Устройство для наблюдения цветоконтрастных объектов Советский патент 1990 года по МПК G03B25/00 

оо

()po6;(()d i jEocft ( г)pc6()Tcф()d Л

о

Очевидно, что только при (и соответственно при ). Требование точного решения уравнения

00

|Еасб(Р()Тс( Л) О (8) относительно Tj(p() приводит к триви альному результату CCD О- С цнако из физических соображений ясно, что этот интеграл стремится к минимуму, если при и , соответствующих максимумам произведений Е g ( А) рС) , TC(|,.() - О, и наоборот, при Е gcg CJJX хр(р( А)- minifyCTl)-.max. Другими словами кривая Те() должна быть контр- вариантна по отношению к Е 6 ()( /) т.е. каждый спектрозональный свето- фипьтр 7 - 9 из набора должен быть вьтсшнен с кривой спектрального пропускания, участок нарастания которой находится в диапазоне длин волн, ограничивающих участок спада соответствующей ей кривой спектрального излучения поверхности стола (фона), а участок спада кривой спектрального пропускания находится в диапазоне длин волн, ограничивающих участок нарастания соответствующей ей кривой спектрального излучения поверхности стола (фона).

Использование таких светофильтров обеспечивает оптимизацию цветового контраста наблюдаемого объекта на фоне при заданных спектральных характеристиках объекта, фона и осветителя .

оо

- jEocB ( Л)рф( Л)Т,(71)а + 7Eflc6 ()()()d1

(7)

При использовании устройства в условиях естественного освещения, когда источником подсветки является солнце (), может изменяться (например, с изменением высоты Солнца, появлением облачности и пр.), и соответственно значения Д .„.,.. и Х

/nqx

nin

//л ч Ti|ii

ДЛЯ Ejjgg ( Л)р(() в выражении (8) бу- дут сдвигаться по оси .

Пусть диапазон этого сдвига

max.

LJ niUAi

;а спектры излучений от объекта и фо- /

на,соответствую11ще пределам изменения условий освещения через Sgg, sl И 06 S. соответственно (фиг. 5). На чертеже для упрощения изображены

лишь перекрывающиеся части спектра. Пусть для пары , S субъективно максимальный контраст доставляет фильтр СФ, а для пары fs, S фильтр СФ. Как видно из фиг. 5, в

соответствии с (7) контраст, доставляемый паре , S светофильтром СФ, графически может быть выражен как отношение

50

I 1

i7+ i2

(9)

где 1 - результат графического интегрирования произведения т , отличный-от нуля только в зоне ( fiv, 55 S, ) (аналогичная зона для произ- - ведения Т,.8 -Tt S,) .

. k.

Для пары , 8«|и светофильтра это соотношение запишется как

к - l :-1

к i

+ I.

(10)

при.чем с Ij связана 3oiia ), 1 - зона -Л, S j. Aj.

Пусть теперь условия освещения таковы, что пара fs g, Зд) находится в промежуточном положении Ts, S/I. Оценим контраст, доставляемый при наблюдении этой пары через СФ ц и через СФ (Kj-) по отдельности, а также при установке их в данное устройство (к ). По аналогии с (9) и (10) согласно фиг. 5 имеем

I т -т к ±., /-.

Н I -fl V

(11)

Если теперь установить оба светофильтра в данное устройс наблюдения и в соответствии с

«

обозначить t /Т а; то из фиг. 5 видно, что

a(l -l)-f(1-a)() S: а( 1 У+ТТ+а) (I +1

Соотношения между К, К и Kg. можно оценить на численном примере, выполняя численное интегрирование № графиков, изображенных на фиг.5 при

различных значениях параметра а,Тог- да из (11) и (12) получим: У. 0,211, KH 0,,,,,236, 4f«.o,7 0,266, 0,375. Очевидно также, что ,21 1 и K,0,720.

Полученнью цифры показывают, что при использовании фильтра СФ ц, достигается слишком маленький контраст объекта с фоном (0,211). При использовании фильтра СФ( расчетное значение контраста велика (0,720), но фиг.5 наглядно показывает, что и объект, и фон при этом получаются очень темными, т.е. их информативность близка к нулю. Использование же данного устройства для наблюдения обеспечивает плавное изменение контраста от К до к ,,, причем с ростом абсолютной величины контраста яркость наблюдаемой сцены падает. Таким образом, перемещая диафрагму 5 поля зрения отно- сительно центра диска 2 при эксцентричном положении входящих в него секторов, например 7 - 9 наблюдатель 11 может добиться оптимального для себя соотношения между контрас- том и яркостью наблюдаемой сцены.

При вращении диска 2 наблюдатель 11- через диафрагму 5 поля зрения ви0

5

0

5

35 50 55

дит последовательно несколько спект- розональных изображений объекта 10 на фоне 3. Если скорость вращения диска 2 превышает инерционные свойства глаза наблюдателя 11, то цвета этих спектрозональных изображений сливаются для наблюдателя 11 в один, причем этот цвет зависит от соотношения длительностей нахождения каждого светофильтра 7 - 9 в поле зрения, т.е. (при постоянной скорости вращения диска 2) от положения диафрагмы 5 поля зрения относительно центра вращения диска 2. Перемещая (например, вручную) диск 2 перпендикулярно оптической оси, наблюдатель 11 устанавливает тот цвет светофильтра, при котором обеспечиваются наилучшие для него условия наблюдения объекта 10 на фоне 3.

При изменении фоновой ситуации наблюдатель 11 производит смену диска 2, выбирая соответствующий диск 2 из заранее подготовленного комплекта.

Формула изобретения Устройство для наблюдения цвето- контрастных объектов, содержащее установленную на оптической оси оптическую формирующую систему с диафрагмой поля зрения, диск с набором размещенных вокруг общего центра секторных спектрозональных светофильтров, установленный перед диафрагмой поля зрения с возможностью поворота вокруг оси, проходящей через его центр, а также предметный стол с источникЬм освещения и привод, отличающееся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей, диск установлен с возможностью поперечного перемещения относительно оптической оси, а секторные спектро- зональные светофильтры вьшолнены сменными и с размерами, превышающими размеры полевой диафрагмы, при зтом каждый спектрозональный светофильтр выполнен с кривой спектрального пропускания, участки нарастания и спада которой находятся в диапазонах длин волн, ограничивающих соответственно участки спада и нарастания соответствующей ей кривой спектрального излучения поверхности стола, расположенной между крайними кривыми спектрального излучения поверхности стола, соответствующими максимальной и мини3

юZ

Z

w

Изобретение относится к оптическому приборостроению и позволяет расширить эксплуатационные возможности наблюдательных оптических приборов. Наблюдение объекта производится через прозрачный диск 2 с размещенным на нем набором сменных светофильтров 7-9, центр которого C_с смещен относительно центра вращения диска C_в. Диск 2 установлен с возможностью перемещения в поперечном направлении относительно оптической оси, при этом диафрагма 5 может находиться по отношению к центру диска 2 в положении 5¹. Цвет наблюдаемого объекта зависит от соотношения длительностей нахождения каждого светофильтра 7-9 в поле зрения, которое зависит от положения диафрагмы 5 относительно центра вращения диска. 5 ил.

I

X

-2

;

i

Т Г)с-з

ФиеЛ

В

s5s; s2r5;i s; .

D:

ЯЗиг. 3

i1

.

н ctp

Тсф

Л 4

Фиг. 5