Устройство для получения изображения объектов с собственным свечением в когерентном свете

(я)5 6 02 В 27/00,27/44 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ВЮВ 38 М ВОВГФ - Н 1 МИЯЯФПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМ л ОО Яь С 3(71) Нижегородский государственный университет им. Н.И,Лобачевского (72) Т.П. Кособурд(56) Королев И.Я.,Косодуб Т,ПСорокин Ю.М, Оптическая схема для теневой диагностики фазовых объектов с собственным свечением. - Приборы и техника эксперимента, 1985, М 4, с.186 - 187.(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТОВ С СОБСТВЕННЫМСВЕЧЕНИЕМ В КОГЕРЕНТНОМ СВЕТЕ(57) Изобретение относится к оптическому приборостроению и может быть использовано в системах оптической обработки информации для исследования самосветящихся объектов. Цель изобретения - повышение качества иэображений двухмерных объектов. Когерентный пучок света от источника излучения 1 расширяется коллиматором 2, проходит через исследуемый объект 3 и попадает на линзу 4. Сходящийся пучок лучей проходит через решетку 5, Изображение объекта 3 наблюдается в плоскости регистрирующего устройства б. Взаимное расположение решетки 5 и регистрирующего устройства б обеспечивает резкое иэображение двухмерных обьектов 3, 1 ил,Изобретение относится к оптическомуприборостроению и может быть использовано в системах оптической обработкиинформации для исследования самосветящихся объектов, 5Целью изобретения является повышение качества изображений двумерных обьектов,На чертеже представлена оптическаясхема устройства для получения иэображений объектов с собственным свечением.Устройство содержит последовательнорасположенные источник 1 когерентногоизлучения, коллиматор 2, исследуемый объект 3, линзу 4 прямого Фурье-преобразовэния, в фокальной пгоскости которойрасположена дифрэкционная решетка 5 сразмерами сторон, много меньшими диаметра линзы, установленная под углом ап,к оптической оси. при этом ее штрихи перпендикулярны оптической оси, регистрирующее устройство б, плоскость регистрациикоторого расположена на расстоянии Я отрешетки, пересекается с плоскостью решетки по прямой, параллельной штрихам решетки, и составляет с ней угол уп,В качестве регистрирующего устройства в зависимости от способа дальнейшейобработки изображения может использоваться фотопленка, матрица фотоэлектрических элементов и др. В случаеисследования фазовых объектов регистоирующее устройство содержит также визуализирующую диафрагму, применяемуо встандартных теневых приборах. 35Устройство работэе следующим образом,Когерентный пучок света от источника 1расширяется коллиматором 2, проходит через исследуемый объект 3 и попадав на 40линзу 4. Сходящийся после линзы световойпучок проходит через решетку 5, дифрэгируя на ней, и образует изображения обьекта3, практически свободные от засветки в нескольких порядках дифракции. Иэображение объекта набл юдэется в одном изудобных для исследователя дифракционныхпорядков, отличных от нулевого, и в соответствии с номером порядка вычисляются иустанавливаются величины углов гъ, ул и 50расстояния Йп для решетки и плоскости1регистрации регистрационного устройс ва,Большая часть собственного свечения минует дифракционную решетку и собира. 55 ется на фоне нулевого порядка иэображения объекта, Если собственное свечение представляет интерес, оно може. наблюдаться, как и в известноч устройстве, я нулевом порядке, Ослабление свечения в иэображении объекта в других дифракционных порядках объясняется тем, что дифракционная решетка малого размера играет роль обычной диафрагмы для порядков, отличных от нулевого и кроме того, часть собственного свечения, которая проходит через решетку, "разматывается" из-за дисперсионных свойств решетки по плоскости наблюдения. Расположение решетки под углом ап к оси оптической системы в совокупности с размещением плоскости регистрации под углом уп к решетке на расстоянии йп от нее позволяет получить в одном из дифракционных порядков резкое изображение за счет того, что в оптической схеме с наклонной решеткой существует плоскостьсопряженная исследуемому обьекту,Существование сопряженной плоскости в предлагаемом устройстве можно доказать с помощью расчета поля в плоскости набюденя.Получив точное выражение для поля на произвольном расстоянии Р от решетки в параллельной ей плоскости через частотную характеристику свободного пространства, а затем перейдя к квадратичному приближению по ма: ому параметру- ширине спектра обьекта, получимЕв,),) б 01 бОгц 0(0102) ехрГ 101 ++ г 101 х ехрЯГ 202 + т 2023.где 90 (0102) = 3 Х Охс 4 У 0 Хо (хоуо) ехр(-(01 хс, + + 02 уо - пространственный спектр поля за объектом;хо (хо, Уо) - функция прозрачности объх 0, У 0 - координаты в плоскости обьектэ;01, 02 - пространственные частоты: Г 1, Гг,И,тг - коэффициенты, определяемые геометрическими характеристиками устройства,Г - аГ22 К К 24 ВГ - аГ22 К 4 К 2 Ау сов а,псюОв2 КВп =. К Сщ --- .у сов ап,2 КГ,(у з 1 п а - Я В2 КВа2 КфЬ2 Л,К " (- , Вщ =- з 1 п ащ ц дщ)г ь для двумерноусловии женная плоск существует иГ 1= Е 2=0 но, если АП 1 =П 1созап =2 Сопря бьекта 2 а) что во еляет оптималь я высокой резко предлагвемо 1 ие наибольши РгГ - а+2 КАП 1 г 2 КВп/и Лссоз 2 К ВСщ ого излучеолны коге дифракциодифракциондается изо перпендик ньшее расст оптической гистрирую отношение нной решетки;ного порядка, в бражение, при улярны оптичеояние Вп от точоси с решеткой щего устройства Расстоет, что плоклонена порешетки. Чпреобразо означа ния на оскости , нужно= Всоз уп - узп ув.1 Св - 1/2 К соз ав 1 1+ з п дв соз ал ) ,бп фф1 3 и ащ- + 31 П дв 1 СОЗ ап2 К соз д созг тЛ з 1 п дв 1 =- соз сЪ,где Л - длина волны когерентного излучения, 10 Л - период дифракционной решетки,п 1 - номер дифракционного порядка. в котором наблюдается иэображение; а - расстояние от объекта до линзы; У - ось, перпендикулярная штрихам решетки и параллельная ее плоскости; Х - ось, параллельная штрихам решет%п - агссоз - - .Таким образом, при расположении дифракционной решетки под углом аа к оптической оси, определяемым соотношением,вЛап 1 = агссоз, в предлагаемом устройстве2 Лизображение строится в сопряженной обьекту плоскости и имеет наилучшую резкость, Для того, чтобы плоскость регистрации совпадала с сопряженной плоскостью для одного из дифракционных порядков, она должна быть расположена под углом ув к решетке на расстоянии В от нее, Найдем1 выражения для угла угп и расстояния В, соответствующие плоскости регистрации с сопряженной плоскостью.Расстояние В до сопряженной плоскости определяем из выражения ние В зависит от у. Это кость резкого изображе д некоторым углом к пл тобы получить этот угол ать координаты. Иэ указанных выражений получаем, чтокоэффициент перед у обращается в нульпри углах уп, равных 2 КСпуп = агссс 9соз ап 1зп ап + - соз апп 1 Л а минимальное расстояние до плоскости наблюдения от точки 0 равно в- сг(Р-в) (,%:щ совущ Угол ап 1, определяемый приведенным соотношением, в совокупности с расположением плоскости регистрации под углом п на расстоянии Вп опредуные условия для полученисти изображения в м устройстве, обеспечивают й положительный эффект,Формула изобрет ения Устройство для получения изображения обьектов с собственным свечением в когерентном свете, содержащее последовательно расположенные источник когерентного излучения, коплиматор, линзу, в фокальной плоскости которой размещена дифракционная решетка с размерами сторон, много меньшими диаметра линзы, регистрирующее устройство, отл ич а ю щееся тем, что, с целью повышения качества изображения двумерных обьектов, дифракционная решетка установлена под углом Л в к оптической оси, определяемым соотношением где Л - длина вния;Л- периодгп - номеркотором наблюэтом ее штрихиской оси, наимеки пересечениядо плоскости реопределяется со1686400 при этом линия пересечения плоскости регистрации и плоскости решетки параллельна штрихам решетки и составляет с ней угол у, определяемый соотношениемз Ь а и + - - соз ап,г тЛ Р г1(-д- соз агпЯ Г гл Ху= агссщ где Г - фокусное расстояние линзы; а - расстояние от обьекта до линзы. соз а Составитель А.ТулубенскийТехред М,Моргентал Корректор А.Осауленко Редактор И,Горная Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 3596 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, )К, Раушская наб., 4/5