Устройство для измерения функции передачи модуляции фотоматериалов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (584 G 03 С 5/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,:1/

И ABTGPCHGIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA (21) 3688485/24-10 (22) 09.01.84 (46) 15.01.86. Бюл. № 2 (71) Всесоюзный государственный научно-исследовательский и проектный институт химико-фотографической промышленности (72) А.И,.Вейцман, К.В.Вендровский, С.Н.Журавлев и З.В,Коршунова (53) 771.531.3(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 608078, кл. С 01 M 11/02, 1976.

Applied Phot. Eng., 1980, 6, ¹ 1, р.1-8. (54)(57) 1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ

ФУНКЦИИ ПЕРЕДАЧИ МОДУЛЯЦИИ ФОТОМАТЕРИАЛОВ, содержащее последовательно установленные оптическую систему, формирующую синусоидальное распределение освещенности, узел сканирования, кассету с фотоматериалом, фотоприемник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения точности измерения путем улучшения отноше„„SU„„1205117 А 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 первой производной, 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 узкополос-. ного фильтра.

2 ° Устройство по п 1 О T л и Я 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 свя- Я занного через шток с приводом, выпол-

Р ненным в виде низкочастотного громкоговорителя.

I 12051

Изобретение относится к кинематографии и Фотографии, в частности к устройствам для оценки структурных свойств кинофотоматериалов.

Цель изобретения — увеличение точности измерения путем улучшения отношения сигнал — шум и упрощение узла сканирования.

На чертеже приведена структурная схема предлагаемого устройства, 1Î

Устройство содержит оптическую систему 1, состоящую из источника 2 =вета, конденсатора 3, осветительной щели 4, вспомогательного объектива 5, набора дифракционных решеток 6, проекционного объектива 7 и пространственного фильтра-маски 8, узел 9 сканирования, состоящий из поворотного подпружиненного зеркала 10 и низкочастотного громкоговорителя 11, генератор 12 периодических колебаний, кассету с Фотоматериалом 13, фотоприемник 14 с измерительной щелью 15, логарифмический преобразователь 16, управляемый узкополосный фильтр 17, блок 18 определения двойной амплитуды сигнала и блок 19 выделения производной.

Устройство работает следующим образом.

При неподвижном (фиксированном) положении зеркала 10 производится экспонирование фотоматериала 13 синусоидальным распределением. освещенности, созданным источником 2 света, конденсатором 3, осветительной щелью 4, вспомогательным объективом 5, одной из амплитудных дифракционных решеток 6, проекционным объективом 7 и пространственным

40 фильтром-маской 8. После химикофотографической обработки оápa ец фотоматериала устанавливается в исходное положение, при котором осуществлялось экспонирование, и при

45 помощи колебаний поворотного зеркала 10, механически соединенного с диффузором низкочастотного громкоговорителя 11, производится сканирование фотографического изображения

5Î решетки ее оптическим изображением.

Ось вращения зеркала 10 параллель на штрихам решетки.

Сигнал с фотоприемника 14, расположенного эа измерительной щелью 15, представляет собой сложный частотно-модулированный сигнал, закон модуляции которого определяет17 2 ся законом изменения сигнала генератора 12.

Величина светового потока F (h) эа фотоматериалом определяется сверткой распределения пропускания (х) в фотографическом изображении решетки и сканирующего распределения освещенности, Е п 27Ч

F(h)= S Ес(h — х) 1. (х)дх, (1)

" 1 Ч пространственная частота сканирующей решетки, лин/мм; число периодов решетки в пределах сканируемого поля; ширина сканируемого поля, мм; переменная координата положения сканирующего распределения для случая синусоидального сигнала. с задающего генератора (Ь=Ь„щ<„ я1.пй1-). где ЧСканирующее распределение освещенности в плоскости фотоматериала

Ес(х)=1+Мыс соя2 » х (2) Агаси

Е< с где М коэффициент модуляции сканирующего распределения; амплитуда изменения интенсивности световооткуда го потока в сканирующем распределении;.

Ес, — постоянная составляющая светового потока в сканирующем распределении.

Распределение пропусканий 1.(х) в фотографическом иэображении синусоидальной решетки является гармоническим

L(x) = Я1+М; соя2Ях) (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 виде

F(t)=F, L1+Mq cos2)i»h(e), (4) где F, — среднее значение светового потока;

М„- — коэффициент модуляции светового потока.

Между М ., М и Ме, существует следующая зависимость:

2Мс Г1с

1 (5) 1205117

2MF

М,- =---. (6)

Ме

Выходной сигнал фотоприемника, пропорциональный М, поступает на логарифмический преобразователь 16, сигнал на выходе которого

U(t)=a ° logF(t)=a- (logF, +

+log(1+M(ooo2 Jh(t)), (7) где а — коэффициент пропорциональности.

При N 0 2 амплитуда переменной составляющей сигнала пропорциональна модуляции светового потока с погрешностью не более 1,5 .

0=а МР cos23

При работе на линейном участке характеристической кривой с коэффициентом контрастности 1 получаем следующее выражение для функции передачи модуляции фотоматериала:

2MF

Т(1))= — — — — — — — —, (9)

= ГМЕ, (Ф } МЕ„(4 где Mf„ — коэффициент модуляции наложенного распределения освещенности.

Величина МЕ . выбирается при экспоН нировании исходя из условия линейности между действующей экспозицией и распределением почернения в фотографическом изображении при данном коэффициенте контрастности фотоматериала. Отсюда следует, что величины МЕп и МЕс в общем случае связаны условием

МР„ . МЕ, (10)

Из выражений (8) и (9) следует, что значение функции передачи модуляции на данной пространственной частоте при известных величинах,Ч

Мр и МЕн пропорционально двойной амплитуде переменной составляющей сигнала на выходе логарифмического преобразователя.

Полосу частот, занимаемых сигналом, можно определить исходя из того, что перемещение сканирующего оптического изображения решетки Ес во времени

LF (t)=L(7E +L„E sinRt, (11) где L(,F и L q — соответственно установившееся среднее значение и амплитуда перемещения решетки;

2=27(Š— - круговая частота сканирования.

Скорость перемещения пропорциональна первой производной

0 1

cns2(7()1 — - и (14) где и — количество периодов по длине сканирующего участка.

Пример. В плоскости фотоматериала формируется изображение размером (4х4) мм . Размер анализируемого участка составляет (1х2) мм2. Расстояние от отражающей поверхности зеркала до плоскости фотоматериала по оптической оси равно 70 мм. Угол ( отклонения зеркала(7С=+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 0,08 периода. В этой системе предельный угол отклонения

+ зеркала с)-пре2 =-40

ctL(t)

Й cosAt.

dt (12)

Максимальное изменение сКорости сканирования происходит при

5 cosRt=1 В этих точках sinAt=0

Нижняя временная частота равна нулю-(при cosset--0).

Так как среднеквадратические значения напряжений шумов зависят от полосы пропускания, для улучше- . ния отношения сигнал — шум системы сигнал с логарифмического преобразователя 16 поступает на узкополосный фильтр 17, центральная частота которого перестраивается блоком 19 пропорцинально первой производной сигнала задающего генератора.

Блок 18 определения двойной амплитуды сигнала в соответствии

20 с уравнением (9) служит для определения функции передачи модуляции на данной пространственной частоте.

В зависимости от угла отклонения зеркала с период сканирующего распределения Т в плоскости фотоматериала незначительно отличается от исходного, равного периоду анализируемого сигнала Т, . В общем случае эта зависимость имеет вид

30 TQ) =Т ° соз2Х. (3)

Суммарный набег фаз по всей дли- . не сканирующего участка, меньший 10 периода Т, не влияет на результаты измерения функции передачи модуляции. Следовательно, предельный угол отклонения зеркала

12051 t 7

/О

ВНИИПИ Заказ 8528/50 Тираж 447 Подписное

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

При частоте колебаний зеркала

15 Гц и амплитуде перемещения сканирующего оптического изображения относительно фотоматериала

+0 25 мм максимальная скорость сканирования 0,25 ° 2"3,14 15 мм/с=

=23,56 мм/с. Для пространственной частоты 200 лин/мм это соответствует 200 23,56=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 отклонео ния зеркала можно оценить как -14

Преимущество 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-заключитель10. ные операции, занимает не более

1 5 мин. Кроме того, для обеспечения равномерного механического перемещения при анализе высокочастотных решеток требуется применение

l5 прецизионных механизмов, т.е. предлагаемая система сканирования в сочетании с управляемым фильтром в значительной мере упрощает конструкцию устройства.

При механическом сканировании фотографической решетки с коэффициентом модуляции МL=0,1 отношение величины сигнала (амплитуды записи) к шуму электронной системы изменяется от 5 для малой плотности изображения до 2 при плотности изображения, превышающей 1.

В предлагаемом устройстве отношение сигнал — шум при тех же условиях

0 составляет соответственно 10 и