Устройство для трансформации инфракрасного излучения в видидюе

ЖФ ТЕЙ. Я СВИДЕТЕЛЬСТВУ 22 О 427 ИЗО Союз Советских Социалистических Республик,ВТОР СКОМ авт. свидетельства М -ависимо Ь 60 аявлено 28.Ч 1,1966 ( 1084461/31-16 присоединением заявки М осударстеенный комитетСовета Министров СССРао делам изобретенийи открытий иоритетубликовано 10,Х 11.1973. Бюллетень Мта опубликования описания 22.1 Ч.1974 УДК 615.471:616-073.65:Авт,орыизобретеш Э, Б, Розенфельд, Е. А. Когырев, А, А. Вишневский и Б. А. Разыгри ая вите И Нф РАКРАСНОГО1 ОЕ устРойстВО для тРАнсфоРМАц ИЗЛУЧЕНИЯ В ВИИзвестны устройства для трансформации инфракрасного излучения в видимое, содержащие оптическую систему, преобразователь и экран.Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем установлены приемная оптическая система, камерный вакуумный преобразователь и проекционная оптическая система. Это позволяет получить высококачественное визуальное изображение источника инфракрасного 10 излучения, например, исследуемого участка поверхности тела человека путем повышения четкости, разрешающей способности и яркости визуального изображения.Приемная оптическая система устройства 15 выполнена в виде плоского металлического зеркала и системы асферических зеркал, что обеспечивает фокусирование инфракрасного излучения исследуемого участка на активную поверхность преобразователя. 20Вакуумный преобразователь выполнен в виде слоя испаряющейся жидкости, например бецзо-масляной смеси, образующей активную поверхность и нанесенной на тонкую эластичную и гладкую подложку, расположенную в 25 вакуумной камере, имеющей два герметично уплотненных окна, одно из которых предназначено для прохождения сфокусированного инфракрасного излучения, другое в д прохождения считывающего луча света. Благода ря этому вакуумный преобразователь обеспечивает преобразование сфокусированного инфракрасного излучения в тепловой рельеф активной поверхности.Для преобразования теплового рельефа активной поверхности преобразователя в визуальное изображение, проектируемое на проекционный экран любого размера, проекционная оптическая система предлагаемого устройства выполнена в виде источника света с фильтром, задерживающим инфракрасное излучение этого источника, конденсатора, зеркального обтюратора, отражающего зеркала, установленного в вакуумной камере преобразователя, и системы проекции визуального изображенияна экран. На фиг. 1 изображена принципиальная схема преобразования рельефа активного слоя в видимое изображение при помощи предлагаемого устройства, проекция темного поля; на фиг. 2 - то же, проекция светлого поля; на фиг, 3 - принципиальная схема описываемого устройства; на фнг. 4 - схема зеркального обтюр а тор а.Предлагаемое устройство основано на так называемом принципе проекции темного поля. Суть принципа состоит в следующем.Пусть на абсолютно гладкую поверхность растянутой эластичной пластмассовой пленки(подложки) равномерно нанесен тончайший активный слой 1 специальной жидкости, легко испаряющейся при падении на поверхность пленки инфракрасного излучения 1 ИКИ). Такой активной жидкостью может слуяить, например, бензо-масляпая смесь. Сфокусированное инфракрасное изображение падает нормально на поверхность слоя этой жидкости.Расположим с двух сторон от пленки два плоских зеркала 2 и 3, соответственно одно сплошное и другое, выполненное в виде набора большого числа зеркальных пластинок определенной формы, разделенных определенным образом выбранными промежутками.Пусть под углом Брюстера, при котором весь падающий световой поток отражается от поверхности, на слой 1 активной жидкости сквозь промежутки зеркальных пластинок (зеркальный слой находится со стороны пленки) падает параллельный пучок света от внешнего источника света 4. Очевидно, что при абсолютно гладкой поверхности активного слоя отраженные от поверхности пленки лучи останутся параллельными.Сплошное зеркало 2 установлено так, что отразившиеся от слоя 1 лучи света падают на него под прямым углом к нему. При этом, эти лучи точно обратным путем (зеркало 2, активный слой 1, промежутки зеркальных пластинок зеркала 3) вернутся обратно к источнику света 4.В этом случае отражения от зеркальных поверхностей плоскопараллельных пластинок зеркала 3 в сторону проекционного объектива 5 не будет, следовательно, экран 6 будет оставаться темным.При падении тепловых лучей (ИКИ) на поверхность слоя активной жидкости последняя будет деформироваться, так как, во-первых, в местах большего выделения тепла происходит более интенсивное испарение слоя и, вовторых, в тех же местах уменьшается сила поверхностного натяжения пленки по сравнению с более холодными местами. Таким образом, активный слой воспринимает температурный рельеф.Теперь параллельный пучок света, пройдя сквозь промежутки между пластинками зеркала 3 и отразившись от искаженной тепловым изображением поверхности активного слоя 1, не сможет вернуться обратно к источнику 4 света. Отраженные лучи обязательно упадут на зеркальную поверхность плоских пластинок зеркала 3 и будут отброшены в сторону проекнионного объектива 5. На экране 6 возникает изображение светлых (не затемненных зеркальными полосками) мест поверхности активного слоя.Чтобы увидеть на экране проекцию мест, находящихся в тени зеркальных полосок, необходимо переместить последние на ширину одной полоски (предполагается, что ширина полосок равна ширине промежутка между ними) в плоскости их установки. Если делать такие перемещения достаточно быстро, то глаз,5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 воспринимающий проекционное изображениена экране, не заметит чередование темных исветлых полос.Такое перемещение зеркальных пластинокможно сделать, например, следующими двумяспособами: путем возвратно-поступательногодвижения в случае использования вибрационного электродвигателя, питаемого непосредственно от сети переменного тока 50 гц, и путемвращения в случае расположения зеркальныхпластинок на вращающемся диске.Очевидно, что с точки зрения упрощениямеханики последний случай предпочтительный,Поэтому в дальнейшем в описании будетиметь место именно этот случай.В общем случае форма зеркальных пластинок может варьироваться в весьма широкихпределах, и это не приведет к заметным искажениям наблюдаемого изображения.К зеркальным пластинкам предъявляютсяследующие требования: на поверхности кадавраих должно быть достаточно много (число определяется расчетом и зависит от многих факторов), они должны быть одинаковой формыи иметь один закон расположения.На фиг. 4 изображен один из возможных вариантов расположения зеркальных пластинокна вращающемся диске, который является посуществу зеркальным обтюратором.Нестабильность скорости вращения электродвигателя 7 зеркального обтюратора (если оналеяит выше скоростей мелькания) не должнасказываться на качестве проектируемой картины.С точки зрения повышения чувствительностиприбора необходимо размеры асферическогозеркала, фокусирующего ИКИ, брать какможно больше, зеркальный абтюратор располагать как можно дальше от поверхности активного слоя 1, а число зеркальных пластинокбрать достаточно большим, С этой точки зрения желательно активный слой располагатьв специальной камере, в которой в процессепроекции теплового изображения на поверхность активного слоя можно создавать резкоразряженную атмосферу для более быстрогоиспарения жидкости,С точки зрения уменьшения искажений теплового изображения при проекции на экраннеобходимо сплошное зеркало 2 располагатьк поверхности активного слоя как можно ближе.В соответствии с изложенным предлагаемоеустройство содержит три основных системы:приемную оптическую систему, камерный вакуумный преобразователь и проекционную оп,тическую систему. Приемная оптическая система выполнена в виде плоского металлического зеркала 8 и системы асферических зеркал 9 и 10, Вакуумный преобразователь выполнен в виде вакуумной камеры 11, имеющейдва герметично уплотненных окна, из которыхокно 12 служит для пропускания сфокусированного ИКИ, а окно 13 - для пропусканиясчитывающего луча света от источника 4.10 Внутри камеры расположена тонкая эластичная и гладкая пленка, на которую нанесен слой 1 испарятощейся жидкости, образующий активную поверхность. В камере 11 расположено также отражающее сплошное зеркало 2 проекциоштой оптической системы. Последняя содержит источник 4 света с фильтром 14, задерживающим ИКИ источника, конденсор 15, зеркальный обтюратор - зеркало 3 с чередующимися отражающими и неотражающими полосками, расположенными на диске, который приволится во вращение от электродвигателя 7, а также систехту проекции визуального изображеция ня экратт 6. В эту систему входят п,чоское зеркало 16 и проекционный объектив 5.Процесс работы с предлагаемым устройством происходит с,челутоцтихт образом.На поверхность тоцчайцтей пленки (полложки) разгерметизированной кахтепьт 11 аэрозольным способом наносится тончайший активный слой специальным нахолящимся в камере распылителем (на чертеже не показан).Разгерхтетизация камеры делается лля того, чтобы уменьшить испарение жидкости пои отсутствии проекции теплового изображения на поверхность активного слоя. С момента подачи теплового изображения па поверхность активного слоя камера герметизируется путем закрывания соответствующих кранов, и произвочится откачка атмосферы из камеры.Ицфракрасттое излучение от объекта палает па сплотпное плоское металлическое зеркало 8. Отпаженцое от него лхчи фокусиохтотся системой асферических зепкал 9 и 10. Отброптецные зеркалом 9 лхчи через отверстие зерка.ча 1 О и специальное стекло верхнего окна 12 камепьт 11 попялатот ца поверхность активного слоя 1.Под лействиечт тепловых лучей поверхность жилкости постепенно лефорхтиттуется, и па проекционном экране 6 проступает тепловое изображение исследуемого объекта.Быстрая система темных и светлых полос на экране 6 осуществляется с похтотттьто электродвигателя 7 зеркального обтторатора. Формирование параллельного пучка света от источника 4 осуществляется коцлецсором 15. Перел коцлецсором помецтец теп,човой фильтр 14 лля устрацеттия паразитцого влияния тепловых лучей от проекционного источника 4 света. Плоское зеркало 16 с,члкцт для поворота лучей вилитого света ца 90. 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Время появления видимого образа теплового изображения ца экране 6 зависит от чувствительности прибора и ццтецсивпостц ИКИ объекта.С экрана ведется фото- ц киносъемка для регистрации результатов исследования. Предмет изобретения 1. Устройство для трансформации инфракрасного излучения в видимое, содержащее оптическую систему, преобразователь ц экран, отличающееся тем, что, с целью получения высококачественттого визуального изображения источника инфракрасцого цзлучеция, например, исс,челуемого участка поверхности тела человека путем повьпцепця четкости. раз. решающей способности и яркости визуального изображения, в нем установлены прттемная оптическая система, камерцыц вакх утттьтй преобразователь и проекционная оптическая система.2. Устройство по п. 1, отлич яюптееся техт, что, с це,чью фокусцровацця иттфратряс. ного излучения ттсслелх етого тчасття ца активную поверхность преобразователя, приемная оптическая система выполнена в виче плоского метал,чцческого зепкала п системы асг 1 тепических зеркал.3. Устройство по п. 1. отлцч атотпееся тем, что, с целью преобразования сфокхсипо вацпого инфракпасцого ттзлл.енття в теп,човой рельеф яктцвттоц поверхттостц, пттеобпязоватеь вьтпо.чнен в виде с,чоя цспяпятотпейсч жидкости, ттяппихтеп бецзо-масляттой смеси. обпазутотттей яктттвттмто повепхность. тацесеццой ня тонтгхю, э тастцгцп то и гчалггто подложку, пяспочокетттлто в вякглтттотт камере, име отпей Лва герметично хп,чотттеттттт.тх октта - олцо лля прохождения сфокхспровяттцого ццАрякрясттого ттзлх четтттт, лрмгое - для ттрохожчения считьтвятотттего луча светя.4. Устройство по п. 1, отличатотттеес я техт, что, с тте,чью преобразования теплового речтет 1 та активной поверхности преобпазователя в вцзуальттое изображение, проектттрхехтое ня проекццоцттый экрятт любого разхтепя, ппоекттттонттяя оптическая система выполнена в виде источника света с фильтром, залерживятотттцм инфракрасное цзлучецие источника светл, конленсора, зеркального обтюратора, отряжяютнего зертсяля. установленного в вакуумной камере преобразователя, ц системы проекции вцзуяльттого изображения ня экран.Поди ис 1ССР аказ 837/1ЦНИ Типография, пр. Сапунова Изд. М 296 Государственного комитет по делам изобретений Москва, Ж, Раушска