Устройство для ввода изображения

(21) 328 (22) 15. (46) 30, (72) Е.Е АА В М торыесоединблока ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЦТИ ТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ 51 31/18-2405.8107.83, Бюл, 9 28Онегин, В.Б. Комаров,Чигирев, В,А. Зенькович,Зайцев,Ю.ф. Лящук и Е;И. Белявский(56) 1, Гороховский А.Г, и др, Регистрирующий микроденситомер высокой чувствительности. - Оптикомеханическая промышленность,1970, 9 11,2. Авторское свидетельство СССР9 257067, кл. С 02 В 21/00, 1968(54) (57)1.УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВВОДА ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее источник света,первый и второй блоки управления,блок стабилизации светового потока,первый и второй Фокусирующие блоки,разделитель светового потока, блокФотоприемников, блок усилителей,Фотоэлектрический преобразователь,первый. усилитель, сканирующий блок,первый блок сопряжения и второйблок сопряжения, выход которого соединен с первым входом первого блокауправления, первый и второй выходыкоторого соединены с первым и вторымвходами сканирующего блока, первыйвход блока стабилизации световогопотока оптически соединен с выходомисточника света, вход которого соединен с первым выходом второго бло"ка управления, второй и третий выходы которого соединены с вторым итретьим входами блока стабилизациисветового потока, выход которогооптически соединен с входом разделителя светового потокапервый выход которого оптически соединен с.входом первого фокусирующего блока,выход которого оптически соединен свходом блока фотоприемников, выходыкоторого соединены с входами блока усилителей, выход второго фокусирую- щего блока оптически соединен с входом фотоэлектрического преобразователя, выход которого соединен с входом первого усилителя, выход второго блока сопряжения влйется выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены дефлектор, третий блок управления, блок формирования кодов и элементы сравнения, выходы которых соединены с первым входом блока формирования кодов, первый выход которого соеди- нен с входом третьего блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами дефлектора, третий вход которого оптически соединен с вторым выходом разделителя светового потока, выход дефлектора оптически соединен с входом второго Фокусирующего бло ка, второй выход блока Форми- Я рования кодов соединен с входом первого блока сопряжения, третий выход блока формирования кодов соединен с вторым входом первого блока управления, первые входы элементов сравнения соединены с вы- Я . ходом первого усилителя, ввходы элементов сравненияены ф соответственно с выходами ь усилителей. СИ2. Устройство по и. 1, о т л ич ающ е е с я тем, что третийблок управления содержит микропроцессор, первый и второй синтезаторы частот, первый и второй удвоители ,) частот, второй и третий усилители, третий блок сопряжения, первый и вто.рой согласующие элементы, входы кото рых соединены соответственно с выходами второго и третьего усилителей, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго удвоителей частот, входы которых1032443 соединены соответственно с выходамипервого и второго синтезаторов частот, входы которых соединены соответственно с первым и вторым выходами третьего блока сопряжения, первыйвход которого соединен с выходом Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для ввода иэображения в ЭВМ.Известно устройство, содержащееосветитЕль, оптический прерыватель, 5фотометрический клин, измерительныйстол, фотоэлектрические преобразователи, усилитель раэностного сигнала,синхронный детектор, исполнительнуйдвигатель, преобразователь перемеще Оние - код 13.Недостатком устройства являетсянизкое быстродействие, обусловленноемалой добротностью по скорости следящей системы. 15Наиболее близким к предлагаемомуявляется устройство, содержащее измерительную ветвь и ветвь сравнения,Измерительная ветвь состоит иэ осветителя, сканирующего блока, микроскопа с исследуемым объектом, Фотоэлектрического приемника, Оптическаяветвь сравнения состоит из светоделителей, поворотных зеркал, оптического клинового ослабителя, вспомогательного оптического ослабителя дляначальной балансировки,Сканирующий блок снабжен двумяшаговыми механизмами строчной л кадровой развертки, перемещающими измерительный стол с Фотометрируемым образцогя в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и преобразователями положения сканируемого элемента,иэображения,Оптический клиновой ослабитель 35с помощью двигателя совершает непрерывное вращение в плоскости, перпендикулярной лучу, Положение круговогоклинового ослабителя кодируетсяпреобразователем угол - цифра. 40При Функционировании устройствасветовой поток от источника разделяется дисковым обтюратором.Сигналы, возникающие на выходахФотоэлектрических преобразователейизмерительной и компенсационной ветвей, поступают на схему сравнения.В момент равенства сигналов блоксравнения формирует импульс, стробирующий положение эталонного оптического клина и считывание кода оптичес 50кой плотности с преобразователяугол - цифра, а также преобразоватемикропроцессора, второй вход третьего блока сопряжения соединен с выходом блока формирования кодов, выходы первого и второго согласующих элементов соединены с первым и вторым входами дефлектора. лей положения Фотометрируемого элемента, коды которых отождествляютсяс координатами Фотометрируемого элементаНедостатком устройства-прототипаявляется низкое быстродействие,Цель изобретения - повышениебыстродействия устройства,Укаэанная цель достигается тем,что в устройство для ввода иэображения, содержащее источник света, первый и второй блоки управления, блок"табилиэации светового потока, первый и второй фокусирующие блоки, разделитель светового потока, блок Фотоприемников, блок усилителей, Фотоэлектрический преобразователь, первый усилитель, сканирующий блок,первый блок сопряжения и второй блоксопряжения, выход которого соединенс первым входом первого блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторымвходагли сканирующего блока, первыйвход блока стабилизации световогопотока оптически соединен с выходомисточника света, вход которого соединен с первым выходом второго блокауправления, второй и третий выходыкоторого соединены с вторым и третьимвходами блока стабилизации световогопотока выход которого оптическисоединен с входом разделителя светоного потока, первый выход которогооптически соединен с входом первогоФокусирующего блока, выход которогооптически соединен с входом блокафотоприемников, выходы которого соединены с входами блока усилителей,выход второго Фокусирующего блокаоптически соединен с входом фотоэлектрического преобразователя, выход которого соединен с входом усилителя, выход второго блока сопряжения является выходом устройства,введены дефлектор, третий блок управления, блок формирования кодови элементы сравнения, выходы которыхсоединены с первым входом блока Формирования кодов, первый выход которого соединен с входом третьего блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым ивторым входами дефлектора, третийвход которого оптически соединен с вторым выходам разделителя светового потока, выход дефлектора оптически соединен с входом второго Фокусирую- щего блока, второй выход блока Формирования кодов соединен с входом первого блока сопряжения, третий выход блока Формирования кодов соединен с вторым входом первого блока управления, первые. входы элементов сравнения соединены с выходом пер 10 вого усилителя, вторые входы эленентов сравнения соединены соответственно с выходами блока усилителей.Третий блок управления аодержит микропроцессор, первый и второй 15 синтезаторы частот, первый и второй удвоители частот, вторОЙ и третий усилители, третий блок сопряжения, первый и второй согласующие элементы, входы которых соединены соответственно с выходами второго и третьего усилителей, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго удвоителей частот, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго синтезаторов частот, входы которых соединены соответственно с.первым и вторым выходами третьего блока сопряжения, первый вход которого соединен с выходом микропроцессора, второй вход третьего блока сопряжения соединен с выходом блока формирования кодов, выходы первого и второго согласующих элементов соединены с первым и вторым.входами дефлектора. 35На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на Фиг.2 - то же, блока Формирования кодов оптической плотности; на фиг.З - то же, третьего блока управления; на фиг.4 - то же, 40 первого блока управления.Устройство включает сканирующий блок 1, источник 2 света, первый блок 3 управления, стабилизатор 4 светового потока, разделитель 5 света, первый Фокусирующий блок 6, блок 7 фотоприемников, блок 8 усилителей, дефлектор 9, второй фокусирующий блок 10, фотоэлектрический преобразователь 11, первый усилитель 12, элементы 13 сравнения, блок 14 формирования кодов оптической плотности, второй блок 15 управления, первый блок 16 сопряжения, третий блок 17 управления дефлектором, второй блок 18 сопряжения, магистраль 19 данных, генератор 20 импульсов, элемент И 21, триггер 22, счетчики 23-25, Формирователь 16 импульса, элементы И 27 и 28, микропроцессор 29, третий блок 30 сопряжения, первый 31 и второй 60 32 синтезаторы частот, первый 33 и второй 34 удвоители частот, второй 35 и третий 36 усилители, первый 37 и второй 38 согласующие элементы, арифметические блоки 39 и 40, гене раторы 41 и 42 щаговых импульсов, согласующие блоки 43 и 44, цифроаналоговые преобразователи 45 и 46, четвертый 47 и пятый 48 усилители, демпферы 49 и 50, первый 51 и второй 52 оптические клинья и объектив 53.Устройство работает следующим образом.световой поток от источника 3 застабилизированный по интенсивности с помощью блоков 4 и 1 5, сначала раз деляется с помощью светоделительного зеркала 5, а затемпоступает в измерительный н компенсационный каналы; В измерительном канале световой поток проходит первый фокусирующий блок 6. Промодулированный изображением световой поток поступает на светочувствительные поверхности блока 7 фотоэлектрических преобразователей, После усиления в блоке 8 усилителей сигналы поступают на вторые входы элементов 13 сравнения.В компенсационном канале световой поток поступает на вход дефлектора 9, в котором отклоняется с помощью блока 17 управления дефлектором в положение, соответствующее текущему коду, сформированному в блоке 14 Формирования кодов оптической плотности, проходит во втором фокусирующем блоке 10 через соответствующую сформированному в блоке 14 цифровому коду точку эталонного оптического клина 51 и модулируется им. Промодулнрованный плотностью эталонного оптического клина световой поток с помощью вспомогательного оптического клина 52 корректируется за неравномерность частотной характеристики дефлектора и с помощью объектива 53 проектируется на светочувствительную поверхность фотоэлектрического преобразователя 1 Ь Полученный на выходе преобразователя 11 сигнал компенсации усиливается усилителем 12 и поступает на вторые входы элементов 13 сравнения. В момент сравнения сигналов на входах какого-либо из элементов 13 сравнения на его выходе возникает импульс: который пос" тупает на вход блока формирования кодов оптической плотности, Этим импульсом коды, накопленные к моменту сравнения в счетчиках 24 и 25 и соответствующие оптической плотности канала, где произошло сравнение, будут переписаны на вход блока 18 сопряжения и далее через блок 18 сопряжения и магистрали 19 данных поступят в ЭВМ. Аналогичным образом записываются коды оптических плотностей, соответствующие импульсам сравнения на выходах других элементов 13 сравнения.После получения сигналов со всех элементов 13 сравнения в блоке формирования кодов оптических плотностей будет сформирован сигнал в блок 3управления сканирующим блоком 1,что.бы разрешить перемещение объектапо строке на следующий элемент После перемещения объекта на зацаннуювеличину описанный процесс будетповторяться сначала до конца строкизатем до конца кадра,Блок 14 формирования кодов оптических плотностей (фиг.2) работаетследующим образом.В начале каждого цикла формироваНия кода оптической плотности пусковым импульсом с блока 3 управленияустанавливается триггер 22, сигналомс единичного выхода которого открыВается элемент И 21 и импульсы сгенератора 20 начнут проходить навход последовательно соединенныхсчетчиков 24 и 25. В моменты срабатывания элементов 13 сравнения на ихвыходах будут формироваться импульсы 2Которые будут запускать формирователь 42 импульса, выходным сигналамкоторого коды счетчиков 24 и 25 будут передаваться через элементыИ 43 и 44 на блок 18 сопряжения. КроМе того, импульсы с выходов Э.лементов 13 сравнения будут подсчитывать -ся на счетчике 23, в который предварительно занесено число , равноеколичеству измерительных каналов.Счетчик 23 срабатывает когда все каналы будут опрошены и выдает импульсна триггер 22 управления, которыйПеребросится в нулевое состояни.,закроет элемент И 21 и сформируетсигнал окончания цикла преобразования в блок 3 управления. В блоке формирования кодов оптической плотностисчетчики 24 и 25 кроме того, управляют световым лучем дефлектора.Принцип работы блока 17 управле" 40ния дефлектором применительно к использованному в устройстве акустооптическому дефлектору, заключаетсяв следующем. Предварительно описываютпринцип работы акустооптического 45дефлектора,В акустооптических дефлекторах для отклонения светового пучка используется явление дифракции света на акустических волнах, распространяющихся в среде взаимодействия. Отклоняющая ячейка обычно состоит из светоэвукопровода, в котором проис - ходит акустическое взаимодействие, и акустооптического преобразователя для возбуждения в среде (например, молибдат свинца РЬМОО 4 или парателлурит ТеО) акустических волн. акусти- " ческая волна, распространяясь в"среде, вызывает синусоидальное измене ние показателя преломления среды, Эти изменения приводят к образованию фазовой объемной дифракционной ре-. шетки, период которой равен длине акустической волны. По отношению к падающему световому пучку эта решетка является неподвижной, так как скорость распространения акустической волны мала по сравнению со скоростью света. Если падающий свет направить на светозвукопровод под фиксированным углом, удовлетворяющим условию Брегга, то он будет дифрагировать на этой решетке с максимальной эффективностью, При этом угол отклонения дифрагированного пучка будет определяться соотношениемХ ))-2 Й- -- ",б,- АГдс Макустическ ая частота;скорость р аспространенияакустической волны;). - длина св ет овой волны;Л. - длина акустической волны.Если акустическую частоту менять в полосе частот шириной МЛ, то угол отклонения дифрагированного пучка будет изменяться в пределах . 8=- Следовательно, для цифро/вого управления отклонением светового пучка в акустооптическом дефлекторе необходимо определенному цифровому коду поставить в соответствие определенную акустическую частоту.Блок 17 управления дефлектором выполнен в соответствии с принципом работы дефлектора и функционирует следующим образом (фиг,3).Коды частот из диапазона частот предварительно записываются в соответствующих ячейках памяти микропроцессора 29. Выборка кодов частот иэ ячеек памяти микропроцессора осуществляется по кодам оптической плотности, формирующимся в блоке 14 формирования кодов оптических плотностей (фиг 1). Коды оптических плотностей выполняют роль адресов ячеек,по которым записаны коды ча"тот синтезаторов частот, Выбранные иэ памяти микропроцессора коды акустических частот передаются в синтезаторы 31 и 32 частот через блок 30 сопряжения. Возбужденные в синезаторах 31 и 32 в соответствии с кодами частот дискретные частоты удваиваются удвоителями 33 и 34 частот (чтобы расширить полосу частот Ыд 1, затем усиливаются в усилителях 35 и Зб мощности и далее подводятся к пьезоэлектрическим преобразователям акусооптического дефлектора 9 (фнг.1), через согласующие элементы 37 и 38 в котором происходит отклонение светова;.о пучка на углы, пропорциональные кодам в счетчиках 24 и 25 (фиг.2), иосвещение элемента эталонного клина 5:., оптическая плотность которого соо:ветствует коду счетчиков 24 и 25.Блок 3 управления сканирующим блоком 1 состоит из двух идентичных блоков, каждый из которых, осуществляет управление подвижной частью скани - рующего блока 1 по одной координате, и функционирует следующим образом.Оперативная информация о типе траектории, параметрах траектории, зоне сканирования, скорости, ускоре-. нию, шаге и т.п, заносится до начала работы в арифметические блоки 39 и 10 40 и генераторы 41 и 42 шаговых импульсов из ЭВМ через блок 16 сопряженияИнформация обратной связи о положении подвижной части сканирующего блока после отработки каждого шага 15 Формируется в арифметических блоках 39 и 40 и передается вЭВМ через блоки 16 сопряжения после каждого шага позиционирования.Команды, содержащие информацию о величине перемещения, шаге, скорос ти, ускорении, направлении движения, передаются из .арифметических блоков 39 и 40 на генераторы 41 и 42 шаго- вых импульсов через согласующие бло" ки 43 и 44. Генераторы шаговых импульсов выполняют преобразование позиционных кодов о величине переме. - щения в унитарную последовательность импульсов, осуществляют дробление шага и сформированную информацию э числоимпульсной форме передают на цифроаналоговые преобразователи 45 и 46, которые Формируют стабилизированные токи, Выходные токи усиливаются в усилителях 47 и 48 мощности и подаются в обмотки магнитов перемещения. подвижной части сканирующего блока в последовательности, соответствующей программе возвратно-поступательного перемещения по каждой координате.Демпферы 49 и 50 применяются для стабилизации подвижной части скани- рующего блока.Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства ввода иэображений по сравнению с прототипом заключается в значительном увеличении быстродействия устройства за счет увеличения скорости сканирования до 300 мм/с при шаге 5 мкм против 4 мм/с при шаге 5 мкм в прототипе и повышения скорости дискретно,го переключения светового потока в ,точки эталонных оптических плотностей компенсационного оптического клина и Формирования сигнала сравнения.1032443 Составитель В. МахотиРедактор Н. Гришанова Техред Т.Маточка рректор А. По Тираж 706 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открыти 35, Москва, Ж, Раушская наб., аз 5401/52 исно лиал ППППатент, г, Ужгород, ул, Проектная, 4