Устройство для задания экспозиций и задержек кадров в скоростной фотографии Советский патент 1981 года по МПК G03B7/93 H01J31/60 

(54) ЭЛЕКТРОННО-ОПТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКОРОСТНОЙ ФОТОГРАФИИ Изобретение относится к скоростно и сверхскоростной фотографии и может быть использовано в приборостроитель ной промышленности. Известны различные приборы скорос тной фотографии с электронно-оптичес кими преобразователями, позволяющие фотографировать отдельные стадии быс тропротекающего процесса.. Известна камераi которая позволяет, фотографировать быстропротекаквдие процессы на 9 кадрс1Х с временем экспозициикадров от 0,2 до 1 МКС и.интервалами времени между ними от 0,2 до 10 МКС. Известна также камера, которая позволяет получить 7 кадров с временем экспозиции кадров от 0,1 до 10 МКС и интервалами времени между ними от 1 до 110 МКС. Указанные электронно-оптические приборы содержат электронно-оптический преобразователь (ЭОП) для скорос тной регистрации изображения, входной объектив для проектирования исследуемого явления на фотокатод, электромагнитную линзу для фокусиров ки изобрс1жения, блоки ускоряющих напряжений для изменения коэффициента усиления яркости изображения ЭОП, генераторы отклоняющих импульсов для формирования многоступенчатых импульсов , управлякяцих отклоняющими пластинами ЭОП, генератор затворных импульсов для отпирания ЭОП на время экспонирования кадра И выходной объектив для проецирования изображения с -экрана ЭОП на фотопленку Ull Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является электронно-оптическое устройство для скоростной фотографии, содержащее : входной и выходной объективы, электронно-оптический преобразователь, блоки ускоряющих.напряжений, генератор отклоняющих импульсов и блок управления временем экспозиции и временем интервёшов между кадрами 23 . Однако не все снимки при фотографии получаются нормальной плотности, что обусловлено ограниченным диапазоном изменения экспозиции съемки и отсутствием возможности независимой установки экспозиции для каждого кадра. Кроме того, малый диапазон изменения временных интервалов между кадрами не позволяет рационально f acпределить кадры по времени прохождения исследуемого процесса.

Недостатком известного устройства является также наличие значительной погрешностиг установки временных интервгшов экспозиции и пауз между ними.

Цель изобретения - расширение ди.апазона. величин времени экспозиции и интервалов между кадрами.

Цель.достигается тем, что дополнительно введены две схелвы ИЛИ, генератор-отклоняющих импульсов и цифровое устройство задержки времени экспозиции и времени задержки между кадрами одна группа выходов которого соединена со входсши первого элемента ИЛИ, выход которого связан с сеточным затвором электронно-оптического устройства,, а вторая группа выходов через второй элемент. ИЛИ подключена к генератору отклоняющих импульсов, второй вход которого соединен с дополнительным выходом цифрового устройства задержки времени экспозиции и време ни задержки между кадрами, а два выхода генератора отклоняющих импульсов соединены d отклонякяцими пластинами электронно-оптического преобразователя..

На фиг.1 схематично представлено предлдгаеюе устройство; на фиг.2 эпюра напряжений.

Устройство содержит исслеДуелалй объект 1, входной объектив 2, электронно-оптический преобразователь 3, блоки 4 и 5 ускоряющих напряжений, электромагнитная линза 6, выходной объектив 7, фотопленка 8, люминесцентный экран ЭОП 3, две пары отклоняющих пластин Ю и 11 ЭОП 3, сеточный затвор 12 ЭОПЗ, фотокатод ЭОПЗ, схема ИЛИ 14, цифровое устройство 15 задания выдержек съемки и задержек между кадрами, схема ИЛИ 16, генератор 17 отклоняющих импульсов.

. Исследуемый объект 1 совмещается с оптической осью входного объектива 2, который размещен перед входом электронно-оптического преобразователя (ЭОП) 3, электроды которого подключены к блокам 4 и 5 ускоряющих напряжений, а на его горловину одета электромагнитная линза 6.

Выходной объектив 7 размещен на общей оси между фотопленкой 8 и экраном 9 ЭОП 3.

Две пары отклоняющих пластин 10 и 11, сеточный затвор 12 и фотокатод 1 размещены внутри ЭОП 3, конструкция которого не рассматривается.

Через схему ИЛИ 14 одна группа выходов цифрового устройства, 15 задания выдержек съемки и задержек между кадрами соединена с сеточным затвором 12 ЭОП 3, а его другая группа выходов через схему ИЛИ 16 подключена к одному входу генератора 17 отклоняющих импульсов, другой вход которого соединен с выходом цифрового устройства задания, экспозиций съемки и задержек междуjкадрами. Выходы генератора 17 отклоняющих импульсов подключены к отклоняющим плас.тинам 10 и 11 ЭОП 3..

Все известные электронно-оптичёские устройства на базе ЭОП для скоростной фотографии имеют ограничен-ное чисАэ кадров, которое определяется размерами выходного экрана ЭОП.

( . . V Известно также, что исследуемые процессы чаще всего развиваются не по линейному закону, и яркость их свечения также изменяется во времени нелинейно.

Поэтому важно- обеспечить в устройстве возможность рационально распределить кадры съемки по времени прохождения исследуемого процесса путем независимой установки интервалов времени между кадрами съемки в широ;ком временном диапазоне, иметь раздельную и независимую установку значения экспозиции каждого кадра съемки, изме-. няемую в широком временном диапазоне, причем производить установку указанных временных интервалов с высокой точностью позволяет получить указанные технические характеристики. Устройство работает следующим образом.

Оптическое изображение исследуемого объекта 1 проецируется объективом 2 на фотокатод 13 электронно-оптического, преобразователя 3, создающее электронное распределение, соответствующее по интенсивности величинам яркости в оптическом изображении.

В исходном состоянии ЭОП 3 заперт, что обеспечивается установкой отрицательной разности потенциалов между затвором 12 и фотокатодом 13 от блока 4 ускоряющих напряжений.

.При поступлении на затвор 12 импульса экспозиции положительной полярности происходит отпирание ЭОП 3 на.время действия импульса, равное времени экспонирования кадра съемки. Электронное распределение изображения объекта 1 проходит через затвор 12, ускоряется под действием значительной разности потенциалов между электродами ЭОП 3, которая устанавливается блоками ускоряющих напряжений 4, 5 и попадает на люминесцентный экран 9, который преобразует его в усиленное, по яркости оптическое изображение.

Изображение объекта 1, наблюдаемое на экране 9 ЭОП 3 проецируется объективом 7 на фотопленку 8 при фотографировании . Цифровое устройство задания экспозиций и задержек между кадрами 15, конструкция которого не рассматривается, работает циклами и запускается импульсами внешней команды Пуск. При этом на каждый запускающий импульс синхронно вырабатываются следуквдие команды (фиг.2), представленные на эпюре напряжений: последовательность прямоугольных импульсов экспозиции, число которых равио выбранному числу кадров съемки N , а длительность каждого из кото-. рых устанавливается независимо последовательность импульсов запуска ступеней развертки, число которых равно N-1, а временное положение импульса также устанавливается независимо} импульс окончания цикда, возникакяций после окончания време ни экспозиции последнего кадра.

Импульсы экспозиции собираются схемой ИЛИ 14 и с ее выхода поступаю на затвор 12 ЭОП.З, открывая ЭОП на время действия импульса.

Импульсы запуска ступеней развертки собиргиотся схемой ИЛИ 16, и с ее выхода поступают на один из входов генератора 17 отклоняющих импульсов, а на его другой вход поступает импульс окончания цикла.

Генератор 17 отклоняющих импульсов вырабатывает разнополярные импульсы развертки ступенчатой формы, отлич щиёся друг от друга по амплитуде на одну ступень.

Таким образом, многокадровая съемка происходит при одновременном поступлении на -затвор 12 ЭОП 3 импульсов экспозиции, а на вертикальные и горизонтальные отклоняющие пластины 10 и 11 импульсов развертки ступенчатой формы.

Кг1ждая ступенька развертки, в том числе и нулевая, соответствует одному кадру и совпадает во времени с.импульсом экспозиций кадра.

.Под действием -импульсов экспозиции и импульсов развертки усиленное по яркости изображение объекта 1, размеры которого устанавливаются значительно меньшими размера экрана 9 ЭОП 3, кратковременно наблюдается на части экрана 9, формируя первый кадр и скачкообразно перемещается по нему, формируя последующие кадры изобргикения.

С экрана 9 ЭОП 3 изображение фотографируется обычным способом.

Таким образом, электронно-оптическое устройство для скоростн.ой фотографии благодаря примёрению двух схем ИЛИ, генератора отклоняющих импульсов и цифрового устройства задания экспозиций съемки и э адерхвк между кадрами формирующего жесткоовя- занную между собой программу работы с независимой установкой значений акспозиций и интервалов между кадрами в широких пределгис позволяет получить снимки нормсшьной плотности в широком диапазоне времени, рационально распределить кгшры по. врекюнн прохождения исследуемого процесса, повысить точность установки време мьос интервалов.

Формула изобретения

Электронно-оптическое устройство для скоростной фотографии, содержащее входной и выходной объективы/ электронно-оптический преобразовател блоки ускоряющих нап{ яжен11й, генератор отклоняющих импульсов и блок управления временем экспозиции и временем интервалов между кадрами, о т л ичающе е ся тем, что, с целью расширения диапазона величин времени экспозиции и интервалов между кадрами, дополнительно- введены две схемы ИЛИ, генератор отклоняющих импульсов и цифровое устройство задержки времени экспозиции и времеин задержки между кадрами, одна группа выходов которого соединена со входами первого ИЛИ, выход которого связан с сеточным затвором электронно-оптического устройства, а вторая труппа .выходов через второй элемент ИЛИ подключена к генератору отклоняющих импульсов г второй вход которого соединен с дополнительным выходом цифрового устройства задержки времени экспозиции и времени задержки между кадрами, а два выхода генератора отклоняющих импульсов соединены с отклоняющими пластинами электронно-оптического преобразователя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Приборы и техника эксперимента 1964, 1, с.117-121.

2. Приборы для научных исследований. М., Мир, 1971, 7, С.123128 (прототип).