Теневая установка

 

ТЕНЕВАЯ УСТАНОВКА, содержащая установленные последовательно на оптической оси точечный источник света , коллиматор, объектив, визуализирующую диафрагму, расположенную в фокусе объектива,и регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, отличающаяся тем, что, с целью одновременной регистрации объекта в различных частях спектра его пространственных частот, в нее введен второй регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, непрозрачная часть визуализирующей диа4ч агмы содержит зеркальные участки, а ее плоскость составляет с оптической осью и направлением на второй регистратор равные углы. (Л ©« СО 4:: оо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

И Л

РЕСПУБЛИК, SU„„1094013 A

y(5g С 02 В 27 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ HOMHTET СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ,&

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ,:„/

Н ABTQPCNONIV СЕИДатВЪСтвм (54)(57) ТЕНЕВАЯ УСТАНОВКА, содержащая установленные последовательно на (21) 3590051/18-10 (22) 13.05.83 (46) 23.05.84. Бюл. N 19 (72) А.Е. Давыдов, Г.В. Дрейден, Ю.И. Островский и М.И. Этинберг (71) Ордена Ленина физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе (53) 835.5(088.8) (56) 1. Зайдель А.Н., Островская Г.В.

Лазерные методы исследования плазмы.

Л., "Наука", 1977, с. 20.

2. Васильев А.А. Теневые методы.

М., "Наука", 1968, с. 15-19 (прототип). оптической оси точечный источник света, коллиматор, объектив, визуализирующую диафрагму, расположенную в фокусе объектива,и регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, отличающаяся тем, что, с целью одновременной регистрации объекта в различных частях спектра его пространственных частот, в нее введен. второй регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, непрозрачная часть визуализирующей диафрагмы содержит зеркальные участки, а ее плоскость составляет с оптической осью и направлением на второй регистратор равные . Pg углы.

1 1 0940

Изобретение относится к оптическому приборостроению, а более конкретно к оптическим приборам и устройствам для исследования прозрачных неоднородностей. 5

Известно устройство, использующее метод светящейся точки, в котором исследуемая фазовая неоднородность просвечивается сферической или плоской световой волной, исходящей из точеч- 10 ного источника С17.

В результате вариаций показателя преломления световые лучи, проходящие через разные участки неоднородности отклоняются на разные углы,что 15 прйводит к нарушению гомоцентричности исходного светового пучка и перераспределению освещенности на экране.

В первом приближении относительные изменения освещенности экрана опре- 20 деляются второй производной от показателя преломления, проинтегрированной по линии наблюдения. По этой причине установки, использующие метод светящейся точки, мало пригодны для 25 количественных измерений вариаций показателя преломления.

Кроме того, с помощью установок такого типа плохо визуализируются неоднородности с малыми градиентами 30 показателя преломления.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является теневая установка, содержащая установленные последовательно на опти35 ческой оси точечный источник света, коллиматор, объектив, визуализирующую диафрагму, расположенную в фокусе объектива, и регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом (2 ).

В этой установке визуализирующая диафрагма содержит только прозрачные и непрозрачные участки. При этом диафрагма может быть выполнена на45 пример, в виде полуплоскости (ножа), которая в отсутствие неоднородности полностью или частично перекрывает изображение источника света. .Отклонение лучей исследуемым объектом приводит к смещению изображения ис50 точника и увеличению освещенности соответствующих участков изображения объекта. Освещенность экрана при этом возрастает прсцторционально угловому отклонению луча в направлении, перпендикулярном кромке ножа. Угол отклонения и интенсивность пропорцио" нальны градиенту показателя преломления, проинтегрированному по линии наблюдения.

Таким образом, в зависимости от формы и расположения виэуализирующей диафрагмы объект регистрируется в какой-либо одной определенной части его пространственного спектра, Указанное обстоятельство и является недостатком рассмотренной установки, поскольку при изучении быстропротекающих точно не воспроизводимых процессов возникает необходимость одновременной регистрации объекта в различных частях его пространственного спектра для получения более полных данных о нем. Это обусловлено тем, что некоторые детали лучше визуализируются при регистрации объекта в свете высокочастотной составляющей (темнопольной теневой картины), а другиепри регистрации объекта в свете низкочастотной составляющей (светлопольной картины).

Цель изобретения — одновременная регистрация объекта в различных частях спектра его пространственных частот.

Поставленная цель достигается тем, что в теневую установку, содержащую установленные последовательно на оптической оси точечный источник света, коллиматор, объектив визуализирующую диафрагму, расположенную в фокусе объектива, и регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, введен второй регистратор, оптически сопряженный с исследуемым объектом, напрозрачная часть визуализирующей диафрагмы содержит зеркальные участки, а ее плоскость составляет с оптической осью и направлением на второй регистратор равные углы.

На фиг. 1 представлена оптическая схема предлагаемой установки и ход лучей в ней; на фиг, 2-10— различные варианты исполнения ее визуализирующей диафрагмы, где неэаштрихованные участки соответствуют прозрачным участкам диафрагмы, черные — непрозрачным, а заштрихованные — зеркальным.

Теневая установка включает установленные последовательно на оптической оси 1 точечный источник 2 света, коллиматор 3, объектив 4, виэуализирующую диафрагму 5, расположенную в фокусе объектива 4, и регистратор б, оптически сопряженный с

013

3 1094 исследуемым объектом 7. Кроме того, в состав установки входит второй регистратор 8, также оптически сопряженный с объектом 7. При этом непрозрачная часть диафрагмы 5 содержит

5 зеркальные участки, а ее плоскость составляет с оптической осью 1 и направлением 9 на регистратор 8 равные углы, Предлагаемая установка работает следующим образом.

Световые лучи, прошедшие через исследуемую фазовую неоднородность 7, отклоняются ею на различные углы, и поэтому их пространственные частоты различны. Визуализирующая диафрагма

5 пространственно разделяет потоки излучения, имеющие различные пространственные частоты. При этом часть излучения задерживается непрозрачными участками диафрагмы, часть проходит через прозрачные участки и направляется на первый регистрирующий узел 6, а часть отражается от зеркальных участков и направляется на 25 второй регистрирующий узел 8.

В зависимости от поставленной задачи визуализирующая диафрагма может быть выполнена в различных вариантах. Рассмотрим работу установки при реализации некоторых из них.

Кольцевой зеркальный нож (фиг. 2).

В прямом моде лучей регистрируется картина в низкочастотной составляющей пространственного спектра, в отраженном — в высокочастотной составляющей.

Частотная граница разделения определяется диаметром отверстия в ноже.

Круглый. зеркальный экран на прозрачном слое (фиг. 3). В прямом ходе

40 лучей регистрируется картина в высокочастотной составляющей пространственного спектра, в отраженном — в низкочастотной составляющей.

Зеркальный нож — полуплоскость с ребром, проходящим через центр диаф- . рагмы (фиг. 4). В прямом ходе лучей регистрируется картина во всех частотах,1 и только в положительных частотах М . В отраженном ходе лучей ре50 гистрируется картина во всех частотах 4 и только в отрицательных частотах М . Картина в прямом ходе лучей и в отраженном будут идентичны только в случае неОднороднос55 ти, обладающей зеркальной симметрией. При отсутствии таковой картины будут различны. Этот вариант устройства позволяет выявлять симметрию фазовой неоднородности.

Непрозрачная пластина с круглыми прозрачными и отражающим участками (фиг. 5-7). При этом в варианте, изображенном на фиг. 5 в прямом ходе лучей регистрируются пространственные частоты М„„; 1 у = О, в отраженном — частоты 1, 4у = О. Причем, 2 1

В варианте, изображенном на фиг. 6, в прямом ходе лучей регистрируются пространственные частоты д„, 4> = О, в отраженном— частоты 1„; М .= О. Здесь М„= - М„

Х2 У1 "2 т.е. тождественность картин в прямом и отраженном ходе лучей свидетельствует о симметрии неоднородности на частоте 4х

В варианте, изображенном на фиг. 7, в прямом ходе лучей регистрируются пространственные частоты в отраженном же уу,.

При этом

Непрозрачная пластина с взаимно перпендикулярными прозрачной и зеркальной полосами (фиг. 8 и 9). В варианте, изображенном на фиг. 8, в прямом ходе регистрируется изображение в пространственных частотах

1у= О (без ограничения спектра 1„ ), в отраженном — „ = О (без ограничения спектра 4>). Вариант, изображен-" ный на фиг ° 9, аналогичен предыдущему, но с регистрацией не в нулевой частоте

В варианте, изображенном на фиг. 10, картины, зарегистрированные в прямом и отраженном свете, будут одинаковы, если исследуемая неоднородность обладает центральной симметрией. В противном случае картины будут различными.

Следует отметить, что при реализации йредлагаемой установки возможна одновременная двухканальная регистрация в двух спектральных диапазонах (за счет введения в каналы регистрации спектрально-селективных фильтров или нанесения спектрально-селективного покрытия на визуализирующую диафрагму).

Возможно также использовать сдвиг фазы при отражении от зеркальных участков, вводя таким образом фазовый контраст в отраженную картину.

Кроме того, меняя закон изменения коэффициента отражения (пропускания, поглощения) с координатами, можно получить ряд других эффектов, в частL

1094013

Составитель В. Кравченко

Техред С.Мигунова Корректор О.Тигор

Редактор А. Шандор

Заказ 3422/38 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r, Ужгород, ул. Проектная, 4 дизацию теневой картины в алах. бразом, предлагаемое устсравнению с известным ет одновременную регистра-, го изображения объекта в частях его пространственра практически без светоКроме того, в зависимости от фор; мы и расположения прозрачных, непрозрачных и зеркальных участков визуализирующей диафрагмы устройство позво5 ляет выявлять симметрию неоднородности, производить аподизацию теневой картины в обоих каналах, регистрацию теневой картины в разных спектральных диапазонах и т.д.