УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСФОРМАЦИИ ИНФРАКРАСНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ВИДИДЮЕ Советский патент 1968 года по МПК A61B6/00 

Известны устройства для трансформации инфракрасного излучения в видимое, содержащие оптическую систему, преобразователь и экран.

Предлагаемое устройство отличается тем, что в нем установлены приемная оптическая система, камерный вакуумный преобразователь и проекционная оптическая система. Это позволяет получить высококачественное визуальное изображение источника инфракрасного излучения, например, исследуемого участка поверхности тела человека путем повышения четкости, разрешающей способности и яркости визуального изображения.

Приемная оптическая система устройства выполнена в виде плоского металлического зеркала и системы асферических зеркал, что обеспечивает фокусирование инфракрасного излучения исследуемого участка на активную поверхность преобразователя.

Вакуумный преобразователь выполнен в виде слоя испаряющейся жидкости, например бензо-масляной смеси, образующей активную поверхность и нанесенной на тонкую эластичную и гладкую подложку, расположенную в вакуумной камере, имеющей два герметично уплотненных окна, одно из которых предназначено для прохождения сфокусированного инфракрасного излучения, другое-для прохождения считывающего луча света. Благодаря этому вакуумный преобразователь обеспечивает преобразование сфокусированного инфракрасного излучения в тепловой рельеф активной поверхности.

Для преобразования теплового рельефа активной поверхности преобразователя в визуальное изображение, проектируемое на проекционный экран любого размера, проекционная оптическая система предлагаемого устройства выполнена в виде источника света с фильтром, задерживающим инфракрасное излучение этого источника, конденсатора, зеркального обтюратора, отражающего зеркала, установленного в вакуумной камере преобразователя, и системы проекции визуального изображения иа экран.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема преобразования рельефа активного слоя в видимое изображение при помощи предлагаемого устройства, проекция темного поля; на фиг. 2 - то же, проекция светлого поля; па фиг. 3 - принципиальная схема описываемого устройства; на фиг. 4 - схема зеркального обтюратора.

Предлагаемое устройство основано на так называемом принципе «проекции темного поля. Суть принципа состоит в следующем.

Пусть на абсолютно гладкую поверхность растянутой эластичной пластмассовой пленки

(подложки) равномерно нанесен тончайший активный слой 1 специальной жидкости, легко испаряющейся при падении на поверхность пленки инфракрасного излучения (ИКИ). Такой активной жидкостью может служить, например, бензо-масляная смесь. Сфокусированное инфракрасное изображение падает нормально на новерхность слоя этой жидкости. Расположим с двух сторон от пленки два плоских зеркала 2 и 3, соответственно одно снлошное и другое, выполненное в виде набора большого числа зеркальных пластинок определенной формы, разделенных определенным образом выбранными промежутками.

Пусть под углом Брюстера, при котором весь падающий световой поток отражается от поверхности, на слой 1 активной жидкости сквозь нромежутки зеркальных пластинок (зеркальный слой находится со стороны пленки) падает параллельный пучок света от внешнего источника света 4. Очевидно, что нри абсолютно гладкой новерхности активного слоя отраженные от поверхности нленки лучи останутся параллельными.

Сплощное зеркало 2 установлено так, что отразившиеся от слоя 1 лучи света падают на него под прямым углом к нему. При этом, эти лучи точно обратным путем (зеркало 2, активный слой 1, нромежутки зеркальных пластинок зеркала 3) вернутся обратно к источнику света 4.

В этом случае отражения от зеркальных поверхностей плоскопараллельных пластинок зеркала 3 в сторону проекционного объектива 5 не будет, следовательно, экран 6 будет оставаться темным.

При падении тепловых лучей (ИКИ) на поверхность слоя активной жидкости последняя будет деформироваться, так как, во-первых, в местах большего выделения тепла происходит более интенсивное испарение слоя и, вовторых, в тех же местах уменьшается сила поверхностного натяжения пленки по сравнению с более холодными местами. Таким образом, активный слой воспринимает температурный рельеф.

Теперь параллельный пучок света, пройдя сквозь нромежутки между пластинками зеркала 3 и отразившись от искаженной тепловым изображением новерхности активного слоя 1, не сможет вернуться обратно к источнику 4 света. Отраженные лучи обязательно упадут на зеркальную поверхность плоских пластинок зеркала 3 и будут отброшены в сторону проекционного объектива 5. На экране 6 возцикает изображение светлых (не затемненных зеркальными полосками) мест поверхности активного слоя.

Чтобы увидеть на экране проекцию мест, находящихся в тени зеркальных полосок, необходимо переместить последние на ширину одной нолоски (предполагается, что ширина полосок равна ширине промежутка между ними) в плоскости их установки. Если делать такие перемещения достаточно быстро, то глаз.

воспринимающий проекционное изображение на экране, не заметит чередование темных и светлых полос.

Такое перемещение зеркальных нластинок 5 можно сделать, например, следующими двумя способами: путем возвратно-поступательного движения в случае использования вибрационного электродвигателя, нитаемого неносредственно от сети неременного тока 50 гц, и путем 10 вращения в случае расноложения зеркальных пластинок на вращающемся диске.

Очевидно, что с точки зрення упрощения механики последний случай предпочтительный. Поэтому в дальнейшем в описании будет 15 иметь место именно этот случай.

В общем случае форма зеркальных нластинок может варьироваться в весьма широких пределах, и это не приведет к заметным искаженням наблюдаемого изображения. 0 К зеркальным нластинкам предъявляются следующие требования: на поверхности кадра их должно быть достаточно много (число определяется расчетом и зависит от многих факторов), они должны быть одинаковой формы 5 и иметь один закон расположения.

На фиг. 4 изображен один из возможных вариантов расноложения зеркальных пластинок на вращающемся диске, который является по существу зеркальным обтюратором. 0 Нестабильность скорости вращения электродвигателя 7 зеркального обтюратора (если она лежит выше скоростей мелькания) не должна сказываться на качестве проектируемой картины.

5 С точки зрения повышения чувствительности прибора необходимо размеры асферического зеркала, фокусируюшего ИКИ, брать как можно больше, зеркальный абтюратор располагать как можно дальше от поверхности активного слоя 1, а число зеркальных пластинок брать достаточно большим. С этой точки зрения желательно активный слой располагать в специальной камере, в которой в процессе проекции теплового изображения на поверхность активного слоя можно создавать резко разряженную атмосферу для более быстрого испарения жидкости.

С точки зрения уменьшения искажений теплового изображения при проекции на экран 0 необходимо сплошное зеркало 2 располагать к новерхности активного слоя как можно ближе.

В соответствии с изложенным предлагаемое устройство содержит три основных системы: 5 приемную оптическую систему, камерный вакуумный нреобразователь и проекционную оп.тическую систему. Приемная оптическая система выполнена в виде плоского металлического зеркала 8 и системы асферических зер0 кал 9 и 10. Вакуумный нреобразователь выполнен в виде вакуумной камеры 11, имеющей два герметично унлотненных окна, из которых окно 12 служит для пропускания сфокусированного , а окно 13 - для пропускания считывающего луча света от источника 4.

Внутри камеры расположена тонкая эластичная и гладкая пленка, на которую нанесен слой 1 испаряющейся жидкости, образующий активнуго поверхность. В камере И расположено также отражающее сплощное зеркало 2 проекционной оптической системы. Последняя содержит источник 4 света с фильтром 14, задерживающим ИКИ источника, конденсор 15, зеркальный обтюратор - зеркало 3 с чередующимися отражающими и неотражающими полосками, расположенными на диске, который приводится во вращение от электродвигателя 7. а также систему проекции визуального изображения на экран 6. В эту систему входят плоское зеркало 16 и проекционный объектив 5.

Процесс работы с предлагаемым устройством происходит следующим образом.

Па поверхность тончайшей пленки (подложки) разгерметизированной камеры 11 аэрозольным способом наносится тончайщий активный слой специальным находящимся в камере распылителем (на чертеже не показан) .

Разгерметизация камеры делается для того, чтобы уменьшить испарение жидкости при отсутствии проекции теплового изображения на поверхность активного слоя. С момента подачи теплового изображения па поверхность активного слоя камера герметизируется путем закрывания соответствующих кранов, и производится откачка атмосферы из камеры.

Инфракрасное излучение от объекта падает на сплошное плоское металлическое зеркало 8. Отраженное от пего лучи фокусируются системой асферических зеркал 9 и 10. Отброшенные зеркалом 9 ЛУЧИ через отверстие зеркала 10 и специальное стекло верхнего окна 12 камеры 11 попадают па поверхность активного слоя 1.

Под действием тепловых лучей поверхность жидкости постепенно деформируется, и па проекционном экране б проступает тепловое изображепие исследуемого объекта.

Быстрая система темных и светлых полос на экране 6 осуществляется с цомощыо электродвигателя 7 зеркального обтюратора. Формирование параллельного пучка света от источпика 4 осуществляется конденсором 15. Перед конде.гсором пометиеп тепловой фильтр 14 для устранения паразитного влияния тепловых лучей от проекционного источника 4 света. Плоское зеркало 16 СЛУЖИТ для поворота лучей видимого света на 90°.

Время появления видимого образа теплового изображения на экране 6 зависит от чувствительности прибора и интенсивности ЙКИ объекта.

С экрана ведется фото- и киносъелгка для регистрации результатов исследования.

Предмет изобретения

10

1.Устройство для трансформации инфракрасного излучения в видимое, содержащее оптическую систему, преобразователь и экран, отличающееся тем, что, с целью получения высококачественного визуального изображения источника инфракрасного излучения, например, исследуемого участка поверхности тела человека путем повьш1ения четкости, разрешающей способности и яркости визуального

изображения, в нем установлены приемная оптическая система, камерный вакуумный преобразователь и проекционная оптическая система.

2.Устройство по п. 1, о т л и ч а ю П1 е е с я тем, что, с целью фокусирования инфракрасного излучения исследуемого участка на активную поверхность преобразователя, приемная оптическая система выполнена в виде плоского металлического зеркала и системы

ассЬеРических зеркал.

3.Устройство по п. 1. отличающееся тем, что, с целью преобразования сфокусированного инфракрасного излучения в тепловой рельеф активной поверхности, ппеобрязователь выполнен в виде слоя иснапяюшейся жидкости, например бепзо-масляной смеси, образующей активную поверхность, нанесенной на тонкую, эластичную п гладкую попложку, расположенную в вaкyy ттшй камере,

имеющей два герметично уплотнеппых окна- одно для прохождетпш сфокусированного инсЬракрастюго излучения, другое - .для прохождения считывающего луча света.

4.Устройство по п. I. отличающееся тем. что, с целью преобразования теплового

рельефа активной поверхности преобразователя в визуальное изображение, проектируемое на проекционный экран любого размера, проекционная онтическая система выполнена

в виде источника света с фильтром, задерживающим инфракрасное излучение ттсточника света, конденсора, зеркального обтюратора, отражающего зеркала, установ.денного в вакуумрюй камере преобразователя, и системы

проекции визуа.дьного изображения на экран.

/6

иг.З