Теневой прибор Советский патент 1985 года по МПК G01N21/45 

1 1185

Изобретение относится к приборостроению, в частности к приборам для исследования оптических неоднородностей в прозрачных средах, и может быть использовано для исследования процес- 5 сов горения и взрьша, формирования и взаимодействия ударных и детонационных волн и т.п.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона, повыше- 10 ние чувствительности и расширение цветовой гаммы изображения объекта исследования в теневом приборе.

На чертеже изображена трехцветная визуализирующая диафрагма (теневой fs прибор и осветительная диафрагма не показаны).

В центре диафрагмы размещены три прямоугольных фильтра 1,2 и 3 (Ь и 3 боковые) основных цветов,геометричес- 20 ки равных, с шириной, равной ширине осветительной диафрагмы теневого прибора, и высотой, кратной высоте осветительной диафрагмы теневого прибора. Фильтры А,5 соответственно бесцвет- 25 ные и пегфозрачные геометрически равны центральному фильтру 2. Прямоугольные блоки 6 и 7 выполнены из расположент1ых Apyi над другом прямоугольных трехцнетного и бесцветного фильтров, JQ а П)1лмс1угольиые блоки 8 и 9 выполнены из расположенных друг над другом прямоугольных трехцветного и непрозрачного фильтров. Трехцветные фильтры составлены из фильтров 10, 11 и 12 трех основных цветов, ширина которых равна ширине осветительной диафрагмы теневого прибора. Прямоугольные блоки 7,6,8,9 образуют горизонтальньй ряд, такие же одинаковые горизонтальные ,„ ряды прямоу1ол77ньгх блоков распололсены под рядом, образованным прямоугольными блоками 6,7,8,9, причем соответ-/ ственно блок 6, составленньй из фильтров 10,11,12,13, блок, составленный 45 из фильтров 14,15,16,17, блок, составленньй из фильтров 18,19,20,21,одинаковые, блок 7, составленньй из фильтров 22,23,24,25, блок, составленньй из фильтров 26,27,28,29, и 50 блок, составленньй из фильтров 30,31, 32,33, - одинаковые, блок 8, составленньй из фильтров 34,35,36,37, блок, составленньй из фильтров 38,39,40,41, и блок, составленньй из фильтров 42, 55 43,44,45, - одинаковые.

Блок 9, составленньй из фильтров 46,47,48,49, блок, составленньй из

62

фильтров 50,51,52,53, и блок, составленньй из фильтров 54,55,56,57, одинаковые.

Все элементы, составляющие диафрагму, расположены вплотную друг к другу.

Центральньй прямоугольньпЧ фильтр 2 зеленого цвета, боковой прямоугольньй фильтр 1 красного цвета, второй боковой прямоугольньй фильтр 3 синего цвета. Фильтр 4 и прямоугольные фильтры 13,17,21,25,29 и 33 выполнены бесцветными. ФиЛьтр 5 и прямоугольные фильтры 37,41,45,49,53 и 57 выполнены непрозрачными. Фильтры 10,14,18,24,28,32,36,40,44,46,50,54 выполнены красными. Фильтры 11,-15, 19,23,27,31,34,38,42,48,52,56 выполнены синими. Фильтры 12,16,20,22,26, 30,35,39,43,47,51,55 выполнены зелеными .

Визуализирующая диафрагма работает следующим образом.

Ее устанавливают в фокальной плоскости основного объектива приемной части теневого прибора. До тех пор, пока исследуемая среда однородна, плоскость изображения окрашена в цвет центрального фильтра визуализирующей диафрагмы, с которым совмещено изображение щелевой осветительной диафрагмы ( в рассматриваемом нами примере - зеленьй цвет).

При смещении изображения осветительной диафрагмы, обусловленном отклонением света в объективе исследования, с зеленого фильтра 2 на боковой фильтр 1 красного цвета в изображении объекта исследования на зеленом фоне - последовательно желтьй, оранжевьй, красньй цвета. (Поскольку конструкция визуализирующей диафрагмы обеспечивает неизменность цвета в изображении объекта исследования при смещении изображения осветительной диафрагмы в вертикальном направлении, в дальнейшем будем считать, что изображение осветительной диафрагмы смещается олько в горизонтальном направлении, е выходя за пределы верхних прямогольных блоков 6,7,8,9).

При смещении изображения осветиельной диафрагмы с красного фильтра на фильтр 24 того же цвета и бесветньй фильтр 25 в изображении объека, исследования - красньй цвет меньей чистоты. Чистота цвета уменьшается за счет того, что одна часть и бражения осветительной диафрагмы по падает на фильтр 2А, а другая - на бесцветный фильтр 25. При смещении изображения осветительной диафрагмы в пределах блока в изображении объекта исследования последовательно получают пурпурные цвета, синий, голубой, зеленый. Чис тота всех этих цветов тем меньше, чем больше высота бесцветного прямоугольника. При смещении изображения осветительной диафрагмы с фильтра 22 и бесцветного прямоугольного фильтра 25 на фильтр 12 и бесцветный прямоугольньй фильтр 13 фильтр 6 в изображении объекта исследования получают зеленый - цвет меньшей чистоты При смещении изображения осветительной диафрагмы в пределах прямоугольного блока 6 в изображении объ екта исследования последовательно п лучают голубой, синий, пурпурные цв та. Чистота их тем меньше, чем боль высота бесцветного прямоугольного фильтра 13. При смещении изображения осветительной диафрагмы с красного фильтр 10 и бесцветного прямоугольного филь тра 13 на бесцветный фильтр 4 в изо ражении объекта исследования - красный цвет меньшей чистоты. Белый цвет соответствует полному смещению изображения осветительной диафрагмы на фильтр 4. При смещении изображения осветительной диафрагмы с центрального фил тра 2 на боковой фильтр 3 синего цве та в изображении объекта исследования - последовательно голубой, синий цвета. При дальнейшем смещении изображения осветительной диафрагмы в том ж направлении в изображении объекта исследования получают синий цвет меньшей яркости, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красньм. Яркость всех цветов тем меньше, чем больше высота непрозрачного прямоугольного фильтра 37, диафрагмирующего часть светового потока. При смещении изображения осветительной диафрагмы с элемента 36 красного цвета и непрозрачного филь тра 37 на элемент 46 того же цвета и непрозрачный фильтр 49 в изображении объекта исследования - красный цвет меньшей яркости. При смещении изображения осветительной диафрагмы в пределах прямоугольного блока 9 в изображении объекта исследования последовательно получают оранжевый, желтьй, зеле-ный, голубой, синий цвета, яркость которых тем меньше, чем больше высота непрозрачного фильтра 49, диафрагмирующего часть светового потока. При смещении изображения осветительной диафрагмы на прямоугольньй блок 5 в изображении объекта исследования получают синий цвет меньшей яркости. Полное смещение изображения диафрагмы на фильтр 5 соответствует черному цвету в изображении объекта исследования. При смещении изображения в вертикальном направлении цвет изображения не меняется. Интервал, в котором лежат высоты трехцветных прямоугольников (0,2-0,8 высоты прямоугольного блокаду выбран с учетом следующих соображений. Максимальная высота трехцветного прямоугольника должна отличаться от высоты блока на величину, обеспечивающую хорошо различимое глазом из- . менение чистоты цвета (яркости) в изображении объекта исследования при смещении изображения осветительной диафрагмы с бокового фильтра на прилегающую к нему фигуру. Минимальная высота трехцветного прямоугольника должна обеспечить хорошо различимые глазом цвета небольшой чистоты (яркости) в изображении объекта исследования. Различие в высоте трехцветных прямоугольников двух соседних фигур должно обеспечить различимые глазом изменения чистоты цвета (яркости) в изображении объекта исследования при смещении изображения осветительной диафрагмы в пределах двух соседних фигур. Величина относительного порога яркости в диапазоне яркостей 1-1000 Вт составляет около 2 %. Числа пороговых различий чистоты красного, синего и зеленого цветов соответственно равны 25,22 и 16. При высоте трехцветных прямоугольных фильтров 0,2-0,8 высоты прямоугольного блока (высота блока совпадает с высотой изображения осветительной

5 11851966

диафрагмы теневого прибора) изменение чину относительного порога яркости, яркости в изображении объекта иссле- а изменение чистоты цвета в несколько дования на порядок превосходит вели- раз больше пороговых различий.

ТЕНЕВОЙ ПРИБОР, содержащий осветительную диафрагму, трехцветную визуализирующую диафрагму, включающую три прямоугольных фильтра, центральный и боковые, трех основных цветов, ширина которых равна ширине щелевой осветительной диафрагмы теневого прибора, а их высота кратна высоте осветительной диафрагмы теневого прибора, а также расположенные с двух сторон от прямоугольных фильтров трех основных цветов прямоугольные блоки с высотой, равной высоте осветительной диафрагмы теневого прибора, образующие расположенные друг над другом одинаковые горизонтальные ряды, при этом все элементы, составляющие диафрагму, расположены вплотную друг к другу, отличающийся тем, что, с целью расщирения динамического диапазона, повышения чувствительности и расширения цветовой гаммы изображения объекта исследования в теневом приборе, диафрагма дополнительно содержит бесцветный и непрозрачный фильтры, при этом прямоугольные блоки выполнены из прямоугольных фильтров, расположенных друг над другом, трехцветного, составленного из фильтров основных цветов, ширина которых равна ширине осветительной диафрагмы теневого прибора, и бесцветного, и расположены вплотную к одному из боковых прямоугольных фильтров трех основных цветов расположенные вплотную к другому боковому прямоугольному фильтру прямоугольные блоки выполнены из расположенных друг над другом прямоугольных фильтров, трехцветного, составленного из фильтров основных цвеi тов с ширинами, равными ширине осветительной диафрагмы теневого прибора, (Л и непрозрачного, причем трехцветные фильтры составлены из прямоугольных фильтров с высотой, равной 0,2-0,8 высоты прямоугольного блока, цвета фильтров прямоугольных: блоков, примыкающих к боковым прямоугольным фильтрам, соответственно совпадают 00 с цветами боковых прямоугольных ел фильтров, а цвета расположенных вплотную фильтров двух блоков в горизонсо тальном ряду одинаковы, прямоуголь05 ные блоки в горизонтальных рядах содержат различные по высоте трехцветные прямоугольные фильтры и расположены последовательно один за другим в порядке уменьшения высоты трехцветных фильтров в направлении от боковых прямоугольных фильтров, дополнительно введенные бесцветный и непрозрачные фильтры геометрически равны центральному, прямоугольному фильтру и расположены вплотную к блокам, содержащим соответствующие им бесцветньй и непрозрачньп фильтры.