Многоцветная линейная визуализирующая диафрагма теневого прибора

Многоцветная линейная визуализирующая диафрагма теневого прибора

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ЫСАНЫЕ

ЫЗОВРЕТЕН ЫЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

< >873054

Ссноз Советсыик

Соцнапистичесыик республмы (6l ) Дополнительное к авт. сеид-ву (5I)M. Кл.

G 01 N 21/45 (22)Заявлено 15,02.80 (21) 2882680/18-25 с присоединением заявки М (23) Приоритет фЬвударстекнны11 квмнтет

СССР ав делан нзебретеннй н вткрытнй (53) УДК 5Э5.З22..4(088.8) Опубликовано 15.10.81, Бюллетень М38

Дата опубликования описания 15 . 10.81

/. 1 т

Г. Д. Саламандра (72) Автор изобретения

Государственный на тчно-исследовательский энергетический институт им. Г. M. Кржижановского(71) Заявитель (54) МНОГОЦВЕТНАЯ ЛИНЕЙНАЯ ВИЗУАЛИЗИРУЯМЦАЯ

ДИАФРАГМА ТЕНЕВОГО ПРИБОРА,Изобретение относится к приборам для исследования оптических неоднородностей в прозрачных средах теневым методом и может быть использовано при изучении обтекания тел сверхзвуковым потоком, исследовании процес- сов горения и взрыва, изучении взаимодействия сильных ударных волн в

t ударных и детонационных трубах и т.п. Известна многоцветная кольцевая визуализирующая диафрагма, выполненная в виде -круга, к которому примыкают кольца контрастирующих цветных тонов 1 g.

Однако такая кольцевая визуалттзирующая диафрагма позволяет определить только величину угла, на который отклоняются лучи света в объекте исследования, оставляя открытым воп"рос о направлении, в котором отклоняются лучи.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является многоцветная линейная визуализирующая диафрагма, выполненная в виде одинаковых по размерам плотно примыкающих друг к другу прямоугольных фильтров(2).

Однако при использовании этой многоцветной линейной визуалиэирующей диафрагмы увеличение диапазона теневого прибора связано либо с уменьшением чувствительности (при увеличении ширины фильтров), либо с уменьшением цветового контраста в изображении объекта исследования (при увеличении количества фильтров за счет использования фильтров, мало отличающихся по цвету). Кроме того, дешифровка изображения, полученного с помощью многоцветной линейной визуализирующей диафрагмы, затруднена. При смещении изображения осветительной диафрагмы на часть ширины фильтра визуализирующей диафрагмы в изображении объекта исследования появляются, цвета, образовавшиеся 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 излучения и таким же цветом, полученным аддитивным смещением двух световых потоков. Например, нельзя различить два желтых цвета, один из которых обра-. зован излучением одной длины волны, а второй — получен в результате сложения красного и зеленого световых потоков в каком-то определенном соотношении.

Цель изобретения — увеличение диапазона измерения прибора при сохранении чувствительности и облегчение дешифровки цветного изображения объекта исследования.

Поставленная цель достигается тем, что многоцветная линейная визуализирующая диафрагма теневого прибора в виде примыкающих друг к другу прямо угольных фильтров выполнена из одинаковых по размерам нейтральных фильтров различной оптической плотности, между которыми расположены пары фильтров дополнительных цветов, причем оптическая плотность нейтральных фильтров равна 0,3-3, а различие их оптических 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 исследования.

Визуализирующая диафрагма выполнена из одинаковых по размерам прямоугольных нейтральных фильтров 1-6 различной оптической плотности, имеющих ширину, равную ширине иэображения 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. Оптическая плотность фильтров лежит в интервале 0,3(0(3, а различие междч ними составляет не менее 0.2. Кроме того. на чертеже показана осветительная, диафрагма 17 с ее изображениями

18 и 19.

В данном случае первая пара цветных Фильтров 7 и 8 соответственно зелено-голубого и,красного цвета. Вторая пара фильтров 9 и 10 соответст" венно голубого и оранжевого цвета, Фильтр 11 зеленого цвета, Фильтр 12873054 4 пурпурного цвета. Фильтры 13 и !4 соответственно желтого и синего, а фильтры 15 и 16 соответственно желтозеленого и фиолетового цвета.

Визчалиэируюшая диафрагма работает следующим образом.

В отсчтствии объекта исследования ее устанавливают в Фокальной плоскости основного объектива приемной

1о части теневого прибора так; чтобы изображение осветительной диафрагмы

17 попало на один из цветных фильтров визуализирующей диафрагмы например, на зеленый фильтр 11. Изобра15 жение однородной среды окрашивается в зеленый цвет.

Лучи света, отклоненные в объекте исследования, строят смещен— алые изображения осветительной диафzo рагмы, например 18 и 19, обозначенные на чертеже пунктирными линиями.

По мере смещения изображения осветительной диафрагмы вправо (положение 18) в изображении оптически неоднородной среды уменьшается чистота зеленого цвета за счет разбавления насыщенного зеленого белым, полученным при смешении в равных долях световых потоков, проходящих через зеленый зо фильтр и соседний с ним фильтр дополнительного цвета.

При дальнейшем смещении изображения осветительной диафрагмы вправо увеличивается чистота дополнительного (пурпурного) цвета. Насыщенный пурпурный цвет появляется, когда изображение осветительной ди-i афрагмы целиком попадает на пурпурный фильтр (положение 19).

Перекрытие части изображения осветительной диафрагмы нейтральным

Фильтром 4 влечет эа собой чменьшение яркости пчрпчрного цвета.и, наконец, появление ахроматического тона, степень черноты которого опре45 деляется оптической плотностью фильт ра 4.

Желтый цвет в изображении объек. та исследования появляется, когда изображение осветительной диафрагмы начинает выходить из-за нейтрального фильтра 4 и попадать на фильтр 13 (желтый фильтр). По мере смещения вправо яркость желтого цвета в изображении объекта исследования будет расти и т.д.

Использование фильтров дополнительных цветов в сочетании с нейтраль5 8 ными фильтрами различной оптической плотности позволяет не только расширить цветовую и яркостную гамму в изображении объекта исследования, но и увеличить диапазон измерения теневого прибора при сохранении чувствительности.

Для обеспечения нормальных усло вий работы визуализирующей диафрагмы оптические плотности входящих в нее нейтральных фильтров должны удов" летворять двум условиям:фильтр с минимальной оптической плотностью должен обеспечить изменение яркости цветного светового потока не менее, чем в два раза; при полном перекрывании изобоажения осветительной пиафрагмы нейтральными фильтрами яркости проходящих через них световых потоков должны различаться на величину, в несколько раз превосходящую порог яркости (порог светлоты). Желательно максимально возможное различие.

Для удовлетворения первого тре% бования достаточно ограничить снизу оптическую плотность 0 нейтраль-. ных фильтров. Поскольку коэффициент пропускания Т и оптическая плотность связаны соотношением 0 = 1g )IТ, первое условие выполняется при 0 > 0,3.

Фехнером и другими исследователями показано, что величина относительного порога яркости (различие яркостей глаз обнаруживает как различие светлот) в диапазоне яркостей 1 нт1000 нт составляет 27.. Логарифм порогового изменения яркости составляет 0,01.

Оценим максимальное количество нейтральных фильтров, которое может понадобиться для изготовления визуализирующей диафрагмы, обеспечиваю-. щей максимально возможный для прибора ИАБ-451 (наиболее распространенный теневой прибор) диапазон измерения;

При выходном зрачке прибора 30 мм и высоте визуализирующей диафрагмы

15 мм длина ее рабочей части не должна первосходить 25 мм. Минимальная ширина Фильтра 0,8 мм . (При меньшей ширине становятся заметными дифракционные помехи, снижающие разрушающую силу прибора). Для создания визуализирующей диафрагмы, содержащей и пар цветных фильтров, необходим

n + 1 нейтральный фильтр. Необходимое количество нейтральных фильтров лег-. ко получить из соотношения

73054 6

1О

35

55 (2 n + n + 1) А = 25, где А — ширина фильтра, мм. При А = 0,8 мм п10. Необходимое количество нейт ральных фильтров составляет ll, 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 яркостей, состоящую из 14 полей. Различие оптических плотностей нейтральных фильтров на 0,2 обеспечивает различие в 20 порогов светлоты.

Предлагаемая визуализирующая диафрагма позволяет кодировать отклонение света в объекте исследования цветовым тоном, чистотой цвета и яркостью хроматических и ахроматических цветов. Цветовая гамма в изображении объекта исследования расширяется за счет использования, кроме хроматических цветов, черного цвета и всех оттенков серого.

Чувствительность теневого прибора, работающего с предлагаемой визуализирующей диафрагмой, лимитируется шириной ее фильтров. Поскольку на п пар цветных фильтров приходится и + 1 нейтральный фильтр, ди- . апазон измерения прибора, использующего визуализирующую диафрагму, значительно больше, чем при использовании известной диафрагмы с тем же числом цветных элементов. Таким образом, обеспечивается увеличение диапазона измерения при сохранении чувствительности.

Дешифровка цветного изображения объекта исследования при использовании предлагаемой визуализирующей диафрагмы не .представляет труда, так как при любой последовательности размещения пар фильтров сохраняется однозначное соответствие между смещением изображения осветительной диафрагмы и цветовой гаммои в изображении объекта исследования.

Формула изобретения

Многоцветная линейная визуализирующая диафрагма теневого прибора, выполненная в виде примыкающих друг к другу прямоугольных фильтров, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью увеличения диапазона измерения прибора при сохранении чувствитель873054

f7 18 19

Составитель В. Юртаев

Техред А.Бабинец Корректор М. Демчик

Редактор И. Касарда Заказ 9019/66 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 ности и облегчения дешифровки цветного изображения объекта исследования, виэуализирующая диафрагма выполнена иэ одинаковых по размерам нейтральных фильтров различной оптической плотности, между которыми расположены пары фильтров дополнительных цветов, причем оптическая плотность нейтральных фильтров равна

0,3-3, а различие их оптических плотностей не менее 0,2.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Саламандра Г. Д. Фотографические методы исследования быстропроте" кающих процессов. М., "Наука", 1974, с. 28.

2. Васильев Л. А. Теневые методы.

М., "Наука", 1968, с. 46 (прототип).

rz e a 1Ф S iS 16 6