Способ пространственного анализа светового потока

 

Изобретение относится к оптике и может быть использовано для получения неискаженных атмосферой изображений астрономических объектов при наземных наблюдениях в реальном масштабе времени. Цель - повышение эффективности анализа. Исходный избыточный световой поток разбивают на субпотоки, осуществляют их изохронность при распространении к входной апертуре объектива, входные апертуры субпотоков располагают на входной апертуре объектива так, что на объектив падает безызбыточный поток, регистрируют интенсивность светового потока в плоскости изображения объектива, диаметр субпотоков выбирают таким, чтобы среднеквадратичное возмущение фазы плоской волны от исследуемого объекта в пределах границ субпотока не превышало допустимой погрешности фазы компонент Фурье результирующего изображения, безызбыточный поток, падающий на объектив, формируют из всех субпотоков, а безызбыточность осуществляют расположением цетров каждого субпотока на входной апертуре объектива в точках, координаты которых определяют умножением удвоенного диаметра субпотока на элемент целочисленного двумерного разностного множества с кратностью "1". 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 G 03 Н 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BT0PCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4433035/3 1.— 25 (22) 31.05,88 (46) 15.03.90",Бюл. 9 10 (71) Институт радиофизики и электроники АН УССР (72) В,Н.Уваров и 10.В.Корниенко (53) 535,8(088,8) (5á) Мартынов Д.Я. Курс практической астрофизики. N.: Изд-во физ.-мат,лите. ратуры, 1960, с..455.

Rhodes M., Goodman J. J. 0pt. Soc.

Am., 1973, ч. 63, р. 647-657. (54) СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННОГО АНАЛИЗА

СВЕТОВОГО ПОТОКА (57) Изобретение относится к оптике . и может быть использовано для получения не искаженных атмосферой изоб; ражений астрономических объектов при наземных наблюдениях в реальном мас,штабе времени. Цель †.:повышение эффективности анализа, Исходный избыточный световой поток разбивают на субпотоки осуществляют их изохронноогь

Изобретение относится к оптике, в частности к способам интерферометрического анализа световых потоков, и может быть использовано для получения неискаженных изображений астроно мических и космических объектов сквозь неоднородную атмосферу.

Цель изобретения — повышение эффективности анализа.

На фиг.1 приведена схема одномерного преобразователя светового потока, с помощью которого осуществляют предлагаемый способ; на фиг,2 — схема

„„Я0„„1550470 А 1

2 при распространении к входной апертуре объектива, входные апертуры субпотоков располагают на входной апертуре объектива,так, что на объектив падает безызбыточный поток, регистрируют интенсивность светового пото.ка в плоскости изображения объектива, диаметр субпотоков выбирают таким, чтобы среднеквадратичное возмущение фазы плоской волны от исследуемого объекта в пределах границ субпотока не превышало- допустимой погрешности фазы компонент Фурье результирующего изображения, безызбыточный поток, падающий на объектив, формируют из всех субпотоков, а безызбыточность с

Ю осуществляют расположением центров каждого субпотока на входной апертуре объектива в точках, координаты которых определяют умножением удвоенно- С го диаметра субпотока на элемент целочисленного двумерного разностного мно- = жества с кратностью 1 . 2 ил.

И 11 использования преобразователя в оптическом телескопе.

Пространственно-частотный преобразователь установлен в исходном световом потоке 1 перед объективом 2. Поток разбивают на субпотоки 3 -3 .

Преобразователь представляет собой многоэеркальную перископическую сис- 1. тему, в которой каждый из субпотоков

3 -3 отклоняется парой зеркал 4,-4 и 5,-5 з в направлении, перпендикулярном распространению. Диаметр субпотока 3i-ЗБ сравним с длиной, на которой

1550470

1 среднеквадратичное атмосферное воз мущение фазы плоской волны от исследутемого объекта равно заданной величине погрешности фазы компонента Фурье pelзультирующего изображения.

Предположим, что спектр атмосферной турбулентности подчиняется закону Колмогорова-Обухова, среднеквадратичное значение поперечного возмущения фазы волнового фронта определяется форму лой ь -2ю 62(l rî,) (1) где 6 y — среднеквадратичное атмосферное возмущение фазы волнового фронта в точках, перпендикулярных распространению разделенных расстоянием 1; r — атмосферный диаметр когерентности, который приближенно мож- 20 но определить по диаметру кружка атмосферного эамытия звезды (т.е. содержащего 80Х энергии звезды), — о((в угловых секундах) го (г) Из формул (1) и (2)"получаем, что диаметр субпучка определяется фор мулой

1 5 7 (ббпр) Ь /Ы . (3) 3Р

Для средних атмосферных условий (Ы =1" ), выбирая допустимую ошибку измерения фазы компонента Фурье, при которой качество изображения практически не теряется (64@ < »/4), получаем диаметр субпотока 1 6,2 см.

На входе преобразователя центры субпотоков 3 у "3 являются узлами двумерной решетки с периодом, равным 40 размеру субпотока, причем все узлы решетки соответствуют центрам субпотоков З -36 и все субпотоки 3 -Зд перекрывают весь исходный световой поток 1. На выходе преобразователя цент-45 ры субпотоков 3 -Зэ также соответствуют узлам равномерной решетки, но в этом случае центру субпотока соответствует только тот узел, который определяется как произведение удвоенного шага решетки исходного потока на элемент двумерного целочисленного разностнога множества с кратностью "1". адин из примеров двумерного целочи -55 ленного разностного множества можно получить по формуле (3,х (mod р)I х0,1,2»,,,р-1, где i — натуральное число; р — моцуль множества,.являющийся простым числом, Выбрав р=7,,получим множество с коор-. динатами (0,0), (1,1), (2,4), (3,2), (4,2), (5,4), (6,1).

Математическим аппаратом для расчета разностных множеств является теория конечных полей и разностных множеств. Период решетки на выходе преобразователя равен удвоенному сечению субпотока, что позволяет избежать перекрытия пространственно-частотных окон пропускания, Оптические пути всех субпотоков 3„-3 в преобразователе одинаковы. Для выравнивания оптических путей различных субпотоков преобразователя каждый субпоток пропускают через компенсатор 6i-6 q. Он представляет собой два стеклянных клина, острые углы которых установлены навстречу друг другу, а сами клинья могут смещаться друг относительно друга

1 образуя плоскопараллельную пластину переменной толщины.

Преобразователь 8 устанавливают во вторичном зрачке телескопа 7, За преобразователем устанавливают объектив

9, которым формируют иэображение в фокальной плоскости 10, где устанавливают панорамный регистратор (например,фотопленку), Световой поток от исследуемого объектива пропускают через оптическую систему телескопа 7 и в выходном зрачке направляют на преобразователь 8, Каждый световой субпоток 3,-3 исходного потока 1 отклоняют с помощью сис" темы зеркал 44-4> и 5, — 5э на величину, равную разности координат исходного и регистрирующего потоков в направлении, перпендикулярном распространению, /

Панорамным регистратором, расположенным в фокальной плоскости линзы, регистрируют квазиизображения объекта с экспозицией, продолжительность которой превышает время когерентности, но не превоСходит времени замороженности атмосферных неоднородностей.

Зарегистрированное квазиизображение представляет собой совокупность систем интерференционных полос, в которой системе интерференционных полос одного пространственного периода взаимооднозяачно соответствуют пара субапертур регистрируемого и пара субапертур исходного потоков

5 155047

П6следующая математическая обработка результатов регистрации квазиизображения с учетом смещения субпотоков в преобразователе позволяет ofipe5 делить значение функции когерентности любой пары субпотоков регистрируемого и, следовательно, исходного потока в момент экспозиции.

Таким образом, предлагаемый 10 способ позволяет получить не искаженные атмосферой изображения в реальном масштабе времени с ди фракционным разрешением, а также мгновенные картины фазовых воз- 15 мущений на апертуре, создаваемые атмосферой. Эти картины можно использовать как для исследования атмосферы, так и для оценки правдоподобия восстановления изображения. 20

Получение не искаженных атмосферой изображений в реальном масштабе времени является основой решения ряда важных задач. В астрофизике это изучение быстропротекающих процессов в астрономических объектах наземными средствами, а также использовать крупные наземные телескопы на дифракционном пределе разрешения, В космонавтике это изучение и классификация искусственных околоземных тел при отсутствии орбитальных данных.

Эта задача более эффективно решается наземными средствами, чем космическими.

Формула изобретения

Способ пространственного анализа светового потока от объекта, наблюдаемого через случайно-неоднородную среду, заключающийся в том, что исходный световой поток разбивают на субпотоки, обеспечивают изохронность субпотоков при их распространении к входной апертуре объектива, располагают входные апертуры субпотоков на входной апертуре объектива таким образом, что на объектив падает безызбыточный поток, и регистрируют интенсивность светового потока в плоскости изображения объектива, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эффективности анализа, диаметры субпотоков выбирают такимн, чтобы среднеквадратичное возмущение фазы плоской волны от исследуемого объекта в пределах границ субпотока не превышало допустимой погрешности фазы компонента Фурье результирующего изображения, безызбыточный поток, падающий на объектив, формируют из всех субпотоков исходного светового потока, а для осуществления безызбыточности центры каждого субпотока располагают на входной апертуре объектива в точках„ координаты которых определяют умножением удвоенного диаметра субпотока на элемент целочисленного двумерного множества с кратностью и и

Составитель Л.Архонтов

Редактор Ю,Середа Техред Л.Олийнык, Корректор Э.Лончакова

ы, Заказ 271 Тираж 379 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям йри ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101