Преобразователь "яркость излучения - код"

Авторы патента:

G02F7 - Оптические аналого-дискретные преобразователи

Владельцы патента RU 2419116:

Волков Борис Иванович (RU)

Изобретение относится к светоизмерительной технике. Техническим результатом является мгновенное измерение яркости излучения непрерывного, импульсного, модулированного, монохроматического в видимом диапазоне с представлением результатов измерения в двоичном коде. Сущность изобретения заключается в том, что в преобразователь вводятся по числу полупрозрачных микрозеркал попарно соединенные фотоприемники и импульсные усилители. В преобразователь введены также регистр, дешифратор, блок индикации, генератор тактовых импульсов, делитель частоты, элемент И и блок соответствующих светофильтров. Техническим результатом является мгновенное измерение яркости излучения в видимом диапазоне с представлением результатов измерения в двоичном коде. 1 ил.

Изобретение относится к цифровой светоизмерительной технике, может быть использовано прибором для измерения яркости излучений в видимом диапазоне.

Аналогом является люксметр - прибор для измерения освещенности [1, с.171], содержащий соответствующий фотоприемник и стрелочный гальванометр. Недостатки аналога: большая погрешность измерений до 10%, длительный процесс измерения.

Прототипом принята ячейка элемента матрицы плоскопанельного экрана [2, с.2], использующая принцип преобразования двоичного кода в яркость излучения и содержащая светодиод белого свечения, микролинзу, цветной светофильтр и с первого по восьмой полупрозрачные микрозеркала, размещаемые друг за другом по оси объектива. Принцип преобразования основан на том, что каждое впереди расположенное микрозеркало пропускает на следующее за ним поток излучения, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода. Каждое микрозеркало пропускает поток излучения в 50%. В полупрозрачных зеркалах применяется светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения к пропущенному как 1:0,5 [3, с.223].

Недостаток прототипа: не выполняет преобразование “яркость излучения - код”.

Цель изобретения - преобразование яркости излучения в двоичный код.

Техническим результатом является мгновенное измерение яркости излучения непрерывного, импульсного, модулированного, монохроматического в видимом диапазоне с представлением результатов измерений в двоичном коде.

Сущность изобретения состоит в том, что в преобразователь, содержащий микролинзу и расположенные по ее оптической оси последовательно друг за другом полупрозрачные микрозеркала по числу разрядов в коде, вводятся по числу микрозеркал последовательно соединенные попарно фотоприемник и импульсный усилитель, регистр, дешифратор и блок индикации и последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и элемент И.

Преобразователь “яркость излучения - код” (см.чертеж) содержит непрозрачный корпус 1 из двух частей, в первой части которого расположен блок 2 соответствующих светофильтров, во второй части непрозрачного корпуса расположены микролинза 3 /объектив/, закрепленная в непрозрачной перегородке 4, последовательно расположенные друг за другом по оси микролинзы 3 и под соответствующим к ней углом по числу разрядов в коде полупрозрачные микрозеркала 5₁-5_n и фотоприемники 6₁-6_n по числу полупрозрачных микрозеркал, оптически соединенные со своими микрозеркалами, вне корпуса 1 содержит импульсные усилители 7₁-7_n по числу фотоприемников, последовательно соединенные регистр 8 с числом разрядов по числу импульсных усилителей 7, дешифратор 9 и блок 10 индикации и содержит последовательно соединенные генератор 11 тактовых импульсов, делитель 12 частоты и элемент И 13.

Принцип действия преобразователя состоит в том, что каждое впереди расположенное полупрозрачное микрозеркало 5 пропускает на следующее за ним поток излучения, ослабленный в два раза, что соответствует принципу двоичного кода. В полупрозрачных зеркалах применяется светоделительное покрытие, выполняющее отношение отраженного излучения в фотоприемник 6 к пропущенному как 1:0,5. Внутренние стенки корпуса 1 имеют светопоглощающее покрытие. Излучение от излучателя проходит установленный светофильтр в блоке 2 светофильтров, собирается микролинзой 3 и направляется на центры полупрозрачных микрозеркал 5_n-5₁. Поток излучения проходит сквозь полупрозрачные микрозеркала, которых столько, чтобы после микрозеркала 5₁ излучения не было. Число полупрозрачных микрозеркал 5 должно соответствовать наибольшей величине измеряемой яркости. Результат измерения является многоразрядным двоичным кодом из одних единиц. Каждое полупрозрачное микрозеркало ослабляет поток в два раза: после микрозеркала 5_n поток ослабляется в два раза, после микрозеркала 5_n-1 в четыре раза, после 5_n-2 в восемь раз и так далее. Отраженное каждым микрозеркалом 5 излучение поступает в свой фотоприемник 6, электрический сигнал с которого поступает в свой импульсный усилитель 7, где усиливается до необходимой величины, формируется по длительности и амплитуде и поступает в свой разряд регистра 8. Число разрядов в регистре 8 соответствует числу полупрозрачных микрозеркал 5. Старшим разрядом является сигнал “1” с импульсного усилителя 7₁, младшим разрядом является сигнал “1” с импульсного усилителя 7_n. Сигналы с импульсных усилителей 7₁-7_n поступают параллельно и синхронно в разряды регистра 8. Частота выдачи U_выд результатов измерений устанавливается измерителем /оператором/ в делителе 12 частоты, с выхода которого сигналы поступают на первый вход элемента И 13, на второй вход которого поступает сигнал с выхода импульсного усилителя 7_n, выходной сигнал U_выд с элемента И 13 выдает код с регистра 8 в дешифратор 9 и в устройство регистрации для накопленных результатов измерений. В дешифраторе 9 код дешифрируется, поступает в блок 10 индикации, высвечивающий результат измерения в десятичном коде. После преобразования определяется временем срабатывания фотоприемника 6 и составляет 10^-6 секунды и менее.

Работа преобразователя

В блоке 2 устанавливается соответствующий цветной светофильтр. Корпус 1 входным окном блока 2 направляется в сторону излучателя, поток излучения после микролинзы 3 поступает по ее оси на полупрозрачные микрозеркала 5_n-5₁, от которых излучение отражается в фотоприемники 6_n-6₁, с них электрические сигналы поступают в импульсные усилители 7_n-7₁, где усиливаются, формируются по длительности и амплитуде. Импульсы с импульсных усилителей заполняют разряды регистра 8. Код с регистра 8 в параллельном виде поступает в дешифратор 9, с него в блок 10 индикации, на табло которого высвечивается результат измерения, параллельно коды поступают в устройство регистрации. Заявляемый преобразователь является аналого-цифровым преобразователем /АЦП/ световых излучений и может быть использован для измерения яркости импульсных излучений, непрерывного, модулированного излучений в видимом диапазоне. Прибор выполняется малогабаритным с автономным питанием, будет удобен для измерений в полевых условиях.

Использованные источники

1. Т.В.Корнеева. Толковый словарь по метрологии, измерительной технике и управления качеством. М., 1990, с.171.

2. Патент РФ №2318297, кл. H04N 9/00, бюл. №6 от 27.02.08, прототип.

3. Б.Н.Бегунов, Н.П.Заказнов. Теория оптических систем. М., 1973, с.223.

Преобразователь "яркость излучения - код", содержащий непрозрачный корпус, в котором расположена микролинза, за которой последовательно друг за другом по ее оптической оси расположены полупрозрачные микрозеркала по числу разрядов в коде, отличающийся тем, что непрозрачный корпус разделен непрозрачной перегородкой, в которой закреплена микролинза, на две части, в передней (первой) части корпуса расположен введенный блок соответствующих светофильтров, во второй части непрозрачного корпуса расположены полупрозрачные микрозеркала и введенные по числу их фотоприемники, входы которых оптически соединены с отражающими сторонами соответствующих полупрозрачных микрозеркал, расположенных под соответствующим углом к оптической оси микролинзы, вне непрозрачного корпуса по числу фотоприемников расположены импульсные усилители, входы которых подключены к выходам своих фотоприемников, введены последовательно соединенные регистр, входы разрядов которого подключены к выходам соответствующих импульсных усилителей, дешифратор и блок индикации, соответствующие входы которого подключены к соответствующим выходам дешифратора, входы которого подключены к выходам соответствующих разрядов регистра, и введены последовательно соединенные генератор тактовых импульсов, делитель частоты и элемент И, первый вход которого подключен к выходу соответствующего импульсного усилителя, второй вход подключен к выходу делителя частоты, а выход элемента И подключен к управляющему U_выд входу регистра.

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных машин и приемопередающих устройств.

Оптический аналоговый нанодемультиплексор // 2407048

Оптическое интегрирующее наноустройство // 2399941

Оптический аналого-цифровой нанопреобразователь // 2398254

Оптический наногенератор // 2379728

Изобретение относится к средствам вычислительной техники. .

Оптическое аналоговое запоминающее наноустройство // 2373559

Оптический аналого-цифровой нанопреобразователь // 2371747

Изобретение относится к средствам вычислительной техники. .

Наноустройство для деления оптических сигналов // 2370801

Оптическое умножающее наноустройство // 2370800

Оптическое вычитающее наноустройство // 2364906

Оптический многофункциональный логический наноэлемент // 2433437

Изобретение относится к средствам вычислительной техники и может быть использовано в оптических устройствах обработки информации при разработке и создании оптических вычислительных наномашин и приемопередающих наноустройств

Оптический функциональный нанопреобразователь // 2456653

Цифроаналоговый преобразователь на основе одномодовых интегрально-оптических волноводов // 2471218

Изобретение относится к волоконно-оптическим системам связи и обработки информации

Оптическое кодирующее наноустройство // 2485691

Преобразователь кодов // 2498375

Изобретение относится к функциональным кодоимпульсным устройствам, преобразующим один двухпозиционный код двоичной системы счисления в другой вид той же системы счисления. Техническим результатом является получение на выходе преобразователя кодов параллельно двух видов кодов двоичной системы счисления для использования функциональными кодоимпульсными устройствами. Результат достигается введением в преобразователь кодов преобразователя "двоичный код - яркость излучения" и преобразователя "двоичный код комбинации 2n-1 - двоичный код комбинации 2n-1". 3 ил., 3 табл.

Способ аналогово-цифрового преобразования светового излучения на диоде с переключаемой проводимостью и фотоприемник для его реализации // 2499291

Изобретение относится к технике машинного зрения и может быть использовано в видеокамерах и фотоаппаратах, предназначенных для регистрации цифровых изображений. Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение пространственного разрешения при высокой эквивалентной квантовой эффективности. Указанный результат достигается за счет того, что в способе аналогово-цифрового преобразования светового излучения, включающим преобразование излучения в фототок, интегрирование за время экспозиции фототока в электрический заряд, изменяющий предварительно введенный перед экспозицией начальный заряд, преобразование результирующего заряда в напряжение сигнала, сравнение напряжения сигнала с эталонным напряжением и переключение компаратора как результат сравнения, формирование двоичных сигналов, модулированных по времени переключения относительно начального времени, формирование по ним цифровых кодов, запоминание цифровых кодов и последовательная их выдача на выходы, при этом для ввода в диод с переключаемой проводимостью начального заряда подают на него соответствующее начальному заряду напряжение в прямом направлении со скоростью изменения, вызывающей инжекцию неосновных носителей, не превышающую уровень включения переключающего диода в проводящее состояние, а в качестве эталонного напряжения подают на него соответствующее ему напряжение опроса со скоростью изменения достаточно высокой, чтобы вызвать инжекцию неосновных носителей, необходимую для его включения при достижении напряжения, соответствующего результирующему заряду, с заданной точностью. Реализующее данный способ устройство содержит одну или более соединенных с адресными и сигнальными шинами фоточувствительных ячеек, каждая из которых содержит последовательно соединенные друг с другом фотодетектор, схему ввода начального заряда, преобразователь заряда, созданного сигналом фотодетектора дополнительно к начальному заряду, в выходное напряжение фотодетектора, компаратор, преобразующий разность между выходным напряжением фотодетектора и эталонным напряжением в цифровой сигнал ячейки, схему считывания цифрового сигнала ячейки через адресные и сигнальные шины, схему формирования цифровых кодов сигналов ячеек, оперативное запоминающее устройство для хранения цифровых кодов, схему считывания цифровых кодов сигналов ячеек на один или более выходов фотоприемника, при этом в ячейке фотодетектор, схема ввода начального заряда, преобразователь заряда и компаратор выполнены в виде туннельного переключающего диода в МДП (металл, диэлектрик, полупроводник) структуре, один из выводов которого соединен с адресной шиной, а другой - с сигнальной. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 5 ил.

Яркомер // 2549605

Изобретение относится к светоизмерительной технике и касается яркомера. Яркомер содержит непрозрачный светофильтр, прикрепленный к пьезоэлементу, который подключен к выходу делителя частоты, объектив, пирамидальный зеркальный октаэдр с четырьмя наружными зеркальными поверхностями и четыре дисковых фотоприемника, каждый из которых имеет по два фотоприемных сектора. Фотоприемные сектора снабжены цветными светофильтрами. Выход каждого фотоприемного сектора подключен к входу аналого-цифрового преобразователя. Каждый аналого-цифровой преобразователь включают в себя импульсный усилитель, к выходу которого подключены импульсные светодиоды. Излучение от каждого светодиода поступает на группу из восьми идентичных фотоприемников, каждый из которых имеет на приемной стороне нейтральный светофильтр кратностью соответственно веса разряда регистра, к которому подключен выход каждого фотоприемника. Технический результат заключается в обеспечении возможности синхронного получения кодов яркости восьми цветовых составляющих спектра. 2 ил., 1 табл.