Устройство для трансформации инфракрасного излучения в видидюе
О П Х-:.-+„;g И!Е
ИЗОБРЕТЕЙЙЯ
Союз Советских
Социалистических
Республик.
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства ¹â€”
М. Кл. А 61Ь 6/00
Заявлено 28.Ч1.1966 (№ 1084461f31-16) с присоединением заявки №
Гасударственный комитет
Совета Министров СССР аа делам изобретений и открытий
Приоритет
УДК 615.471:616-073.65:
:621.38 (088.8) Опубликовано 10.XII.1973. Бюллетень ¹ 47
Дата опубликования описания 22.IV.1974
Авт,оры изобретения Э. Б. Розенфельд, Е. A. Когырев, А. A. Вишневский и Б. А. Разыгрии
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСФОРМАЦИИ ИНФРАКРАСНОГО
ИЗЛУЧЕНИЯ В ВИДИМОЕ
Известны устройства для трансформации инфракрасного излучения в видимое, содержащие оптическую систему, преобразователь и экран.
Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем установлены приемная оптическая система, камерный вакуумный преобразователь и проекционная оптическая система. Это позволяет получить высококачественное визуальное изображение источника инфракрасного излучения, например, исследуемого участка поверхности тела человека путем повышения четкости, разрешающей способности и яркости визуального изображения.
Приемная оптическая система устройства выполнена в виде плоского металлического зеркала и системы асферических зеркал, что обеспечивает фокусирование инфракрасного излучения исследуемого участка на активную поверхность преобразователя.
Вакуумный преобразователь выполнен в виде слоя испаряющейся жидкости, например бецзо-масляной смеси, образующей активную поверхность и нанесенной на тонкую эластичную и гладкую подложку, расположенную в вакуумной камере, имеющей два герметично уплотненных окна, одно из которых предназначено для прохождения сфокусированного инфракрасного излучения, другое †д прохождения считывающего луча света. Благодаря этому вакуумный преобразователь обеспечивает преобразование сфокусированного инфракрасного излучения в тепловой рельеф активной поверхности.
Для преобразования теплового рельефа активной поверхности преобразователя в визуальное изображение, проектируемое на проекционный экран любого размера, проекционная оптическая система предлагаемого устройства
10 выполнена в виде источника света с фильтром, задерживающим инфракрасное излучение этого источника, конденсатора, зеркального обтюратора, отражающего зеркала, установленного в вакуумной камере преобразователя, и
15 системы проекции визуального изображения
»а экран.
На фиг. I изображена принципиальная схема преобразования рельефа активного слоя
20 в видимое изображение при помощи предлагаемого устройства, проекция темного поля; на фиг. 2 — то же, проекция светлого поля; на фиг. 3 — принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 4 — схема зеркального об25 тюр а тор а.
Предлагаемое устройство основано на так называемом принципе «проекции темного поля». Суть принципа состоит в следующем.
Пусть на абсолютно гладкую поверхность
30 растянутой эластичной пластмассовой пленки
220427
3 (подложки) равномерно нанесен тончайший активный слой 1 специальной жидкости, легко испаряющейся при падении на поверхность пленки инфракрасного излучения (ИКИ). Такой активной жидкостью может служить, например, бензо-масляная смесь. Сфокусипованное инфракрасное изображение падает нормально на поверхность слоя этой жидкости.
Расположим с двух сторон от пленки два плоских зеркала 2 и 3, соответственно одно сплошное и другое, выполненное в виде набора большого числа зеркальных пластинок определенной формы, разделенных определенным образом выбранными промежутками.
Пусть под углом Брюстера, при котором весь падающий световой поток отражается от поверхности, на слой 1 активной жидкости сквозь промежутки зеркальных пластинок (зеркальный слой находится со стороны пленки) падает параллельный пучок света от внешнего источника света 4. Очевидно, что при абсолютно гладкой поверхности активного слоя отраженные от поверхности пленки лучи останутся параллельными.
Сплошное зеркало 2 установлено так, что отразившиеся от слоя 1 лучи света падают на него под прямым углом к нему. При этом, эти лучи точно обратным путем (зеркало 2, активный слой 1, промежутки зеркальных пластинок зеркала 3) вернутся обратно к источнику света 4.
В этом случае отражения от зеркальных поверхностей плоскопараллельных пластинок зеркала 3 в сторону проекционного объектива 5 не будет, следовательно, экран 6 будет оставаться темным.
При падении тепловых лучей (ИКИ) на поверхность слоя активной жидкости последняя будет деформироваться, так как, во-первых, в местах большего выделения тепла происходит более интенсивное испарение слоя и, вовторых, в тех же местах уменьшается сила поверхностного натяжения пленки по сравнению с более холод ными местами. Таким образом, активный слой воспринимает температурный рельеф.
Теперь параллельный пучок света, пройдя сквозь промежутки между пластинками зеркала 3 и отразившись от искаженной тепловым изображением поверхности активного слоя 1, не сможет вернуться обратно к источнику 4 света. Отраженные лучи обязательно упадут на зеркальную поверхность плоских пластинок зеркала 3 и будут отброшены в сторону проекционного объектива 5. На экране 6 возникает изображение светлых (не затемненных зеркальными полосками) мест поверхности активного слоя.
Чтобы увидеть на экране проекцию мест, находящихся в тени зеркальных полосок, необходимо переместить последние на ширину одной полоски (предполагается, что ширина полосок равна ширине промежутка между ними) в плоскости их установки. Если делать такие перемещения достаточно быстро, то глаз, воспринимающий проекционное изображение на экране, не заметит чередование темных и светлых полос.
Такое перемещение зеркальных пластинок можно сделать, например, следующими двумя способами: путем возвратно-поступательного движения в случае использования вибрационного электродвигателя, питаемого непосредственно от сети переменного тока 50 гц, и путем вращения в случае расположения зеркальных пластинок на вращающемся диске.
Очевидно, что с точки зрения упрощения механики последний случай предпочтительный.
Поэтому в дальнейшем в описании будет
15 иметь место именно этот случай.
В общем случае форма зеркальных пластинок может варьироваться в весьма широких пределах, и это не приведет к заметным искажениям наблюдаемого изображения.
20 К зеркальным пластинкам предъявляются следующие требования: на поверхности кадавра их должно быть достаточно много (число определяется расчетом и зависит от многих факторов), они должны быть одинаковой формы
25 и иметь один закон расположения.
На фиг. 4 изображен один из возможных вариантов расположения зеркальных пластинок на вращающемся диске, который является по существу зеркальным обтюратором.
30 Нестабильность скорости вращения электродвигателя 7 зеркального обтюратора (если она лежит выше скоростей мелькания) не должна сказываться на качестве проектируемой картины.
35 С точки зрения повышения чувствительности прибора необходимо размеры асферического зеркала, фокусирующего ИКИ, брать как можно больше, зеркальный абтюратор располагать как можно дальше от поверхности ак40 тивного слоя 1, а число зеркальных пластинок брать достаточно большим. С этой точки зрения желательно активный слой располагать в специальной камере, в которой в процессе проекции теплового изображения на поверх45 ность активного слоя можно создавать резко разряженную атмосферу для более быстрого испарения жидкости.
С точки зрения уменьшения искажений теплового изображения при проекции на экран
50 необходимо сплошное зеркало 2 располагать к поверхности активного слоя как можно ближе.
В соответствии с изложенным предлагаемое устройство содержит три основных системы:
55 приемную оптическую систему, камерный вакуумный преобразователь и проекционную оп,тическую систему. Приемная оптическая система выполнена в виде плоского металлического зеркала 8 и системы асферических зер60 кал 9 и 10. Вакуумный преобразователь выполнен в виде вакуумной камеры 11, имеющей два герметично уплотненных окна, из которых окно 12 служит для пропускания сфокусированного ИКИ, а окно 13 — для пропускания
65 считывающего луча света от источника 4.
220427
Внутри камеры расположена тонкая эластичная и гладкая пленка, на которую нанесен слой 1 испаряющейся жидкости, образующий активную поверхность. В камере 11 расположено также отражающее сплошное зеркало 2 проекционной оптической системы. Последняя содержит источник 4 света с фильтром 14, задерживающим ИКИ источника, конденсор 15, зеркальный обтюратор — зеркало 3 с чередующимися отражающими и неотражающими полосками, расположенными на диске, который приводится во врагцение от электродвигателя 7. а также систему проекции визуального изображения нл экран 6. B эту систему входят п,чоское зеркало 16 и проекционный объектив 5.
Процесс работы с предлагаемым устройством происходит следу.ощим образом.
На поверхность тончайцтей пленки (подложки) разгерметизированной камепы 11 аэрозольным способом наносится тончайший активный слой специальным находящимся в камере распылителем (на чертеже не показан1.
Разгерметизация камеры делается для того, чтобы уменьшить испарение жидкости пни отсутствии проекции теплового изображения на поверхность активного слоя. С момента подачи теплового изображения па поверхность активного слоя камера герметизир ется путем закрывания соответствующих кранов, и произвочится откачка атмосферы из камеры.
Инфракрасное излучение от объекта падает па сп,чошное плоское металлическое зеркало
8. OInameIII!ne от него л1чи фокусипъются системой асферических зепкал 9 и 10. Отброшенные зеркалом 9 л чи через отверстие зерка.ча 10 и специальное стекло верхнего окна
12 камепы 11 попадают íà поверхность активного слоя 1.
Под действием тепловых лучей поверхность жидкости постепенно деформипуется. и па проекционном экране 6 проступает тепловое изображение исследуемого объекта.
Быстрая система темных и светлых полос на экране 6 осугцествляется с помощью электродвигателя 7 зеркального обтюратора. ч опмирование параллельного пучка света от источника 4 осуществляется конденсором 5.
Перед конденсором погмещен теп,човой фильтр 14 для устранения паразитного влияния тепловых лучей от проекционного источника 4 света. Плоское зеркало 16 с,чмжит для поворота лучей видимого света на 90 .
Время появления видимого образа теплового изображения на экране 6 зависит от чувствительности прибора и интенсивности ИКИ объекта.
С экрана ведется фото- н киносъемка для регистрации результатов исследования.
Предмет изобретения
1. Устройство для трансформации инфракрасного излучения в видимое, содержащее оптическую систему, преобразователь и экран, отличающееся тем, что, с целью получения высококачественного визуального изображения источника инфракрасного излучения, например, исс,чедуемого участка поверхности тела человека путем повьннення четкости. ра3решающей способности и яркости визуального изображения, в нем установлены приемная оптическая система, камерный вакмумный преобразователь и проекционная оптическая система.
2. Устройство по п. 1, отлич люгнее с я техг, что, с це,чью фокусирования инфракрасного излучения исследуемого участка на активную поверхность преобразователя, приемная оптическая система выполнена в виче плоского метал,чпческn!.о зепкала п системы астенических зеркал.
3. Устройство по п. 1. отлич ающееся тем, что, с целью преобразования сфок сипо. ванного инфракпасного нз. i .ения в теп.човой рельеф активной повепхностн. ппеобплзователь выполнен в вид< с,чоя псплпяюнгейсч жидкости. наппигмеп бен;n-масляной смеси. обпазующей актпвнмю повепхность. 1анесенной нл тонкую. эчлстичнi.lо и гладк ю по tложку, плспочоже|нл.ю в влкгл ной камере, име.отпей два гепметично п.чотпенных окна—
nZI!O ДЛЯ ПРОХОжЧЕНПЯ СфОКМСПРОВаННОГО ИНAP3KP3C!1OI ИЗЛ ЧЕННЯ, ЧПМГОŠ— ДЛЯ ППОхожчeпия считывающего луча света.
4. Устройство по п. 1. отлич аюпов ее с я техт, что, с це,чью преобразования теплового речьефа активной повепхности преобпазователя в IIII3yaльное изображение. проектир емс е Н3 ппоекцнонный экр3!I любого p33мепл, ппоекцноннля оптическая система BhITIO;IIIpнл в виде источника света с фильтром, задерживлюгпим инфракрасное излучение источника светл. конденсора, зеркального обтюратора, отраж3югпего зеркала. установленного R влк д мной камере преобразователя, н системы проекции визуального изображения на экран.
220427
Уи2 +
Составитель Е. Ланцбург
Техред Т. Миронова
Корректор A. Васильева
Редактор А. Сорокин
Типография, пр. Сапунова, 2
Заказ 837/1 Изд. ¹ 290 Тираж 467 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий
Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5
