Caracterización de frentes de onda densamente muestreados

A lo largo de los ultimos anos los sistemas opticos que incorporan superficies free-form se han popularizado, estos sistemas nos los encontramos desde las populares lentes de adicion progresiva (LAP) hasta la nueva generacion de proyectores o inclusive en los dispositivos de lectura de los DVD. Todos ellos tienen en comun que generan frentes de onda con grandes aberraciones locales y su caracterizacion funcional no es una tarea sencilla. Nuestro interes se ha centrado en la caracterizacion de los frentes de onda con grandes aberraciones locales y de gran superficie, es decir fundamentalmente los que generan las LAP. Bajo estas condiciones de contorno en la presente tesis se propone un metodo teorico para caracterizar de forma rapida frentes de onda de grandes dimensiones, dicho metodo se acompana del diseno, construccion y validacion de un dispositivo experimental que permite validar el principio de medida, con elevadas tasas de muestreo tanto si el frente de onda presenta simetria de revolucion como si no lo presenta. El metodo propuesto tambien permite llevar a cabo una caracterizacion local de frente de onda empleando una preseleccion rapida de los datos experimentales, esta ultima posibilidad lo capacita para realizar ajustes locales del frente de onda en tiempos razonables. Es especialmente relevante la estrategia de caracterizacion sin ajuste ya que se preve que sea compatible con los tiempos de inspeccion admitidos en los procesos masivos de produccion. El montaje experimental disenado y validado, combina dos tecnicas ampliamente empleadas en metrologia optica; la deflectometria Ronchi y la tecnica de desplazamiento de fase denominada phase shifting, que juntamente con un filtrado unidimensional de la senal permite alcanzar valores experimentales de las cuaternas de valores que caracterizan un frente de onda (posicion x-y y direccion u-v) con una densidad de muestreo muy elevada en toda la superficie del frente de onda. El valor anadido que implica la combinacion de las dos tecnicas, deflectometria y phase shifting es precisamente la capacidad de mantener la elevada tasa de muestreo cuando el frente de onda esta muy aberrado, o lo que es lo mismo, presenta grandes variaciones locales de curvatura. La aplicacion exitosa de la tecnica de desplazamiento de fase es posible si se dispone de registros de patrones de franjas con perfiles senoidales, esta caracteristica se ha conseguido gracias a la aplicacion de filtros digitales sintonizados segun el contenido frecuencial del registro. En la presente tesis doctoral se propone la aplicacion de una tecnica de diseno de filtros digitales tipo IIR derivada de las tecnicas clasicas de diseno de filtros analogicos. Queremos hacer hincapie en que precisamente el exito en la combinacion de las tecnicas deflectometricas y de desplazamiento de fase se debe al uso de los filtros digitales sintonizados, ambas tecnicas eran ampliamente conocidas pero hacerlas trabajar cooperativamente de forma eficiente es, en si mimo, una aportacion relevante Con el montaje descrito anteriormente se ha podido llevar a cabo un muestreo del frente de onda con elevada resolucion, tanto espacial (0.0392mm) como en pendientes (3.5e-4 rad.), a su vez se han alcanzado rangos dinamicos de 63.8 y 54dB en posiciones y pendientes, por lo que se ha podido medir frentes de onda con grandes variaciones locales de curvatura (muy aberrados). El instrumento, y el principio de medida, se ha validado a partir de tres frentes de onda de revolucion generados por tres lentes oftalmicas de caracteristicas conocidas. En total se han caracterizado siete frentes de onda, tres generados por lentes oftalmicas esfericas y cuatro por LAP. Todos ellos con elevadas tasas de muestreo y se ha obtenido informacion suficiente para la reconstruccion local de frentes de onda sin simetria. Las reconstrucciones se han llevado a cabo para tres zonas distintas de los frentes generados por las LAP.