Матричный спектрограф для регистрации трехмерной спектрографической информации о протяженных объектах Советский патент 1988 года по МПК G01J3/12 

о

ГчЭ

00

Изобретение относится к с пектралыиям приборам, а именно к ириборам л;1я perlicT- рацнн трехмерной сиектрог)а(1)11ческ()й ин- {)С))1аци11 о протяженнь51х объектах.

Цель изобретения раеин-реиие облас- :т1 нричеиення за счет обеенечения пространственного нре)бразоваиия входного светового потока.

На ()пг. 1 приведена ехема спектрс)-ра(()а; па (|)И1 2структура Х()д:1оГ| 1атрипы

стекловолокопного узла; на (()нг. 3 сч рук- тура (1Й матрицы стек.юнолоконного уз. 1а; на ())И1 . 4 - етруктура .)iini)i спек- тро1 )амм иec.ieдуемого про гяжепноп} .

jV iiT|Mi4 ii5iii cneKTpoi paij) состоит пз узла 1, 1И)1ио, 1ненно1Ч) па ocHOBi стекловолокон 2, об вектива коллиматора 3, днсие)111- рующего .лемента дисис1кли)нно11 нриз- М1)1 4, об ьективс камеры 5 i- 1)егистрат()- ра () (ианример, (|:ото1К1астинкп), причем входной торец 7 стекловолоконного .3. ia об- panieH к 11сс. 1сдуемо.у об ьекту, а его выход- Hoii торен 8 совмещен с передней ())ока. илоекоетвю об ьекгнва кол.пиматора.

(л1ектрогр;и) работает c.ie;;yioHuiM образом.

И:и) исс.1едуемо1 о об ьекта проектируется на и.тоскоет1з 1 ходг:о1Ч) торца 7, с()ста }лени()го из прим вц акпппх один к 1 ому и.лоских ирозрачньгх тс))цов стек- ловолокои 2, уц()рядоченп1 1х к прямоу1Ч)ль- ную матрицу из k етрок (|ч.;|М чон1 альные |)яды) II 1 столбцов (вертикальные )яды) k и . причем етроки матрицы 11арал, 1е. 1ьцы uaHp;iB, iennio диенерснн спектрографа, а е голбцы церпендику.тярны к ним (ф|п 2). Таким образом, изображение об ьек- -а ;)а.ч- де. 1яетея на входе ciieK rporpatjia на .темен- Tapii)ie участки, соотвстствуюише по площади и упорядоченпоети матрице входного торца, а В1 1ходцой cвeт)B(JЙ IIOTOK де.питея на j. iCMeirrapiibie световые IIOTOKI-:, сооч встству- юшне этим участкам.

Выходной то)ец 8 узла 1 составлен и: иротивоно. южных нлоеких прозрачных торцов Ь„.| етекловолокон 2 и об|)азует 1 акже нрямоуго.1ьнук) матрицу из m строк (гори:- зонта;1ьные ряды), парал.пельных дпснерени с11ектр()Г)а(|)а, и п ст();|бц()в (вертика,Т)Пые ряды), 11ерпеидику.:1ярпых к ним (см. фиг. 3 где изображена одна из в()зм(/кных структур вьгходно; матрицы стек.поволокоиного узла).

Торцы Ь.гия стеклово, 1окоп 2 в каждом пз столбцов выходной матрицы примыкакуг один к д)угому, а сами сто;1бцы pa:uieceH;ji друг от друга на равные расс :чпп1ня, соот- ететвующие интервалу д.чин во/ш регпст)и- )усм()го из.|учеиия и ве,1ичипе дисцср(.чш

0

0

5

0

5

0

5

0

5

С11ектр01-|)афа. Поскольку сто,1бпы В1,1ходной матрицы псрпеидик}лярны иаправлеиию дие- переии спектр()Г1Пи)а, а выходпо торец 8 стек,оволок{)пного 3, ia I eoBMeinen с передней ()к)ка, об,тастьк об ьектива ко. кпи- матора 3, ето;1бцы вь;.ходной матриШ) выполняют роль входных щелей епектрографа. 1аки.м o6|:ia:K)i, выходной 8 етек, во, 1око1П101 о узла 1, выполняя простран- c lTscHHoc преобразование входного светового потока, распреде,яет и передней 4)окальп(Я1 плоскости об ьектива ко, 1, П1матора 3 иро- ||1СД1пие 4ept :i стек, 1овол(жпа 2 /leMeHTapiiiiie CBCToiibie потоки от -л 1ементар11ьг площадок изображения исследуемого об ьекта в известпом порядке и таким (образом, ч:тобы спектры от этих потоков к п:ц)екоети регистратора () не перекрыва, П1сь.

Каждый из :).:ie ieii rapHbix световьгх потоков, прошедший чере.ч стеклово;1оконный узе,п 1, проходит ег:ачала через обтлжтив кол- .тиматора 3, преобразуясь IIM в Hapa,i;ie, ib- ный световой пучок, а .затем через диспе)- ирук)|ций э, К мент призму 4 п, прстео- псв в пей диепере1:1К). строит в п, К)скости ре- 1иетратора С) j:ieMeiiTapiibn-i спектр СгппЛ ответствуюши э,пемснтарпой 11,- О1цадке на изоб)ажении исс.чедуемого объекта, причем -л1еме1ггарные снектре 1 е не перекрываются одпн с другим.

орядок ()ложения элементарных спектров с,„ в п,чоскостг1 регпетратора из- веетен и cooTiiCTCTiiyeT выходной матрппе стеклов(),лок()нн()|-() уз, (см. фиг. 4), что обеспечивает юзможпоеть обработки трехмерной С11ектрог1:1ас|)пчееко|1 информацпи и отождеств, ее с поверхнсх тью ncc.itxTve- мого протяженногс. об ьекта.

Формула изобретения

Матричный ciieK rporpa(f) регистрации трехмериой С1 ектро1 рас))ической инф(.)р- мации о 11ротяжепн,1Х об 1гектах, соде)жа- 1ЦПЙ об ьектив ко. Г Шматора, л.ис11ерг:.|ру1о- 1ЦИЙ э.темент, об ьектив камеры и региетратор отличающийся тем, что, с целью расширения исследуемого класса об1 ектов, в пем перед об ьективом КО.Л.ТИМ йТора , узе. 1, вьпкхпненный на основе стск. юволоконноГ оптики, входной торец которого составлен из упорядоченных в матрицу торцов стек, :о- волокон, а выходной торец - из иротивоио- ,тс)жных торнов е гек,лов(). 1окоп так же yiio- рядочеппых в матриц} п оптически сопряжен с передней фока, 1ьной новерхностью об ьектива кo,ллимaт(Jpa, при этом матрица выходного торца содержит не менее двух CTO, i6noB п столбцы ориентированы перпен- дпкулярпо наирав.лецию дисиерс ии спектро- I рафа.

Передняя фокальная плоскость оЬъекти.6а коллиматора

1128

Спектрограммы

5 Н

Изобретение касается приборов д.1я снектра. плюго аиа;1иза иротяженшях (кТ ьекTOI5. Це.н,1о яв, 1яется расни1реиие класса ана- лизнрхе.м1)1х об 1-,ектов. Изобретение обесие- чивает нростра иственное преобразование входно1Ч) СВСТОВО1Ч) нотока. Слтектрограф ео- , зел. вв1нол1-:енный на оенове стек- лово.юконно ОПТИКИ, входно торец ei o состав,1сп торнов стек, 1оволокон, уиоря- дочеин1 1х в комиактную матр1 цу, и обраи1еи к иеследуемому об ьекту, а Bijixex Uioii торен еоетавлеи из 11ротиво1К), ожньгх торцов етек- лов{),1окон и совмещен с нередней (|H)Ka,iBHoii н, К)скостьк) см л ектива ко. кти.матора. Topuiii во,ЮКОН в i)Toii и, 1оскости раснреде,1ен111 в известном н(.1рядке н таким образом, чтобы сиектро1 рамм1)1 от каждо1 о торна в н, 1ое- кости регистратора не нерекрыва, ;ipyi д;nт() 4 и,1. ;

Напрабление дисперсии спектрограсра ,)

kO(OM,

i .if./J

,Z

-1-Фиг 1

Напрабление дисперсии спектрограсра

а

k,ij

Фиг.2.

г

J

I 1

I

I.

2k,n

1

1Ьл 1,2 ,,

.J

L

;mj}l