Способ пространственного анализа светового потока

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) 01) С 03 Н 1/06 ОПИС ОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВ ВТОРСНО(71) Институт радиофизики и электроники АН УССР(54) СПОСОБ ПРОСТРАНСТВЕННОГО АНАЛИЗАСВЕТОВОГО ПОТОКА(57) Изобретение относится к оптике .и может быть использовано для получения не искаженных атмосферой иэоб, ражений астрономических объектов приназемных наблюдениях в реальном мас,штабе времени. Цель в .:повышение эффективности анализа, Исходный иэбыточный световой поток разбивают на субпотоки осуществляют их изохронноопье Ю.В,Корниенко с Йэобретение относится к оптике, вчастности к способам интерферометривых поток ческого анализа св и может быть испол ния неискаженных и луче- роноовано для п бражений ас их объектов квозь мических инеоднородную смичес атмосф етения овьппение эф ль иэ и ани фективнос т ал На фиг. пр в ного преобразова ка, с помощью кот предлагаемый споэа.дена схема одномертеля светового поторого осуществляютоб; на фиг.2 - схема ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР при распространении к входной апертуре объектива, входные апертуры субпотоков располагают на входной апертуре объектива,так, что на объектив падает безызбыточный поток, регистрируют интенсивность светового пото.ка в плоскости изображения объектива, диаметр субпотоков выбирают таким, чтобы среднеквадратичное возмущение фазы плоской волны от исследуемого объекта в пределах границ субпотока не превышало допустимой погрешности фазы компонент Фурье результирующего изображения, безызбыточныйпоток, падающий на объектив, формируют извсех субпотоков, а безызбыточность сФосуществляют расположением центров каждого субпотока на входной апертуре объектива в точках, координаты которых определяют умножением удвоенно- Сю го диаметра субпотока на элемент целочисленного двумерного разностного мно- = жества с кратностью 1 . 2 ил. И 11вам использования преобразователя в оптическом телескопе.ЧПространственно-частотный преобразователь установлен в исходном световом потоке 1 перед объективом 2. Поток разбивают на субпотоки 3-3.Преобразователь представляет собой многоэеркальную перископическую сис. тему, в которой каждый из субпотоков 34.-3 п отклоняется парой зеркал 4-4 й и 5,-5 з в направлении, перпендикулярном распространению. Диаметр субпотока 3-ЗБ сравним с длиной, на которойсреднеквадратичное атмосферное воэмущение фазы плоской волны от исследут. емого объекта равно заданной величине погрешности фазы компонента Фурье результирующего изображения.5Предположим, что спектр атмосферной турбулентности подчиняется закону Колмогорова-Обухова, среднеквадратичное значение поперечного возмущения фазы волнового фронта определяется формулоййь, Ф.2,62(1/го)где Гь - среднеквадратичное атмосФерное возмущение фазы волнового фронта в точках, перпендикулярных распространению разделенных расстоянием 1; г - атмосферный диаметр когерентности, который приближенно мож но определить по диаметру кружка атмосферного эамытия звезды (т.е. содержащего 803 энергии звезды), - Ы (в угловых секундах)го ф 18 (см)/0" (2) 25Из формул (1) и (2)"получаем, что диаметр субпучка определяется формулой1=57 (,) ф /ы", (3) ЗОДля средних атмосферных условий ( Ы =1" ), выбирая допустимую ошибку измерения фазы компонента Фурье, при которой качество изображения практически не теряется ( 6 д Ф /4), получаем диаметр субпотока 1 6,2 см,На входе преобразователя центры субпотоков 3"3 являются узлами двумерной решетки с периодом, равным размеру субпотока, причем все узлы решетки соответствуют центрам субпотоков 34-3,а и все субпотоки 3 -Зд перекрывают весь исходный световой поток 1, На выходе преобразователя центры субпотоков 3-Зэ также соответствуют узлам равномерной решетки, но в этом случае центру субпотока соответствует только тот узел, который определяется как произведение удвоенного шага решетки исходного потока наэлемент двумерного целочисленного разностногамножества с кратностью "1". адин из примеров двумерного целочи ленного разностного множества можнополучить по формуле(4,2), (5,4), (6,1).Математическим аппаратом для рас"чета разностных множеств является теория конечных полей и разностных множеств. Период решетки на выходе преобразователя равен удвоенному сечениюсубпотока, что позволяет избежатьперекрытия пространственно-частотныхокон пропускания, Оптические пути всехсубпотоков 3-3в преобразователеодинаковы. Для выравнивания оптических путей различных субпотоков преобра.зователя каждый субпоток пропускаютчерез компенсатор 6-6 э, Он представляет собой два стеклянных клина, острые углы которых установлены навстречу друг другу, а сами клинья могутсмещаться друг относительно друга1образуя плоскопараллельную пластинупеременной толщины.Преобразователь 8 устанавливают вовторичном зрачке телескопа 7, За преобразователем устанавливают объектив9, которым формируют иэображение вФокальной плоскости 10, где устанавливают панорамный регистратор (например,фотопленку),Световой поток от исследуемого объектива пропускают через оптическуюсистему телескопа 7 и в выходном зрачке направляют на преобразователь 8,Каждый световой субпоток 3,-3 исходного потока 1 отклоняют с помощью сис"темы зеркал 44-4 э и 5, - 5 э на величину, равную разности координат исходного и регистрирующего потоков в направлении, перпендикулярном распространению,Панорамным регистратором, располо"женным в фокальной плоскости линзы,регистрируют квазиизображения объектас экспозицией, продолжительность которой превышает время когерентности, ноне превоСходит времени замороженности атмосферных неоднородностей.Зарегистрированное квазиизображение представляет собой совокупность систем интерференционных полос,в которой системе интерференционных полос одного пространственногопериода взаимооднозяачно соответствуют пара субапертур регистрируемого и пара субапертур исходногопотоков25 5 155047Последующая математическая обработка результатов регистрации квази- изображения с учетом смещения субпото. ков в преобразователе позволяет ойре 5 делить значение функции когерентности любой пары субпотоков регистрируемого и, следовательно, исходного потока в момент экспозиции.Таким ббразом, предлагаемый 10 способ позволяет получить не искаженные атмосферой изображения в реальном масштабе времени с ди фракционным разрешением, а также мгновенные картины фазовых воз мущений на апертуре, создаваемые атмосферой, Эти картины можно использовать как для исследования атмосферы, так и для оценки правдоподобия восстановления изображения, 20Получение не искаженных атмосферой изображений в реальном масштабе времени является основой решения ряда важных задач, В астрофизике это изучение быстропротекающих процессов в астрономических объектах наземными средствами, а также использовать крупные наземные телескопы на дифракционном пределе разрешения, В космонавтике это изучение и классификация искусственных околоземных тел при отсутствии орбитальных данных, Эта задача более эффективно решается наземными средствами, чем космическими. Формула и зобретенияСпособ пространственного анализа светового потока от объекта, наблюдаемого через случайно-неоднородную среду, заключающийся в том, что исходный световой поток разбивают на субпотоки, обеспечивают изохронность субпотоков при их распространении к входной апертуре объектива, располагают входные апертуры субпотоков на входной апертуре объектива таким образом, что на объектив падает безызбыточный поток, и регистрируют интенсивность светового потока в плоскости изображения объектива, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности анализа, диаметры субпотоков выбирают такими, чтобы среднеквадратичное возмущение фазы плоской волны от исследуемого объекта в пределах границ субпотока не превышало допустимой погрешности фазы компонента фурье результирующего изображения, безызбыточный поток, падающий на объектив, формируют из всех субпотоков исходного светового потока, а для осуществления безызбыточности центры каждого субпотока располагают на входной апертуре объектива в точках координаты которых определяют умножением удвоенного диаметра субпотока на элемент целочисленного двумерного множества с кратностью и и11550470 орректор Э,Лончакова Ре ж 379 Подписи комит Москв а поЖоизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород,на, 101 Состатор Ю.Середа Техреды,т В Заказ 271 Ти НИИПИ Государственног 113035тель Л.АрхонтЛ.Олийнык,обретениям Раушская н открытиям при ГКНТ СССР д. 4/5