Устройство для автоматического обнаружения неоднородностей в изображениях аэрофотонегативов Советский патент 1987 года по МПК G03B21/00 

1337871

пределами спектральных диапазонов осуществляют спектральную развязку чувствительности фоточувствительного светового потока от негатива и пото- слоя и излучения анализируемого поля, ка считывающего излучения. 3 ил.

Изобретение относится к фотокинотехнике, технике автоматического анализа изображений и может быть использовано в проекционных приборах типа фототрансформаторов и фотоувеличителей.

Цель изобретения - упрощение обнаружения неоднородностей и повышение производительности.

На фиг. 1 изображена схема уст- .ройства для автоматического обнаружения неоднородностей в изображениях аэрофотонегативоз; на фиг. 2 - схема оптически управляемого преобразователя изображения, на фиг. 3 - вариант выполнения канала считывания.

Устройство содержит плоскость 1 формирования изображения негатива, регулируемый светофильтр 2, объектив 3, мультипликатор 4, регулируемые диафрагмы 5 и 6, первый и второй фотоприемники 7 и 8, оптически управляемый преобразователь 9 изображения, источник 10 считывающего излучения, первый и второй спектральные фильтры 11 и 12, пространственный интегратор 13, пороговый элемент 14, блок 15 сравнения (вычитания), усилитель 16, схема 17 управления приводом перемещения аэрофото- негативов, исполнительный механизм (электродвигатель) 18, приемную и передаточную кассеты 19 и 20, источник 21 питания преобразователя изображения, осветительную систему 22, проекционный объектив 23, негативный фотоматериал 24, стеклянную подложку 25, прозрачный токопроводящий слой (электрод) 26, фоточувствительный слой 27, зеркально отражающий слой 28, ориентирующий слой 29, прокладку 30, электрооптический материал 31, стеклянную подложку 32, спектральный полупрозрачный фильтр 3

.На фиг. 1-3 приняты следующие обозначения: и - напряжение, подводимое к электродам, П - поляризатор.

5

0

5

0

5

0

5

А - анализатор, t - поток считывающего излучения, ро - поток излучения, поступающий в плоскость анализа, Ф - отраженный поток считывающего излучения. Пунктирной линией выделено устройство для фотопечати снимков.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток, формируемый в плоскости экрана 1, проходит через регулируемый светофильтр 2, объектив 3, мультипликатор 4, на котором происходит его разделение, причем часть потока Фо , пройдя диафрагму 5, формируется в плоскости фотопр иемника 7 .

Фотоприемник 7, пороговый элемент 14, регулируемый светофильтр 2, оптические элементы 3 и 4 образуют следящую систему, которая поддерживает неизменным световой поток на входном отверстии диафрагмы 6.Пройдя последнюю поток Ф поступает на светочувствительную плоскость оптически управляемого преобразователя 9, Под действием светового потока Фо, прошедшего стеклянную подложку 25 (фиг. 2) и прозрачный электрод 26, в фоточувствительном слое 27 проис-, ходит изменение электропроводящих сЬойств.

Поскольку слой электрооптического материала 31 соединяется с фоточувствительным слоем 27 последовательно, то изменение освещенности слоя 27 вследствие генерации дополнительных носителей зарядов в нем приводит к изменению доли общего напряжения, падающего на электрооптическом материале 3 1 и приводящему к изменению его оптических свойств. Так, в случае использования в качестве электрооптического материала жидкого кристалла, увеличение освещенности фоточувствительного слоя 27 приводит к по- вьшению напряжения, прикладываемого к слою жидкого кристалла, что вызы

31

вает переориентацию в темновом состоянии осей молекул, т.е. изменение оптических свойств жидкого кристалл

Вследствие изменения оптических свойств слоя жидкого кристалла считывающий световой поток Ф, формируемый источником 10 и прошедший спетральный фильтр 11, подвергается модуляции в слое жидкого кристалла и поступает на спектральный фильтр 12 и далее элементом 13 формируется на светочувствительном слое фотоприемника 8.

Таким образом, регистрация изменения оптической плотности оптически управляемого преобразователя 9 осуществляется при помощи считывающего излучения Ф фотоприемником 8

При формировании на светочувствительной части оптически управляемого преобразователя 9 изображения, имеющего равномерную я ркость, значение которой поддерживается неизменной с помощью следящей системы, вели чина напряжения, прикладываемого к слою жидкого кристалла, равна

и + 4U,

где и

ди

-напряжение питания;

-приращение напряжения, опрделяемое засветкой слоя 27

Режим работы выбирается таким, что при напряжении U + ди происходит переориентация осей молекул жидкого кристалла, в то время, как при отсутствии засветки слоя 27 (темновое состояние) сохраняется ориентация осей молекул. Причем величина порогового напряжения (при котором начинается возвращение молекул в исходное положение) З; U и определяется вязко-упругими свойствами слоя жидкого кристалла, его диэлектрической проницаемостью

4 К,

nof

rf.

где Kt модуль упругости - диэлектрическая проницаемость,

ТГ - постоянная.

Прохождение считывающего потока через оптически управляемый преобразователь описывается выражением

Тг

sin 21 sin

4f(l);

где

f(1) - нелинейная функция, связывающая запаздывание с

интенсивностью входного светового потока 1о ; 4 - угол между плоскостью поляризации падающего света и проекцией оптической оси детектора жидкого кристалла на входную плоскость. Приведенное выражение справедливо при использовании твист-эффекта в жидком кристалле и при сокращенном расположении поляризатора П и анализатора А (фиг. 2) в канале считывающего излучения. При параллельном расположении поляризатора и анализатора пропускание считывающего света через оптически управляемый преобразователь определяется

Т sin 2 У (1)J

Таким образом, нелинейность характеристики при постоянном значении угла V определяется членом (1)J , либо cos f(l

25

Исходная ориентация осей молекул при использовании жидкого кристалла в качестве слоя 31 (темновое состояние, при котором ) может быть

30 гомеотронной либо компланарной и задается ориентирующим покрытием 29 и взаимной ориентацией подложек 25 и 32.

При возникновении неоднороднос25 тей, например темных элементов (пятен) в плоскости анализа, освещенность светлых участков светочувствительного слоя 27 увеличивается, а темных - уменьшается, поскольку ин40 тегральный световой поток поддерживается следящей системой неизменным

Увеличение освещенности светлых участков не вызывает изменения оптических свойств слоя жидкого крис45 талла, так как все молекулы уже переориентированы при некотором значении напряжения и последующее увеличение напряжения уже не вызывает изменения ориентации. В локальных уча50 стках слоя 27, где наблюдается уменьшение освещенности, величина прикладываемого напряжения уменьшается до величины

55

и + UU (и + ди и + ли)

поскольку в этих участках генерируется меньшее количество носителей и, таким образом, участок жидкого кристалла экранизируется. В этих местах

происходит частичное восстановление исходной ориентации молекул, в результате действия вязко-упругих- сил вещества, т.е. происходит увеличение оптической плотности жидкого кристалла. Это приводит к уменьшению интегрального потока считывающего излучения, регистрируемого приемником 8, по сравнении с потоком, который был зарегистрирован при отсутствии неоднородностей в изображении негатива.

Сигналы с вькодов фотоприемников 7 и 8 поступают в блок 15 сравнения. Разностный сигнал блока 15 тем больше, чем больше значения перепадов яркости в контролируемом поле изображения. Таким образом, разностный сигнал сигнализирует о появлении неоднородностей .в изображении анализируемой части негатива. Этот сигнал поступает в усилитель 16 и далее - в схему 17 управления привода 18 перемотки фотоматериала 24.

В том случае, если сигнал с выхода блока 15 сравнения равен нулю, то схема 17 вырабатывает сигнал.в систему привода 18 на перемотку негативного фотоматериала 24. При появлении неоднородностей схема 17 управления вырабатывает сигналы в систему привода 18 на стопорение негатива, в схему сигнализации появления неоднородностей и в схему автоматической фокусировки (САФ) объектива 23, электронный инверсор которой обеспечивает выполнение перспективных и масштабных преобразований и подфокуси- ровку проекционного объектива 23.

Спектральная развязка светового потока Фо, поступающего от негатива, и потока Фс. считьшающего излучения, осуществляется при помощи светофильтров 11 и 12, полосы пропускания которых равны и лежат за пределами спектральных диапазонов чувствительности фоточувствительного слоя и излучения, поступающего от контролируемого поля.

Диапазон спектральной чувствительности фоточувствительного слоя 27 согласован со спектральным диапазоном излучения, поступающего от негатива. Этим обеспечивается исключение влияния потока считьшающего излучения Ф на фоточувствительный сло оптически управляемого преобразователя.

В варианте исполнения (фиг. 3) используется спектральный полупрозрачный фильтр 33. Поток считываю- щего излучения Ф, пройдя фильтр 33 и отразившись от зеркально отражающего слоя 28 оптически управляемого преобразователя 9, формируется интегратором 13 на фотоприемнике 8. Сигнал с выхода фотоприемника 8 поступает на один из входов блока 15 сравнения (на фиг. 3 не показан).

В качестве фоточувствительного

слоя 27 могут использоваться широкозонные полупроводниковые материалы группы А в , например, сернистый кадмий (CdS), селенид кадмия (CdSe) . и другие полученные, например, методом вакуумного напыления.

Прозрачным электродом 26 является пленка состава InOj.SnO, полученная методом ионно-плазменного распыления и обладающая пропусканием в

видимой области не менее 90%, при удельном сопротивлении 30-50 Ом/о. Ориентирующие покрытия 29 представляют собой напыленный под углом 85° к нормали подложки слой моноокиси кремн1гя толщиной порядка 100 О

120 А, а также миномолекулярный слой поверхностно-активного вещества (поливиниловый спирт),

В качестве электрооптического материала 31 (см. пример) могут применяться смеси нематических жидких кристаллов (смеси азоксисоединений), сегнетокерамика и др. При работе с жидкими кристаллами толщина слоя фотополупроводника CdS составляет 1 - 1,5 мкм при толищне слоя жидкого кристалла 5-10 мкм, задаваемого по- ливинилбутиральными прокладками 30, размещенными по периметру оптически

управляемого преобразователя. Диапазон спектральной чувствительности фотополупроводникового слоя CdS, полученного в результате напыления, составляет 450-600 нм.

Таким образом, диапазон пропускания спектральных фильтров 11 и 12 должен быть большим 600 нм и меньшим 450 нм при условии, что поток излучения контролируемого поля имеет

спектральный диапазон 450-600 нм, что осуществляется применением дополнительного спектрального фильтра в канале прохождения Фо (на фиг. 1 показан пунктирной линией).

Чувствительность оптически управ ляемого преобразователя, приведенно

составляет

го в качестве примера, 10 Дж-см и более. Для преобразователей на основе арсенида галлия (GaAs) 1увствительность достигает см. Напряжение питания при использовании твист-эффекта в сло жидкого кристалла составляет 3-10 В Источником считывающего излучения служит, например светодиод.

Регулируемые диафрагмы 5 и 6 слжат для ограничения поля зрения тической системы при изменении размеров анализируемого поля, т.е. при изменении масштаба, что адекватно изменению расстояния между плоскост изображения негатива и оптической системой устройства.

Предлагаемое устройство может работать как с когерентным, так и некогерентным освещением анализируемых негативов и считываемых изображений

Формула изобрете ния

Устройство для автоматического обнаружения неоднородностей в изображениях аэрофотонегативов, содержащее оптически связанные просветное устройство, проекционный объектив и разделитель светового потока на два канала, в каждом из которых установлен соответственно первый и второй фотоприемники, а также блок сравнения, входы которого соединены с выходами фотоприемников, отличающееся тем, что, с целью упрощения обнаружения неоднородностей и повышения производительности, в

8

0

устройство введены регулируемый светофильтр, установленный за проекционным объективом в плоскости изображения негатива, пороговый элемент, в один из каналов введен оптически управляемый преобразователь изображения, выполненный со стороны считывающего излучения из первой стеклянной подложки с последовательно нанесенными прозрачными токопроводящими и ориентирующим покрытиями, а со стороны потока излучения от анализируемого поля изображения негатива - из вто5 рой с еклянной подложки с последовательно нанесенными прозрачным токо- проводящим, фоточувствительным, зеркально отражающим и ориентирующим слоями, а между подложками располо0 жен слой электрооптического материала, оптически связанные источник излучения первый и второй спектральные фильтры, причем диапазоны пропускания обоих фильтров равны и

5 лежат за пределами спектральных диапазонов чувствительности фоточувствительного слоя и излучения анализируемого поля, диапазон чувствительности фоточувствительного слоя согласо0 ван с диапазоном излучения анализируемого поля, выход первого фотоприемника дополнительно соединен с входом порогового элемента, выход которого соединен с регулируемым светофильтром, а выход блока сравнения соединен через усилитель со схемой управления приводом перемещения аэрофото- негативов, выходы которой соединены с блоком сигнализации появления не0 однородностей и со схемой автоматической фокусировки npoeKiuioHHoro объектива.

5

2S 27 28 29 JO 31 гз 26

/

Изобретение относится к фотокинотехнике и позволяет упростить обнаружение неоднородностей и повысить производительность устройства. Формируемый в плоскости 1 изображения негатива световой поток, пройдя через регулируемый светофильтр 2, делится мультипликатором 4 на две части. Под действием светового потока, поступающего на оптически управляемый преобразователь 9, меняются оптические свойства электрооптического материала, размещенного между подложками преобразователя 9. Это приводит к модуляции формируемого источником 10 считывающего светового потока Фс. , прошедшего через спектральный фильтр 11. Фотоприемник 8 регистрирует модулированный считывающий поток Ф. Возникновение неоднородностей в плоскости анализа вызывает уменьшение регистрируемого фотоприемником потока и соответственно увеличение разностного сигнала блока 15. Схема 17 управления в этом случае подает сигнал в систему привода 18 на стопорение негативного материала 24. Светофильтры 11 и 12, полосы пропускания которых равны и лежат за 1C сл 00 со 00

иг 2

вмжо

Составитель В.Архипов Редактор И.Касарда Техред В.Кадар Корректор А.Обручар

Заказ 4130/46 Тираж 420Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

игЭ