Устройство для получения оптического излучения с заданным спектральным составом

 

О П И С А Н И Е ()872978

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски к

Социалистически« республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву

I (22) Заявлено 25.02. 80 (21) 2886267/18-25 (51) N. Кл.

0 01 1 3/10 с присоеднненнеН1заявкн М тваудвратеенный квн«тет

СССР ав дмаи «зевретеннй

« втнрытнй (23) Приоритет

Опубликовано 15.10.81. Бюллетень ¹ 38 (53) УДК 535.8 (088.8) Дата опубликования описания 15.10.81 (72) Авторы изобретения

А.В.Ильинский и Г.Г.Ишанин

Ленинградский институт точной механики ег оптики (71) Заявитель

Ъ (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО

ИЗЛУЧЕНИЯ С ЗАДАННО СПЕКТРАЛЬНЬИ ОСТАВОМ

Изобретение относится к спектральному приборостроению и может быть использовано для имитации природных объектов с целью проведения энергетических испытаний оптико-электронных систем.

Известны устройства для получения оптического из учения с заданным спектральным составом, содержащие источник излучения с конденсатором и ддойной монохроматор с вычитанием дисперсий, включакиций первый объектив с установленной в его переднем фокусе входной щелью, равномерно, освещенной источником излучения, первый диспергирукиций элемент, установленный

1$ после первого объектива и служащий для разложения света в спектр, рас". положенный после диспергирующего элемента первый объектив камеры фокуФ

20 сирующнй спектр, спектральную маску, установленную в плоскости спектра, второй объектив камеры, передняя фокальная плоскость которого .совпадает со спектральной маской, второй диспергирукккий элемент, 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 .(1).

Недостатком известных устройств является уменьшение точности и воспроизведения заданного спектрального состава изучения при малых. высотах входной и выходной щелей двойного монохроматора, 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 ими; татора удаленного реального объекта с малым угловым размером, предназначеннш.о для энергетических испытаний оптико-электронных систем.

872978

Кроме того, наличие спектральной маски приводит к раэноспектральности 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 для перемещения излучения, которые, как известно, ослабляют излу-. чение. Недостатком известных устройств является также сложность сопряжения задней фокальной поверхности перво,го объектива камеры с передней фокальной поверхностью второго объектива камеры, заключающаяся в применении двух сложных многокомпонентных ахроматизированных объективов камеры с выровненной факальной поверхностью.

20

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство для полученйя оптического излучения с заданным спектральным составом, содержащее источник излучения с конденсатором и двойной монохроматор с вычитанием дисперсий, включающий 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 раз35 ложения и сложения света по спектру; расположенный за диспергирующим элементом объектив камеры с установленным в его задней фокальной поверхности сферическим отражателем и спек40 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 отража45 теля луча. В этом устройстве устранена сложность сопряжения задней фокальной поверхности первого объектива камеры с передней фокальной поверхностЬю второго объектива ка меры, так как йункции первого и второго объективов камеры выполняются объективом относительно простой конструкции с установленным в его задней фокальной поверхности сферичес- 55

Г1 ким отражателем

Недостатком известного устройства ,является уменьшение точности восйроизведения заданного спектрального состава с уменьшением высот выходной и входной щелей, что связано с технологическими трудностями точного изготовления спектральной маски с малыми размерами, а это 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, эа счет устранения разноспектральности излучения по высоте выходной щели двойного монохроматора.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для получения оптического излучения с заданным:спектральным составом, содержащем источник излучения с конденсором и двойной монохроматор с вычитанием дисперсий, включающий 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 диспергйрующим элементом объектива камеры с установленным 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 воэможностью поступательного неремещения в направлении, перпендикулярном направлению дисперсии, за объективом камеры установлен растр в виде решетки, направление штрихов которой совпадает с йаправлением дисперсии диспергирующего элемента, 872978 причем ширина штрихов решетки фастра не меньше расстояния между ними.

Устранение разноспектральности

< излучения по высоте выходной щели двойного монохроматора достигается за счет woro, что заданный спектральный состав формируется путем заданного ослабления излучения различныхдлин волн на растре при смещенных сферических зеркалах отражателя. При этом растр 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.

t0

40

На чертеже приведена оптическая схема устройства для получения оптического излучения с заданным спектральным составом.

Устройство имеет источник излу- чения 1 (ленточная лампа накаливания или черное тело) с конденсором 2, служащим для освещения входной щели 3 двойного монохроматора излучением .источника 1. Линза 4, установленная перед входной щелью 3, уменьшает .виньетирование в системе. Входная щель 3 установлена в переднем фокусе объектива 5, служащего для получе- 55 ния коллимированного пучка лучей, необходимого для работы диспергирующего элемента, выполненного в виде двух последовательно расположенных

< спектральных призм б. За призмами

6 по ходу луча установлен объектив 7 камеры, служащей для фокусировки спектра, с установленным в его задней фокальной поверхности сферическим отражателем 8. Сферический стра- 45 жатель выполнен в виде, например, пяти сферических зеркал, ограниченных плоскостями, перпендикулярными направлению дисперсии. Зеркала отражателя имеют общий центр кривизны и радиус, равный фокусному расстоя-, нию объектива 7 камеры. Каждое зеркало отражателя имеет возможность линейного перемещения перпендикулярно направлению дисперсии с помощью

55 например, винтовых механизмов с иаправляк<щими поступательного движения (на чертеже не показаны) . В плоскости, проходящей через центр кривиз ны сферического отражателя 8 перпендикулярно 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 б и объективом 5 установлена отклоняющая прямоугольная призма 10, высота которой вдвое меньше высоты призм б, а нижняя грань лежит в одной плбскости с их нижними гранями. Напротив выходной грани призмы 10 установлен объектив 11, в заднем фокусе которого расположена выходная щель 1 2 двойного монохроматора. Возле объективов 5 и ll установлены апертурные диафрагмы 13 ..

Устройство работает следующим образом.

Конденсор 2 освещает через линзу, 4 входную щель 3 светом источника излучения 1. Линза 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 половины . спектральных призм б. Призмы б раскладывают свет в спектр. Разложенный по спектру свет проходит верхние по,ловины объектива 7 камеры и растра 9.

Объектив 7 камеры 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 nof ловины. После. объектива 7 свет проходит нижние половины йризм б, после чего отклоняется прямоугольной призмой 10 на объектив 11, который фокусирует свет на выходную щель 12 °

При обратном ходе лучей через призмы 6 происходит вычитание дисперсии, и поэтому на выходной щели 12 получается изображение входной щели 3, причем каждому зеркалу отражатели 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

872978 нижней половины на величину, равную удвоенному смещению. зеркала отражателя 8. В результате излучение, про" шедшее нижнюю половину растра 9 и попавшее на выходную щель 12, оказывается ослабленным в спектральном интервале, соответствующем смещенному зеркалу отражателя 8, причем излучение, проходящее различные по высоте участки выходной щели,12, ослабляется растром 9 одинаково. Таким образом, получение требуемого спектрального. состава выходного иэлуче" ния достигается смещением зеркал отражателя 8 в направлении, перпендикулярном направлению дисперсии на величину, не большую четверти шага растра 9. При этом ширина прозрачных полос растра 9 должна быть не больше ширины непрозначных полос.

Это необходимо для обеспечения возможности практически полного ослаб- ления выходного излучения в различньпс спектральных интервалах. Равномерный по высоте выходной щели двойного монохроматора спектральный состав излучения позволяет непорредственно использовать его s качестве ими. татора удаленного природного объекта с малым угловым размером при проведении энергетйческих испытаний оптико-электронных систем. При этом, диафрагмируя выходную щель по высоте и изменяя ее ширину, мбжно получать различные угловые размеры имитируемого объекта и различные уров- . ни энергетической освещенности входного зрачка испытуемых систем при одной и той же настройке отражателя, не теряя точности воспроизведения заданного спектрального состава.

Формула изобретения устройство для получения оптического излучения с заданньаа спектральным составом, содержащее источ.. ник излучения с конденсором и двойной монохроматор с вычитанием дисперсий, включающий первый объектив с установленной в его переднем фокусе входной щелью, диспергиру- ющий элемент, объектив камеры с установленным в его задней фокальной поверхности сферическим отражателем ð и расположенную между диспергирующим элементом и первым объективом прямоугольную отклоняющую призму, напро- . тив выходной грани которой помещен второй объектив с установленной в его заднем фокусе выходной щелью, о т— л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения 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 воэможностью поступательного перемещения перпендикулярно направлению дисперсии, а эа объективом камеры установлен растр а аиде решетки, на. правление штрихов которой совпадает с направлением дисперсии диспергнрукщего элемента, причем ширина штрихов решетки растра не меньше расстояния между ними.

Источники .информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Гороховский 10.Н. Спектральные исследования фотографического процес46 са. Гос. изд-.во физ,-мат..литературы, 1960, с. 35, 2. Демкини Л.В. и др. Маски в фотометрических и колориметрических приборах для измерения спектрально ro состава. - "Оптико-механическая ,промьпппенность", 1971, У 2, с. 55.

8 72978

Составитель А.Смирнов

Редактор Л.Конецкая Техред Ж.Кастелевич

Корректор Л.Бокшан

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 9012 61 Тираж 910 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5