Устройство для ввода изображения Советский патент 1983 года по МПК G06F3/00 

соединены соответстБенно с выходами первого и второго синтезаторов частот, входы которых соединены соответственно с первьгм 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.

f.yCTPOHCTB6 ДЛЯ ВВОДА ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее источник света, первый и второй блоки управления, блок стабилизации 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 блок сопряжения, выход которого сое динен с первым входом первого блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами сканирующего блока, первый вход блока стабилизации светового потока оптически соединен с выходом источника света, вход которого соединен с первым выходом второго блока управления, второй и третий выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока стабилизации светового потока, выход которого оптически соединен с. входом разделителя светового потока,,первый выход которого оптически соединен с .входом первого фокусирующего блока, выход которого оптически соединен с входом блока фотоприемников, выходы которого соединены с входами блока усилителей, выход второго фокусирующего блока оптически соединен с входом фотоэлектрического преобразователя, выход которого соединен с входом первого усилителя, выход второго блока сопряжения у влйется выходом устройства, отли.чающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены дефлектор, третий блок управления, блок формирования кодов и элементы сргшнения, выходы которых соединень с первым входом блока формирования кодов, первый выход которого соединен с входом третьего блока управле ния, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входгми дефлектора, третий вход которого оп тически соединен с вторым выходом разделителя светового потока, выход дефлектора оптически соединен с входом второго фокусирующего блоъ ка, второй выход блока формирования кодов соединен ,с входом первого блока сопряжения, третий выход блока формирования кодов соединен с вторым входом пер00 вого блока управления, первые входы to элементов сравнения соединены с выходом первого усилителя, вторые 4 входы элементов сравнения соединены 4 соответственно с выходами блока усилителей. 00 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что третий блок управления содержит микропроцессор, первый и второй 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

Изобретение относится к вычисли:тельной технике и может использовать ся для ввода изображения в ЭВМ,, Известно устройство, содержащее осветитель, оптический прерыватель, фотометрический клин, измерительный стол, фотоэлектрические преобразователи, усилитель разностного сигнала, синхронный детектор, исполнительней двигатель, преобразователь переметение - код tl. Недостатком устройства является низкое быстродействие, обусловленное малой добротностью по скорости следя .щей системы. . Наиболее близким к предлагаемому Является устройство, содержащее измерительную ветвь и ветвь сравнения, :Измерительная ветвь состоит из осветителя, скан-ирующего блока, микро.скопа с исследуемым объектом, фотоэлектрического приемника. Оптическая ветвь сравнения состоит из светоделителей, поворотных зеркал, оптического клинового ослабителя, вспомогательного оптического ослабителя для начальной балансировки. Сканирующий блок снабжен двумя шаговьами механизмами строчной и кадровой развертки, перемещающими измерительный стол с фотометрируемым образцом в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и преобразователями положения сканируемого элемента .изображения. Оптический клиновой ослабитель с помощью двигателя совершает непрерывное вращение в плоскости, перпендикулярной лучу . Положение кругового клинового ослабителя кодируется преобразователем угол - цифра. При функционировании устройства световой поток от источника разделяется др сковым обтюратором. Сигналы, возникающие на выходах фотоэлектрических преобразователей измерительной и компенсационной ветвей, поступают на схему сравнения. В момент равенства сигналов блок сравнения формирует импульс, стробирующий положение эталонного оптического клина и считывание кода оптичес кой плотности с преобразователя .у.гол - цифра, а также преобразователей положения фотометрируемого элемента, коды которых отождествляются с координатами фотометрируемого элемента , Недостатком устройства-прототипа является низкое быстродействие. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Указанная цель достигается тем, что в устройство для ввода изображения, содержащее источник света, и второй блоки управления, блок стабилизации 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 блок сопряжения, выход которого соединен с первым входом первого блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами сканирующего блока, первый вход блока стабилизации светового потока оптически соединен с выходом источника света, вход которого соединен с первым выходом второго блока управления, второй и Т15етий выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока стабилизации светового потока, выход которого оптически соединен с входом разделителя светового потока, первый выход которого оптически соединен с входом первого фокусирующего блока, выход которого оптически соединен с входом блока фотоприемников, выходы которого соединены с входами блока усилителей, выход второго фокусирующего блока оптически соединен с входом фотоэлектрического преобразователя, выход которого соединен с входом усилителя, выход второго блока сопряжения является вьк.одом устройства, введены дефлектор, третий блок управления, блок формирования кодов и элементы сравнения, выходы которых соединены с первым входом блока формирования кодов, первый выход которого соединен с в.хвдом третьего блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами дефлектора,

вход которого оптически соединен с вторым выходом разделителя светового потока, выход дефлектора оптически соединен с входом второго фокусирующего йлока 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 nepsjвого усилите-ля, вторые входы элементов сравнения соединены соответственно с выходами блока усилителей.

Третий блок управления «родержит микропроцессор, первый и второй 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 выходз га 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.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг,2 - то же, блока формирования кодов оптической ПЛОТНОСТИ; на фиг.З - то же, третьег блока управления; на фиг,4 - то же, первого блока управления.

Устройство включает сканирующий блок 1/ источник 2 света, первый бло 3 управления, стабилизатор 4 светового потока, разделитель 5 света, первый фокусирующий блок 6, блок 7 фотоприемников, блок 8 усилителей, дефлектор 9, второй фокусирующий бло

10,фотоэлектрический преобразовател

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

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, генераторы 41 и 42 шаговых 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 15, сначала разделяется с помощью светоделительного зеркала 5, а затемпоступает в измерительный и компенсационный каналыi 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

51и модулируется им, Промодулчрованный плотностью эталонного оптического клина световой поток с помощью вспомогательного оптического клина

52корректируется за неравномерность частотной характеристики дефлектора

и с помощью объектива 53 проектируется на светочувствительную поверхность фотоэлектрического преобразователя liПолученный 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 поступает на вход блока формирования кодов оптической плотности. Этим импульом коды, накопленные к моменту сравнения в счетчиках 24 и 25 и соответтвующие оптической плотности канала, где произошло сравнение, будут переписаны на вход блока 18 сопряжения далее через блок 18 сопряжения и агистрали 19 данных поступят в ЭВМ, налогичным образом записываются коы оптических плотностей, соответстующие импульсам сравнения на выхоах других элементов 13 сравнения.

После получения сигналов со всех лементов 13 сравнения в блоке формиования кодов оптических плотностей

удет сформирован сигнал в блок 3 управления сканирующим блоком 1,что бы разрешить перемещение объекта по строке на следующий элемент,. Пос ле перемещения объекта на заданную величину описанный процесс будет повторяться сначала до конца строки затем до конца кадра. Блок 14 формирования кодов опти-ческнх плотностей (фиг.2) работает следующим образом, В Ha4ajje каждого цикла формирова ния кода оптической плотности пуско вырл импульсом с блока 3 управления устанавливается триггер 22, сигнало с единичного выхода которого открывается элемент И 21 и импульсы с генератора 20 начнут проходить на вход последовательно соединенных счетчиков 24 и 25. В моменты срабатывания элементов 13 сравнения на и выходах будут формироваться импульс Которые будут запускать форглироваТель 42 импульса, выкоднь / сигналом которого коды счетчиков 24 и 25 бу-дут передаваться через элементы И 43 и 44 на блок 18 сопряжения. Кр ме того, импульсы с выходов элементов 13 сравнения будут подсчитывать ся на счетчике 23, в который предва рительно занесено число у , равное количеству измерительных каналов. Счетчик 23 срабатывает когда все ка налы будут опрошены и выдает импуль на триггер 22 управления, который Перебросится в нулевое состояние, закроет элемент И 21 и сформирует сигнал окончания цикла преобразования в блок 3 управления. В блоке фо мирования кодов оптической плотност счетчики 24 и 25,, кроме того, управ ляют световым лучем дефлектора. Принцип работы блока 17 управления дефлектором применительно к ис Пользованному в устройстве акусгооптическому дефлектору, заключается в следующем. Предварительно описыва принцип работы акустооптическогс дефлектора. В акустооптических дефлекторах для отклонения светового пучка используется явление дифракции света на акустических волнах, распространяющихся в среде взаимодействия. От лоняющая ячейка обычно состоит из светозвукопровода, в котором происходит аку;стическое взаимодействие, акустооптического. преобразователя для возбуждения в среде (например, молибдат свинца РЬМоОф или парателлу рит TeOij) акустических волн. Акусти ческая волна, распространяясь в ,срб Де, вызывает синусоидальное изменение показателя преломлени я среды. Эти изменения приводят к образованию фазовой объемной дифракционной решетки, 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 соотношением где 1) акустическая частота; А скорость распространения акустической волны,длина световой волны; длина акустической волны. Если акустическую частоту менять в полосе частот шириной АУд , то угол отклонения дифрагированного пучка будет, изменяться в пределах .u0 л, л Д) Следовательно, для цифроБого управления отклонением светового пучка Е акустооптическом дефлекторе необходимо определенног гу 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 из ячеек памяти микропроцессора осуществляется по кодам оптической плотности, формирующимся в -блоке 14 формирования кодов оптических плотностей (фиг;1). Коды оптических пло,тностей выполняют роль адресов ячеек,по KOTOpHivi записаны коды частот синтезаторов частот. Выбранные из памяти микропроцессора коды акустических частот передаются в синтезаторы 31 и 32 частот через блок 30 сопряжения. Возбужденные в синтезаторах 31 и 32 в соответствии с кодами частот дискретные частоты удваиваются удвоителями 33 и 34 частот (чтобы расширить полосу частот Л )д ) . затем усиливаются в усилителях 35 и 36 мощности и далее подводятся к пьезоэлектрическим преобразователям акустооптического дефлектора 9 {фиг.1), через согласующие элементы 37 и 38 в котором происходит отклонение светового пучка на углы, пропорциональные кодам в счетчиках 24 и 25 (фиг.2), и освещение элемента эталонного клина 51, оптическая плотность которого соосветствует коду счетчиков 24 и 25.

Блок 3 управления сканирующим блоком -1 состоит из двух идентичных блоков, каждый из которых .осуществляет управление подвижной частью сканирующего блока 1 по одной координате, и функционирует следующим образом.

Оперативная информация о типе траектории, параметрах траектории, зоне сканирования, скорости, ускррению, шаге и т.п. заносится до начала работы в арифметические блоки 39 и 40 и генераторы 41 и 42 шаговых импульсов из ЭВМ через блок 16 сопряжения. Информация обратной связи о положении подвижной части сканирующего блока после отработки каждого шага. 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, скорости, ускорении, направлении движения, передаются из арифметических блоков 39 и 40 на генераторы 41 и 42 шаговых импульсов через согласующие блоки 43 и 44. Генераторы шаговых импульсов выполняют преобразование позиционных кодов о величине переме,щения в унитарную последовательность

импульсов, осуществляют дробление шага и сформированную информацию в 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 сканирующего блока.

Технико-экономическая зффективность предлагаемого устройства ввода изображений 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.

Г

1

ut.S

Фиг.