Устройство для измерения функции передачи модуляции фотоматериалов

(56) Авторское свидетельство СССР Р 608078, кл. С 01 М 11/02, 1976.Арр 1 ей Рйо. Епя, 1980, 6, и 1 р1(54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИ ФУНКЦИИ ПЕРЕДАЧИ МОДУЛЯЦИИ ФОТОМАТЕ РИАЛОВ, содержащее последовательно установленные оптическую систему, формирующую синусоидальное распределение освещенности, узел сканиров ния, кассету с фотоматериалом, фото приемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точнос ти измерения путем улучшения отноше ния сигнал - шум, оно дополнительно снабжено генератором периодических сигналов, один выход которого соединен с приводом узла сканирования, а другой - с входом дополнительно введенного блока выделения первойпроизводной, а блок обработки сигнала выполнен из последовательно соединенных логарифмического преобразователя, управляемого узкополосного фильтра и блока определения двойной амплитуды сигнала, причем выход блока выделения первой производной соединен с управляющим входом узкополосного фильтра.2. Устройство по п, 1, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью упрощения, узел сканирования выполнен в виде подпружиненного зеркала, установленного за фильтром-маской под углом 45 к оптической оси и связанного через шток с приводом, выполненным в виде низкочастотного громко 1 12051Изобретение относится к кинематографии и Фотографии, в частностик устройствам для оценки структурныхсвойств кинофотоматериалов.Цель изобретения - увеличение точности измерения путем улучшения отношения сигнал - шум и упрощение узласканирования,На чертеже приведена структурнаясхема предлагаемого устройства, 1 ОУстройство содержит оптическуюсистему 1, состоящую иэ источника 2:вета, конденсатора 3, осветительнойщели 4, вспомогательного объектива 5, набора дифракционных решеток 6, проекционного объектива 7и пространственного фильтра-маски 8, узел 9 сканирования, состоящий из поворотного подпружиненногозеркала 10 и низкочастотного громкоговорителя 11, генератор 12периодических колебаний, кассетус Фотоматериалом 13, Фотоприемник 14 с измерительной щелью 15,логарифмический преобразователь 16,управляемый узкополосный фильтр 17,блок 18 определения двойной амплитуды сигнала и блок 19 выделенияпроизводной.Устройство работает следующимобразом,При неподвижном (фиксированном)положении зеркала 10 производитсяэкспонирование фотоматериала 13 синусоидальным распределением. освещенности, созданным источником 2 света,конденсатором 3, осветительнойщелью 4, вспомогательным объективом 5, одной из амплитудных дифракционных решеток 6, проекционнымобъективом 7 и пространственным40фильтром-маской 8. После химикофотографической обработки образецфотоматериала устанавливается в исходное положение, при котором осуществлялось экспонирование, и при45помощи колебаний поворотного зеркала 10, механически соединенногос циффузором низкочастотного громкоговорителя 11, производится сканирование фотографического изображения5 Орешетки ее оптическим изображением.Ось вращения зеркала 10 параллельна штрихам решетки,Сигнал с фотоприемника 14, расположенного эа измерительнойщелью 15, представляет собой сложный частотно-модулированный сигнал,закон модуляции которого определяет 17 2ся законом изменения сигнала генератора 12,Величина светового потока Р(Ь) эа фотоматериалом определяется сверткой распределения пропускания (.(х) в Фотографическом изображении решетки и сканирующего распределения освещенности, Е П 271Р(Ь)=Ес(Ь - х).С(х)дх, (1) "2 ЛГч где 1 пространственная частотасканирующей решетки, лин/мм;число периодов решетки в пределах сканируемого поля;ширина сканируемого поля, мм;переменная координата положения сканирующего распределения для случая синусоидального сигнала. с задающегогенератора (Ь=Ьщ я 1.пй 1-). п 61 -1Сканирующее распределениеосвещенности в плоскости фотоматериалаРс(х) 1 М, соя 25 1 х (2) ьЕсиЕсогде М коэффициент модуляциисканирующего распределения;амплитуда измененияинтенсивности световооткуда го потока в сканирующем распределении;Ес, - постоянная составляющая светового потокав сканирующем распределении,Распределение пропусканий 1.(х) в фотографическом иэображении синусоидальной решетки является гармоническимОх)= Я 1+Мс; соя 2 Ях) (3) при условии, что коэффициент модуляции М- не превышает 0,4-0,45.При сканировании Фотоматериала изменение светового потока во времени может быть записано в видеР(С)=Р, 1+Мр соя 2 ЯЬ(е) , (4) где Р, - среднее значение световогопотока;М. - коэффициент модуляции светового потока.Между Г 1., М и Ие, существует следующая зависимость:Г 1,=2 М Г 11(6)МяВыходной сигнал фотоприемника,пропорциональный М, поступает налогарифмический преобразователь 16,сигнал на выходе которогоП(т) =а 1 ояР (е) =а (1 о 8 Р, +1 од 1.Мсоя 2 Л 4 Ь(С), (7)где а - коэффициент пропорциональности,При М 0,2 амплитуда переменнойсоставляющей сигнала пропорциональна модуляции светового потока с погрешностью не более 1,57.0=а Мр соя 2 йй(С). (8)При работе на линейном участкехарактеристической кривой с коэффициентом контрастностиполучаемследующее выражение для функции передачи модуляции фотоматериала:2 МрТ (У ) = ---(9)ГМ, (1).М;(Ягде М - коэффициент модуляцииналоженного распределенияосвещенности.Величина М . выбирается при экспоНнировании исходя из условия линейности между действующей экспозицией ираспределением почернения в фотографическом изображении при данном коэффициенте контрастностифотоматериала, Отсюда следует, чтовеличины М и Ме, в общем случаесвязаны условиемМЕн,л. Мес(10)Из выражений (8) и (9) следует,что значение функции передачи модуляции на данной пространственнойчастоте при известных величинах,1Мр и М пропорционально двойнойамплитуде переменной составляющейсигнала на выходе логарифмическогопреобразователя.Полосу частот, занимаемыхсигналом, можно определить исходяиз того, что перемещение сканирующего оптического изображения решетки Ес во времени1., (С)=Ь+Ь, япИ, (11)где аког и Ь - соответственно установившееся среднеезначение и амплитуда перемещения решетки;й=2 И - круговая частотасканирования. Скорость перемещения пропорциональна первой производной(14) где п - количество периодов по длине сканирующего участка. П р и м е р. В плоскости фотоматериала формируется изображение размером (4 х 4) мм. Размер анализируемого участка составляет (1 х 2) мм. Расстояние от отражающей поверхности зеркала до плоскости фотоматериала по оптической оси равно 70 мм. Угол(отклонения зеркала сС=+6 , что соответствует амплитуде перемещения сканирующего оптического изображения относительно фотоматериала -0,25 мм.+ Для пространственной частоты 200 лин/мм несовпадение максимумов сканирующей и анализируемой решеток не превышает 0,087 периода. В этой системе предельный угол отклонения(12)Максимальное изменение скорости сканирования происходит при 5 сояЯ=1. В этих точках я 1 пйс=О.Нижняя временная частота равнанулю (при соя,пав=О).Так как среднеквадратическиезначения напряжений шумов зависятот полосы пропускания, для улучше-ния отношения сигнал - шум системысигнал с логарифмического преобразователя 16 поступает на узкополосный фильтр 17, центральная частота 15 которого перестраивается блоком 19пропорцинально первой производнойсигнала задающего генератора.Блок 18 определения двойнойамплитуды сигнала в соответствии 20 с уравнением (9) служит для определения функции передачи модуляции наданной пространственной частоте.В зависимости от угла отклонениязеркала с период сканирующего рас пределения Т в плоскости фотоматериала незначительно отличаетсяот исходного, равного периоду анализируемого сигнала Т, . В общем случае эта зависимость имеет вид 30 Т(с)=Т,соя 2 Х. (3)Суммарный набег фаз по всей дли- .не сканирующего участка, меньший 10 Жпериода Т, не влияет на результатыизмерения функции передачи модуляции. Следовательно, предельныйугол отклонения зеркала1205117 ВНИИПИ Заказ 8528/50 Тираж 44 писн Филиал ППП "Патент оектная жгород,При частоте колебаний зеркала15 Гц и амплитуде перемещения сканирующего оптического изображения относительно фотоматериала 0,25 мм максимальная скорость сканирования 0,252"3,14 15 мм/с= =23,56 мм/с. Для пространственной частоты 200 лин/мм это соответствует 20023,56=4712 Гц. При ширине полосы фильтра в 50 Гц (по уровню 3, дБ) отношение сигнал - шум системы увеличивается на 20 дБ.Ограничениями на величину угла за счет конечной глубины резкости оптической системы можно пренебречь, поскольку применяемая в устройстве многощелевого сканирования оптическая схема обеспечивает глубину резкости, которую в пересчете на угол отклоне+ о ния зеркала можно оценить как -14Преимущество изобретения заключается в том, введение сканирующего зеркала и электрическая фильтрация сигнала на выходе электрического преобразователя позволяет ускорить в несколько раз время измерения функции передачи модуляции Фотоматериала на каждой пространственной частоте и увеличить в 2-3 раза точность определения измеряемого параметра. Когда вместо сканирования зеркалом используется механическое перемещение кассеты, измерение функции передачи модуляции на анализируемой пространственной частоте продолжается около 5 мин. При сканировании зеркалом эта операция измерения, включая подготовительно-заключитель, ные операции, занимает не более1,5 мин. Кроме того, для обеспечения равномерного механического перемещения при анализе высокочастотныхрешеток требуется применение15 прецизионных механизмов, т.е.предлагаемая система сканированияв сочетании с управляемым Фильтромв значительной мере упрощаетконструкцию устройства,20 При механическом сканированиифотографической решетки с коэффициентом модуляции М=0,1 отношение величины сигнала (амплитуды 2 записи) к шуму электронной системы изменяется от 5 для малой плотности изображения до 2 при плотности изображения, превышающей 1.В предлагаемом устройстве отношениесигнал - шум при тех же условиях Осоставляет соответственно 10 и5.