SU1337737A1

SU1337737A1 - Фотоэлектрическое теневое устройство

Info

Publication number: SU1337737A1
Application number: SU853871533A
Authority: SU
Inventors: Ирина Наумовна Волова; Алексей Николаевич Королев; Эдуард Иосифович Красовский; Борис Валентинович Наумов
Original assignee: Предприятие П/Я Р-6681
Priority date: 1985-03-19
Filing date: 1985-03-19
Publication date: 1987-09-15

Abstract

Изобретение относитс к области оптического приборостроени и может быть использовано при аэро- и гидродинамических исследовани х. Цель изобретени - повышение отношени сигнал/шум. Фотоэлектрическое теневое устройство содержит последовательно расположенные источник излучени , 1гроек1у{онный объектив, зер- кальньп нож, световозвращающее зеркало , головной объектив, защитное стекло , автоколлимационное зеркало и фотоэлектрическое приемное устройство . За зеркальным ножом установлен проекционный объектив, фотоэлектрический приемник вьтолнен двухэлементным и установлен таким образом, что его светочувствительна площадка сопр гаетс с плоскостью автоколлимационного зеркала, причем граница раздела элементов приемника проходит через оптическую ось и ориентирована перпендикул рно рабочим кромкам ножа, а выходы обоих элементов фотоприемника соедин ютс с сумматором, который включен в режиме вычитани . 1 ил. i СЛ :о :о :о

Description

13

Изобретение относитс к технической физике, в частности к оптическому приборостроению, и может быть использовано при излучении фазовых неоднородностей в прозрачных средах и аэро- и гидродинамике.

Цель изобретени - повышение соотношени сигнал/шум виброзащищен- ного фотоэлектрического теневого устройства.

На чертеже изображена оптическа схема устройства.

Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 излуче- ни , объектив 2, диафрагму 3, поверхности которой, обращенные в сторону головного объектива 4, выполнены зеркальными , за1цитное стекло 5, автоколлимационное зеркало 6, в фокальной плоскости головного объектива расположено световозвращающее зеркало 7, за визуализирующей диафрагмоГг установлен проекцион}1Ы1 1 объектив 8, соп- р гаюиц1Й плоскость автоколлимацион- ного зеркала со светочувствительной площадкой двухэлементного фотоприем- ника 9, причем лини раздела, проход ща между двум элементами, сопр жена с линией, проход щей через сере- дину пол зрени головного объектива , а выходы каждог о элемента фотоприемника подключены к входам диф- ферен1диального сумматора 10.

Изображение нити накала источника 1 излучени с помощью проекщ онного объектива 2 формируетс в плоскости диафрагмы 3, расположенной в фокальной плоскости головно1 о объектива 4. Световой пучок, исход щий из ди- афрагмы 3 и заполн ю1 Д1й апертуру головного объектива 4, состоит из двух пучков, один из которых попадает на нижнюю половину апертуры головного объектива, а второй - на верхнюю. Оба пучка, пройд головной объектив 4, защитное стекло 5 и анализируемую среду, отражаютс от автоколлимационного зеркала 6, проход т те же элементы в обратном пор дке и форми- руют в плоскости световозвращающего зеркала 7 два промежуточных изображени диафрагмы 3, которые при отсутствии неоднородностей в анализируемой среде накладываютс одно на другое и располагаютс симметрично диафрагме 3 относительно оптической оси головного объекта. ОтразйВ1Ш1сь от зеркала 7, пучки вновь проход т через

372

головной объектив 4 и защитное стекло 5 и попадают в анализируемую среду, но теперь первый пучок проходит через верхнюю половину относительно оси головного объектива, а второй - через нижнюю. Отразившись от зеркала 6, пучки проход т в обратном направлении через элементы 5 и 4, формируют в плоскости визуализирующей диафрагмы 3 два окончательных изображени диафрагмы , которые при отсутствии в анализируемой среде неоднородностей налагаютс друг на друга. Световые лучи каждой из двух половин пучка после отражени от зеркальных граней визуализирующей диафрагмы образуют с помощью объектива 8 в плоскости чувствительного сло фотоприемника 9 свою половину пол теневой картины. Наличие неоднородности в анализируемой среде с координатой z, у приводит к изменению светового потока, проход щего в плоскости чувствительного сло фотоприемника, при этом сигнал , снимаемый с одного элемента фотоприемника , пропорционален изменению освещенности uE (z , у ) элемента теневой картины в точке (z , у ):

у.{

UE (z , у ) Е„,,е j A(g)dg,

3°

а сигнал, снимаемьпЧ со второго элемента фотоприемника, пропорционален изменению освещенности элемента теневой картины в точке (-z , -у ):

. „-.

AE (-Z , -у ,)Е„„,, I A(g)dg,

Зо

где . - максимально возможна освещенность теневой картины; A(g) - нормированна функ1р1 ,

описывающа распределение освещенности в изображении диафрагмы по оси, перпендикул рной рабочей кромке ножа:

A(g)dg 1

g - координата, определ к ца положение рабочей коомки

ножа на Г ранице геометрического изображени диафрагмы;

- фокусное рассто ние головного объектива; oi - разность углов отклонени лучей неоднородност - ми, расположенными в обеих симметричных относительно оси головного объектива точках пол зрени устройства.

алы с обоих элементов фотоири- подаютс на вход сумматора, щего в режиме вычитани . Общий пропорционален вепичине

i

Кма.с I А (g)dg

ЫГ

из-за симметричного характера кривой A(g) относительно точки (gg, ACgg))

SK Кл,акс f .

Таким образом удаетс реализовать линейную характеристику преобразовани изменение выходного напр жени - разность угловьк отклонений.

Дл обеспечени минимального уровн шума на выходе фотоприемника.

17737

обуслов;тенного изменени ми cboHOBoft засветки приемника за счет возможной дефокусировки головного объектива, граница раздела элементов фотоприем- ника должна быть ориентирована п ер- пендикул рно рабочим кромкам ножа теневого устройства.

S

Claims

Формула изобретени

Фотоэлектрическое теневое устройство , содержащее последовательно расположенные источник излучени , объектив , зеркальный нож, световозвращаю- щее зеркало, головной объектив, защитное стекло, автоколлимационное зеркало и фотоэлектрический приемник, отличающеес тем, что, с целью повыщени отнощени сигнал/шум, в него дополнительно введены проекционный объектив, который установлен По ходу отраженного от зеркального ножа излучени , и дифференциальный сумматор, причем фотоэлектрический приемник выполнен двухэлементным и установлен таким образом, что его светочувствительна площадка сопр жена с плоскостью автоколлимационного зеркала, граница раздела элементов приемника проходит через оптическую ось и ориентирована перпендикул рно рабочим кромкам ножа, а выходы обоих элементов фотоприемника соединены с входами сумматора.

5 ,

ю