефа поверхности, в контрольно-измерительной технике. Технический результат: повышение разрешающей способности способа за счет обеспечения регистрации дополнительной информации о рельефе поверхности. Сущность изобретения: исследуемую поверхность освещает коллимированными пучками когерентного излучения с различными длинами волн, и регистрируют m голограмм с помощью опорного пучка. Дополнительно регистрируют m голограмм, каждую с помощью одного из дополнительных опорных пучков, которые пространственно разделены между собой и по отношению к опорному пучку. Восстанавление 2m голограмм осуществляют теми же опорными пучками, которые линейно поляризуются. При этом дополнительные пучки, используемые для восстановления дополнительно зарегистрированных голограмм, поляризуют ортоогонально по отношению к первому пучку. При восстановлении по крайней мере одной из (m-1) дополнительно зарегистрированных голограмм используют один из дополнительных пучков когерентного излучения с регулируемым фазовым сдвигом. Регистрируют полученную интерференционную картину, по которой определяют рельеф поверхности. 2 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
Голографический способ определения рельефа поверхности, заключающийся в том, что освещают исследуемую поверхность коллимированными пучками когерентного излучения с различными длинами волн, записывают и восстанавливают голограмму, регистрируют интерференционную картину, по которой судят о рельефе поверхности, отличающийся тем, что освещают поверхность m (m>2) пучками, записывают 2m голограмм с помощью трех пространственно разделенных пучков, одним из которых записывают m голограмм, вторым по крайней мере одну из m - 1 голограмм, третьим остальные, восстанавливают голограммы пучками линейно поляризованного излучения, из которых пучки, предназначенные для восстановления голограмм, поляризуют ортогонально по отношению к пучкам, используемым для восстановления остальных голограмм, и для одного из этих пучков осуществляют фазовый сдвиг.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может найти применение для бесконтактного определения рельефа поверхности, например, при контроле деталей на производстве, при исследовании различных физических и медико-биологических объектов. Известен голографический способ определения рельефа поверхности, заключающийся в том, что освещают исследуемую поверхность коллимированными пучками когерентного излучения с двумя длинами волн, записывают и восстанавливают голограмму, регистрируют интерференционную картину, по которой судят о рельефе поверхности. Однако известный способ не позволяет с высокой точностью определять координаты максимумов интенсивности интерференционных полос и обладает низкой разрешающей способностью. Задачей изобретения являются повышение точности определения координат максимумов полос за счет сужения контуров интерференционных линий и повышение разрешающей способности способа за счет получения дополнительной информации поверхности. Для этого в голографическом способе определения рельефа поверхности, включающем освещение исследуемой поверхности коллимированными пучками когерентного излучения с различными длинами волн, запись и восстановление голограммы, регистрацию интерференционной картины, по которой судят о рельефе поверхности, освещают поверхность m (m>2) пучками, записывают 2m голограмм с помощью трех пространственно разделенных пучков, одним из которых записывают m голограмм, вторым по крайней мере одну из (m-1) голограмм, третьим - остальные, восстанавливают голограммы пучками линейно поляризованного излучения, из которых пучки, предназначенные для восстановления m голограммы, поляризуют ортогонально по отношению к пучкам, используемым для восстановления остальных голограмм, и для одного из этих пучков осуществляют фазовый сдвиг. На фиг. 1 изображена оптическая схема осуществления способа; на фиг. 2 - распределение интенсивности в полученной интерференционной картине. Исследуемую поверхность объекта О освещают с помощью светоделителя С коллимированными пучками когерентного излучения с m различными длинами волн и регистрируют на фотопластинке Г m голограмм с помощью опорного пучка 1. Дополнительно регистрируют еще m голограмм с помощью опорных пучков 2 и 3, которые пространственно разделены между собой и с опорным пучком 1. При этом по крайней мере одну из (m-1) дополнительных голограмм регистрируют опорным пучком 3, а остальные с помощью пучка 2. Восстановление 2m голограммы осуществляют теми же опорными пучками 1,2 и 3, которые линейно поляризуют. При этом пучки 2 и 3, используемые для восстановления m дополнительно зарегистрированных голограмм, поляризуют ортогонально по отношению к пучку 1. Кроме того, пучок 3 пропускают через компенсатор К, с помощью которого осуществляют регулируемый фазовый сдвиг. После восстановления первично зарегистрированных голограмм распределение интенсивности J в полученной интерференционной картине при равных амплитудах интерферирующих пучков имеет вид:
где
Z расстояние от точки поверхности объекта до фиксированной плоскости сравнения, Z Z(X,Y); Jo= a2o;





















где

Dl некоторый спектральный интервал, определяемый спектральными характеристиками используемого лазера. Тогда распределение интенсивности (1) можно записать в виде:

Данное распределение представлено на фиг. 2, кривая 1. Глубинный интервал в этом случае равен:


Этому распределению соответствует кривая 2 на фиг. 2. Глубинный интервал при этом остался прежним, но сама кривая оказалась смещенной вдоль направления Oz на величину


Суммарному распределению интенсивности соответствует кривая 3 на фиг. 2. Узкие интерференционные максимумы этой кривой расположены в два раза чаще, чем у кривых 1 или 2, соответствующих распределениям интенсивности (2) и (4). Глубинный интервал теперь равен

т.е. имеет в два раза меньшую величину. Если же для восстановления использовать одну из длин волн, применяемых при записи голограмм, например l3, то












Класс G01B9/021 с использованием голографических устройств