Устройство для регистрации оптических сигналов

Устройство для регистрации оптических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1, УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее входную оптическую систему, включающую последовательно установленные по ходу оптического луча диафрагму с прямоугольным отверстием и два .оптических объектива, а также электронно- . оптический преобразователь, включающий фотокатод, затвор и экран, отличающееся тем, что, с целью упрощения конструкции при возможности регулирования скважности изображения между объектива а1 размещен интерферометр Фабри - Перо, выполненный в виде оптического клина с углом 0, при вершине, определяемым из соотношения. . 2пЛР2 15Г где П« - показатель преломления материала интерферометра Фабри - Перо; г, фокусное расстояние второго по ходу луча объектива; N число кадров изображения на экране; LI, - размер рабочего участка гЬотокатода в перпендикулярном строке изображения направлении, 2, Устройство поп,1, отличающееся тем, что, с целью обеспечения покадровой многорядной регистрации , между интерферометром Фабри Перо и вторым по ходу электронного СП луча объективом размещен дополнительный интерферометр Фабри - Перо, ориентированный перпендикулярно первому и выполненный с углом д. вершине, определяемым из соотношения где Hj - показатель преломления материала дополнительного интерферометра Фабри - Перо; М число кадров изображения Ч вдоль строки; эо Lj- размер рабочего участка фо9 токатода в параллельном сл строке кадров изображения направлении,

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОб94АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU(II> (5ц4 Н 01 J 31/50

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВ"ГОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р:

- j. с с" °, у " ., ссТ 4

: с, 4 :,, U чс1

«ъ(21) 3700566 /3700565/24-21 (22) 23.02.84 (46) 07.09.85. Бюл. М 33 (72) М.С.Гуськова, Г.В.Колесов и И.M.Êoðæåíåâè÷ (53) 621.385 (088.8) (56) Imacon high зреей camara.. Проспект фирмы "John Had1and" (PhotograрЬ с Instrumentation) Ltd, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Я 1007145, кл. Н 01 J 31/50, 1981. (54) (57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ОПТИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ, содержащее входную оптическую систему, включающую последовательно установленные по ходу оптического луча диафрагму с прямоугольным отверстием и два оптических объектива, а также электронно- . ойтический преобраз ователь, включающий фотокатод, затвор и экран, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения конструкции при возможности регулирования скважности иэображения, между объективами pasмещен интерфером тр Фабри — Перо, выполненный в виде оптического клина с углом 81 при вершине, определяемым из соотношения, l

2в,٠— „p где П вЂ” показатель преломления материала интерферометра

Фабри — Перо; 2 — фокусное расстояние второго по ходу луча объектива; — число кадров изображения на экране;

4, — размер рабочего участка

Ьотокатода в перпендикулярном строке изображения направлении.

2. Устройство по п.1, о т л и ч а— ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения покадровой многорядной регистрации, между интерферометром Фабри—

Перо и вторым по ходу электронного луча объективом размещен дополнительный интерферометр Фабри — Перо, ориентированный перпендикулярно первому и выполненный с углом 9 при вершине, определяемым из соотношения 2

- 2n28xF2 м

:где п - показатель преломпения материала дополнительного интерферометра Фабри — Перо;

М - число кадров иэображения вдоль строки; — размер рабочего участка фотокатода в параллельном строке кадров изображения направлении.

865

1177

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к элек-. тронно-оптическим камерам, предна значенным для регистрации и анализа бьктропротекающих процессов в режиме покадровой съемки с временным разрешением в субнаносекундном и пикосекундном диапазонах.

Цель изобретения — упрощение конструкции при возможности регулирова- 10 ния скважности иэображения.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит первый 1 и второй 2 объективы, в фокальных плос-15 костях которых расположены соответственно диафрагма 3 с щелевым прямоугольным отверстием и фотокатод 4 электронно-оптического преобразователя (ЭОП) 5. Между объективами 1 20 и 2 расположены первый,6 и дополнительный 7 интерферометры Фабри — Перо, образованные оптическими клиньями.

Перед диафрагмой 3 расположен входной объектив 8, который может быть 25 опущен при регистрации параллельного излучения. ЭОП 5 снабжен экраном 9.

Устройство работает следующим образом.

O д

Изображение исследуемого процесса строится входным объективом

8 в плоскости диафрагмы 3 с прямо- угольным отверстием. После прохождения первого объектива оно попадает на первый интерферометр 6, в котором 35 происходит размножение оптического сигнала. Каждый вышедший из интер ферометра 6 пучок лучей после прохождения второго объектива 2 изобразит в его фокальной плоскости (на 40 фотокатоде) диафрагму 3 с отверсти ем прямоугольной формы, причем эти иэображения будут строиться на фотокатоде 4 ЭОП 5 с временной задержкой

2У /С, где 1: — оптическая длина пути между отражающими поверх. ностями первого интерферометра, С— скорость света. При этом расстояние между нижними границами изображений составит 2п 6, Р (для определенности SO считаем ряд изображений расположенными вертикально, а угол 8 — малым).

Спустя промежуток времени N gt после первого прохождения пучка через интерферометр на фотокатоде 4. будет SS построено N иэображений разных фаэ исследуемого процесса. При включении затвора ЭОП на его экране образуется

N кадров, моменты начала которых отличаются на g t = 21,/С, а их длительность определяется временем . срабатывания затвора. При этом каждый последующий кадр слабее по интенсивности засветки в (R

При первом прохождении интерферометра 6 световой пучок ослабляется в . (1-R,) (1-К,) раз.

Таким образом, возможное число N кадров определяется как минимально возможным размером одного кадра при заданном размере фотокатода ЭОП, так и коэффициентами отражения R и R

f наружных покрытий интерферометра, которые выбираются в соответствии с технологическими .возможностями.

Последний кадр ослаблен по интенсивности по сравнению с первым в (R, R ) раз, что определяет динамический диапазон К, устрочства соглас" но соотношению (К К,) )= К1/К, где

К вЂ” динамический диапазон ЭОП. Высота изображения на фотокатоде должна быть несколько меньше, чем расстояние между границами соседних изображений, чтобы не происходило склеивания кадров. Для этого вертикальный размер прямоугольного отверстия в диафрагме должен удовлетворять соотношению Ъ (Ь„, Р,, Р, где Р - фокусное расстоянйе первого объектива.

При наличии дополнительного интерферометра 7, ориентированного перпендикулярно первому интерферометру 6, световой пучок смещается во взаимно перпендикулярных направлениях.

Пусть дополнительный интерферометр

7 смещает световой пучок по горизонтали, а интерферометр 6 - по вертикали. В этом случае световой пучок, размноженный интерферометром 7, образует на фотокатоде 4 горизонтальный ряд из М изображений с временной задержкой g t = 2 g> /С.

Если оптическая длина пути между отражающими поверхностями интерферометра 6 1 выбрана такой,что 2f /С

МД t, т.е. f М „ то после окойчания формирования на фотокатоде 4 указанного горизонтального ряда изображений на дополнительный интерферометр 7 придет второй из лучей, размноженных интерферометром 6, который после размножения интерферометром

Составитель В.Гаврюшин

Редактор А.Козориз Техред Л.Микеш

Корректор И.Эрдейи

Заказ 5559/51 Тираж 679

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðoä, ул.Проектная,4 з 11778

7 образует второй горизонтальный ряд изображений, т.е. всего N рядов изображений. Таким образом, на фотокатоде

4 будет сформирована многорядная система изображений последовательных фаз регистрируемого процесса.

При включении затвора ЭОП 5 на его экране образуется многорядная система из М N кадров, моменты начала которых отличаются на д = 2f /С, а дли- 10 тельность их определяется временем срабатывания затвора. При этом каждый последующий кадр одного ряда в

К К раз слабее по интенсивности за-! светки, чем предыдущий. При первом 15 прохождении интерферометров 6 и 7 световой пучок ослабляется в (1-Ri<} (1 — R1)(1-К2)(1"К2) Pas.

Послений кадр ослаблен по интенсНВНосТН засвеТки ло сравнению с первым в (R1К1) (К2R2) раз что оп ределяет дйнамический диапазон предлагаемого устройства согласно соот" ношению (К,R1)й 1 (К К )м = K1/K.

Размеры 0 и Ъ прямоугольного отверстия диафрагмы должны быть несколько меньше, чем соответственно расстояние между началами соседних изображений в ряду между нижними границами соседних рядов, чтобы не быпо сливания. кадров. Для этого размеры прямоугольного отверстия в диафрагме должны удовлетворять следующим условиям:

Lñ Fg L+Fg а — - —, Ь (—

М Fa

Таким образом, в устройстве может быть использован ЭОП более простой конструкции, содержащий затвор, но не имеющий систем развертки кадров по экрану.

Устройство апробировано в электронно-оптической камере, предназначенной для покадровой съемки в субнаносекундном диапазоне. В камере в качестве входного объектива выбран. объектив с фокусным расстоянием Р о

20 мм, фокусные расстояния объективов 1 и. 2 составляют F1 F 70 мм, толщина клиньев, используемых для первого и дополнительного интерферометров, составляют соответственно

1, 2 мм и 3,6 мм. Размеры диафрагмы

14 ° 7 мм, углы 01 4,1, 82 ° 2,3

Коэффициенты отражения светоделительного покрытия на гранях клиньев

R1R1 и К К выбраны равными 0,9, что обеспечивает возможность получения трех строк по три кадра в ряду на экране ЭОП, причем интенсивность изображения на первой и третьей строках различается примерно в 2 раза. В камере используется ЭОП типа

МФ-2, содержащий затвор и усилитель яркости УМК-92.