Изобретение относитс к прикладной оптике и может быть использовано дл исследовани оптических неоднородностей. Известен теневой прибор, в котором дл визуализации оптических неоДнородностей используетс фазовый нож Недостатком данного прибора вл етс его низкое пространственное разрешение. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс теневой прибор, содержащий точечный источник белого света, коллиматор , исследуе1 слй объект, Фурьепреобразующую линзу, полуволновую фазовую пластину, установленную в задней фокальной плоскости линзы с возможностью перемещени в направле нии, перпендикул рном фазосдвигающей ступени пластины, элемент обрат ного Фурье-преобразовани и регистрирующее устройство, оптически сопр женное с исследуемым объектом. В этом приборе элемент обратного Фурье-преобразовани выполнен в вид сферического зеркала-, работающего совместно с пол ризационным светоделительным кубиком . Недостатками известного устройст за вл ютс низкое пространственное разрешение по исследуемому объекту ограничение фазоконтра.стной чувствительности , большие светопотери, а также сложность определени полной двумерной.картины оптических неод нородностей . Указанные недостатки обусловлены следующими причинами. Известно, что фазоные искажени непосредственно зарегистрировать не возможно. Дл этой цели примен ют визуализирующие элементы, действие которых в составе теневых приборов сходно с операцией дифференцироваНИН исследуемого пол . Описание пол через его производную не вносит ни каких затруднений, так как посто н на интегрировани равна начальной фазе пол и значение ее несуществе но. В реальных приборах осуществит идеальное дифференцирование нельз но можно приблизитьс к нему сколь угодно близко. Из теории Фурье-пре обг азований известно,, что производ на функции Ф(х) равна обратному Фурье-преобразованию от произведение ( ) , где F-( И - Фурье-преобразование от (|)(х). Дп точного дифференцировани н обходим транспарант, имеющий ампли тудный коэффициент пропускани Т(Н, где - задано в интервале 00, 00 . Такой фильтр в оптике изгото вить невозможно, так как всегда |Т(«)/Я. В теневом приборе-прототипе транспарант - полуволнова фазова пластина - реализует фазовый скачок на 180, который вл етс весьма грубьпу приближением к требуемой линейной зависимости. Фурье-образ Фазового скачка совпадает с дром Гильбертпреобразовани , которое выполн ет операцию дифференцировани и сглаживани с медленно убывающими крыль ми и имеет малый динамический диапазон фазово-контрастной характеристики . Приближенный характер дифференцировани Гильберт-преобразовани не принимаетс во внимание и результаты измерений теневого прибора трактуютс как производна исследуемого пол . При таком подходе невозможны ни измерени больших фазовых искажений, ни в;зоне пол ,, расположенной р дом с сйльными неоднородност ми, так как i без того коротка характеристика оказываетс перегруженной информацией из соседних зон. В частности не могут быть исследованы искажени , лежащие вблизи кра апертуры, т.е. сильной неоднородности, а эта зона составл ет обычно 20% исследуемого пол . Цель изобретени - увеличение пространственного разрешени при повышении чувствительности и ахроматизации в широкой области длин волн. Поставленна цель достигаетс тем, что в теневом приборе, содержащем точечный источник белого цвета, коллиматор , исследуемый объект, Фурье-преобразующую , полуволновую фазовую пластину, установленную в задней фокальной плоскости линзы с возможностью перемещени в направлении, перпендикул рном фазосдвигающей ступени пластины, элемент обратного Фурьепреобразовани и регистрирующее устройство , оптически сопр женное с исследуемым объектом, на полуволновую фазовую пластину нанесено поглощак дее металлическое покрытие с градиентом плотности, перпендикул рным фазосдвигающей ступени пластины, имеющее нулевое пропускание на линии фазового скачка, причем пластина выполнена из двух различных сортов оптического стекла, у которьк дл средней длины волны рабочего спектрального интервала производные по длине волны отношений показател преломлени к длине,, волны равны между собой. На фиг. 1 показана оптическа схема .теневого прибора; на фиг. 2 устройство волуволновой амплитуднофазовой пластины и вид зависимости ее амплитудного пропускани от координаты вдоль оси, перпендикул рной фазосдвигающей- ступени пластины; на фиг. 3 - вид зависимостей фазового сдвига, вносимого этой пластиной от длины волны дл различных комбинаци сортов стекла, из которых выполнена пластина. Предлагаемый теневой прибор вклю чает в себ точечный источник 1 белого света, коллимирующую линзу 2, исследуемый прозрачный объект 3, Фурье-преобразующую линзу 4, полуволновую фазовую пластину 5; установленную в задней фокальной плоско ти линзы 4 с возможностью перемещени в направлении, перпендикул рном фазосдвигающей ступени пластины, линзу 6, осуществл ющую обратное Фурье-преобразование, и. панорамное регистрирующее устройство 7, оптически сопр женное линзами 4 и 6 с исследуемым объектом 3. При этом пластина 5 образована двум соединенными между собой плоскопарал-. лельными пластинами 8 и 9 с одинако вой расчетной толщиной, которые выполнены из различных по показателю преломлени специально подобранных сортов стекла. На скрепленные пластины 8 и 9 нанесено поглощакедее металлическое покрытие переменной плотности. Градиейт плотности покрыти 10 ориенти рован перпендикул рно фазосдвигающе ступени пластины 5, т.е. плоскости стыковки пластины 8 и 9, причем на линии фазового: скачка покрытие 10 имеет нулевое П1ропускацие (фиг. 2, крива 11) . Поглощак дее покрытие 10 можно из готовить, например, методом вакуумного напылени . Его толщина зависит от требуемого пропускани в данном месте пластины и от поглощающих свойств напыл емого материала. Толщина покрыти обычно много меньше длины волны. Компоненты 8 и 9 ампли тудно-фазовой пластины 5 выполнены из таких сортов стекла, у которых дл средней длины волны рабочего спектрального интервала производные по длине 9ОЛНЫ отношений показател преломлени к длине волны равны между собой. При этом могут ИСПОЛЬзоватьс , например, следующие комби нации сортов стекла: БФ-7 и БФ-6 толщиной 25,0 мкм (фиг. 3, крива 1 БФ-13 и БФ-12 толщиной 21,6 мкм (крива 13), а также К-8 и К-14 тол щиной 188,7 мкм (крива 14). Толщина пластины 5 вычисл етс с учетом показателей преломлени выбранных сортов стекла из услови реализации фазового скачка со средней величиной 180°. Пластина 5 (кроме поперечного смещени ) имеет возможность поворота на 90 вокруг оптической оси при бора. Полихромный световой поток, выход щий из точечного источника света 1, коллимируетс линзой 2 и про свечивает исследуемый объект 3, имеющий фазовые неоднородности. Промодулированный объектом 3 световой поток собираетс линзой 4 в ее за;дней фокальной плоскости, т.е. в плоскости Фурье-преобразовани , где установлена амплитудно-фазова пластина 5. Объектив строит на фоточувствительной части панорамного приемника плоскую картину, соответствующую неоднородност м объекта 3. При этом поглощающее покрытие 10 фазовой пластины 5 подавл ет крыль дра Гильберт-преобразовани , улучша его дифференцирующие свойства. Центр дра, т.е. его дифференцирующа часть, не затрагиваетс , и в этом смысле никаких светопотерь не происходит. Такой транспарант позвол ет реализовать любые, наперед заданные характеристики теневого прибора по пространственному разрешению и динамическому диапазону измер емых фазовых искажений и, следовательно , по пороговой чувствительности прибора.. Конкретный вид пропускани пластины 5 зависит от требований к иирине др или к динамическому диапазону. Например, если дро должно иметь вид ( быстро убывающа функци при ), то Т() erf (2) (фиг. 2), где erf - интеграл веро тности, с параметр , определ ющий эффективную ширину дра. Прио: оператор стремитс к идеально дифференцирук5щему, а динамический диапазон и пространственное разрешение стрем тс к бесконечности .. Естественно, что при этом световой поток от площадки, равной элементу разрешени , будет стремитьс к нулю. Указанные выше требовани к выбору сортов стекла компонентов пластины 5 обеспечивают при допустимой погрешности фазового сдвига 5 расширение рабочего спектрального интервала примерно в 100 раз по сравнению со случаем применени классического фазового ножа (фиг. 3). Если требовани к допустимой погрешности жестче, то преимущества предлагаемой пластины еще ощутимее. Сдвиг плйстины 5 в направлении, перпендикул рном ее фаэосдвигающей ступени, т.е. в направлении градиента плотности, позвол ет определ ть знак производной, а разворот пластины на 90 вокруг оси прибора - проводить измерени по двум направлени м .
Таким образом, Применение ахроматиэированной амплитудно-Фазовой пластины позвол ет создать тенепой прибор с любыми наперед заданными характеристиками по пространственному
разрешению и пороговой чувствительности измер емых фазовых искажений, имеющий мад1ые светопотери благодар использованию широкого участка спектра источника света.
to
у хУХ/ху/х/: 9
V.
- yf/W/l
ff.7