Устройство для сканирования изображения светящейся линии

(19) У 511 Б 02 В 27/ 2ф ОБ Е О А ПЬСТВУ М.ВетрогонПуряев Д.оптическихение", 1978 5.215 ъектнои й угол минимально наклона ск носительно ектной щел высота иэо щели. допусти нирующе изображ щели отния объжения объект ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИ ВТОРСКОМУ СВИД(56) 1, Креопалова Г.ВИсследование и контролсистем. М "Машинострс, 18-23.2. ОРТК 33, НеГй 2229 (прототип),(54)(57) УСТРОЙСТВО ДПЯ СКАНИРОВАНИЯИЗОБРАЖЕНИЯ СВЕТЯЩЕЙСЯ ЛИНИИ, содержащее последовательно расположенныена оптической оси осветитель, объектную щель, оптическую систему,сканирующую щель шириной, существенно меньшей ширины изображения объектной щели, ориентированную параллельнэтому изображению и полностьюп 4 рекрывающую его по высоте, Фотоприемник с ре гист рирующим уст роист воми 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 относительноее краев, высота которой находится вследующем соотношении с параметрами иэображения объектной щели21- - 1.,оч где Ь - высота перемычки; с - ширина изображени щели;"широкой". Однако к такому же результату приводит и расфокусировка т.е.продольное смещение сканирующей щели относительно плоскости предметов.8 упомянутых устройствах параллельность щелей также как и установкасканирующей щели в плоскость предметов производится по максимуму функции рассеяния линии, наблюдаемойна экране осциллографического индикатора, То обстоятельство что расфокусировка и непараллельность щелейпроявляются практически одинаково,существенно затрудняет юстировку,которую приходится осуществлять внесколько этапов, последовательноприближаясь к оптимальному взаиморасположению элементов оптическойсхемы,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 темчто в устройстве, содержащем последовательно расположенные на оптической оси осветитель, объектную щель,оптическую систему, сканирующую щельшириной, существенно меньшей шириныизображения объектной щели, ориентированную параллельно этому изображению, и полностью перекрывающуюего по высоте, Фотоприемник с регистрирующим устройством и осциллографическим индикатором, объектная щельснабжена, по крайней мере, однойпоперечной непрозрачной перемычкой,расположенной симметрично относительно ее краев, высота которой находится в следующем соотношении с параметрами изображения объектной щели 2 Ъд Ьгде Ь Изобретение относится к области оптических измерений и может быть использовано в приборах для испытения оптических систем, а также в микрофотометрах и другой свето- и Фото- метрической 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 го излучения в пропорциональный элек" трический сигнал 2 .Сигнал с Фотоприемника подается на осциллографический индикатор, на аналоговый самописец и аналого-цифро.з 0 вой преобразователь.По осциллографическому индикатору производят визуальный контроль кривой функции рассеяния линии, аналоговый самописец обеспечивает ее35 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 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;На фиг.показано устройство;на фиг. 2 рассмотрена модель процесса, происходящего в устройстве.При этом обеспечивается качественное отличие эфФектов влияния непараллельности объектной и сканирующейщелей и расфокусировки на форму кривой функции рассеяния линии на экране осциллографического индикатора впроцессе юстировки. ОДля вывода приведенного соотношения.рассмотрим модель процесса ( фиг.2).В нижней части фиг. 2 приведено взаиморасполбжение сканирующей и объектной щелей при различных углах нвклона, а в верхней - соответствующие им формы кривых изменения светового потока,где С - ширина изображения объеКтнойщели; 20высота светлого промежутка;Ь - высота перемычки;=22+и- высота изображения объектнойщели;Ч - угол наклона сканируоцей щели относительно изображенияобъектной,Пусть С; 0( Ч( 90, при этомсканирующая щель обеспечивает полное перекрытие изображения объектнойщели при любом значении Ч, а освещенность светлых участков объектнойщели одинакова и неизменна.Предположим, что сканирование осуществляется по направлению А перпен 35дикулярно оси объектной щели, приэтом сканирующая щель наклонена поотношению к объектной под углом Ч .Очевидно, что нарастание световогопотока (величины соответствующего электрического сигнала)начнется в момент касания сканирующейщелью набегающего края верхнегосветлого 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. 2 б).Назовем этотугол 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 4изображения объектной щели будет компенсироваться его нарастанием от еенижнего светлого участка,Если угол Ч будет меньше критического, то касание сканирующей щелью набегающего края нижнего светлого участка иэображения объектной щелипроизойдет раньше, чем сканирующаящель коснется сбегающего края верхнего светлого участка. При этом нарастание светового потока будет более интенсивным, чем в предыдущемслучае, и продолжится до начала выхода сканирующей щели за сбегающийкрай верхнего светлого участка(фиг, 2 а).Если же угол 9 будет больше критического, то касание сканиру" .ющей щели нижнего светлого участкаизображения объектной щели произойдет после начала выхода сканирующейщели за сбегающий край ее верхнегосветлого участка. При этом, сначала,как и в предыдущих случаях, поток,проходящий через сканирующую щель,будет увеличиваться, затем (послевыхода сканирующей щели за сбегающий край верхнего светлого участка)уменьшится , затем (после касаниянабегающего края нижнего светлогоучастка) некоторое время будет оставаться постоянным, затем сноваувеличится (после касания сбегающегокрая перемычки) и, наконец, сновауменьшится (после касания сбегающего края нижнего светлого участка ).Таким образом, условиеУ является условием возникновения прова"ла на вершине кривой, отражающейизменение светового потока при сканировании изображения объектной щели с перемычкой наклонной сканиру-ющей щелью.Исходя из принятых условий и обозначений, не трудно вычислить длякаждого конкретного случая значениеФкритического угла Р, а именноС 1 Ч =со"сЬ - (1) Р+Ъ- Ъ Учитывая (1 ) условие возник" новения провала на вершине кривой,можно представить(з)ЦПолученное выражение определяет соотношение между параметрамииэображения объектной щели и минимально допустимым углом наклона сканирующей щели относительно. изображения объектной, при котором можно дляустранения их. непараллельности воспользоваться эффектом возникновения провала на вершине кривой, наблюдаемой на экране осциллографи"ческого индикатора,Устройство (Фиг. 1) содержит осветитель 1, объектную щель 2 с одной 15или несколькими перемычками, оптическую систему 3, изображающую объ- .ектную щель 2 в плоскость, где сканирующая щель 4, и Фотоприемник 5,к выходу которого подключены регистрирующее устройство 6 и осциллографический индикатор 7.В процессе юстировки сканирующаящель 4 осуществляет периодическоесканирование иэображения объектной 25щели 2. Фотоприемник 5, расположенный по ходу лучей за сканирующей щелью 4, преобразует изменение освещенности в изображении светящейсялинии (объектной щели) в пропорциональные изменения электрического сигнала, Этот сигнал подается на регистрирующее устройство 6 и вертикальные пластины осциллографическогоиндикатора 7, Развертка по горизонтали на экране осциллографическогоиндикатора 7 осуществляется синхронно с перемещением сканирующей щели4. В результате, на осциллографическом индикаторе 7 наблюдают Формукривой функции рассеяния линии. Приэтом непараллельность объектной исканирующей щелей выражается в характерном изменении Формы кривой Функции рассеяния .линии - появлении явно различного провала на вершине кривой эа счет того, что наклонной щелью отдельные участки светящейсялинии, разделенные перемычкой, сканируются как бы поочередно, В то жевремя расфокусировка влияет на формукривой Функции рассеяния линии, каки 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 повыситьточность.В конечном итоге, это выражаетсяв увеличении точности и достоверности результатов регистрации кривой Функции рассеяния линии и последующих расчетов модуляционной передаточной Функции,Принципиально объектная щель может содержать не одну, а нескольконепрозрачных перемычек, В этом случае при взаимном наклоне щелей наизображении кривой Функции рассеяниялинии появляется соответствующее числу перемычек количество провалов,что в некоторых случаях может облегчить установку параллельности щелей.1037199 Составитель В Техред И.Йадь но азаренк Бут Коррект кт Заказ 6 006/48 Тираж 511 ВНИИПИ Государственного комитета С по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Х, Раушская наб., Подписное П "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная Филиа