Устройство для измерения функции передачи модуляции фотоматериалов Советский патент 1988 года по МПК G03C5/02 

Изобретение относится к области кинематографии и фотографии и может быть использовано для определения одной из основных структурно-рез- костных характеристик фотографических материалов - функции передачи модуляции.

Цель изобретения - расширение диапазона анализируемых пространственных частот и повышение точности и оперативности измерений функции передачи модуляции фотографических материалов.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг, 2 и 3 - известный и предлагаемый тест-объект, соответс-твенно; на фиг. 4 - графики зависимости ФПМ высокоразрешающего фотоматериала, полученные при измерении ФПМ на известном и предлагаемом устройствах.

Устройство для измерения ФПМ (фиг. содержит оптическую систему 1 и блок 2 обработки сигнала. Оптическая система устройства состоит из источника освещения 3, первого и второго оптических каналов 4 и 5 соответственно. Б первый оптический канал 4 входят осветительная щель 6, первый и второй коллимационные объективы 7 и 8 соответственно, анализируемый тест-объект 9 с изображением прямоугольной решетки, измерительная щель 10, изготовленная с возможностью поворота совместно с объективом 8 относительно анализируемого тест- объекта 9 с помоЕ1ЬЮ сканирующего поворотного узла 11. Второй оптический канал 5 включает зеркало 12 и компенсирующий оптический клин 13. Оси оптических каналов 4 и 5 располагаются напротив фотоприемников 14 и 5 соответственно, которые ВХОДЯ Б блок 2 обработки сигнала.

Для сохранения положения оптической оси канала 4 относительно фотоприемника 14 при повороте объе ктива 8 и измерительной щели 10 можно использовать световод, первая торцовая поверхность которого сохраняет перпендикулярное положение к поступающему из измерительной щели 10 пучку света, а вторая торнован поверхность световода сохраняет перпендикулярное положение к фотоприемнику 14.

Блок 2 также содержит логарифмические преобразователи 16 и 17, вхо0

5

0

5

0

ды которых соединены с выходами фотоприемников 14 и 15 соответственно. Выходы логарифмических преобразователей 16 и 17 соединены с двумя входами сумматора 18, а выход сумматора 18 через делитель 19 с входом антилогарифмического преобразователя 20, выход последнего соединен с входом регистрирующего устройства 21,

Принцип действия подобных устройств основан на сканировании спектра изображения тест-объекта, впечатанного на фотографический материал, и последующей математической обработке сигнала. При измерении ФПМ фотоматериалов дифрактометрическим методом в качестве текст-объекта обычно используют одномерную решетку с прямоугольным распределением коэффициента пропускания или набор таких решеток с различными периодами Р. Основная пространственная часто -i-a решетки -), измеряется в мм и определяется как величина обратная периоду Р данной решетки ), 1/Р. Простра.чственный амплитудный спектр Р() периодической решетки с темны- 1И и светлыми штрихами равной ширины определяется выражением

1

5

ФО) 00 + -а,, + -а,.,, ... 2КТТ (21,0, 1)

0

5

где

, (г.О,

К основная пространственная частота первой гармоники; амплитуда нулевого порядка и сигнала на пространственной частоте л (2К+1), ; 0,1,2;...

Интенсивность сигнала 1(2к + 0л) измеряемого фотоприемником дифракто- метрической установки на данной пространственной частоте (2К+1)-0|, пропорциональна квадрату амплитуды - ) V , Поэтому функцию передачи модуляции Т (ч) определяют по интенсивности сигналов 1(2к4|) измеренных для дискретных значений спектра периодической решетки

-

а.

.1 1(7К..) 1

(

Зо,

(2К+1)

VO

(2)

9

Таким образом, при измерении ФПМ фотоматериалов на указанной дифрак- тометрической установке блок обработки сигнала, состоящий из фотоприемника, усилителя и графопостроителя, должен зарегистрировать (2К+1) гармонических составляющих спектра фотографического изображения решетки. Причем, как видно из выражения (2), интенсивность сигнала уменьшается обратно пропорциональ- но квадрату порядкового номера соответствующей гармонической составrt

ляющей (2К+1) . Опорная пространственная частота , относительно которой осуществляется нормирование ФПМ, анализируемых фотоматериапов обычно составляет 2-5 . Для определения ФПМ фотоматериала по периодической решетке с такой опорной пространственной частотой до гранич- ной пространственной частоты порядка 500 необходимо измерить 250- 100 гармонических составляющих. При этом по отношению к первой гармонике интенсивность пос ледней измеряв- мой гармоники уменьшается в 2,510 10 раз, Если необходимо производить измерение сигнала с относительной погрешностью ±1%, то диапазон ин- тенсивностей измеряемого сигнала увеличивается еще на два порядка, т.е. составляет 2,5 10 - 10.

Устройство для измерения ФПМ фотоматериалов работает следующим образом.

Основной оптический канал 4 содержит источник монохроматического света 3, световой поток которого падает на осветительную щель 6, находящуюся в фокусе первого объекта 7 коллиматора. Второй объектив 8 коллиматора фокусирует сформировавшийся после объектива 7 пучок параллель- Kh:x лучей в плоскость измерительной Д-:-,.ли 10. Сканирующий поворотный узел :1 поворачивает объектив 8 и щель 10 относительно анализируемого тест- объекта 9. Дополнительный оптический канал 5 формирует опорный пучок света, относительно интенсивности свечения котсфого осуществляется нормирование интенсивностей сигналов, измеряемых в основном оптическом кана- г:е 4 высших гармонических составляю

ю t5

20 25 ЗО ,

40

д

50

5

щих спектра изображения анализируемого тест-объекта 9. Нормирование сигналов осуществляется с помощью оптического компенсирующего клина 13 уравниванием интенсивностей

-г Ofl

опорного пучка I и первой гармонической составляющей дифракционного спектра фотографического изобт on -г

ражения решетки, т.е. I 1 const.

При повороте объектива 8 с измерительной щелью 10 поворотным устройством 1 осуществляется последовательное сканирование спектра изображения и обработка в блоке 2 анализируемых сигналов.

Блок 2 обработки сигнала осуществляет расчет входящих в выражение (2) величин -Jl( I -Jl; и производит ряд последовательных операций. Фотоприемники 14 и 15 измерительного основного и опорного каналов 4 и 5 преобразуют световые потоки в электрические сигналы, величина которых пропорциональна ,,| и 1), const соответственно. Выходы фотоприемников 14 и 15 связаны с входами логарифмических преобразователей 16 и 17, которые осуществляют операцию логарифмирования. При этом на выходе логарифмических преобразователей 16 и 17 формируются сигналы lgI(iKfOO Igl const соответственно. Выходы логарифмических преобразователей связаны с входом сумматора 18, где осуществляется вычитание (алгебраическое суммирование с учетом знака) полученных сигналов. На выходе блока сумматора формируется сигнал

igif,,,) - igi, igLiin o /i,

При обработке логарифмированных сигналов требуемая в соответствии с выражением (2) операция извлечение корня квадратного может быть заменена на операцию умножение на 1/2, т.е. степень 1/2 может быть вынесена из-под знака логарифма. Поэтому в предлагаемом устройстве выход сумматора 18 связан с входом делителя 19. При этом на выходе блока делителя формируется сигнал

0,5 ,,,,, (7Kv,l-J,/Io7Выход делителя 19 связан с входом антилогарифматора 20, на выходе которого формируется искомый сигнал:

г I- 1

antilg lg I(,,,|o. /1,0,

.4,), , Применение логарид)мических ттре- образователей в предлагаемом устройстве позволяет значительно .i:iH r на их выходе диапазон уровнен измеряемого сигнала и тем саг-1нм расп и- рить диапазон измерения Ф1ТМ . териалов в область высоких пространственных частот,

Как было показано ранее, при измерении ФПМ фотоматериалов на изрест ной дифрактометрической установке пс

периодической решетке с основной

„ -I пространственной частотой v. э мм

в полосе пространственных частот 5-500 мм и допускаемой ошибке измерения ±1% диапазон интенсивнос1 ек измеряемого сигнала составляет i 0 ° .

При использовании ус1фойства в таком большом диапазоне уровнен измеряемого сигнала 10 работают только фотоприемники и логарифматоры, На выходе логарифмических преобразователей диапазон сигналов сужается :.- находится в пределах ,, .( т.е. уменьшается с нескольких 1а;ряд- ков до нескольких единиц. В таких же пределах сигнал находится на выходе сумматора -6 1я;Т :.-, .,) о / -. ; На выходе делителя диапазон сиг - -IT: уменьшается еще вдвое

4i(,,,o /I,.,

На выходе антилогарифма: прг лежит в ;:;иапазоне - 5

10

На фиг. 2 схема гччпс :i 5K:..;af. j устройство миры с изображение - . мерной периодиче ;:.:м : j - . с,: г более близкое по гуснич -с; сг / ;,. r;;i-,- сти к предлагайг:п 0 .. .;;: фиг. 3 показана Р1;. 1лг,r- T - vii;. ni;- .:i i изображением лвумерлом pe ;ie i : ; . Предлагаемая Иlla со-пе :;;:с : ;i , . . ную основу с H5o5pa;«efiv --/ r pci-i,, Бающихся под углом 90 пср - х -Т яч-: :,- ких решеток г прямг ;; v-; ,; делением коэфс ициент .:- npui::.-c к;/г;..-, периоды Р и FM которых .;: -:.. ;: не менее, чем в 10 гая, T.I::, : . ; Решетка с периодом - ...ч л:-- ;, для определения ФПМ фи гома i .p:-i;i i- н в области низких прос /ранст}; ; -:;.- частот, решегка с Пёоч .: :;;;- ,;

/i 1C г;; высоких пространственнЪ1Х час- ;: г Прсчча-сасмая двумерная мира ,;.-.::; , ::ср1-1ыл ::1 ек | ;) i-i тс Сражения . CiieKvp,:uibHbie сос гавллющие обеих ре- 1; сг 1Ь ппос тт анственно оазделены и

г

; ЬС ;олижены ч акже по; утлом 90 .

; :нал;тз спектра фотографического сзображения предлагаемой двy ;epнoй vjiipbi ис .чпествляется при сканировании спектра:;ьнь;х составляюш,их 1(2к-и)9 и Т,, ),-|;) в двух взаимно перпенди- ;-г чрных направлениях х и и., а функ- передачи модуляции фотоматериала рассчитывается в соответствии с выражением (2) в области низких прост- 7J а н с т венных частот

T.v) Т ()

-jliL -riljP

(3)

. .. ки;-; ri:) гоанственных частот

, , ,;к-р . . (4)

i4(j

ij

у л а изобретения

) для измерения функнии Ч- .модуляции фотоматериалов, t-:л- .;:i iaioaei первый оптический канал, о. -т г.-л: 14 Р сточкика монохромати- .-.I v . .:TJ: ocвeгнтc;J ъ}H-й шели,

о .:;6 jt KTI-ь: Б . ее т-объекта с -: S, с :.; г i- и.; пр к и : г о ль f-о и р е т ки, .; : ;.иру:01 ;е:ч; ла с измеоигельчой . -:f, лик обраЕот си Ci:r.-iana, ,/, а Г;-111Й сро гоприймник и регистри- : :. - . почсиво, с т . I li ч а Ч) - I, ; - : leK, ч-:о, с целью расши- . ;:-.. Г;г - ; 2Г)..--1 анализируем,tx npoci- .. те :: ы и новьгпен :я точн И .- л , ч изменений,

.I.-: Р.: ;- ткЧ;:.к,:иий -г ркзл

. / : (, дяа логэри :.ми . ..,- - . : ;;;,oi ..r,; . . г -;лдтс ,

J : j; : с...иифми . есл.лй , , : ркч ;.; г-х- ды логарнф- :- ;-:. .;и,н Г о-1 б;оаясга е геГ с с о ди иены

. ; . . ,. :: ьь..- О ГЦЛ

L ,: ; т;: И V npecf pa 3ot ir телей ccj

-S ;- : , п г/ -1И СуММЭ : С РЯ,

i - J .- ;:,.:.. -;. j-is /v, VSH- :i-.;i с У ;-;ч.1с: -. : J:,/.:.Г apиф :ичe :лOI о

.; вС бразо ;-,. ; -, :;- . вь;ход которого сое;.-: ;в}; : ;;-- ::, ,г 1 ГрС 1 Г ВОг ,

. - - . гГ: БЬР(Л:)-Н ВП

713814158

де прозрачной основы с изображением распределением коэффициента пропус- пересекающихся под углом 90° пери- кания, пегиоды которых отличаются одических решеток с прямоугольным не менее чем в 10 раз.

Изобретение относится к фото- и кинематографии и позволяет расширить диапазон анализируемых пространственных частот и повысить точность и оперативность измерений. В качестве тест-объекта 9 используют прозрачную основу с изображением пересекающихся под углом 90 периодических решеток с прямоугольным распределением коэф. пропускания, периоды которых отличаются не менее, чем в десять раз. Световой поток монохроматического источника 3 формируется объективом 7 первого оптического канала 4 в пучок параллельных лучей, фокусируемых объективом 8 в плоскость измерительной щели 10. Поворотным узлом II осуществляется последовательное сканирование спектра изображения тест- объекта 9. Второй оптический канал 5, содержащий зеркало 12 и компенсирующий оптический клин 13, формирует опорный пучок света, относительно интенсивности свечения которого осуществляется нормирование интенсивно- стей сигналов высших гармонических составляющих спектра изображения тест-объекта 9. Блок 2 обработки сигнала включает в себя фотоприемники 14, 15, соединенные через логарифмические преобразователи 16, 17с сумматором 18. Выход сумматора 18через делитель 19, антилогарифмический преобразователь 20 связан с регистрирующим устр-вом 21. 4 ил. (Л СА ас ел Л а Фия

Фиг.2

Фиг.

l

.S

:ifd

B

в

.