Устройство для получения цветныхтеневых изображений

ОП ИСАНИ Е и)840713ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23) П риоритет по денем изобретений и открытий . Опубликовано 23.06,81. Бюллетень М 23 (53) УДК 535. 322..4 (088.8) Дата опубликования описания 23.06,81(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЦВЕТНЫХ ТЕНЕВЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ1Изобретение относится к приборамдля исследования теневым методомоптических неоднородностей в прозрачных средах и может быть использовано при изучении обтекания тел сверхзвуковым потоком, исследовании взрывных процессов, изучении процессов,идущих в сильных магнитных и электрических полях и т,д,Известно устройство (схема Теплера), позволяющее визуализировать оп 1 Отические неоднородности прозрачнойсреды. Эта оптическая схема включаетв себя осветительную часть и приемнуючасть свизуализирующей диафрагмойножом Фуко). Исследуемая оптическая15неоднородность просвечивается световым пучком, сформированным осветительной частью схемы, В фокальнойплоскости основного объектива уста 4 20навливают нож Фуко, перекрывающийчасть изображения источника света.До техпор, пока среда однородна,плоскость изображения освещена равно 2мерно. Освещенность ее пропорциональна ширине незадиафрагмированной ножом фуко части изображения источникасвета. Лучи, проходящие через неоднородность, отклоняются. Построенное ими изображение источтыа светасмещено относительно изображения,построенного неотклоненными лучами.В зависимости от направления смещения, отклоненные лучи либо проходят над кромкой ножа, либо задерживаются им.Теплеровское изображение прозрачной среды представляет совокупностьзон, освещенность которых отличаетсяот освещенности. фона 1 1.Недостатком этого устройства является небольшой диапазон измерения.Он не превосходит ширину изображенияисточника света. Расширение диапазонаизмерения за счет увеличения шириныизображения источника света сопровождается уменьшением чувствительности,Наиболее близким по техническойсущности к .предлагаемому являетсяустройство для получения цветных теневых иэображений , содержащее источниксвета с щелевой осветительной диафрагмой и приемную часть с многоцветнойвизуализирующей диафрагмой, выполненной в виде прямоугольника, составленного из расположенных в один рядфигур, контрастирующих цветов (фильтров/ , В отсутствие оптической неоднородности изображение источникасвета совмещают с одним из фильтроввизуализирующей диафрагмы, Плоскостьизображения окрашивается в цвет этого 15фильтра, Лучи света, отклоненные, неоднородностью, строят изображениеосветительной диафрагмы на другихфильтрах визуализирующей диафрагмы,что вызывает появление в плоскости 20изображения цветов, отличных от фона. По цвету каждой зоны изображения судят о величине составляющейуглового отклонения света в направлении, перпендикулярном боковымкромкам фильтров 2,Недостатками известного устройства являются небольшая чувствительность, лимитируемая шириной фильтроввизуализирующей диафрагмы (смещение З 0изображения осветительной диафрагмыв пределах одного фильтра не сопровождается изменением цвета в плоскости изображения) и невозможностьувеличить диапазон измерения при 35сохранении чувствительности и цветового контраста в изображении неоднородности, Увеличение шириныфильтров сопровождается уменьшениемчувствительности, Использование фильтров не только спектральных цветов,но и их оттенков снижает контрастизображения.Кроме того, недостатком известного устройства является невысокий 45контраст в изображении неоднороднойсреды, связанный с появлением смешанных цветов, обусловленных смещением изображения источника света начасть ширины фильтра визуалиэирующей диафрагмы,Цель изобретения - увеличение чувствительности, расширение диапазона измерения и повышение контраста изображения неоднородной среды.Поставленная цель достигается тем, что визуализирующая диафрагма содержит боковые фигуры и цеитраль 840713 аную фигуру прямоугольной формы шириной не более 1/6-1/4 ширины боковых фигур, примыкающих к ней и другк другу параллельными сторонами иограниченных по высоте по заданномузакону с одной стороны от центральнойфигуры бесцветным экраном, а с другой стороны - непрозрачным экраном,причем высота изображения осветительной диафрагмы превьппает наибольшую высоту боковых фигур.При этом высота боковых г,.игурограничена кривой вида =Са" , гдеС - половина наименьшей высоты боковой фигуры;а - отношение высот фигуры приперемещении по оси х на единицу.Кроме того, высота боковых фигурможет быть ограничена кривой вида:+ с+ ох)",где и - величина, характеризующая порядок кривой боковой фигуры;Ь - отношение полуразности наибольшей и наименьшей высот боковойфигуры к ее ширине при и = 1.На фиг.1 представлена оптическаясхема устройства;, на фиг,2 и 3 - вариант выполнения фигур с бесцветными непрозрачным экранами; на фиг.4взаимное расположение визуализирующейдиафрагмы и изображения осветительной диафрагмы.Устройство содержит последовательно расположенные на одной оптическойоси источник 1 света, конденсатор 2,щелевую осветительную диафрагму 3,объективы 4 и 5, визуализирующуюдиафрагму 6 и съемочную камеру 7,На фиг,2 изображена фигура визуализирующей диафрагмы 8 с бесцветнымэкраном 9, ограничивающим ее высотукривой, описываемой показательнойфункцией вида "-+СО . Чем меньшевеличина Ь,тем круче идет кривая.При смещении по оси х на величинуЬ высота фигуры возрастает в аразВеличина С определяет минимальную высоту фигуры. Она не менее 1/1 О высоты изображения осветительной диафрагмы. Максимальная высота не более высоты изображенияосветительной диафрагмы.На фиг.З изображена фигура визуализирующей диафрагмы 10 с непрозрачным экраном 11, ограничивающим еевысоту кривой того же типа. При смещении по оси х на величину 1 высота,незадиафрагмированной экраном части,фигуры возрастает в а раз. ВеличинаС определяет размер минимальногопросвета экрана. Максимальный просвет не более высоты изображенияосветительной диафрагмы.Фиг.4 иллюстрирует взаимное расположение фигур 12-18 визуализирующейдиафрагмы с бесцветным 19 и непрозрачным 20 экранами и изображенияосветительной диафрагмы 21, Фигуры12-14 визуализирующей диафрагмы,ограниченные по высоте бесцветнымэкраном 19, примыкают друг к другуи к центральной фигуре 15 диафрагмышириной 1 о не более 1/6-1/4 ширины1 остальных фигур визуализирующей 15диафрагмыф С другой стороны к центральной фигуре примыкают фигуры16-18 с непрозрачным экраном 20.Изображение осветительной диафрагмы 21 высотой не менее наибольшей 20высоты фигур визуализирующей диафрагмы и шириной не больше ширины ее центральной фигуры совмещено с центральной фигурой диафрагмы так, что ихбоковые стороны параллельны. 25Устройство работает следующимобразом.Изображение источника 1 светаконденсором 2 строится в плоскостиосветительной диафрагмы 3, вырезающей из него равномерно освещеннуюплощадку прямоугольной формы. Объектив 4 создает параллельный пучоксвета, просвечивающий прозрачнуюнеоднородность 5, помещенную между зобъективами 4 и 5. Объектив 5 собираетлучи и строит в фокальной плоскостиизображение осветительной диафрагмы 3Визуализирующая диафрагма 6 установлена в той же плоскости так, что40изображение осветительной диафрагмысовмещается с ее центральной фигурой,До тех пор, пока исследуемая сре.да однородна, плоскость изображения 4окрашена в цвет центральной фигуры15, виэуализирующей диафрагмы.э 1 О 1. Устройство для получения цветных теневых изображений, содержащее источник света с щелевой осветительной диафрагмой и приемную часть с многоцветной визуализирующей диафрагмой, выполненной в виде прямоугольника, составленного из расположенных в один ряд фигур контрастирующих цветов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения чувствительности, расширения диапазона измерения и по- вышения контраста изображения, визуализирующая диафрагма содержит боковые фигуры и центральную фигуру прямоугольной формы шириной не более 1/6-1/4 ширины боковых фигур, примыкающих к ней друг к другу параллельными сторонами и ограниченных по высоте по заданному закону с одной стороны от центральной фигуры бесцветным экраном, а с другой - непрозрач 50 При появлении в поле зрения оптической неоднородности изображение,построенное лучами, прошедшими черезнеоднородность,.смещается, Смещениеизображения осветительной диафрагмы в пределах одной из фигур 12-14с бесцветным экраном 19 в направлении, перпендикулярном их боковымсторонам, сопровождается изменениемчистоты цвета при сохранении цветового тона,При смещении изображения освети тельной диафрагмы в пределах одной из фигур 16-18 с непрозрачным экранокс 1 20 при сохранении одного и того же цветового тона изменяется яркость в плоскости изображения.Замена прямоугольных фильтров в известном устройстве фигурами контрастирующих цветов, ограниченными по высоте бесцветным и непрозрачным экранами, позволяет использовать в качестве независимых параметров теневой картины цветовой тон, чистоту цвета и его яркость. Это разрешает увеличить чувствительность, расширить диапазон измерения, улучшить контраст в изображении неоднородности.Чувствительность возрастает за счет того, что смещение изображения осветительной диафрагмы в пределах фигуры одного цветового тона сопровождается, в зависимости от направления смещения, изменением чистоты цвета или изменением яркости в плоскости изображения.Диапазон измерения может быть увеличен при сохранении чувствительности и контраста изображения, так как чувствительность определяется не шириной цветной фигуры, как в известном устройстве, а параметрами кривой, ограничивающей высоту боковых фигур визуализирующей диафрагмы. Формула изобретения7 84071 ным экраном, причем высота изображения .осветительной диафрагмы прево, ет наибольшую высоту боковых фигур.2. Устройство по п,1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что высота боковых фигур ограничена кривой вида А+СО, где С - половина наименьшей высотыбоковой фигуры;а - отношение высот фигуры приперемещении по оси х на единицуе 3, Устройство по п.1, о т л и ч аю щ е е с я тем, что высота боковых , фигур ограничена. кривой вида :+С+Ь)Г 15 где и - величина, характеризующаяпорядок кривой боковой фигуры",Ь - отношение полуразности наибольшей и наименьшей высотбоковой фигуры к ее ширинеприп = 1.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Васильев Л. А, Теневые методы,"Наука", 1968, с,19,2. Саламандра Г. Д, фотографические методЫ исследования быстропротекающих процессов. М., "Наука", 1974,с,28 (прототип).