Оптический анализатор спектра

Оптический анализатор спектра

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение может быть использовано при оперативном исследовании поверхности Земли. Оптический анализатор спектра содержит проекционный ,объектив 1, перестраиваемый эталон 4 с механизмом 5 перемещения, оптический интегратор 6 в виде сферической линзы, фотоприемник 7, объектив 3, конденсатор 2, установленный параллельно плоскости изображения объекта и выполненный в виде зеркальной поверхности, находящейся в пределах объема, ограниченного плоскостями, параллельными плоскости х,у, и пересекающими ось z , перпендикулярную осям х,у, в определенных точках, расчетные значения которых указаны в описании изобретения. В описании изобретения указаны также расчетные значения величин проекций объекта на плоскости х,а, и y, Оптический анализатор спектра имеет повышенную разрешающую способность по частоте без изменения полосы анализа при исследовании пространственных спектров наклонных плоских объектов. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. Ф (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (!1) Ai (51) 4 G 06 G 9 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПОДБЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4141494/24-21 (22) 31.10.86 (46) 07.12.88. Бюп. )) 45 (71) Горьковский научно-исследовательский радиофизический институт и Горьковский государственный университет им. Н.И. Лобачевского (?2) С.О. Кузнецов и А.В. Шишарин (53) 681.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11 1018132, кл. 0 06 G 9/00, 1983.

Зверев В.А., Орлов Е.Ф. Оптические анализаторы. — М,: Советское радио, 1971, с. 106. (54) ОПТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗАТОР СПЕКТРА (57) Изобретение может быть использовано йри оперативном исследовании поверхности Земли. Оптический анализатор спектра содержит проекционный ,объектив 1, перестраиваемый эталон 4 с механизмом 5 перемещения, оптический интегратор 6 в виде сферической линзы, фотоприемник 7, объектив 3, конденсатор 2, установленный параллельно плоскости х,у, изображения объекта и выполненный в виде зеркальной поверхности, находящейся в пределах объема, ограниченного плоскостями, параллельными плоскости х,у, и пересекающими ось z, перпендикулярную осям х, у, в определенных точках, расчетные значения которых указаны в описании изобретения. В описании изобретения указаны также расчетные значения величин проекций объекта на плоскости х, в< и у, z . Оптический анализатор спектра имеет повышенную разрешающую способность по частоте без изменения полосы анализа при исследовании пространственных спектров наклонных плоских объектов. 1 з.п. ф-лы, 4 нл.

144301 1

Изобретение относится к исследованию материалов с помощью. оптических. методов и предназначено для использования при оперативном исследовании поверхности Земли.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности по частоте беэ изменения полосы анализа при исследовании пространственных спект- )р ров наклонных плоских обьектов.

На фиг, 1 приведена структурная схема оптического ачализатора спект-ра; на фиг. 2 — проекция хода луча на плоскость (х z, ); на фиг. 3 — то f5 же, в проекции на плоскость (y

Анализатор содержит последовательное расположенные, оптически связан" 26 ные проекционный объектов l, конденсор 2, объектив 3, перестраиваемый эталон 4 с механизмом 5 перемещения, оптический интегратор (сферическую линзу) 6 и фотопрнемник 7. На фиг.! 25 обозначены: (ху) — плоскость объекта, (х<у,) — первая плоскость изобра жения объекта, (х у ) — вторая плоскость иэображения объекта. Оси у,у,,у, параллельны одна другой и перпенди- 30 кулярны плоскости, проходящей через центры объективов 1 и 3, конденсора

2 .и эталона 4. Конденсор 2 установлен параллельно плоскости (х, у, ), a рабочая поверхность конденсора 2 выполнена в виде пилообразной зеркаль35 ной поверхности, находящейся в пределах объема, ограниченного плоскостями, параллельными плоскости (х< у< ) и пересекающими ось к<, перпендику — 40 лярную осям х,,у,, в точках с координатами (фиг. 2 и 3). (

I < где Р< †:фокусное расстояние объекти- ; ва,! (F.а(— — -);

I в. < ЬЕК . а, - расстояние от объектива 1 ,pî объекта;

eL — угол между главной оптичес5О кой осью объектива 1 и нормалью к плоскости объекта;

D< — диаметр отверстия объектива 1;

k — коэффициент увеличения объектива h — минимальная длина волны структуры, формируемой на pgпоне

Величины проекций (pÄ z q „угх 2,Э У< 21 ла между нормалью п(х,,у, ) к рабочей поверхности конденсора в точке с координатами x,,у< и нормалью к пер-. вой плоскости (х,у, ), на плоскости (х, z<), (у, z<), перпендикулярные плоскости (х,у, ), определяются выражениями

Х12 < a cos

1 (х< х< 1) (= „ arcing = +arcing —, У< ва з где a — расстояние между конденсоl ром 2 и объективом 3; — угол между главными оптическими осями объективов 1 и 3;

1 «ВГсБ1п (—. -l )tgxj, (3) Я где F — фокусное расстояние объекЕ тива 3, Уравнения (1-3) однозначно определяют форму пилообразной рабочей поверхности конденсора 2, В частном случае рабочая поверхность конденсора 2 мсже-. быть выпо.;— нена в виде кольцевых концентр гческих дорожек (фиг. 4) с центром в точке х,,у, плоскости,х,у, ), где ! х =-е«sir.

РЪ

q =О, (4) а угол (1) между нормалью п{х<,y, ) к рабочей поверхности конденсора 2 в точке с координатами х),,у, и нормалью к плоскости (х, у, ) лежит в плоскости, перпендикулярной плоскости (х, у ) и проходящей через вектор r

Π= — arcing +

az c03I%

/r I -a>sië) )

{5:

+ах с1я

3У

-< где r — вектор из точки с косрдингQ 4J тами х,,у, в точку с коордннатамй х«у<

) r,) = Ix, а,в1п Г +у,, (6) при этом у,w а -ink>.

Уравнения (1,3-б) однозначно огределяют форму рабочей поверхности кочденсора 2 в виде концентрических кольцевых дорожек.

Перестраиваемый эталон 4 установлен параллельно пла< кости (х у ), которая проходит через центр эталона а нормаль к плоскос".н эталона 4 на-. клонена относительнс главной оптя-гес14430! !, 4 кой оси объектива 3 на угол g, лежащий в плоскости (х z ), перпендикулярной оси у

» =8rCtg †.

5. аа — —

Оптический анализатор спектра работает следующим образом, Объектив 1 осуществляет проекцию !О плоскости (ху} объекта в первую плоскость изображения объекта (х, у, ).

При этом обеспечивается следующее преобразование координат плоскости (ху) в координаты плоскости (х, у» ) 15

F< х

Х» э (7) х+ з1п о

F y

$1пК а< х+

81ПК

F< Fa х—

1д tg f cos g

&<(& -F< ) а,а-Fi F< — .—.— - + (—.— — )- х

sin oisin(sing tgo», (8) sinoL sin $

sin!) tg <

sink sing где F, — фокусное расстояние проек1 Я,< ционного объектива F (< —;. »Э

Координаты х, у . в о тличие. о т х „у, связаны с координатами х,у линейно, поскольку

sing = — (— -1) tg .

Fz аа.

F»,. .F, Изображение объекта в плоскости (х у ) перемножается с базисной функцией эталона 4, Механизм 5 перемещения обеспечивает перестройку эталона 4 по частоте.

Интегратор (линза) 6 собирает световой поток с выхода эталона 4 на 40 приемную площадку фотоприемника 7.

Переменная составляющая электрического сигнала на выходе фотоприемника 7 пропорциональна сечению двумерного спектра наклонной поверхности.

Таким образом, в предлагаемом оптическом анализаторе спектра достигается коррекция (8) искажений (7, приходящих в известном анализаторе к уширению каждой составляющей в пространственном спектре изображения, наклонной поверхности. Например, при анализе в полосе от 0,02 до 5 лин/мм при yL =70 F =300 мм обеспечивается разрешение по пространственной частоI 55 те 0,02 лин/мм, что более, чем в

100 раз, превышает разрешение прототипа при анализе наклонных объектов в этой полосе.

Конденсор 2 собирает свет, выходящий из объектива l, во входное отверстие объектива 3.

Объектив 3 обеспечивает получение изображения наклонной поверхности на эталоне 4 пространственных частот за счет проецирования плоскости (х<у,) в плоскость (х2у ). При этом осуществляется следующее преобразование координат плоскости (ху) в координаты плоскости (х у ):

Формула изобретения

l. Оптический анализатор спектра, содержащий последовательно расположенные, оптически связанные проекционный объектив, перестраиваемый эталон с механизмом перемещения, оптический интегратор и фотоприемник, отличающийся тем, что, с целью повышения разрешающей способности по частоте без изменения полосы анализа при исследовании пространственных спектров наклонных плоских объективов, в него введены последовательно установленные между проекционным объективом и эталоном конденсор и дополнительный объектив, при этом конденсор установлен параллельно первой плоскости (х< у„ ) изображения объекта, а рабочая поверхность конденсора выполнена в виде зеркальной поверхности, находящейся в пределах объема, ограниченного плоскостями, параллельными плоскости (х,у„) и пересекающими ось z», перпендикулярную

ocb х,,у» в точках

l (

2D,Õ 2D, к

4301! с координатами

35 (о) х =-а sin

В х,,у, при этом

+у

f«> у, =-О при этом у„(а аж

5 14

D - диаметр отверстия проекционного объектива;

k — - коэффициент увеличения дополнительного объектива; ф< - минимальная длина волны структуры, формируемой на эталоне; юС вЂ” угол мелду главной оптической осью проекционного объekTHaa и нормалью к плоскости объекта;

a — расстояние от проекционного объектива до объекта, при этом величины проекций @„,ö>, на плоскости (х,z„)(у, к<) угла ( между нормалью п(х,,у,) к рабочей поверхности конденсора в точке " координатами х,,у, и нормалью,,к первой плоскости (х«у«) изображения объекта определяются выражениями ,(= †.(aratg +arbtg †);

1 a

9<2< 2

s2 у Э где а, — расстояние от конденсатора до дополнительного объектива — угол между главными оптическими осями проекционного и дополнительного объективов, E=

=ar< sin (— (— -I) 1ô, F2 82

I где Р— фокусное расстояние допол2 нительного объектива, перестраиваемый эталон установлен параллельно плоскости изображения, которая проходит через центр эталона, а нормаль к плоскости эталона наклоиена..относительно главной оптический асн дополнительного объектива на . угол 8, лежащий в плоскости (х а ), перпендикулярной оси у второй плос-. кости изображения (х у ), 3 =arctg — "- -, а2 — -1

Fz

l0 при этом оси у,у,,у, соответственно плоскости объекта, первой и второй плоскостей изображений параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости, проходящей через центры проек16 ционного и дополнительного объективов, конденсора и эталона.

2. Анализатор по п. !, о т л и— ч а ю шийся тем,что угол (р между нормалью n(x,,у)) к рабочей поФ

20 верхности конденсора в точке с координатами х „,у„ и нормалью к первой плоскости (х,у„ ) изображения расположеня в плоскости, перпендикулярной плоскости (х< у ) и проходящей через

25 вектор r, 1 /г!

У = — (arcing +

2 а сов

1г,t - .,sin,. ";

+ ccct<<— у Ъ ,где г, — вектор из точки с координа-. тами хо<,у в точку плоскости (х,у, ) Я5 аг Sing ! 443011

Составитель И. Коновалов

Редактор А. Шандор Техред И.Ходанич Корректор В. Романенко

Заказ 6386/46

Тираж 704 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4