Устройство для визуализации сечений неоднородностей

Авторы патента:

G02B27/50 - оптика для визуализации фазовых объектов

Изобретение относится к приборам для изучения оптических неоднородностей в прозрачных средах. Дпя увеличения быстродействия и светосилы сканирующая система выполнена в виде зеркала 3, установленного с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с линией пересечения фокальных плоскостей цилиндрической линзы 2и объектива 4. При повороте зеркала 3в пределах апертуры объектива 4 световая плоскость смещается без наклона и поэтому может быть установлена в любом сечении неоднородности. После объектива плоский световой пучок проходит через репер,5 в виде узла трех нитей 6, образуя три реперные тени на светящемся сечении неоднородностей . Информация, содержащаяся в изображении визуализируемого сечения, дает возможность определить масштаб неоднородности в сечении и координату сечения. Благодаря плоскому зерi калу 7 световой пучок проходит через (Л визуализируемое сечение дважды. В описании приведено соотношение, из С которого определяется расстояние, на которое удалены одна от другой параллельные нити репера. 1 ил. to О) о Ь

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 G 02 В 27/50

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3945235/24-10 (22) 24.06.85 (46) 07.11.86. Бюл. Ф 41 (71) Гродненский государственный университет (72) Е.М. Платонов и М.Ю. Серенко (53) 535.8(088.8) (56) Appf. Opt., т. 21, Ф 18, 1982, с. 3225-3227.

Ученые записки ЦАГИ, т. 1V М 5, 1973, с. 42-49 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ СЕЧЕНИЙ НЕОДНОРОДНОСТЕЙ (57) Изобретение относится к приборам для изучения оптических неоднородностей в прозрачных средах. Для увеличения быстродействия и светосилы сканирующая система выполнена в виде зеркала 3, установленного с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с линией пересечения фокаль„„SU„„1269076 А 1 ных плоскостей цилиндрической линзы

2 и объектива 4. При повороте зеркала

3 в пределах апертуры объектива 4 световая плоскость смещается беэ наклона и поэтому может быть установлена в любом сечении неоднородности, После объектива плоский световой пучок проходит через репер,5 в виде узла трех нитей 6, образуя три реперные тени на светящемся сечении неоднородностей. Информация, содержащаяся в изображении визуализируемого сечения, дает возможность определить масштаб ,неоднородности в сечении и координату сечения. Благодаря плоскому зеркалу 7 световой пучок проходит через визуализируемое сечение дважды. В описании приведено соотношение, из которого определяется расстояние, на которое удалены одна от другой параллельные нити репера. 1 ил, 1 1

Изобретение относится к приборам для изучения оптических неоцнородностей в прозрачных средах (газовых течениях, тепловых потоках, процессах горения и т.д.).

° Пель изобретения вЂ” увеличение быстродействия и светосилы.

На чертеже изображена принципиальная оптическая схема устройства.

Устройство содержит лазерный источник 1 света, цилиндрическую линзу

2, вращающееся зеркало 3, линзовый объектив 4, репер 5, выполненный в виде узла трех нитей 6, плоское зеркало 7 и фоторегистратор 8. При этом софокусные цилиндрическая линза 2 и объектив 4 образуют систему формирования плоского светового пучка, которая вместе с источником 1 входит в осветительную систему.

Зеркало 3 выполняет роль сканирующей системы. Ось его поворота лежит в плоскости зеркала и в фокальных плоскостях цилиндрической линзы 2 и объектива 4.

Образующая цилиндрической поверхности линзы 2 перпендикулярна оси, вращения зеркала 3. Нити 6 репера 5 расположены Z-образно, причем параллельные нити также ортогональны указанной оси вращения и удалены друг от друга на расстояние t определяемое из соотношения

0 tç 0ОБ где D, " - апертура осветительной системы;

0„ вЂ” максимальный размер исследуемого объекта.

Наклонная нить ориентирована под углом 1=45 к параллельным и пересекает оптическую ось объектива 4 в своей средней точке. Репер 5 ориентирован по нормали к этой оптич.еской оси.

Отражающая поверхность зеркала 7 также перпендикулярна оптической оси объектива 4 и ориентирована навстречу зондирующему пучку.

Устройство работает следун>щим образом. цилиндрическая линза 2 в комбинации с объективом 4 формирует из узкого лазерного пучка света плоский световой пучок, коллимированный по ширине и направленный параллельно оптической .оси объектива 4. Плоскость .светового пучка составляет с верти269076 2 калью угол, дополняющий до 90 угол, составляемый с вертикалью образующей цилиндрической поверхности линзы 2. При повороте зеркала 3 в пределах апертуры объектива

4 световая плоскость смещается беэ наклона вдоль нормали к ней и таким образом может быть установлена в любом сечении неоднородности. Плоский световой пучок, сформированный осветительной системой, последователь- но проходит узел 5 трех нитей 6, исследуемую неоднородность, отражается от зеркала 7 и еще раз проходит через исследуемую неоднородность. Светящееся рассеянным светом сечение неоднородности фотографируется фоторегистратором 8.

Совмещение оси вращения. зеркала

3 с плоскостью этого зеркала и с фокальной плоскостью объектива 4 автоматически обеспечивает параллельное смещение световой плоскости при вращении зеркала 3. Совмещение фокальных

25 плоскостей цилиндрической линзы 2 и объектива 4 обеспечивает коллимирование плоского светового пучка по ширине. Пересечение плоским коллимированным по ширине световым пучком нитей 6 приводит к образованию трех реперных теней в виде прямых параллельных линий на светящемся сечении неоднородности. Расстояние между двумя крайними линиями в сечении

35 неоднородности, равное расстоянию между двумя параллельными нитями в узле 5 трех нитей 6, одинаково для всех визуалиэированных сечений, а расстояние между одной из крайних линий, например, верхней и средней линией зависит от координаты визуализируемого сечения. Масштаб неоднородности М -на фотоматериале и координата Х сечения вдоль нормали к световой плоскости равны:

Р!

М=вЂ”

1 Yl

Х=Х, + вЂ”.вЂ”

Igсi t

t где I и У вЂ” расстояния на фотоматериале соответственно между крайними реперными линиями и между верхней и средней реперными

55 линиями;

Х, вЂ” координата точки пересечения верхней и средней нитей;

) 269

076 формула изобретения

Составитель В. Кравченко

Редактор Н. Егорова Техред Л.Олейник Корректор Е. Сирохман

Заказ 603)/48 Тираж 501 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 о(вЂ” угол между верхней и средней нитями.

Выбор величины угла O обусловлен тем, что, с одной стороны, погрешность определения координаты Х обрат- но пропорциональна величине угла d u по этой причине угол c(должен быть по возможности больше, а, с другой стороны, тень от наклонной нити должна быть на всех визуализируемых се- )0 чениях между тенями от параллельных нитей, что препятствует увеличению угла c(при фиксированном расстоянии между параллельными нитями, выбираемом в соответствии с максимальным 15 размером исследуемого объекта. Оптимальным является угол о1=45 .

Таким образом, использование репера 5 позволяет определять масштаб неоднородности в сечении и координату20 сечения непосредственно из информа ции, содержащейся в изображении визуализируемого сечения.

Через каждую точку визуалиэируемого сечения свет проходит, частично 25 рассеиваясь, дважды вЂ” до падения на плоское зеркало 7 и после отражения от него. 3а счет этого примерно. в два раза увеличивается светосила устройства. 10

Устройство для визуализации сечений неоднородностей, содержащее осве35 тительную систему, включающую источник света и систему формирования плоского светового пучка из цилиндрической линзы и объектива, фокусы которых совмещены, а также сканирующую систему и фоторегистратор, о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения быстродействия и светосилы, в него введены репер, выполненный в виде узла трех нитей, расположенных Z-образно, причем параллельные нити удалены одна от другой на расстояние Е, определяемое из соотношения

O„) t)i3„, где D вЂ” апертура осветительной системы;

0 вЂ” максимальный размер исследуемого объекта, а наклонная нить ориентирована под углом 45 к параллельным и пересекает оптическую ось объектива в своей средней точке, и плоское зеркало, установленные последовательно за объективом и ориентированные по нормали к его оптической оси, а сканирующая система выполнена в виде зеркала, установленного с возможностью поворота вокруг оси, совпадающей с линией пересечения фокальных плоскостей цилиндрической линзы и объектива и плоскости этого зеркала, причем ось вращения зеркала ортогональна образующим цилиндрической линзы и параллельным нитям репера.

Устройство для визуализации сечений неоднородностей

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения контура сечения прозрачных оптических элементов

Устройство для визуализации фазово-оптической записи // 1190339

Устройство для визуализации фазовых неоднородностей // 1312513

Изобретение относится к теневым, интерференционным и фазово-контрастным устройствам

Устройство для наблюдения изображений,записанных в виде дифракционных полос с различной угловой ориентацией // 1318974

Изобретение относится к устройствам для получения JI анализа оптических изображений.Цель изобретенияповышение производительности устройства путем получения изображений для всех направлений дифракционных полос объекта

Способ контроля отклонения формы и расположения поверхностей // 1370454

Изобретение относится к измерительной технике

Голографический способ определения контурной карты градиента рельефа поверхности объекта // 1404814

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано, в частности в машиностроении, приборостроении

Устройство для получения теневых картин // 1492215

Изобретение относится к оптическому приборостроению ,в частности, к устройствам для исследования фазовых объектов

Интерференциональный микроскоп // 1809298

Устройство для визуализации фазовых неоднородностей // 2498366

Изобретение относится к оптике для визуализации фазовых (прозрачных) объектов и может быть использовано при исследовании газовых потоков, контроля качества оптических элементов. Устройство содержит одномодовый лазер, объектив, самонаводящийся фильтр Цернике, установленный в задней фокальной плоскости объектива, систему регистрации изображений. Самонаводящийся фильтр Цернике выполнен в виде слоя поглощающего вещества толщиной, не превышающей длины перетяжки сфокусированного пучка зондирующего излучения, обладающего свойством уменьшения коэффициента поглощения под действием излучения в результате эффекта просветления. В качестве источника излучения используют лазер непрерывного действия или импульсный лазер с возможностью включения излучения на заданный промежуток времени, при этом импульс излучения включают с опережением начала времени экспозиции на время, необходимое для наведения фильтра, и выключают после окончания времени экспозиции регистрирующего устройства. Изобретение обеспечивает возможность использования фазоконтрастного метода на установках, характеризующихся наличием вибраций. 3 ил.

Способ получения голографических интерферограмм фазового объекта // 2500005

Изобретение может быть использовано при измерении малых разностей хода (менее 0,1λ длины волны) слабых оптических неоднородностей в прозрачных средах, например, при обтекании тел в потоках малой плотности, распыливании топлива из форсунок в разреженное пространство, изучении процессов смешения, воспламенения и горения топлив, обнаружении диффузных пограничных слоев. Способ включает последовательную запись на регистрирующей среде опорного пучка и объектного пучка, прошедшего сквозь фазовый объект. Объектный пучок перед записью разлагают с помощью дифракционного элемента на дифрагированные пучки нулевого и высших порядков дифракции и используют нулевой порядок дифракции, который пропускают сквозь фазовый объект как в прямом, так и в обратном ходе дифрагированных световых пучков на дифракционном элементе. Пучки N-х порядков дифракции, образованные в обратном ходе лучей через дифракционный элемент, возвращают одновременно в плоскость дифракционного элемента. Для регистрации объектного и опорного пучков регистрирующую среду устанавливают в одном из N сопряженных обратных пучков N-го порядка дифракции противоположного знака обратного хода лучей. Коэффициент чувствительности измерения определяют по формуле Ч=(N+1)·2, где N - (0, +1; +2; +3, +4…) - порядок дифракции. Технический результат - повышение коэффициента чувствительности измерения. 3 ил.

Способ голографической визуализации обтекания движущегося тела // 2502950

Способ реализуют посредством двухлучевого интерферометра с оптической системой для формирования опорного и объектного пучков, системой зеркал, установленных вдоль опорной и объектной ветвей, рабочей зоной, проекционным объективом и узлом регистрации голограммы. Голограмму регистрируют двухэкспозиционным методом. При первой экспозиции исследуемое движущееся тело в рабочей зоне отсутствует. Рабочую зону образовывают при помощи первой и второй плоскопараллельных пластин-зеркал, образующих с оптической осью равные углы, но противоположные по знаку. При второй экспозиции в рабочую зону сквозь отверстие, выполненное во второй плоскопараллельной пластине-зеркале, направляют тело, движущееся со сверхзвуковой скоростью, газодинамическое течение около которого исследуется, причем в это время в рабочей зоне распространяют объектный пучок, вектор E → которого параллелен вектору V ← скорости исследуемого движущегося тела, но противоположен по направлению. Технический результат - расширение технологической возможности способа голографической визуализации обтекания движущихся тел за счет получения распределении плотности в радиальном направлении путем фронтального просвечивания газодинамического течения. 1 ил.

Система регистрации параметров движущейся поверхности в быстропротекающих процессах // 2502956

Изобретение относится к области измерительной техники и касается системы регистрации параметров движущейся поверхности лайнера в быстропротекающих процессах. Система содержит расположенный перед поверхностью вдоль направления ее движения оптическое средство трансляции информации о динамике состояния поверхности, связанное с регистратором изображения поверхности. Средством трансляции информации о динамике состояния поверхности служит жесткий технический эндоскоп, обеспеченный возможностью подсветки регистрируемой поверхности. Кроме того, эндоскоп может быть оснащен каналом лазерной подсветки, а регистратором может служить цифровая камера. При этом цифровая камера может быть связана с вычислительным центром для обработки результатов регистрации. Технический результат заключается в повышении разрешающей способности системы. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.