Измерительное устройство

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДИПДЬСТВУ (6() Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено11.02.77 (21) 2452894/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано15.08.78.Бюллетень № 30 (45) Дата опубликования описания 28.06.78 (1)) 619889

Ч .

Cj 02 В 27/40

Гасударственный комнат

Ссватв Мнннстроа СССР

«e,авлам нзюбретеннй н етнрытнй (53) УДК 535.853..64 (088.8) (72) Авторы изобретения

Г. И. Василенко, И. E. Гапоненко, А. С. Прибыловский и А. И. Тройников (71) Заявитель (54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, содержащее последовательно размещенные на общей оптической оси коллимированный 0 источник монохроматического света, анализируемое изображение, анализирующую сферическую линзу, кольцевую щелевидную диафрагму и фотоприемннк, соединенный с регистрирующим прибором, причем гз

Изобретение относится к области оптических измерительных устройств и мо- жет быть использовано для апостериорного измерения параметров фотографических систем. S

Известны приборы для измерения оптической передаточной функции (1Ц2), содержащее последовательна размещенные осветитель, движущуюся освещенную щель, иоследуемую оптическую систему и фотоприемник, соединенный с регистратором.

Недостаток известных приборов состоит в невозможности определения характеристик оптической системы,по полученному с ее помощью снимку. 15 апертура выполнена с возможностью перемещения вдоль оптической оси 13). Недостатки известного устройства состоят в относительно невысокой точности и ограниченном диапазоне измерений, что обусловлено перемещением диафрагмы в сходящемся многокомпонентном оптическом пучке, образующем пространственночастотный спектр изображения, компоненты которого полностью разделяются лишь в фокальной плоскости анализирующей линзы.

Известно, что, например. пространственно-частотный спектр (Фурье-образ) изображения точки при расфокусировке оптической системы имеет ряд нулей, рас положенных, в точках реверса фазы, пространственное положение которых может быть аппроксимировано функциями Бесселя первого порядка. Поскольку любое изображение в пределе может быть представлено системой точек, то .Фурье-образ этого изображения в случае расфокуснровки оптической системы. будет также иметь

619889 минимумы в определенных точках, Однако в силу нерегулярности, анизотропности изображения, а также влияния различных побочных факторов эти минимумы будут неявными. Поэтому предлагается в изображении Фурье-образа выделять ряд центрированных кольцевых областей переменного радиуса и провести внутри них интегрирование сигнала, преобразовать этот сигнал в одномерный, а затем по характеру графика полученного одномерного сигнала принять решение о расположении нулей в пространственно-частотном спектре анализируемого изображения.

Чтобы реализовать эту последовательность операций предлагается разместить в. фокальной плоскости анализирующей линзы предлагаемого устройства плоскость построения изображения пространственночастотного спектра (Фурье-образ), например матовое стекло, и установить между 2О ней и кольцевой щелевидной апертурой объектив с возможностью перемещения вдоль оси для построения изображения

Фурье- >браза с переменным масштабом.

На чертеже показана схема описывае- 21 мого устройства, представляющего собой размещенные последовательно на общей оптической ося коллимированный источник

1 монохроматического оптического излучения, носитель с анализируемым изобра- зО жением 2, сферическую анализирующую линзу 3, матовое стекло (диффузный рассеиватель) 4, перемещаемый объектив 5, снабженный приводным механизмом 6, кольцевую щелевидную диафрагму 7 и фо- з топриемник 8, соединенный с регистратором 9, канал синхронизации которого связан с приводом 6.

Коллимированный источник 1 монохроматического оптического излучения может 40 быть выполнен, например, в виде лазера с коллиматором, ртутной лампы с монохроматором н коллиматором и т. и, Перемещаемый объектив 5 должен иметь возможность либо изменения фокус- 45 ного расстояния, выполняемого одновременно с перемещением, либо одновременного перемещения вдоль оси диафрагмы 7 совместно с фотоприемником 8, которые при этом объединяются в единый моноблок SO и связываются с приводом 6, который в этом, случае должен иметь два выхода с отличными скоростями перемещений, определяемыми из формулы линзы.

Кольцевая щелевидная диафрагма 7 вы-5 полняется в виде прозрачного кольца на темном фоне. Ее диаметр определяется минимальным размером изображения пропал тчъ т ВЮЛГЧЪ юПОЫ 3 ГЗА WA ТЪЙР» сеивателе 4 (т. е. в крайнем правом положении объектива 5). Ширина щели выбирается равной 0,01 4-0,03 от диаметра (конкретное значение ширины щели определяется требуемой точностью измерения, мощностью источника 1 и чувствительностью фотоприемника 8).

Регистратор 9 может быть выполнен в виде осциллографа, самописца и т. и.

Работает предлагаемое устройство. следующим образом.

Изображение, полученное с помощью исследуемой системы (например, фотографической), помешают между источником 1 и линзой 3. При этом на поверхности матового стекла 4 возникает Фурье-образ анализируемого изображения, который с помощью объектива 5 проецируется на диафрагму 7. Часть Фурье-образа, соответствующая определенным пространственным частотам изображении, вырезается щелью и передается на фотоприемник 8, откуда в форме электрического сигнала поступа-» ет на регистратор 9. Перемещая объектив

5 можно проспедить амплитуду всех компонентов спектре, интегрируя их в кольцевой области. B результате интегрирования случайные флуктуации сигнала, обусловленные конкретным содержанием изображения, сгладятся, а регулярный сигнал, вызванный дефокусировкой оптической системы, в силу центральной симметрии Фурье-образа дефокусированного изображения окажется подчеркнутым. В результате синхронного перемещения объектива и развертки регистратора записывается картина распределения энергии в кольцевь х зонах переменного радиуса, несущая информацию о положении нулей передаточной функции оптической системы, с помощью которой было получено изображение, и, следовательно о самой передаточной функции.

По сравнению с объектом-прототипом заявленное устройство позволит получить более высокую точность при больших диапазонах дефокусировок. Это обуславливается тем, что анализ Фурье-образа выполняется непосредственно в области простран« ственных частот, где все компоненты спектра точно разделены.

Формула изобретения

1. Измерительное устройство, содержащее последовательно размещенные на обшей оптической. оси коллимированный источник монохпоматического излучения, 619889

Составитель В. Ванторин

Редактор С. Хейфиц Техред И, Климко Корректор М. Демчик

Заказ 4503/43 Тираж 621 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СС т в СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 носитель с анализируемым изображением, сферическую анализирующую линзу, кольцевую щелевидную диафрагму и фотоприемник, соединенный с регистратором, о тл и ч а ю ш е е с я -eM, ÷òo, с целью повышения точности и расширения диапаэона измерений, между анализирующей линзой и кольцевой щелевидной диафрагмо ": установлены последовательно матовое стекло и объектив, снабженный приводным механизмом и имеющий возможность пе- ta ремешения вдоль оптической оси.

2.Устройство поп.1, о т л и ч а ю ш е ес я тем, что кольцевая диафрагма и фотоприемник жестко соединены и установлены с возможностью перемещения вдоль оптической оси и связаны с приводом об ье ктива.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.. .

1. Патент США № 3519358) по кл. 356-124, 1970.

2. Патент США ¹ 3273350/ по кл. 3 56-1 24, 1 970.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 514737, кл. Ст 02 В 27/40, 1974.