Устройство для сканирования изображения светящейся линии

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ СКАНИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ СВЕТЯЩЕЙСЯ ЛИНИИ, содержащее последовательно расположенные на оптической оси осветитель, объектную щель, оптическую систему, сканирующую щель шириной, существенно меньшей ширины изображения объект ной щели, ориентированную параллельН ). этому изображению и полностью перекрывающую его по высоте, фотопри емник с регистрирую1цим устройством и осциллографическим индикатором, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регистрации результатов и упрощения юстировки устройства, объектная щель снабжена , по крайней мере, одной поперечной непрозрачной перемычкой, расположенной симметрично относительно ее краев, высота которой находится в следующем соотношении с параметрами изображения объектной щели Ь , ., - L, , высота перемычки; ширина изображения объектной щели; минимально допустимый угол наклона сканирующей щели относительно изображения объектной щели; высота изображения объектной щели.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

geo Б 02 В 27/17

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3451207/18-10 (22) 14.04,82 (46) 23.08.83. Бюл. М 31 (72) Е.К .Бондзинский, А .М.Ветрогонский и Б.Т,Наумов (53) 681 ° 335(088.8) (56) 1. Креопалова Г.В., Пуряев Д.Г.

Исследование и контроль оптических .систем. M., "Машиностроение", 1978, с, 18-23.

2. 0PTIK 33, I1eft 2, 1971, S.215"

229 (прототип). (54) (57) УСТРОЙСТВО ДПЯ СКДНИРОВДНИЯ

ИЗОБРА)КЕНИЯ СВЕТЯЩЕЙСЯ ЛИНИИ, содержащее последовательно расположенные на оптической оси осветитель, объектную щель, оптическую систему, сканирующую щель шириной, существенно меньшей ширины изображения объектний щели, ориентированную параллельн >.этому изображению и полностью перекрывающую его по высоте, фотопри1

„„Su„„ i ОЗ7199 A емник с ре гист рирующим уст рой ст вом и осциллографическим индикатором, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности регистра" ции результатов и упрощения юстиров" ки устройства, объектная щель снабжена, по крайней мере, одной поперечной непрозрачной перемычкой, расположенной симметрично относительно ее краев, высота которой находится в следующем соотношении с параметрами иэображения объектной щели

21

+> — -l. ь ч где h - высота перемычки;

- ширина изображения объектной щели; минимально допустимый угол наклона сканирующей щели относительно иэображения объектной щели; высота изображения объектной щели.

1037199 з кривая становится более "тупой" и

"широкой". Однако к такому же результату приводит и расфокусировка, т.е. продольное смещение сканирующей щели относительно плоскости предметов.

В упомянутых устройствах параллельность щелей также как и установка сканирующей щели в плоскость предметов производится по максимуму Функции рассеяния линии, наблюдаемой на экране осциллографического индикатора. То обстоятельство, что расФокусировка и непараллельность щелей проявляются практически одинаково, существенно затрудняет юстировку, которую приходится осуществлять в несколько этапов, последовательно приближаясь к оптимальному взаиморасположению элементов оптической схемы.

В конечном итоге, это сказывается на точности результатов регистрации Функции рассеяния линии и расчета модуляционной передаточной Функции.

Цель изобретения - повышение точности регистрации результатов и упрощение юстировки.

Поставленная цель достигается тем, что B устройстве, содержащем последовательно расположенные на оптической оси осветитель, объектную щель, оптическую систему, сканирующую щель шириной, существенно меньшей ширины изображения объектной щели, ориентированную параллельно этому изображению, и полностью перекрывающую

его по высоте, Фотоприемник с регистрирующим устройством и осциллографическим индикатором, объектная щель снабжена, по крайней мере, одной поперечной непрозрачной перемычкой, расположенной симметрично относительно ее краев, высота которой находится в следующем соотношении с параметрами изображения объектной щели где h

Изобретение относится к области оптических измерений и может быть использовано в приборах для испытения оптических систем, а также в микрофотометрах и другой свето- и Фотометрической аппаратуре, в которой в качестве анализатора изображения используется сканирующая щель.

Одним из наиболее информативных критериев оценки качества изображе- !О ний, а следовательно, и качества изображений оптической системы является функция рассеяния линии, отражающая распределение освещенности в изображении светящейся линии, создаваемой 15 испытуемой оптической системой в предметной плоскости (1 ).

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство, содержащее осветитель, 20 объектную щель, изображаемую испы" туемой оптической системой, сканирующую щель, расположенную в плоскости предметов, и Фотоприемникпреобразователь энергии оптическо- 25

ro излучения в пропорциональный элек" трический сигнал $2).

Сигнал с Фотоприемника подается на осциллографический индикатор, на аналоговый самописец и аналого-цифро. щ вой преобразователь.

По осциллографическому индикатору производят визуальный контроль кривой функции рассеяния линии, аналоговый самописец обеспечивает ее

35 регистрацию, а аналого-цифровой преобразователь осуществляет преобразование аналогового сигнала в форму, пригодную для цифровой регистрации на перфоленте, перфокарте.

В подобных устройствах обычно сканирующая щель имеет ширину, существенно меньшую ширины сканируемого изображения, и, как правило, полностью перекрывает его по высоте.

Одним из существенных моментов, определяющих точность и достоверность результатов при регистрации Функции рассеяния линии и последующих расчетах Функции передачи модуляции, 50 является точность юстировки элемен тов оптической схемы устройства, в частности, установка параллель" ности объектной и сканирующей щелей.

Непараллельность их приводит к искажению Формы регистрируемой кривой функции рассеяния линии, при этом уменьшается величина максимума, высота перемычки;

- ширина изображения объектной щели; минимально допустимый угол наклона сканирующей щели относительно изображения объектной щели;

- высота изображения объектной щели.

>037

На фиг. показано устройство; на фиг. 2 рассмотрена модель процесса, происходящего в устройстве.

При этом обеспечивается качественное отличие эффектов влияния непараллельности объектной и сканирующей щелей и расфокусировки на форму кривой функции рассеяния линии на экране осциллографического индикатора в процессе юстировки. !О

Для вывода приведенного соотношения.рассмотрим модель процесса (фиг.2).

В нижней части фиг. 2 приведено взаиморасполбжение сканирующей и объектной щелей при различных углах нв- 15 клона, а в верхней — соответствующие им формы кривых изменения светового потока, где t - ширина изображения объектной щели; 20

E - высота светлого промежутка;

h - высота перемычки;

L=2 E+h- высота изображения объектной щели;

Ч - угол наклона сканируоцей ще- 25 ли относительно изображения i объектной.

Пусть t ((.; 0о< 9(90, при этом сканирующая щель обеспечивает полное перекрытие изображения объектной щели при любом значении Ч, а освещенность светлых участков объектной щели одинакова и неизменна.

Предположим, что сканирование осуществляется по направлению А перпен35 дикулярно оси объектной щели, при этом сканирующая щель наклонена по отношению к объектной под углом Ч .

Очевидно, что нарастание светового потока (величины соответствующего электрического сигнала)начнется в момент касания сканирующей щелью набегающего края верхнего светлого участка объектной щели.

Пусть угол Ч будет таким, чтобы в момент касания сканирующей щелью сбегающего края верхнего светлого участка объектной щели произошло касание набегающего края ее нижнего светного участка (фиг. 2б).Назовем этот угол критическим и обозначим Ч, !!чевидно, что при этом условии величина светового потока, проходящего через сканирующую щель, останется неизменной вплоть до полного выхода 55 сканирующей щели из верхнего светлого участка, так как уменьшение. потока от верхнего светлого участка

99 4 изображения объектной щели будет компенсироваться его нарастанием от ее нижнего светлого участка.

Если угол Ч будет меньше критического, то касание сканирующей щелью набегающего края нижнего светлого участка иэображения объектной щели произойдет раньше, чем сканирующая щель коснется сбегающего края верхнего светлого участка. При этом нарастание светового потока будет более интенсивным, чем в предыдущем случае, и продолжится до начала выхода сканирующей щели за сбегающий край верхнего светлого участка (фиг, 2а).Если же угол 9 будет больше критического, то касание сканиру- . ющей щели нижнего светлого участка изображения объектной щели произойдет после начала выхода сканирующей щели за сбегающий край ее верхнего светлого участка. При этом, сначала, как и в предыдущих случаях, поток, проходящий через сканирующую щель, будет увеличиваться, затем (после выхода сканирующей щели за сбегающий край верхнего светлого участка) уменьшится, затем (после касания набегающего края нижнего светлого

t участка) некоторое время будет оставаться постоянным, затем снова увеличится (после касания сбегающего края перемычки) и, наконец, снова уменьшится (после касания сбегающего края нижнего светлого участка ).

Таким образом, условие 4 > Y" является условием возникновения прова" ла на вершине кривой, отражающей изменение светового потока при ска нировании изображения объектной щели с перемычкой наклонной сканиру- ющей щелью.

Исходя из принятых условий и обозначений, не трудно вычислить для каждого конкретного случая значение

% критического угла Р, а именно

l С

1 < =с "с& — (aJ

e+ ь — Ъ

Учитывая (1 ) условие возник" новения провала на вершине кривой, можно представить

Q)evc4g (2) )

L-h

Подставляя

2 (условие симметричного расположения перемычки) и решая (2) относительно h, имеем

1037199

1О („(3)

qgЦ

Полученное выражение определяет соотношение между параметрами иэображения объектной щели и мини- 5 мально допустимым углом наклона сканирующей щели относительно, изображения объектной, при котором можно для устранения их. непараллельности воспользоваться эффектом возникновения провала на вершине кривой, наблюдаемой на экране осциллографического индикатора.

Устройство (фиг. 1) содержит осветитель 1, объектную щель 2 с одной или несколькими перемычками, оптическую систему 3, изображающую объ- . ектную щель 2 в плоскость, где сканирующая щель 4, и фотоприемник 5, к выходу которого подключены регист- 20 рирующее устройство 6 и осциллографический индикатор 7.

В процессе юстировки сканирующая щель 4 осуществляет периодическое сканирование иэображения объектной щели 2. Фотоприемник 5, расположенный по ходу лучей за сканирующей щелью 4, преобразует изменение освещенности в изображении светящейся линии (объектной щели) в пропорцио- 30 нальные изменения электрического сигнала. Этот сигнал подается на регистрирующее устройство 6 и вертикальные пластины осциллографического индикатора 7 ° Развертка по горизонтали на экране осциллографического индикатора 7 осуществляется синхронно с перемещением сканирующей щели

4. В результате, на осциллографическом индикаторе 7 наблюдают форму кривой функции рассеяния линии. При этом непараллельность объектной и сканирующей щелей выражается в характерном изменении формы кривой функции рассеяния .линии - появлении явно различного провала на вершине кри. вой эа счет того, что наклонной щелью отдельные участки светящейся линии, разделенные перемычкой, сканируются как бы поочередно, В то же время расфокусировка влияет на форму кривой функции рассеяния линии, как и прежде, в виде уменьшения величины максимума и расширения кривой.

Таким образом, удается разделить причины, влияющие на точность и качество юстировки, а следовательно, ускорить ее проведение и повысить точность.

В конечном итоге, это выражается в увеличении точности и достоверности результатов регистрации кривой функции рассеяния линии и последующих расчетов модуляционной передаточной функции, Принципиально объектная щель может содержать не одну, а несколько непрозрачных перемычек. В этом случае при взаимном наклоне щелей на изображении кривой функции рассеяния линии появляется соответствующее числу перемычек количество провалов, что в некоторых случаях может облегчить установку параллельности щелей.

1037199

Составитель В,Васенов

Редактор В.Лазаренко Техред И.Йадь

Корректор В. Бутяга

Подписное

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

Заказ 6006/48 Тираж 511

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Иосква, W-35, Раушская наб., д. 4/5