Устройство для получения оптического излучения с заданным спектральным составом Советский патент 1981 года по МПК G01J3/10 

(54) УСТРОЙСТВОДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С ЗАДАННЫМ СПЕКТРАЛЬНШ

qocTABCW

Изобретение относится к спектральному дриборостроению и может быть использовано для имитации природных объектов с целью проведения энергетических испытаний оптико-электронных систем. Известны устройства для получения оптического изJ|yчeния с заданным спек траль ным составом, содержащие источник .излзгчения с конденсатором и дяойной монохроматор с вычитанием дисперсий, включающий первый объектив с установленной в его переднем фокусе входной щелью, равномерно - освещенной источником излучения, первый диспергирунщий элемент, установленный после первого объектива и служа1Ций для разложения- света в спектр, расположенный после диспергирующего элемента первый объектив камеры, фокусируинций спектр, спектральную маску, установленную в плоскости спектра, второй объектив камеры, передняя фокальная плоскость которого со падает- со спектральной маской, второй диспергирующий элементj установленный после второго объектива камеры и служащий для сложения света по спектру, второй объектив установленный после второго диспергирующего элемента, с установленной с в его заднем фокусе выходной щелью .pitНедостатком известных устройств является уменьшение точности и воспроизведения заданного спектрального состава излучения при малых высотах входной и выходной щелей двойного монохромат(фа, что связано с технологическими трудностями точного изготовления спектральной маски с малыми размерами. Этот недостаток не позволяет непосредственно использовать выходную щель в качестве имитатора точки, т.е. в-качестве имахатора удаленного реального объекта . с малым угловым размером, предиазначеннх го для энергетических испытаний оптико-электронных систем. Кроме того, наличие спектральной маски приводит к разноспектральности излучения по;высоте выходной щели. Разноспектральность излучения по высоте выходной щели затрудняет использование известных устройств для имитации природных объектов с целью проведения энергетических испытаний оптико-электронных .систем, заставляя.применять шаровые диффузоры длч перемещения излучения, которые, как известно, ослабляют излу- чение. Недостатком известных устройс является также сложность сопряжения задней фокальной поверхности перво,го объектива камеры с передней фокал ной поверхностью второго объектива камеры,заключающаяся в применении дв сложных многокомпонентных ахроматизированных объективов камеры с выров нениой фокальной поверхностью. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для получения оптического и лучения с заданным спектральным сос вом, содержащее источник излучеиия с конденсатором и двойной монохрома с вьмитанием дисперсий, включающий первый объектив с установленной в его переднем фокусе входной щелью, освещеннЬй источником излучения, диспергирующий элемент, установленный после первого объектива по ходу луча и служащий одновременно для ра ложения и сложения света по спектру расположенный за диспергирующим зле меитом объектив камеры с установлен ным в его задней фокальной поверхности сферическим отражателем и спе тральной маской, второй объектив с установленной в его заднем фокусе выходной щелью, расположенный после диспергирующего элемента и отклоняющей прямоугольной призмы по ходу отраженного от сферического отражателя луча. В этом устройстве устранена сложность сопряжения задней фокальной поверхности первого объек тива камеры с передней фокальной поверхностью второго объектива ка- меры, так как Функции первого и вто рого объективов камеры выполняются объективом относительно простой кон струкции с установленным в его задней фокальной поверхности сферичесКИМ отражателемLiiJ. Недостатком известного устройств Является уменьшение точности восПроизведения заданного спектрального состава с уменьшением высот выходной и входной щелей, что связано с технологическими трудностями точного изготовления спектральной маски с малыми размерами, а зто не позволяет непосредственно использовать выходную щель в качестве имитатора точки. Кроме того, для этого устройства характерна разноспектральность излучения по высоте выходной щели. Указанные недостатки затрудняют использование устройства для имитации природных объектов. Целью изобретения является повышение точности воспроизведения заданного спектрального состава выходного излучения при малых высотах входной и выходной щелей, за счет устранения разноспектральности излучений по высоте выходной щели двойного монохроматора. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения оптического излучения с заданным спектральным составом, содержащем источкмк излучения с конденсором и двойной монохроматор с вычитанием дисперсий, включаюшрнй первый объектив с установленной в его переднем фокусе входной щелью, освещенной источником излучения, диспергирующий элемент, установленный после первого объектива по ходу луча и служащий одновременно для разложения и сложения света по спектру, расположенный за диспергирующим злементом объектива камеры с устайовленным в его задней фокальной поверхности сферическим отражателем, второй объектив с установленной в его заднем фокусе выходной щелью, расположенный после диспергирующего элемента и Отклоняющей прямоугольной призмы по ходу отраженного от сферического отражателя луча, сферический отражатель выполнен в виде совокупности сферических зеркал, ограниченных плоскостями, перпендикулярными направлению дисперсии, и установленных с возможностью поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном направлению дисперсии, за объективом камеры установлен растр в виде решетки, направление штрихов которой совпадает с направлением дисперсии диспергирукяцего элемента, причем ширина штрихов решетки |)а6т- ра не меньше расстояния между ними. Устранение разноспектральности излучения по высоте выходной щели двойного монохроматора достигается за счет того, что заданный спектраль ный состав формируется путем заданного ослабления излучения различных длин волн на растре при смещенных сферических зеркалах отражателя. При этом одинаковым образом воздействует на спектральный состав освещенности в различных по высоте точках выходной щели двойного монохроматора. Следствием устранения разноспектральности излучения по высоте выходной щели является независимость точности воспроизведения заданного спектрального состава излучения от высоты выходной щели двойного монохроматора. На чертеже приведена оптическая схема устройства для получения опгического излучения с заданным спектра ным составом. Устройство имеет источник излучения 1 (ленточная лампа накаливания или черное тело) с конденсором 2, сл жащим для освещения входной .дели 3 двойного монохроматора излученией .источника 1. Линза 4, установленная перед входной щелью 3, уменьшает . виньетирование в системе. Входная щель 3 установлена в переднем фокусе объектива 5, служащего для получения коллимированйого пучка лучей, необходимого для работы диспергирующего элемента, выполненного в виде двух последовательно расположенных спектральных призм 6. За призмами. 6 по ходу луча установлен объектив камеры, служащей для фокусировки спектра, с установленным в его задней фокальной поверхности сферическим отражателем 8. Сферический отражатель вьшолнен в виде, например, пяти сферических зеркал, ограниченных плоскостями, перпендикулярными направлению дисперсии. Зеркала отражателя имеют общий центр кривизны и радиус, равный фокусному расстоятнию объектива 7 камеры. Каждое зеркало отражателя имеет возможность линейного перемещения перпендикуляр но направлению дисперЬии с помощью, например, винтовых механизмов с направлякяцими поступательного движе ния (на чертеже не показаны). В пло кости, проходящей через центр криви ны сферического отражателя 8 перпен-, дикулярно оптической оси-объектива 7 камеры, установлен растр 9, выполненный в виде решетки, направление штрихов которой перпендикулярно преломляющим ребрам спектральных призм 6. Между диспергирующим элементом в виде призм 6 и объективом 5 установлена отклоняющая прямоугольная призма JO, высота которой вдвое меньше высоты призм 6, а нижняя грань лежит в одной плоскости с их нижними гранями. Напротив выходной грани призмы О установлен объектив 11, в заднем фокусе которого расположена выходная щель 12 двойного монохроматора. Возле объективов 5 и II установлены апертурные диафрагмы 13.Устройство работает следующим образом. Конденсор 2 освещает через линзу. 4 входную щель 3 светом источника Излучения 1. 4 проектирует конденсор 2 в плоскость объектива 5, уменьшая тем самым виньетирование в системе. Пучок лучей, прошедший входную щель 3, коллимируется объективом 5 и проходит верхние пйловины спектральных призм 6. Призмы 6 раскладьгаают свет в спектр. Разложенный по спектру свет проходит верхние половины объектива 7 камеры и растра 9. Объектив 7 каме)Ы фокусирует спектр на отражающей поверхности зеркал отражателя 8. Отраженный отражателем свет проходит нижние половины растра 9 и объектива 7 камеры. При этом нижняя половина растра 9 совпадает с изображением его верхней половины. После.объектива 7 свет проходит нижние половины йризм 6, после чего отклоняется прямоугольной призмой 10 на объектив 11, который фокусирует свет на выходную щель 12. При обратном ходе лучей чррез призмы 6 происходит вычитание дисперсии, и поэтому на выходной щели 12 получается изображение входной щели 3, причем каждому зеркалу отражателя 8 соответствует определенный спектральный интервал излучения, проходящего выходную щель 12, если одно из зеркал отражателя 8 смещено, например, вниз на величину, меньшую, чем четверть шага растра 9. При этом изображение верхней половины растра 9 в спектральном интервале, соответствующем смещенному зеркалу отражателя 8, оказывается смещенным вниз относительно 7 нижней половины на величину, равную удвоенному смещению, зеркала отражателя 8. В результате, излучение, про редшее нияшкио половину растра 9 и попавшее ни выходную щель 12, оказы вается ослабленным в спектральном интервале, соответствукяцем смещенному зеркалу отражателя 8, причем излучение, проходящее различные по высоте участки выходной щели, 12, ос лабляется растром 9 одинаково. Таки образом, получение требуемого спектрального состава выходного излучения достигается смещением зеркал отражателя 8 в направлении, перпен дикулярном направлению дисперсии на величину. Не большую четверти ша га растра 9. При этом ширина прозра ных полос растра 9 должна быть не больше ширины непрозначных полос. Это необходимо для обеспечения возможности практически полного ослабления выходного излучения в различных спектральных интервалах. Равномерный по высоте вьЬсодной щели двой ного монохроматора спектральный сос тав излучения позволяет непорредств но использовать его в качестве имитатора удаленного природного объект с малым угловьм размером при проведении энергетических испытаний оптико-электронных систем. При этом, диафрагмируя выходную щель по высоте и изменяя ее ширину можно получать различные угловые размеры имитируемого объекта и различные уровни энергетической освещенности вход ного зрачка испытуемых систем при о ной и той же настройке отражателя, теряя точности воспроизведения зада ного спектрального состава. Формула изобретения Устройство для получения оптического излучения с заданным спектральным составом, содержащее источу ник излучения с конденсором и двойной монохроматор с вычитанием дисперсий, включающий первый объектив с установленной в его переднем фокусе входной щелью, диспергиру- шщий элемент, объектив камеры с установленным в его задней фокальной поверхности сферическим отражателем и расположенную между диспергирующим элементом и первым объективом прямоугольную отклоняющую призму, напротив выходной грани которой помещен второй рбъектйв с установленной ;В его заднем фокусе выходной щелью, о т личающееся тем, что, с целью повьш1ения точности воспроизведения излучения заданного спектрального состава при малых высотах входной и выходной щелей за счет устранения разноспектральности излучения по высоте выходной щели двойного монохроматора, сферический отражатель выполнен в виде совокупности сферических зеркал, ограниченных плоскостями, перпендикулярными направлению дисперсии и установленных с возможностью поступательного перемещения перпендикулярно направлению дисперсии, а за объективом камеры установлен растр 3 зиде решетки, ннправление штрихов которой совпадает с направлением дисперсии диспергйрукщего эле1-1ента, причем ширина штрихов решетки растра не меньше расстояния между ними. Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Гороховский Ю.Н. Спектральные исследования фотографического процесса. Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1960, с. 35. 2. Демкини Л.В. и др. Маски в фотометрических и колориметрических приборах для измерения спектрального состава. - Оптико-механическая промышленность, 1971, № 2, с. 55.