HU201403B - Process and device for determining diameter of light beams - Google Patents
Process and device for determining diameter of light beams Download PDFInfo
- Publication number
- HU201403B HU201403B HU257287A HU257287A HU201403B HU 201403 B HU201403 B HU 201403B HU 257287 A HU257287 A HU 257287A HU 257287 A HU257287 A HU 257287A HU 201403 B HU201403 B HU 201403B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- sensor
- light
- photo
- light beam
- matrix
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 38
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 36
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 23
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N bis(2-ethylhexyl) phthalate Chemical compound CCCCC(CC)COC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCC(CC)CCCC BJQHLKABXJIVAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 10
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 8
- 238000005315 distribution function Methods 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 2
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000010972 statistical evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
- G01B11/024—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by means of diode-array scanning
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
- G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
- G01J1/4257—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors applied to monitoring the characteristics of a beam, e.g. laser beam, headlamp beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Description
A találmány tárgya eljárás fénynyaláb átmérőjének meghatározására, amelynek során a fénynyalábot egymástól meghatározott távolságban sorban elrendezett fényérzékelő elemeket tartalmazó fotoérzékelőmátrixra vetítjük, és a fénynyaláb hatására a fényérzékelő elemekben keltett jeleket érzékeljük.
A találmány tárgya továbbá elrendezés az eljárás foganatosítására, amely elrendeztés a fénynyaláb útjában - előnyösen hozzá merőlegesen elrendezett egymástól meghatározott sorban elhelyezett fényérzékelő elemeket tartalmazó fotoérzékelőmátrixszal, valamint a fotoérzékelőmátrixszal összekötött kiértékelő rendszerrel van ellátva.
A találmány felhasználási területe ipari körülmények között használt lézerek sugárátmérőjének folyamatos mérése, valamint optikai adatrögzítők optikai fejének mérése, minősítése, a leképezés beállítása.
A fénynyalábok átmérőjét hagyományosan a fényútba helyzett keskeny résnek egy fotoérzékelő elem előtt történő elhúzásával mérik. A mérést utána a pontosság növelése érdekében a rés szélességétől függően dekonvolúciós eljárással kell kiértékelni. Amennyiben a mérés kívánt pontossága 1 μτη alatt van, rés már nem használható, mert a legkisebb rés is 0,5 ± 0,2 μτη. Ekkor használható szélesebb rés illetve egyszerű és (úgynevezett késéi) is. Itt az élátmenetre vonatkozó dekonvolúciós számítás elvégzésével kaphatjuk meg a fénynyaláb intenzitáseloszlását. Az élátmenet pontossága az, amely a mérés pontosságának határt szab.
Finom (néhány μτη-es nyalábátmérők esetén) mérésnél piezoelektromos transzporokat használnak ilyen megoldást ismertet pl. az US 3 902 085 (1975) lajstromszámú (Amerikai Egyesült Államok-beli) szabadalmi leírás.
A piezoelektromos transzporok mozgatási pontossága 10—100 nm között van, de a mozgástartományuk (a kristály maximális feszültségen történő megnyúlása) igen korlátozott, kb. 30 μτη. Ez a mérési elrendezés ezért csak a néhány mikronos tartományban lévő nyalábátmérő meghatározására alkalmas, és a mérőrendszert ki kell egészíteni egy nagyobb mozgásterű (általában mechanikus) transzporral is. Ez utóbbinak a mérés elkezdésénél a késéinek a nyaláb környezetébe mozgatását és pozicionálását kell biztosítania.
Ez a mérési elrendezés aránylag robusztus, nehezen beállítható, és aránylag kis tartományban működik csak igen pontosan. Problémát jelent továbbá, hogy a mérés közben az egész rendszernek igen rezgésmentesnek, stabilnak kell lennie.
AB lézernyaláb fókuszáltságát több találmányban ismertetett elrendezéssel lehet ellenőrizni. Ezek az elrendezések azonban csupán a fókuszáltság illetve defókuszáltság tényét és viszonylagos mértékét detektálják, de konkrét nyalábparaméterek meghatározására nem alkalmasak, ilyen jellegű elrendezések pl. a GB 4 546 460 lajstromszámú (1985), valamint a 2 057 218 lajstromszámú (Nagy-Britannia-beli, 1979) szabadalmi leírásokból ismertek.
Találmányunk célja olyan új eljárás és elrendezés kifejlesztése, mely lehetővé teszi a fókuszálandó fénynyaláb átmérőjének meghatározását egyszerű, kis helyigényű mérési elrendezéssel.
A feladat megoldására olyan eljárást dolgoztunk ki, amelynek során a fénynyalábot egymástól meg2 határozott távolságban sorban elrendezett fényérzékelő elemeket tartalmazó fotoérzékelőmátrixra vetítjük, és a fénynyaláb hatására a fényérzékelő elemekben keltett jeleket érzékeljük, és a találmány szerint a fotoérzékelőmátrixot fotoérzékelő sorával párhuzamosan mozgatjuk, a mozgatás során a fényérzékelő elemekben a fénynyaláb hatására keltett fotoelektromos jeleket meghatározott időközönként mérjük, a mért jelek értékének, valamint a fotoérzékelőmátrix pillanatnyi sebességének függvényében statisztikát készítünk, amely statisztikának jellemző paramétereit fénynyaláb átmérőre jellemző etalonértékekkel hasonlítjuk össze, amelynek során a vizsgált fénynyaláb átmérőjét az egyező etalonérték alapján határozzuk meg.
Az etalonértékeket előzetes minősítő mérések alapján határozzuk meg, amely méréseket ismert átmérőjű fénynyalábokon végzünk. Ebben az esetben a fénynyaláb meghatározása kiegészítő számításokat nem igényel, a mért értékek kiértékelése előzetesen készített táblázatok alapján végezhető. Amennyiben nincs lehetőség megfelelő pontosságú etelon fénynyalábokkal történő hitelesítésre, az etalonértékeket számítással is meghatározhatjuk, amelyhez a fénynyaláb intenzitáseloszlásából és az egyes érzékelelemek helytől függő fotoérzékenységeloszlásából számított tér- és időfüggő konvolúciós integrálból meghatározható expozíciós érték, valamint a fénynyaláb és az egyes érzékelőelemek távolsága közti összefüggést használjuk fel.
Az etalonértékeket olyan számítással is meghatározhatjuk, amelyhez az egyes érzékelőelemek és a fénynyaláb közti távolság valamint az egyes érzékelőelemekre eső fényteljesítmény közti összefüggést használjuk fel.
A találmány szerinti eljárás egy másik foganatosítási módjával a fénynyalábot impulzusüzemben bocsátjuk a fotoérzékelőmátrixra.
A fotoérzékelőmátrix pillanatnyi sebességét a fotoérzékelósor érzékelő elemeinek egymást meghatározott időközönként követő jelsorozatainak összehasonlításával, az érzékelősorra vetülő fénynyaláb által a fotoérzékelősor elemeiben keltett jeleknek mozgatás miatti, egymáshoz viszonyított eltolódása alapján becsüljük. Ezáltal a mozgás paramétereinek méréséhez külön helyzetérzékelők nem szükségesek.
A fotoérzékelőmátrixnak a mérendő fénynyalábhoz képesti pizíciónálását oly módon végezhetjük, hogy a mérést megelőzően a fotopérzékelőmátrix mozgatásának indítása előtt a fotoérzékelőmátrixot sorára valamint a fénynyaláb irányára merőlegesen annyira toljuk el, míg a fénynyaláb alatt lévő egyes érzékelő elemek fotoelektromos jele maximális értéket vesz fel. így a poziciónálás sem igényel külön helyzetérzékelők alkalmazását.
Egymástól a mozgatás irányában megközelítőleg azonos távolságban levő és azonos szélességű és érzékenységű fényérzékelő elemek alkotta fotoérzékelőmátrix érzékelőelemeinek jeleiből (pl. fotoexpozíciójából) kapunk több (száz, ezer, tízezer) expozíció után statisztikai eloszlást. Az így kapott statisztikai eloszlás alapvetően függ a mérésben szereplő mérendő és ismert paraméterektől és ezek egymáshoz képesti viszonyától. Az ismert (illetve ismertnek tekintett: becsült) paraméterek felhasználásával kiértékelt statisztikai eredményekből a fotoexpizíciót létrehozó, a
HU 201403 Β fotoérzékelőmátrixra eső fénynyaláb nyalábátmérője jó pontossággal meghatározható.
Mivel statisztikai kiértékelésről van szó, a mérés kevésbé függ a rendszer rezgéseitől és a paraméterek bizonytalanságaitól.
A feladat megoldására továbbá olyan fénynyaláb átmérőjének meghatározására szolgáló elrendezést hoztunk létre, amely elrendezésnek egymástól meghatározott távolságban sorban elrendezett fényérzékelő elemeket tartalmazó fotoérzékelőmátrixa van, ahol a fotoérzékelőmátrix fotoérzékelősora a fénynyaláb útjában - előnyösen hozzá merőlegesen van elrendezve, és a fotoérzékelőmátrix kiértékelőrendszerrel van összekötve, és a találmány szerint a fotoérzékelőmátrix a fotoérzékelősorral párhuzamos irányú egyenesbe vezető vezetéken, mozgathatóan van elhelyezve és lineáris mozgást biztosító meghajtószervvel van mozgásátviteli kapcsolatban.
Előnyös, ha a vezeték a mozgásirányra merőlesen elrendezett, egymással párhuzamos laprugókból kialakított, két laprugópárral van kialakítva, ahol a laprugópárok egy-egy laprugójának egyik vége mereven van befogva, míg a laprugópárok másik laprugója elmozdulást megengedően a fotoérzékelőmátrix tartóeleméhez kapcsolódik.
A találmány szerinti elrendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a fotoérzékelőmátrix CCD fényérzékelőszenzor.
Egy másik kiviteli alak szerint a CCD fényérzékelőszenzort védő üveglemez el van távolitva.
A CCD fényérzékelőszenzor előtt tükör helyezhető el.
A CCD fényérzékelőszenzor érzékelő felülete előtt fényszűrő vagy tükör lehet.
Az aránylag nagy kiterjedésű (256 -4 2048 érzékelőelemes) fotoérzékelőmátrixot (mely javasoltan egydimenziós, tehát fotoérzékelősonról van szó) aránylag könnyű a mérendő fénynyaláb alá pozícionálni. A megvalósítási javaslat szerint CCD vonalérzékelőt használva a mérőrendszer helyigénye is aránylag kicsi (összehasonlítva más módszerekkel), tekinteve, hogy a mozgatás nem kíván különösen nagy pontosságot és rezgésmentességet, továbbá a CCD szenzor pozicionálása a CCD szenzor saját jeleinek a segítségével történik.
Az alábbiakban a találmány szerinti eljárást és az azt foganatosító elrendezést példák kapcsán rajz segítségével ismertetjük, ahol a rajzon az
1. ábra a fotoérzékelősor és a fénynyaláb viszonylagos helyzetét mutatja, a
2. ábra a fénynyaláb és egy érzékelőcella viszonylagos távolsága (X), mint az érzékelőcellából kiolvasott fotoexpozíciós érték (E) függvénye (számítógépes szimuláció eredméye), a
3. ábra a találmány szerinti eljárás egy lehetséges folyamatábrája, a
4. ábra a találmány szerinti elrendezés blokksémája, az
5. ábra a találmány szerinti elrendezés vezetékének vázlata, a
6. ábra szűrő vagy a tükör elhelyezése a CCD szenzoron.
A találmány szerinti eljárás során (1. ábra) 1 fotoérzékelőmátrix egy (vagy egyetlen) la fotoérzékelősorára vetítünk 3 fénynyalábot, amelynek az la fotoérzékelősorral párhuzamos D szélességét mérjük, miközben az 1 fotoérzékelőmátrixot az la fotoérzékelősorával párhuzamosan 2 nyíl irányában mozgatjuk. Az 1 fotoérzékelőmátrix fotoérzékelőelemeiből bizonyos időközönként (expozíciós idő) kiolvassuk a két kiolvasás közti fotoexpozíció értékét (ez a fotoérzékelőelemre eső fényteljesítmény edőbeli integrálja)·
Azon fotoéizékelőelemek, melyek már áthaladtak a fénynyaláb alatt, egy (a mozgatás adott pillanatbeli sebességétől függő) maximális expozíciós értékkel exponálódnak.
Azok az elemek, melyeket az expozíció időtartama alatt nem ért fény, egy minimális (háttér és sötét) szinttel exponálódnak.
Azon fotoelemek, melyek az expozíciós idő végén történő kiolvasásnál éppen a fénynyaláb alatt tartózkodnak (részben vagy egészben), a fénynyaláb intenzitáseloszlásából és az érzékelőelem helytől (az érzékelőelem területének egyes pontjainak fotoérzékenysége eltérő) függő fotoérzékenységeloszlásából számított tér és időfüggő konvolúciós integrál által meghatározott átmeneti fotoexpozíciós értékeket vesznek fel, ahol
—oo —oo (y) dx dy dr (1) ahol a koordinátarendszer középpontja (0,0) a fényfolt geometriai középpontja
Ε (X) - az expozíciós érték X - xo + v tE élátmenet helyzetnél, v - az érzékelőablakok sebessége, mely x irányú, xo - az érzékelőablak belépőélénék kezdeti pozíciója az expozíciós időtartam elején.
I (x, y) - a fényfolt intenzitáseloszlása, gl és g2 - pedig egy fotoérzékelőablak x ill. y irányú fotoérzékenységeloszlása.
tE = — az expozíciós időtartam, ahol v d - a fotoérzékelősor fotoelemeinek elmozdulása (x irányban) két egymást követő expozíció között.
Amennyiben az I (x, y) intenzitáseloszlás x és y függvényében szeparálható, Ε (X) legyszerűsödik.
Ε (X) -A Γ J Ιχ (x) gl (xo + v τ -x) dx dT 0 -oo (2) ahol Ιχ (x) - a fényintenzitás függvénye x irányban, A - az y irányú integrálásból integrálásból eredő állandó.
Ezen átmeneti expozíciós értékekből készítünk statisztikát. Példaként a 2. ábrán látható a fenti konvolúciós integrál számítógépes szimulációjának inverze Gauss-eloszlású lézernyalábokra, ahol a vízszintes tengelyen a relatív expozíciós érték (maximuma 50), a függőleges tengelyen pedig a kiolvasás időpontjában az érzékelőszenzor-ablak belépőélének és a fénynyaláb közepének pillanatnyi távolsága szerepel. Ennél a példaként említett számításnál az expozíciós időtartam olyan hosszú, hogy az expozíció elején (az 3
HU 201403 Β előző kiolvasásnál) még nem éri számottevő fény a mérendő fénynyalábból az átmeneti expozíciós értékkel kiolvasott szenzor elemeket. (Ez a gyakorlati mérésben is így van.) A 2. ábrán D a fénynyaláb átmérője, S a szenzorablak szinuszoidálisnak tekintett belépőélének átmeneti szélessége.
Az expozíciós értékek (E) függvényében fölvett statisztikai eloszlás függvénye egyenletes mozgatás (állandó sebesség) estén arányos a 2. ábra azon X(E) függvényével, melyhez ugyanaz a fénysugár ármérő (D) tartozik.
A gyakorlati mérés során az átmeneti expozíciós értékek statisztikai eloszlásából meghatározható, hogy a mért értékekből készített statisztika melyik D átmérőre jellemző görbének felel meg, és ebből a fénynyaláb ármérője bizonyos pontossággal meghatározható. A mérés pontossága függ a szenzor- elemek technológiai pontosságától (ablak, szélesség, fotoérzékenység, S paraméter), valamint a kiértékelt fotoexpozíciók számától.
A találmány szerinti eljárás során a 3. ábra szerinti intézkedéseket az alábbi sorrend szerint végezzük:
a) fénynyaláb pozicionálása az 1 fotoérzékelőmátrixra (előnyösen CCD fényérzékelőszenzor),
b) az 1 fotoérzékelőmátrix la fotoérzékelősorával párhuzamos mozgatása,
c) a mérés indítása, a kiértékelőrendszer (számítógép) számláló memóriáinak nullázása,
d) mérések számának beállítása,
e) fotoelektromos értékek kiolvasása az 1 fotoérzékelőmátrixból az érzékelőelemek sorrendjében,
f) az érzékelőelemek fotoelektromos jeleit komparálással vagy analóg-digitális átalakítással válogatjuk külön (1, 2....n számú komparálási szintek szerint),
g) a mért, kvantált értékeket hozzárendeljük egyegy áramköri 1, 2.....n memóriához úgy, hogy a megfelelő 1, 2...n memóriában tárolt egész számhoz
1-et hozzáadunk (minden mérési sorozat elején ezen számláló memóriákat lenullázzuk, lásd c)),
h) ellenőrizzük, hogy megtörtént-e az előírt számú mérés (jelkiolvasás), ha nem, folytatjuk az érzékelőelemek fotoelektromos értékeinek kiolvasását, ha igen, úgy a 1, 2......n számláló memóriákban tárolt gyakorisági eloszlásfüggvényt a különböző fénysugárátmérőkhöz tartozó, szintén memóriában tárolt 1, 2...k etaloneloszlásfüggvényekkel hasonlítjuk össze, ahol k = 1.....Μ (M = etaloneloszlás függvények száma).
A fénysugár átmérőjének azt az értéket fogjuk tekinteni, amelyhez tartozó etaloneloszlásfüggvénynek a mért függvénnyel vett rí.....γμ korrelációs együtthatója a legnagyobb (rmin - a mérési pontosságtól függő minimális korrelációs együttható),
i) amennyiben a fotoelektromos jeleket (pl. expozíciós értékét) szolgáltató fotoérzékelőmátrix mozgatása során változik a mozgatás sebessége úgy, hogy a változás egy kiolvalási ciklus idején elhanyagolhatóan kicsiny, akkor a g) pontban foglalt hozzárendelésnél nem az expozíciós érték [2. képlet E (X)], hanem ennek a pillanatnyi sebességgel vett szorzata [E (X) v(t)] szolgál alapul.
A mérés külön előnye, hogy az érzékelőmátrix fénynyalábhoz képesti helyzete és sebessége csak az érzékelőelemek jeleiből, két egymás utáni kiolvasási sorozat értékeinek az összehasonlításával meghatározható, így semmilyen más külső érzékelőre és 4 mérésre nincsen szükség, továbbá a statisztikai kiértékelés egy következményeként a mérési eljárás csak kevéssé érzékeny a zavaró rezgésekre és az 1 fotoérzékelőmátrix mozgatásának egyenetlenségeire.
Másodpercenként 2000 expizíció és 13 μτη-es fotoértékelőelem rasztertávolság esetén 1 μτη-es fénynyaláb (Gauss-eloszlású) mérésekor 0,2 μτη-es pontossághoz 12 másodperc, 0,1 μτη-es pontossághoz 58 másodperc szükséges. Ebben az esetben nem a teljes statisztikai görbe, hanem annak csak néhány átlagolt intervalluma kerül kiértékelésre, mivel ez méréstechnikai okokból egyszerűbb és olcsóbb.
Az 1 fotoérzékelőmátrix mozgatásának beindítás előtt (még álló szenzormátrixszal), vagy utána (mozgó szenzormátrixszal) történik az úgynevezett durva mérés. Ennek során hozzávetőlegesen lemérjük a fénynyaláb ármérőjét. Itt a mérés pontossága megfelel az érzékelőelemek rasztertávolságának. Ez a mérés elvégezhető egyetlen expozíció alatt, a fénynyaláb által megvilágított fotoérzékelőelemek számának a meghatározásával, és itt még nem történik konvolúciós számítás.
Amennyiben a fenti mérés pontosságát növelni kívánjuk, kezdetét veszi az úgynevezett finom mérés. Ennek során a korábban ismertetett konvolúciós inverz számítással, a kiértékelőrendszer memóriájában táblázatosán tárolt adatok alapján az átmeneti expozíciós értékekből készítünk statisztikát, és a statisztikába vett értékek számától függő pontossággal meghatározzuk a fénynyaláb pontosabb méretét. Ez a méret sokkal (:15) kisebb is lehet, mint a szenzorelemek cellaméretei.
Mivel a mérendő fénynyaláb fénysűrűsége lényegesen nagyobb lehet a fotoérzékelőelemek telítési értékénél, a fotoérzékelőmátrix előtt igen jó visszaverőképességű tükröt, vagy az érzékelőmátrix felszínén igen erős (OD-4) szűrőt használunk, a mérendő fénysűrűségtől függően. A tükröző illetve szűrő rétegek azonban befolyásolják a fénysugár menetét, így a tükör illetve a szűrő paramétereitől függően a kiértékelésnél használt (rendszer memóriába vitt) táblázatot módosítani kell.
A találmány szerinti eljárás egy másik változata szerint a fénynyaláb impulzusszerűen modulált.
A találmányi eljárás egy további harmadik változata szerint a fotoérzékelőelemek nem fotoexpozíciót (időbeli integrált), hanem pillanatnyi értéket (érzékelőelemre jutó fényteljesítményt) mérnek.
A találmányi eljárás utóbbi két változatában nem a 2. ábra szerinti konvolúciós integrál inverz függvénye, hanem a fénynyaláb és az adott érzékelő viszonylagos helyzetének függvényében az érzékelőcellára eő adott pillanatbeli fényteljesítmény inverz függvénye a statisztika kiértékelésének az alapja, tehát az etalon eloszlási függvények numerikus értékei eltérnek az eljárási lépésekben leírt alapértelmezés numerikus értékeitől. Ezzel az eltéréssel az utóbbi két változat kiértéklése, előnyei és leírása megegyezik az első változatéval, és vonatkoznak rájuk a leírás további részének általános szempontjai.
A 4. ábrán látható a találmány szerint kialakított elrendezés egy kiviteli alakjának blokksémája.
Az 1 fotoérzékelőmátrix - előnyösen CCD fényérzékelőszenzor (Charge Coupled Device) - egymástól meghatározott távolságban sorban elrendezett
-4HU 201403 Β fényérzékelő elemeket tartalmaz, ahol a fotoérzékelősor a 3 fénynyaláb útjában, előnyösen hozzá merőlegesen van elrendezve. Az 1 fotoérzékelőmátrix a 2 nyíl irányában, az 1 fotoérzékelőmátrix fotoérzékelősorával párhuzamosan mozgatható. Ezen párhuzamos mozgatás biztosítására az 1 fotoérzékelőmátrix tartóelemét 4 vezetéken rendezzük el. Az 1 fotoérzékelőmátrix 6 mozgatórúdon keresztül lineáris mozgást biztosító 5 meghajtószervvel van mozgásátviteli kapcsolatban. Az 5 meghajtószerv konkrét kialakítása a találmány lényegét nem érinti, ezért erre külön nem térünk ki. Az 5 meghajtószerv bármilyen ismert kialakítású lineáris meghajtószerv pl. elektromágneses tekerccsel megvalósítva. A mozgatás pontossága nem befolyásolja a mérés pontosságát. A 14 CCD fényérzékelőszenzor 7 kábelkötegen keresztül 8 CCD meghajtókártyával és azon keresztül mérésadatgyűjtőt tartalmazó 9 kiértékelő rendszerrel van összekötve.
Az 5. ábra szemlélteti az 1 fotoérzékelőmátrixnak a 4 vezetéken való elrendezését.
A 4 vezeték 10, 11, 12, 13 laprugókkal van megvalósítva. A 10, 11, 12, 13 laprugók az 1 fotoérzékelőmátrixnak 2 nyíllal jelölt mozgásirányára merőlegesen párban vannak elrendezve, ahol 10, 11 illetve a 12, 13 laprugókkal kiképzett laprugópárok egyik 10 illetve 12 laprugójának egyik vége mereven van befogva, másik vége pedig ugyanezen laprugópár másik 11 illetve 13 laprugójához csatlakozik, a másik 11 illetve 13 laprugó másik vége pedig az 1 fotoérzékelőmátrix tartóeleméhez van rögzítve. A 10, 11, 12, 13 laprgók egymással csereszabatosak.
A találmány szerinti elrendezés egy megvalósításában 1 fotoérzékelőmátrixként 14 CCD fényérzékelőszenzor van beépítve.
A találmány szerinti elrendezésnek egy kiviteli alakjánál (6. ábra) a 14 CCD fényérzékelőszenzort védő 15 üvegablak helyére igen jó visszaverőképességű ( >99 %) 15’ tükör van behelyezve ( 6. ábra).
A találmányi eljárás egy megvalósításában a 14 CCD fényérzékelőszenzort védő 15 üvegablak el van távolítva, és a 14 CCD fényérzékelőszenzor érzékelőfelületén igen jó visszaverőképességű 16’ tükör, vagy nagy sűrűségű ( >OD-2, vagyis az áteresztőképesség <0,01) 16 optikai szűrő (high density filter) van elhelyezve.
A találmány szerinti eljárás és az azt foganatosító elrendezés előnyei a korábbi hasonló célú megoldásokhoz képest a következőek:
Az ismertetett eljárással széles tartományban ( 1 μτη-l cm) határozható meg a fény nyaláb átmérője.
A mérési elrendezés helyigénye kicsi, ezért működő optikai rendszer (például optikai tároló, lézerlemezjátszó) fényútjába a rendszer lényegi megváltoztatása nélkül behelyezhető.
Nem igényel különlegesen precíziós mozgatást (a fotoérzékelőmátrix rezgőmozgásának pontossága a mérés pontosságától függően 1 % nagyságrenjében van).
Nem igényel különlegesen precíziós beállítást (a fotoérzékelőmátrix fénynyalábra állításának a pontossága néhány mikrométer).
A mérés nem igényel különösen rezgésmentes kivitelezést (mikrométeres zavaró rezgések megengedettek).
A mérési eljárás a fotoérzékelőmátrixon kívül nem igényel egyéb más érzékelőt.
Claims (14)
1. Eljárás fénynyaláb átmérőjének meghatározására, amelynek során a fénynyalábot egymástól meghatározott távolságban sorban elrendezett fényérzékelő elemeket tartalmazó fotoérzékelőmátrixra vetítjük, és a fénynyaláb hatására a fényérzékelő elemekben keltett jeleket érzékeljük, azzal jellemezve, hogy a foroérzékelőmátrixot fotoérzékelő sorával párhuzamosan mozgatjuk, a mozgatás során a fényérzékelő elemekben a fénynyaláb hatására keltett fotoelektromos jeleket meghatározott időközönként mérjük, a mért jelek értékének, valamint a fotoérzékelőmátrix pillanatnyi sebességének függvényében statisztikát készítünk, amely statisztikának jellemző paramétereit fénynyaláb átmérőre jellemző etalonértékekkel hasonlítjuk össze, amelynek során a vizsgált fénynyaláb átmérőjét az egyező etalonérték alapján határozzuk meg.
2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az etalonértékeket előzetes minősítő mérés alapján hatátozzuk meg, amely mérést ismert átmérőjű fénynyalábokon végezzük.
3. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az etalonértékeket számítással határozzuk meg, amelyhez a fénynyaláb intenzitáseloszlásából és az egyes érzékelőelemek helytől függő fotoérzékenységeloszlásából számított tér- és időfüggő konvolúciós integrálból meghatározható expozíciós érték, valamint a fénynyaláb és az egyes érzékelőelemek távolsága közti összefüggést használjuk fel.
4. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az etalonértékeket számítással határozzuk meg, amelyhez az egyes érzékelőelemek és a fénynyaláb közti távolság, valamint az egyes érzékelőelemekre eső fényteljesítmény közti összefüggést használjuk fel.
5. Az L, 2. vagy 4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fénynyalábot impulzusüzemben bocsátjuk a fotoérzékelőmátrixra.
6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a fotoérzékelőmátrix pillanatnyi sebességét a fotoérzékelősor érzékelő elemeinek egymást meghatározott időközönként követő jelsorozatainak összehasonlításával, a fotoérzékelősorra vetülő fénynyaláb által a fotoérzékelősor elemeiben keltett jeleknek mozgatás miatti, egymáshoz viszonyított eltolódása alapján becsüljük.
7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy mérést megelőzően a fotoérzékelőmátrix mozgatásának indítása előtt a fotoérzékelőmátrixot sorára valamint a fénynyaláb irányára merőlegesen annyira toljuk el, míg a fénynyaláb alatt levő egyes érzékelő elemek fotoelektromos jele maximális értéket vesz fel.
8. Elrendezés fénynyaláb átmérőjének meghatározására, különösen az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítására, amely elrendezés a fénynyaláb útjában - előnyösen hozzá merőlegesen elrendezett - egymástól meghatározott távolságban sorban elhelyezett fényérzékelő elemeket tartalmazó foto5
HU 201403 Β érzékelőmátrixszal, valamint a fotoérzékelőmátrix szal összekötött kiértékelőrendszerrel van ellátva, azzal jellemezve, hogy a fotoérzékelőmátrix (1) a fotoérzékelősorával (la) párhuzamos irányban mozgathatóan vezetéken (4) van elrendezve és lineáris mozgást biztosító meghajtószervvel (5) van mozgásátviteli kapcsolatban.
9. A 8. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a vezeték (4) a fotoérzékelőmátrix (1) mozgásirányára merőlegesen elrendezett, egymással párhuzamos laprugókból (10, 11, illetve 12, 13) kialakított, két laprugópárral van kiképezve, ahol a laprugópárok egyik laprugójának (10 illetve 13) egyik vége mereven van befogva, másik vége pedig ugyanazon laprugópár másik laprugójához (11 illetve 12) van csatlakoztatva, míg a laprugópárok másik laprugójának (11 illetve 12) másik végei között a fotoérzékelőmátrixot (1) hordozó tartóelem van befogva.
10. A 8. vagy 9. igénypont szerinti elrendezés, azzal
5 jellemezve, hogy a fotoérzékelőmátrix (1) CCD fényérzékelőszenzor (14).
11. A 10. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a CCD fényérzékelőszenzort (14) védő üvegablak (15) el van távolítva.
10
12. A 10. vagy 11. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a CCD fényérzékelőszenzor (14) előtt tükör (15’) van elrendezve.
13. A 10. vagy 11. igénypont szerinti elrendezés, azzal jellemezve, hogy a CCD fényérzékelőszenzor
15 (14) érzékelő felülete előtt tükör (16’) vagy optikai szűrő (16) van elrendezve.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU257287A HU201403B (en) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | Process and device for determining diameter of light beams |
| DE19883819005 DE3819005A1 (de) | 1987-06-05 | 1988-06-03 | Verfahren und anordnung zur bestimmung des durchmessers von lichtbuendeln |
| FR8807414A FR2616220A1 (fr) | 1987-06-05 | 1988-06-03 | Procede et dispositif pour la determination du diametre de faisceaux lumineux |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| HU257287A HU201403B (en) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | Process and device for determining diameter of light beams |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT48983A HUT48983A (en) | 1989-07-28 |
| HU201403B true HU201403B (en) | 1990-10-28 |
Family
ID=10960064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU257287A HU201403B (en) | 1987-06-05 | 1987-06-05 | Process and device for determining diameter of light beams |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3819005A1 (hu) |
| FR (1) | FR2616220A1 (hu) |
| HU (1) | HU201403B (hu) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19726581C5 (de) * | 1997-06-23 | 2010-02-04 | Sick Ag | Verfahren zur Bestimmung der Fokuslage einer optoelektronischen Vorrichtung |
| CN109696132A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-04-30 | 滁州市交通工程试验检测有限公司 | 一种用于钢筋尺寸的检测装置及其检测方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3902085A (en) * | 1974-11-25 | 1975-08-26 | Burleigh Instr | Electromechanical translation apparatus |
| GB2057218B (en) * | 1979-06-25 | 1984-02-29 | Olympus Optical Co | Detecting focussing error |
| JPS57211518A (en) * | 1981-06-24 | 1982-12-25 | Canon Inc | Measuring device using solid-state image pickup element |
| JPS5870434A (ja) * | 1981-10-22 | 1983-04-26 | Toshiba Corp | 光学ヘツド |
| EP0119356A1 (en) * | 1982-12-24 | 1984-09-26 | Plessey Overseas Limited | Apparatus for measuring parameters of optical fibres |
| JPS60111104A (ja) * | 1984-05-18 | 1985-06-17 | Toshiba Corp | 撮像方法 |
| JPS61217704A (ja) * | 1985-03-22 | 1986-09-27 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | 線幅測定装置 |
-
1987
- 1987-06-05 HU HU257287A patent/HU201403B/hu unknown
-
1988
- 1988-06-03 FR FR8807414A patent/FR2616220A1/fr active Pending
- 1988-06-03 DE DE19883819005 patent/DE3819005A1/de not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3819005A1 (de) | 1989-01-05 |
| HUT48983A (en) | 1989-07-28 |
| FR2616220A1 (fr) | 1988-12-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3922093A (en) | Device for measuring the roughness of a surface | |
| US4254337A (en) | Infrared interference type film thickness measuring method and instrument therefor | |
| US5382789A (en) | Near field scanning optical microscope | |
| US5067811A (en) | Illuminance distribution measuring system | |
| GB2088552A (en) | Measurement of surface quality of dispersively refelcting surfaces | |
| US4168126A (en) | Electro-optical measuring system using precision light translator | |
| NL8701716A (nl) | Aftastende optische mikroskoop. | |
| KR20010085896A (ko) | 반도체 레이저를 기본요소로 한 감지 장치 | |
| US4436418A (en) | Distance detector device | |
| CN110579284B (zh) | 一种干涉式激光波长测量装置及其使用方法 | |
| HU201403B (en) | Process and device for determining diameter of light beams | |
| JPH06509416A (ja) | 表面計測のためのプローブ | |
| JP2677369B2 (ja) | 赤外線測定装置 | |
| JPH0620234B2 (ja) | 画像情報読取装置のシェーディング特性測定方法 | |
| US6172785B1 (en) | Light-scanning device | |
| JPS6239365B2 (hu) | ||
| EP0157431A1 (en) | Procedure to measure the dimensions of a body in movement in a three-dimensional field, and an optoelectronic device to carry out such procedure | |
| JP4266286B2 (ja) | 距離情報取得装置、および距離情報取得方法 | |
| US5170224A (en) | Laser wavelength measuring device | |
| US20030202173A1 (en) | System and method for measuring the quality of an illumination field from a laser line illumination system | |
| SU1054680A1 (ru) | Способ измерени линейных размеров непрозрачных объектов | |
| SU695307A1 (ru) | Мессбауэровский спектрометр с лазерным интерферометром дл абсолютного измерени скорости относительного перемещени | |
| US4533828A (en) | Arrangement for increasing the dynamic range of optical inspection devices to accommodate varying surface reflectivity characteristics | |
| JPH0537230Y2 (hu) | ||
| RU1793287C (ru) | Способ измерени высокого давлени и устройство дл его осуществлени |