Способ измерения видимости объекта с определенного расстояния Советский патент 1947 года по МПК G01J1/40 

Видимость предмета в определенных условиях освещения обычно определяется тем наибольшим расстоянием, с которого данный предмет еще остается видимым. При наблюдении удаленного предмета видимость его бывает ограничена двумя факторами: наличием дымки (тумана) в воздухе между предметом и наблюдателем, заслоняющей предмет от взора наблюдателя, и уменьшением угловых размеров рассматриваемого предмета по мере удаления его от наблюдателя, причем сначала отдельные детали, а затем и весь предмет оказываются меньше разрешающей силы глаза и становятся невидимыми.

Способ определения видимости предмета по удалении от него наблюдателя до предела различения неудобен, а подчас неосуществим. Поэтому была поставлена цель по созданию прибора, который позволял бы оценивать видимость рассматриваемого предмета с постоянного расстояния до .него. Принцип подобных приборов заключается в моделировании картины при удалении наблюдателя от рассматриваемого предмета. Однако во всех предлагавшихся ранее системах измерителей видимости моделировался лишь первый фактор, мешающий наблюдению, т .е. дымка, второй же фактор - 20

уменьшение угловых размеров - не моделировался и не учитывался. Такое пренебрежение уменьшением угловых размеров рассматриваемого предмета может быть оправдано тем, что измерители видимости в первую очередь предназначались для исследования прозрачности атмосферы и при этом наблюдались весьма крупные и сильно удаленные предметы.

При решении большинства практических задач зрительной работы наблюдение производится на расстояниях, не превосходящих 2-5 км, т. е. на таких расстояниях, при которых мутность атмосферы еще не может существенно сказываться на ухудшении условий наблюдения. Указанные системы измерителей совершенно не приспособлены для оценки температурных флюктуации воздуха, искажающих контуры предметов и ограничивающих возможность применений систем с большим увеличением.

Предметом настоящего изобретения является способ измерения видимости объекта с определенного расстояния, по которому измерение видимости ведут путем определения такой величины дефокусировки телескопической системы, которая необходима для достижения порога различимости объекта.

307

Для осуществления этого способа измерения видимости предлагается прибор, выполиенный в виде телескопической системы, в фокальной плоскости окуляра которой установлено матовое стекло, а объектив системы снабжен механизмом для аксиального его перемещения с возможностью , отсчета величины последнего.

На фиг. 1 показан разрез прибора; на фиг. 2 - его наружный вид.

В описываемом приборе моделируется именно ухудшение качества изображения, определяющее невозможность распознавания предмета, его деталей и формы при уменьщении его угловых размеров. Моделирование этого явления непосредственным уменьшением угловых размеров рассматриваемых предметов можно осуществить, например, применением панкратических систем. Однако условия наблюдения, в этом случае весьма утомительны, так как работа глаза проходит на пороге его разрешающей силы.

Причинами, ухудшающими качество изображения в глазу наблюдателя и тем определяющими предел его разрешающей силы (если исключить снижение контрастности объекта за счет атмосферной дымки), являются оптическая неоднородность атмосферы, аберрации оптической системы глаза, ее неравномерная чувствительность и дефекты передачи изображения от сетчатки до мозга наблюдателя. В результате этих дефектов каждая точка рассматриваемого предмета воспринимается как кружок светорассеивания. Если этот кружок мал по сравнению с угловыми размерами рассматриваемого предмета, последний виден хорощо. При уменьшении угловых размеров предмета (удалении его от наблюдателя) качество изображения ухудшается и предмет становится неразличимым. Возможность различения предмета определяется лишь отношением его угловых размеров к угловому диаметру кружка светорассеяния и практически не зависит от абсолютных их размеров.

Работы последних лет показали, что диаметр кружка светорассеяния

308

у наблюдателя с нормальным зрением (с разрешающей силой в 1) составляет 4,3, у лиц же с пониженным зрением эта величина соответственно больше и может доходить до нескольких градусов.

Предложенный способ измерения видимости объекта с определенного расстояния основан на искусственном увеличении кружка светорассеяния и удалении его до столь большой величины, когда различение предмета в целом или же его деталей становится уже невозможным. По величине этого кружка светорассеяния можно судить о видимости предмета.

Прибор представляет собой телескопическую систему с объективом /, окуляром 2 и призматической оборачивающей системой 3. Б фокусе окуляра помещено матовое стекло #. Как окуляр, так и объектив имеют соответствующую диоптрическую установку по щкалам 5 и 6.

Для измерения видимости объекта окуляр устанавливается по глазу наблюдателя так, чтобы обеспечить наибольшую ясность видимости неровностей матированной поверхности. После этого прибор наводится на объект, видимость которого должна быть определена. Объект устанавливают на наилучшую видимость и по шкале 6 производят отсчет. Затем поворачивают объектив, вдвигают или выдвигают его до потери видимости предмета (в целом или отдельных его деталей) и делают второй отсчет по щкале 6. Разность этих отсчетов и будет характеризовать видимость объекта или отдельной его детали..

Если все измерения прибором предполагается производить на одном и том же расстоянии, то установку на наилучшую видимость достаточно произвести всего один раз. Для большей точности установки следует найти два симметричных положения объектива, когда исчезает какая-либо небольшая деталь рассматриваемого предмета, и брать среднее из этих отсчетов.

При дефокусировке объектива каждая точка рассматриваемого предмета будет изображаться на матовом стекле кружком светорассеяния, диаметр которого пропорционален смещению объектива из фокальной плоскости.

Поскольку угловые размеры предмета, рассматриваемого в телескопическую систему, не меняются при дефокусировке объектива, последняя оказывается эквивалентной удалению объекта от наблюдателя, соответственно чему может быть проградуирована шкала дефокусировки объектива.

Если телескопическая система измерителя видимости имеет увеличение, то диапазон применимости измерителя видимости может быть еще расширен путем использования системы не только при прямом, но и при обратном ходе лучей.

При измерениях кружок светорассеяния глаза очень мало увеличивает кружок светорассеяния- самого измерителя видимости, и поэтому показания прибора почти не зависят от остроты зрения наблюдателя и лишены субъективности.

Шкалу объектива (и окуляра для наблюдения при обратном ходе лучей) следует давать непосредственно в относительных увеличениях расстояния до предмета, при котором он становится неразличим.

Шкалу объектива (и окуляра) следует снабжать переставным индексом, чтобы можно было ее «нуль

совмещать с положением наилучшей видимости.

Для увеличения светосилы системы и уменьшения рассеяния света в приборе целесообразно осуществлять систему без матового стекла, но с переменной аберрацией. При этом необходимо, чтобы плоскость наиболее четкого изображения все время оставалась в фокусе окуляра.

Такое плавное изменение аберрации системы возможно получить, например, изменениеаМ расстояния между отдельными линзами сложного объектива или окуляра.

Предмет изобретения

1.Способ измерения видимости объекта с определенного расстояния, отличающийся тем,, что измерение видимости ведут путем определения величины дефокусировки телескопической системы, необходимой для достижения порога различимости объекта.

2.Прибор для измерения видимости объекта с определенного расстояния, отличающийся тем, что он выполнен в виде телескопической системы, в фокальной плоскости окуляра которой установлено матовое стекло, а объектив системы снабжен механизмом для аксиального его перемещения с возможностью отсчета величины последнего.

№ 67Й38

- 4 - Фиг. 1