Устройство для получения цветныхтеневых изображений

О Л И С А Н И Е 00840713

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22)Заявлено 19.06.78 (21) 2634597/18-25 (5l)M. Кл. с присоединением заявки М—

G 01 N 21/45

Государственный комитет

СССР. (23) П риоритет ио денем изобретений и открытий .

О уб иковано 23.06.81. Бюллетень М 23 (53) уды(535 ° 322, ° 4 (088.8) Дата опубликования описания 23.06.81 (72) Автор, изобретения

Г. Д. Саламандра

Государственный научно — исследовательский энергетический,: институт им, Г. M. Кржижаттовского (7l ) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ

ТЕНЕВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ

Изобретение относится к приборам для исследования теневым методом оптических неоднородностей в прозрачных средах и может быть использовано при изучении обтекания тел сверхзвуковым потоком, исследовании взрывных процессов, изучении процессов, идущих в сильных магнитных и электрических полях и т,д, Известно устройство (схема Теплера), позволяющее визуализировать оп1Î тические неоднородности прозрачной среды. Эта оптическая схема включает в себя осветительную часть и приемную часть с визуализирующей диафрагмой (ножом Фуко). Исследуемая оптическая

15 неоднородность просвечивается световым пучком, сформированным осветительной частью схемы, В фокальной плоскости основного объектива устаj 20 навливают нож Фуко, перекрывающий часть изображения источника света.

До тех пор, пока среда однородна, плоскость изображения освещена равно2 мерно. Освещенность ее пропорциональна ширине незадиафрагмированной ножом Фуко части изображения источника света. Лучи, проходящие через неоднородность, отклоняются. Построенное ими изображение источт, а света смещено относительно изображения, построенного неотклоненными лучами.

В зависимости от направления смещения, отклоненные лучи либо проходят над кромкой ножа, либо задерживаются им.

Теплеровское изображение прозрачной среды представляет совокупность зон, освещенность которых отличается от освещенности фона 1 1).

Недостатком этого устройства является небольшой диапазон измерения.

Он не превосходит ширину изображения источника света. Расширение диапазона измерения за счет увеличения ширины изображения источника света сопровождается уменьшением чувствительности.

Наиболее близким по технической сущности к .предлагаемому является устройство для получения цветных теневых иэображений, содержащее источник света с щелевой осветительной диафраг- 5 мой и приемную часть с многоцветной визуализирующей диафрагмой, выполненной в виде прямоугольника, составленного из расположенных в один ряд фигур, контрастирующих цветов (фильт- 10 ров/, В отсутствие оптической неоднородности изображение источника света совмещают с одним из фильтров визуализирующей диафрагмы. Плоскость изображения окрашивается в цвет этого 15 фильтра. Лучи света, отклоненные, неоднородностью, строят изображение осветительной диафрагмы на других фильтрах визуализирующей диафрагмы, что вызывает появление в плоскости 2О изображения цветов, отличных от фо на. По цвету каждой зоны изображения судят о величине составляющей углового отклонения света в направлении, перпендикулярном боковым кромкам фильтров I 2), Недостатками известного устройства являются небольшая чувствительность, лимитируемая шириной фильтров визуализирующей диафрагмы (смещение 5в изображения осветительной диафрагмы в пределах одного фильтра не сопровождается изменением цвета в плоскости изображения) и невозможность увеличить диапазон измерения при 35 сохранении чувствительности и цветового контраста в изображении неоднородности. Увеличение ширины фил ьт ров со пров ожда ет ся уменьшением чувствительности, Использование фильт- 4р ров не только спектральных цветов, но и их оттенков снижает контраст

I изображения.

Кроме того, недостатком известного устройства является невысокий 45 контраст в изображении неоднородной среды, связанный с появлением смешанных цветов, обусловленных смещением изображения источника света на часть ширины фильтра визуализирующей диафрагмы.

Цель изобретения — увеличение чувствительности, расширение диапазона измерения и-повышение контраста изображения неоднородной среды.

Поставленная цель достигается тем, что визуализирующая диафрагма содержит боковые фигуры и цеитраль840713 4 ную фигуру прямоугольной формы шириной не более 1/6-1/4 ширины боковых фигур, примыкающих к ней и друг к другу параллельными сторонами и ограниченных по высоте по заданному закону с одной стороны от центральной фигуры бесцветным экраном, а с другой стороны — непрозрачным экраном, причем высота изображения осветительной диафрагмы превьппает наибольшую высоту боковых фигур.

При этом высота боковых,.игур ограничена кривой вида /=Ca", где

С вЂ” половина наименьшей высоты боковой фигуры; а — отношение высот фигуры при перемещении по оси х на единицу.

Кроме того, высота боковых фигур может быть ограничена кривой вида

М=+ (G+bx) где n — величина, характеризующая по. рядок кривой боковой фигуры;

Ь вЂ” отношение полуразности наибольшей и наименьшей высот боковой фигуры к ее ширине при n = 1.

На фиг.1 представлена оптическая схема устройства; на фиг.2 и 3 — вариант выполнения фигур с бесцветным и непрозрачным экранами; на фиг.4 взаимное расположение визуализирующей диафрагмы и изображения осветительной диафрагмы.

Устройство содержит последовательно расположенные на одной оптической оси источник 1 света, конденсатор 2, щелевую осветительную диафрагму 3, объективы 4 и 5, визуализирующую диафрагму 6 и съемочную камеру 7.

На фиг.2 изображена фигура визуализирующей диафрагмы 8 с бесцветным экраном 9, ограничивающим ее высоту кривой, описываемой показательной функцией вида g "- +СО . Чем меньше величина h,òåì круче идет кривая.

При смещении по оси х на величину

h высота фигуры возрастает в а раз ° Величина С определяет минимальную высоту фигуры. Она не менее 1/10 высоты изображения осветительной диафрагмы. Максимальная высота не более высоты изображения осветительной диафрагмы.

На фиг.3 изображена фигура визуализирующей диафрагмы 10 с непрозрачным экраном 11, ограничивающим ее высоту кривой того же типа. При смещении по оси х на величину h высота, незадиафрагмированной экраном части, фигуры возрастает в а раз. Величина

840713

С определяет размер минимального просвета экрана. Максимальный просвет не 5олее высоты изображения осветительной диафрагмы.

Фиг.4 иллюстрирует взаимное расположение фигур 12-18 визуализирующей диафрагмы с бесцветным 19 и непрозрачным 20 экранами и изображения осветительной диафрагмы 21, Фигуры

12-14 визуализирующей диафрагмы, ограниченные по высоте бесцветным экраном 19, примыкают друг к другу и к центральной фигуре 15 диафрагмы шириной 1о не более 1/6-1/4 ширины

1 остальных фигур визуализирующей диафрагмы1 С другой стороны к центральной фигуре примыкают фигуры

l6-18 с непрозрачным экраном 20.

Изображение осветительной диафрагмы 21 высотой не менее наибольшей 20 высоты фигур визуализирующей диафрагмы и шириной не больше ширины ее центральной фигуры совмещено с центральной фигурой диафрагмы так, что их боковые стороны параллельны.

Устройство работает следующим образом.

Изображение источника 1 света конденсором 2 строится в плоскости осветительной диафрагмы 3, вырезаю- 30 щей из него равномерно освещенную площадку прямоугольной формы. Объектив 4 создает параллельный пучок света, просвечивающий прозрачную неоднородность S, помещенную между З5 объективами 4 и 5. Объектив 5 собирает лучи и строит в фокальной плоскости изображение осветительной диафрагмы 3

Визуализирующая диафрагма 6 установлена в той же плоскости так, что

40 изображение осветительной диафрагмы совмещается с ее центральной фигурой.

До тех пор, пока исследуемая сре.да однородна, плоскость изображения окрашена в цвет центральной фигуры

15, виэуализирующей диафрагмы. э

25

1. Устройство для получения цветных теневых изображений, содержащее источник света с щелевой осветительной диафрагмой и приемную часть с многоцветной визуализирующей диафрагмой, выполненной в виде прямоугольника, составленного из расположенных в один ряд фигур контрастирующих цветов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, расширения диапазона измерения и по- вышения контраста изображения, визуализирующая диафрагма содержит боковые фигуры и центральную фигуру прямоугольной формы шириной не более

1/6-1/4 ширины боковых фигур, примыкающих к ней друг к другу параллельными сторонами и ограниченных по высоте по заданному закону с одной стороны от центральной фигуры бесцветным экраном, а с другой — непрозрач50

При появлении в поле- зрения оптической неоднородности изображение, построенное лучами, прошедшими через неоднородность,.смещается, Смещение изображения осветительной диафрагмы в пределах одной из фигур 12-14 с бесцветным экраном 19 в направлении, перпендикулярном их боковым сторонам, сопровождается изменением чистоты цвета при сохранении цветового тона.

При смещении изображения освети тельной диафрагмы в пределах одной из фигур 16-18 с непрозрачным экрано ..c2

20 при сохранении одного и того же цветового тона изменяется яркость в плоскости изображения.

Замена прямоугольных фильтров в известном устройстве фигурами контрастирующих цветов, ограниченными по высоте бесцветным и непрозрачным экранами, позволяет использовать в качестве независимых параметров теневой картины цветовой тон, чистоту цвета и его яркость. Это разрешает увеличить чувствительность, расширить диапазон измерения, улучшить контраст в изображении неоднородности.

Чувствительность возрастает за счет того, что смещение изображения осветительной диафрагмы в пределах фигуры одного цветового тона сопровождается, в зависимости от направления смещения, изменением чистоты цвета или изменением яркости в плоскости изображения.

Диапазон измерения может быть увеличен при сохранении чувствительности и контраста изображения, так как чувствительность определяется не шириной цветной фигуры, как в известном устройстве, а параметрами кривой, ограничивающей высоту боковых фигур виэуализирующей диафрагмы.

Формула изобретения

7 84071 ным экраном, причем высота изображения, осветительной диафрагмы прево, ет наибольшую высоту боковых фигур.

2. Устройство по п.l, о т л и ч аю щ е е с я тем, что высота боковых фигур ограничена кривой вида р+Сц, ( где С вЂ” половина наименьшей высоты боковой фигуры; а — отношение высот фигуры при перемещении по оси х на единицу °

3. Устройство по п. 1, о т -л и ч аю щ е е с я тем, что высота боковых, фигур ограничена. кривой вида =+(С+Ь)Г 15 где n — величина, характеризующая порядок кривой боковой фигуры", Ь вЂ” отношение полуразности наибольшей и наименьшей высот боковой фигуры к ее ширине прип = l.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Васильев Л. А. Теневые методы, "Наука", 1968, с,l9, 2. Саламандра Г. Д, Фотографические методЫ исследования быстропротекающих процессов. М., "Наука", 1974, с,28 (прототип).