SU873054A1 - Многоцветна линейна визуализирующа диафрагма теневого прибора - Google Patents

Description

I. . -; . Изобретение относитс  к приборам дл  исследовани  оптических неоднородностей в прозрачных средах теневым методом и может быть использовано при изучении обтекани  тел сверхзвуковым потоком, исследовании проце сов горени  и взрыва, изучении взаимодействи  сильных ударных волн в ударных и детонационных трубах и т.п. Известна многоцветна  кольцева  визуализирующа  диафрагма, вьшолнейна  в виде -круга, к которому примцкают кольца -контрастирующих цветных тонов l 3 Однако така  кольцева  визуализирующа  диафрагма позвол ет определить только величину угла, на который отклон ютс  лучи света в объекте исследовани , оставл   открытым о направлении, в котором отклон ютс  лучи. Наиболее близким техническим решением к предлагаемому  вл етс  многоцветна  линейна  визуализирукща  диафрагма, выполненна  в виде одинаковых по размерам плотно примыкающих . друг к другу пр моугольных фильтров 2. Однако при использовании этой мно- гоцветной линейной визуализирующей диафрагмы увеличение диапазона теневого прибора св зано либо с згменьше- нием чувствительности (при увеличении ширины фильтров), либо с уменьшением цветового контраста в изображении объекта исследовани  (при увеличении количества фильтров за счет использовани  фильтров, мало отличающихс  по цвету). Кроме того, дешифровка изображени , полученного с помощью многоцветной линейной визуализирующей диафраг1« 1, затруднена. При смещении изображени  осветительной диаф- i рагмы на часть ширины фильтра визуализирующей диафрагмы в изображении объекта исследовани  по вл ютс , цвета, образовавшиес  при смещении двух световых потоков, прошедших через соседние фильтры. В силу того, что одинаковые цвета могут иметь различный спектральный состав, часто глаз не может установить различие между цветом монохроматического излучени  и таким же цветом, полученным аддитивным смещением двух световых потоков . Например, нельз  различить два желтых цвета, один из которых обра-зован излучением одной длины волны, а второй - получен в результате сложени  красного и зеленого световых потоков в KaiFOM-TO определенном соот ношении . Цель изобретени  - увеличение диапазона измерени  прибора при сохра нении чувствительности и облегчение дешифровки цветного изображени  объекта исследовани . Поставленна  цель достигаетс  тем что многоцветна  линейна  визуализирующа  диафрагма теневого прибора в виде примыкающих друг к другу пр моугольных фильтров выполнена из одина ковых по размерам нейтральных фильт . ров различной оптической плотности, между которыми расположены пары филь ров дополнительных цветов, причем оп тическа  плотность нейтральных фильт goB равна 0,3-3, а различие их опти ческих плотностей не менее 0,2. На чертеже представлено взаимное расположение визуализирующей диафрагмы и изображений щелевой ответительной диафрагмы, построенных лучами света, прошедшими через однородную среду и через объект исследовани . Визуализирующа  диафрагма выполнена из одинаковых по размерам пр моугольных нейтральных фильтров 1-6 различной оптической плотности , имеющих ширину, равную ширине изображени  осветительной диафрагмы , между которыми парами расположены фильтры дополнительных цветов 7 и 8, 9 и 10, 11 и 12, 13 и 14 15 и 16 тех же размеров. Оптическа  плотность фильтров лежит в интервале 0,, а различие между ними составл ет не менее 0.2. Кооме того на чертеже показана осветительна , диафрагма 17 с ее изображени ми 18 и 19. В данном случае перва  пара цвет ных Фильтров 7 и 8 соответственно з лено-голубого и красного цвета. Вто ра  пара фильтров 9 и 10 соответственно голубого и оранжевого цвета. Фильтр Н зеленого цвета, Фильтр 12 44 пурпурного цвета. Фильтры 13 и 14 соответственно желтого и синего а филЬтры 15 и 16 соответственно желтозеленого и фиолетового цвета. Визуализирующа  диафрагма работает -следующим образом. В ОТСУТСТВИИ объекта исследовани  ее устанавливают в Фокальной плоскости основного объектива приемной части теневого прибора так,- чтобы изображение осветительной диафрагмы 17 попало на один из цветных фильтров визуализирующей диафрагмы, например , на зеленый фильто 11. Изображение однородной среды окрашиваетс  в зелёный цвет. Лучи света , отклоненные в объекте исследовани  , стро т смещен - №ie изображени  осветительной диафр .агмы, например 18 и 19, обозначенные на чертеже пунктирными лини ми. По мере смещени  изображени  осветительной диафрагмы вправо(положение 18) в изображении оптически неоднородной Среды уменьшаетс  чистота зеленого цвета за счет разбавлени  насыщенного зеленого белым, полученным при смешении в равных дол х световых потоков, проход щих через зеленый фильтр и соседний с ним фильтр дополнительного цвета. При дальнейшем смещении изображенин осветительной диафрагмы вправо увеличиваетс  чистота дополнительного (пурпурного) цвета. Насыщенный пурпурный цвет по вл етс , когда изображение осветительной ди-i афрагмы целиком попадает на пурпурный фильтр (положение 19). Пеоекоытне части изображени  осветительной диафоагмы нейтоальным Фильтоом 4 влечет за собой уменьшение  окости пуопуоного цвета.и, наконец , по вление ахроматического тона, степень черноты которого определ етс  оптической плотностью фильтра 4. Желтый цвет в изображении объекта исследовани  по вл етс , когда изображение осветительной диафрагмы начинает выходить из-за нейтрального фильтра 4 и попадать на фильтр 13 (желтый фильтр). По мере смещени  вправо  ркость желтого цвета в изображении объекта исследовани  будет расти и т.д. Использование фильтров дополнительных цветов в сочетании с нейтральными фильтрами различной оптической плотности позвол ет не только- расширить цветовую и  ркостную гамму в изображении объекта исследовани , но и увеличить диапазон измерени  теневого прибора при сохранении чувствительности .

Дл  обеспечени  нормальных уело- ВИЙ работк визуализирующей диафрагмы оптические плотности вход щих в нее нейтральных фильтров должны удовлетвор ть двум услови м:фильтр с минимапьной оптической плотностью должен обеспечить изменение  ркости цветного светового потока не менее, чем в два раза; при полном перекрывании ичобоажени  осветительной пиафрагмы нейтральными фильтрами  ркости проход щих через них световых потоков должны различатьс  на величину, в несколько раз превосход щую порог  ркости (порог светлоты). Желательно максимально возможное различие.

Дл  удовлетворени  первого требовани  достаточно ограничит снизу оптическую плотность D нейтральных фильтров. Поскольку коэффициент пропускани  Т и оптическа  плотность св заны соотношением D Ig f/T первое условие выполн етс  при ,3.

Фехнером и другими исследовател м показано, что величина относительного порога  ркости (различие  ркостей глаз обнаруживает как различие светлот ) в диапазоне  ркостей 1 нт1000 нт составл ет 2%. Логарифм порогового изменени   ркости составл ет 0,01 .

Оценим максимальное количество нейтральных фильтров, которое может понадобитьс  дл  изготовлени  визуализирующей диафрагмы, обеспечиваю-., щей максимально возможный дл  прибора ИАБ-451 (наиболее распространенный теневой прибор) диапазон измерени ;

При выходном зрачке прибора 30 мм и высоте визуализирующей диафрагмы 15 мм длина ее рабочей части не должна первосходить 25 мм. Минимальна  ширина фильтра 0,8 мм. (При меньшей ширине станов тс  заметными дифракционные помехи, снижающие разрушающую силу прибора). Дл  создани  визуализирующей диафрагмы, содержащей п пар цветных фильтров, необходим п + 1 нейтральный фильтр. Необходимо количество нейтральных фильтров легко получить из соотношени 

(2п- -п-|- 1), где А - ширина фильтра, мм. При А 0,8 мм пЛ10. Необходимое количество нейт-- ральных фильтров составл ет I Г. При изменении оптических плотносг тей нейтральных фильтров в интервале 0,3-3 (глаз хорошо регистрирует это различие ) легко выполнить второе требование. При различии оптических плотностей фильтров на 0,2 в интервале оптических плотностей 0,33 можно создавать равноконтрастную шкалу  ркостей, состо щую из 14 полей . Различие оптических плотностей

нейтральных фильтров на 0,2 обеспечивает различие в 20 порогов светлоты .

Предлагаема  визуализирующа  ди- афрагма позвол ет кодировать отклонение света в объекте исследовани  цветовым тоном, чистотой цвета и  ркостью хроматических и ахроматических цветов. Цветова  гамма в изображении объекта исследовани  расшир етс  за счет использовани , кроме хроматических цветов, черного цвета и всех оттен1 ов серого.

Чувствительность теневого прибора , работающего с предлагаемой

визуализирующей диафрагмой, лимитируетс  шириной ее фильтров. Поскольку на п пар цветных фильтров приходитс  п + 1 нейтральный фильтр, ди- апазон измерени  прибора, использующего визуализирующую диафрагму, значительно больше, чем при использовании известной диафрагмы с тем же числом цветных элементов. Таким образом, обеспечиваетс  увеличение диапазона

измерени  при сохранении чувствительности .

Дешифровка цветного изображени  объекта исследовани  при использовании предлагаемой визуализирующей диафрагмы не представл ет труда, так как при любой последовательности размещени  пар фильтров сохран етс  однозначное соответствие между смещением изображени  осветительной диафрагмы и цветовой гаммой в изображении объекта исследовани .

Claims (2)

1. Саламандра Г. Д. Фотографические методы исследовани  быстропротекающих процессов. М., Наука, 1974, с. 28.

2. Васильев Л. А. Теневые методы. М., Наука, 1968, с. 46 (прототип ) .

1 7 S 2 S 10 . 3 ff /г / II I / / / III

f7 / /5 / 5 fS 16 I J I I I