Измерительное устройство Советский патент 1978 года по МПК G02B27/40 

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

1

Изобретение относится к области оптических измерительных устройств и может быть использовано для апостериорного измерения параметров фотографических систем.

Известны приборы для измерения оптической передаточной функции , содержащее последовательно размещенные осветитель, движущуюся освещенную щель исследуемую оптическую систему и фотоприемник, соединенный с регистратором.

Недостаток известных приборов состо ит в невозможности определения характеристик оптической системы .по полученному с ее помощыо снимку.

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

апертура выполнена с возможностью перемещения вдоль оптической оси Гз.

Недостатки известного устройства состоят в относительно невысокой точности в ограниченном диапазоне измерений, что обусловлено перемещением диафрагмы в сходящемся многокомпонентном оптическом пучке, образующем пространственночастотный спектр изображения, компоненты которого полностью разделяются лшль в фокальной плоскости анализирующей линзы.

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

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 вьщелять ряд центрированных кольцевых областей переменного радиуса н 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 последователь- кость операций предлагается разместить в фокальной плоскости анализирующей линзы npemiaraeMOYt) устройства плоскость построения изображения пространственночастх тного спектра (Фурье-образ), например матовое стекло, и установить между ней и кольцевой шелевидной апертурой объектив с возможностью перемещения вдоль оси для построения изображения Фурье-образа с переменным масштабом.

На чертеже показана схема описываемого устройства, представляющего собой размешенные последовательно на общей оптической оси коллимированный источник 1 монохроматического оптического излучения, носитель с анализируемым изображением 2, сферическую анализирующую линзу 3, матовое стекло (диффузный рассеиватель) 4, перемещаемый объектив 5, снабженный приводным механизмом 6, кольцевую щелевидную диафрагму 7 и фо топриемник 8, соединенный с регистратором 9, канал синхронизации которого связан с приводом 6.

Коллимированный источник 1 монохро- матического оптического излучения может быть выполнен, например, в виде лазера с коллиматором, ртутной лампы с монохрюматором и коллиматором и т. п.

Перемешаемый объектив 5 должен иметь возможность либо изменения фокусноро расстояния, выполняемого одновременно с перемещением, либо одновременного перемещения вдоль оси диафрагмы 7 совместно с фотоприемником 8, которые при этом объединяются в единый монобло 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 выполняется в виде прозрачного кольца на темном фоне. Ее диаметр определяется минимальным размером изображения про-

-««л «тл т A r- Y UnrW-k / nOWrrxe МЯ ПЯП.

сеивателе 4 (т. е. в крайнем правом положении объектива 5). Ширина щели выбирается равной 0,01 5-0,03 от диаметра (конкретное значение щирины щели определяется требуемой точностью измерения. Мощностью источника 1 и чувствительностью фотоприемника 8).

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

Работает предлагаемое устройство, следующим образом.

Изображение, полученное с помощью исследуемой системы (например, фотографической), помещают 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 изображения, вырезается щелью и передается на фотоприемник 8, откуда в форме электрического сигнала прступа- ет на регистратор 9. Перемещая объектив 5 можно проспедить амплитуду всех компонентов спектре, интегрируя их в кольцевой области. В 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 син- хрюнного перемещения объектива и развертки регистратора записывается картина распределения энергии в кольцевых 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 больщих диапазонах дефокусировок. Это обуславливае-ься тем, что анализ Фурье-образа выполняется непосредственно в области пространственных частот, где все компоненты спектра точно разделены.

Формула изобретения

носитель с анализируемым изображением, сферическую анализирующую линзу, кольцевую щелевидную диафрагму и фотоприемник, соединенный с регистратором, отличающееся тем,- что, с целью повышения точности и расщирения диапазона измерений, между анализирующей линзой и кольцевой щелевидной диафрагмой установлены последовательно матовое стекло и объектив, снабженный приводным механизмом и имеющий возможность перемещения вдоль оптической оси.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизег;

10

кл. 356-124, 197О.

по 3. Авторское свидетельство СССР № 514737, кл. Q 02 В 27/4О, 1974.