Визуализирующая диафрагма Советский патент 1983 года по МПК G01N21/45 

Изобретение относится к оптическим приборам, в частности к приборам для исследования оптических неоднородностей в прозрачных средах теневым методом. Оно может витъ использовано при изучении обтекания теп газовым потоком, исследовании процессов горения и взрыва.

Особенно удобна предложенная диафрагма при исследовании плохо воспроизводимых процессов, так как позволяет при одном просвечивании получать информацию о величине и направ. лении отклонения света в объекте исследования.

Известна визуализирующая диафрагма в виде круга, различные сектора которого представляют,xJo6oft фотометрические клинья контрастиргюцих цветов с монотонно изменяющимся по радиусу коэффициентом пропускания, а в центре диафрагмы имеется фигура в виде круга с постоянным коэффициентом пропускания, по площади равная изобретению источника недостаткам этой диафрагмы относится низкая чувствительность в области малых углов отклонения, что делает невозможной одновременную регистрацию сильных и слабых оптических неоднородностей и сужает область этой диафрап и. ,

Наиболее близким техническим решением к изобретению является диафрагма в виде круга с секторами контрастирующих i цветовых тонов, кгивдый из которых составлен из примыкающих друг к другу участков колец с дискретно изменяющейся от центра к пе10риферии чкстотой цвета, причем число колец не превьпаает числа пороговых различий чистоты для выбранных цветовых тонов. При использовании этой диафрагмы направление, в

15 котором отклоняются лучи света в объекте исследования, кодируется цветовым тоном, а величина углового отклонения - чистотой цвета t23.

20

Недостатком этой дз 1афрагмы является то, что она не обеспечивает высокой чувствительности теневого прибора, в связи с тем, что максимальное число пороговых различий

25 чистоты цвета не превосходит 25. Красных цветностей, например, глаз различает около 25, синих около 22, желто-зеленных около 13.

Целью изобретения является уве-.

30 личение чувствительности тенев.ого

прибора и расширение-цветовой гаммы в изображении .Объекта исопедования. i

Поставленная цель достигается тем, что в визуализирующей диафрагме теневого прибора, выполненной в виде секторов, составленных из примыкающих друг к другу участков колец и центральной фигуры, диаметр которой равен ширине внутренних колец, участки колец секторов выполнены из фильтров трех основных цветов с коэффициентами пропускания, дискретно изменяющимися от сектора к сектору в интервале 5-90%, причем фильтры, расположенные по кругу, выполнены одноТо цветового тона.Кроме того,ввешнее кольцо,выполнен из фильтра того же цвета, что и центральная фигура, и по ширине равна 0,60,8 ее диаметра.

На чертеже пре цставлена предложеннал визуализирующая диафрагма

Визуализирующая диафрагма вьтолнена в виде круга, каждый сектор 1-6 которого составлен из участков колец фильтров основных цветов 7-9 с дискретно изменяк 1:;имися от сектора к сектору коэффициентами пропускания, В центре диафрагмы расположена фигура 10 в Биле круга того же цвета, что и внешнее кольцо 7, Его ишрина равна 0,6-0,8 диаметра центральной фигуры, иирииа каждого из двух остальных колец равна ее диаметру. Цветовой тон всех фильтров по кругу сохраняется неизменным,

П р и. м е р . Центральная фигура 10 и кольцо 7 изготовлены из синего фильтра, а кольца.8 и 9 соответственно из зеленого и красного светофильтров ,

Визуализируккцая диафрагма работает следукиякм образом.

Устройство устанавливают в фокальной плоскости теневого прибора так, чтобы в отсутствии объекта исследования изображение круглой осветительной диафрагмы совпало с ее центральной фигурой 10, цветовой тон которой определяет фок, на котором визуализируется объект иследования, В данном примере визуализация осушест вляется на синем фоне.

Лучи света, прошедшие через объект исследования, строят изображение осаетительнбй диафрагмы, смещенное относительно центрального элемента 10. При смеще нии изображения осветительной диафрагмь в пределах секторов 16 от центра, к периферии изображение объекта исследования окрашено в пурпурные цвета, за счет смешенит синего и красного световых потоков до тех пор, пока изображение осветительной диафрагмы полностью не выйдет за пределы центральной фигуры 10, Изображение объекта исследования окрашено

в.красный цвет, когда изображение осветительной диафрагмы полностью попадает на красный фильтр 9. Все оттенки оранжевого, хселтый и, наконец, зеленый цвет соответствуют смещению изображения осветительной диафрагмы с фильтра 9 на зеленый фильтр 8, Зелено-синие цветовые тона соответствуют перемещению изображения осветительной диафрагмы с фильтра 8 на синий фильтр 7.

Органические, ширины внешнего кольца до 0,6-0,8 диаметра центральной фигуры обеспечивает однозначность при расшифровке полученного изображения исследования, так как цветовой тон центральной фигуры tсиний не повторяется в изобрахсении обекта исследования при смещении изображения осветительной диафрагмы на внешнее кольцо 7. Уменьшение ширины кольца меньше 0,6 нецелесообразно, так как сокращает диапазон измерения прибора...

Направление отклонения света в обекте исследования кодируют яркостью, изменение которой обеспечивается дискретным изменением коэффициента пропускания фильтров - в интервале 590%. При выборе интервала, в котором могут дискретно изменяться коэффициенты пропускания фильтров, учитывалось, Ч1О изменение коэффициента пропускания обеспечить хорошо воспринимаемое глазом изменение яркости , Глаз воспринимает изменение яркости как изменение светлоты. Зако Вебера-Фехнера, общий для всех ojjганов чувств, гласит, что изменение ощущения прямо пропорционально изМб:нению логарифма раздрахсения. Применив этот закон к зрению, получим, что одинаковые изменения логарифма яркости вызывают одинаковые изменения светлоты, Фехнером и другими исследователями показано, что величина относительного порога яркости в диапазоне яркостей нт составляет 2%. Логарифм порогового изменения, яркости равен 0,01,

Коэффициент пропускания фильтров в интервале 5-90% соответствует изменению их оптических плотностей в интервале 1,3-0,04, Выбранный интервал позволяет создать визуализирующую диафрагму,обеспечивакндую различи яркостей, прерышающее в несколько ра порог светлоты,

предел - 5% лимитируется ухуда1ением чувствительности глаза пр малой освещенности к изменению цветовых тонов. Верхний предел - 90% отсутствием светофильтров, обладаютих большими максимальными коэффициентами пропускания при достаточной для изготовления визуализирующих диафрагм насыщенности.