SU619889A1

SU619889A1 - Measuring device

Info

Publication number: SU619889A1
Application number: SU772452894A
Authority: SU
Inventors: Георгий Иванович Василенко; Иван Ефимович Гапоненко; Анатолий Сергеевич Прибыловский; Александр Иванович Тройников
Original assignee: Войсковая Часть 73790
Priority date: 1977-02-11
Filing date: 1977-02-11
Publication date: 1978-08-15

Description

(54) ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО(54) MEASURING DEVICE

1one

Изобретение относитс к области оптических измерительных устройств и может быть использовано дл апостериорного измерени параметров фотографических систем.The invention relates to the field of optical measuring devices and can be used for a posteriori measurement of parameters of photographic systems.

Известны приборы дл измерени оптической передаточной функции , содержащее последовательно размещенные осветитель, движущуюс освещенную щель исследуемую оптическую систему и фотоприемник , соединенный с регистратором.Instruments for measuring the optical transfer function are known, comprising a sequentially placed illuminator, a moving illuminated slit, an optical system under investigation, and a photodetector connected to a recorder.

Недостаток известных приборов состо ит в невозможности определени характеристик оптической системы .по полученному с ее помощыо снимку.A disadvantage of the known devices is the impossibility of determining the characteristics of the optical system. According to the image obtained with its help.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс 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 The closest to the invention in its technical essence is a device containing a collimated source of monochromatic light sequentially placed on a common optical axis, an analyzed image analyzing a spherical lens, an annular slit diaphragm and a photodetector connected to a recording device

апертура выполнена с возможностью перемещени вдоль оптической оси Гз.the aperture is adapted to move along the optical axis Gz.

Недостатки известного устройства состо т в относительно невысокой точности в ограниченном диапазоне измерений, что обусловлено перемещением диафрагмы в сход щемс многокомпонентном оптическом пучке, образующем пространственночастотный спектр изображени , компоненты которого полностью раздел ютс лшль в фокальной плоскости анализирующей линзы .The disadvantages of the known device are relatively low accuracy in a limited range of measurements due to the movement of the diaphragm in a converging multicomponent optical beam, which forms the spatial frequency spectrum of the image, whose components are completely separated in the focal plane of the analyzing lens.

Изрестно, что, например, пространственно-частотный спектр (Фурье-образ) изображени точки при расфокусировке оптической системы имеет р д нулей, расположенных: в точках реверса фазы, пространственное положение которых может быть аппроксимировано функци ми Бессел первого пор дка. Посколькулюбое изображение в пределе может быть представлено системой точек, то Фурье-образ этого изображени в случае расфокусировки оптической системы будет также иметьIt is well known that, for example, the spatial-frequency spectrum (Fourier transform) of the image of the point during defocusing of the optical system has a number of zeros located: at the points of the phase reversal, the spatial position of which can be approximated by Bessel functions of the first order. Since any image in the limit can be represented by a system of points, the Fourier transform of this image in the case of defocusing of the optical system will also have

минимумы в определенных точках. Однако в силу нерегул рности, анизотропности изображени , а также вли ни различных побочных факторов эти минимумы будут не вными. Поэтому предлагаетс в изображении Фурье-образа вьщел ть р д центрированных кольцевых областей переменного радиуса н провести внутри них интегрирование сигнала, преобразовать этот сигнал в одномерный, а затем по характеру графика полученного одномерного сигнала прин ть решение о расположении нулей в пространственно-частотном спектре анализируемого изображени .minimums at certain points. However, due to the irregularity, anisotropy of the image, and the influence of various side factors, these minima will be unclear. Therefore, it is proposed in the image of a Fourier image to include a series of centered annular regions of variable radius and to integrate the signal inside them, convert this signal to one-dimensional, and then decide on the location of the zeros in the spatial-frequency spectrum of the analyzed image by the nature of the obtained one-dimensional signal graph. .

Чтобы реализовать эту последователь- кость операций предлагаетс разместить в фокальной плоскости анализирующей линзы npemiaraeMOYt) устройства плоскость построени изображени пространственночастх тного спектра (Фурье-образ), например матовое стекло, и установить между ней и кольцевой шелевидной апертурой объектив с возможностью перемещени вдоль оси дл построени изображени Фурье-образа с переменным масштабом.In order to implement this sequence of operations, it is proposed to place in the focal plane of the analyzing lens npemiaraeMOYt) devices an imaging plane of the spatial-frequency spectrum (Fourier transform), for example matte glass, and to install between it and the annular helix-shaped aperture an objective that can be moved along the axis to construct an image Fourier transform with variable scale.

На чертеже показана схема описываемого устройства, представл ющего собой размешенные последовательно на общей оптической оси коллимированный источник 1 монохроматического оптического излучени , 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 св зан с приводом 6.The drawing shows the scheme of the described device, which is a collimated source 1 of monochromatic optical radiation placed one after another on a common optical axis, a carrier with the analyzed image 2, a spherical analyzing lens 3, a frosted glass (diffuse scatterer) 4, a movable lens 5, equipped with a drive mechanism 6 , an annular slit-like diaphragm 7 and a photo receiver 8, connected to the recorder 9, the synchronization channel of which is connected to the actuator 6.

Коллимированный источник 1 монохро- матического оптического излучени может быть выполнен, например, в виде лазера с коллиматором, ртутной лампы с монохрюматором и коллиматором и т. п.The collimated source 1 of monochromatic optical radiation can be performed, for example, in the form of a laser with a collimator, a mercury lamp with a monochromator and a collimator, etc.

Перемешаемый объектив 5 должен иметь возможность либо изменени фокусноро рассто ни , выполн емого одновременно с перемещением, либо одновременного перемещени вдоль оси диафрагмы 7 совместно с фотоприемником 8, которые при этом объедин ютс в единый монобло и св зываютс с приводом 6, который в этом, случае должен иметь два выхода с отличными скорост ми перемещений, определ емыми из формулы линзы.The interchangeable lens 5 must be able to either change the focus focus of the distance performed simultaneously with the displacement, or simultaneously move along the axis of the diaphragm 7 together with the photoreceiver 8, which are combined into a single monoblo and are connected to the actuator 6, which in this case must have two outputs with excellent displacement rates determined from the lens formula.

Кольцева щелевидна диафрагма 7 выполн етс в виде прозрачного кольца на темном фоне. Ее диаметр определ етс минимальным размером изображени про-The annular slit-like diaphragm 7 is made in the form of a transparent ring on a dark background. Its diameter is determined by the minimum size of the image

-««л «тл т A r- Y UnrW-k / nOWrrxe МЯ ПЯП. - ““ l ”tl t r-Y UnrW-k / nOWrrxe ME YP.

сеивателе 4 (т. е. в крайнем правом положении объектива 5). Ширина щели выбираетс равной 0,01 5-0,03 от диаметра (конкретное значение щирины щели определ етс требуемой точностью измерени . Мощностью источника 1 и чувствительностью фотоприемника 8).the divider 4 (i.e. in the extreme right position of the lens 5). The slit width is chosen equal to 0.01-5-0.03 of the diameter (the specific value of the slit width is determined by the required measurement accuracy. The power of the source 1 and the sensitivity of the photodetector 8).

Регистратор 9 может быть выполнен в виде осциллографа, самописца и т. п,The registrar 9 can be made in the form of an oscilloscope, recorder, etc.

Работает предлагаемое устройство, следующим образом.Works proposed device, as follows.

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 изображени , который с помощью объектива 5 проецируетс на диафрагму 7. Часть Фурье-образа, соответствующа определенным пространственным частотам изображени , вырезаетс щелью и передаетс на фотоприемник 8, откуда в форме электрического сигнала прступа- ет на регистратор 9. Перемеща объектив 5 можно проспедить амплитуду всех компонентов спектре, интегриру их в кольцевой области. В результате интегрировани случайные флуктуации сигнала, обусловленные конкретным содержанием изображени сглад тс , а регул рный сигнал, вызванный дефокусировкой оптической системы, в силу центральной симметрии Фурье-образа дефокусированного изображени окажетс подчеркнутым. В результате син- хрюнного перемещени объектива и развертки регистратора записываетс картина распределени энергии в кольцевых зонах переменного радиуса, несуща информацию о положении нулей передаточной функции оптической системы, с помощью которой было получено изображение, и, следовательно о самой передаточной функции .The image obtained using the system under study (for example, a photographic one) is placed between source 1 and lens 3. At the same time, a Fourier transform of the analyzed image occurs on the surface of ground glass 4, which is projected onto the diaphragm 7 using a lens 5. corresponding to certain spatial frequencies of the image, is cut out by a slit and transmitted to the photodetector 8, from where it passes to the recorder 9 in the form of an electrical signal. By moving the lens 5 it is possible to draw through the amplitude of all the components spectrum, integrating them in the annular region. As a result of the integration, random signal fluctuations due to the specific image content smoothed out, and the regular signal caused by the defocusing of the optical system, due to the central symmetry of the Fourier transform of the defocused image, will be underlined. As a result of the synchronous movement of the lens and the recorder sweep, a picture of the energy distribution in the annular zones of variable radius is recorded, carrying information about the position of the zeros of the transfer function of the optical system with which the image was obtained, and, therefore, about the transfer function itself.

По сравнению с объектом-прототипом за вленное устройство позволит получить более высокую точность при больщих диапазонах дефокусировок. Это обуславливае-ьс тем, что анализ Фурье-образа выполн етс непосредственно в области пространственных частот, где все компоненты спектра точно разделены.Compared with the prototype object, the claimed device will provide higher accuracy with large defocus ranges. This is due to the fact that the Fourier transform analysis is performed directly in the spatial frequency range, where all components of the spectrum are precisely separated.

Claims

1. A measuring device containing a collimated source of mnnogyumatichesky radiation successively placed on the common optical axis.

The carrier with the image being analyzed, a spherical analyzing lens, an annular slit diaphragm and a photodetector connected to a recorder, characterized in that, in order to improve the accuracy and extension of the measurement range, between the analyzing lens and the annular slit-shaped diaphragm, the opaque glass and the objective lens fitted with a driving lens are installed mechanism and having the ability to move along the optical axis.

2. A device according to claim 1, characterized in that the annular diaphragm and the photo-receiver are rigidly connected and mounted with the possibility of movement along the optical axis and are connected with the drive of the objective.

Sources of information taken into account in the examination;

1. US patent No. 3519358 on cl. 356-124, 197O.

2. US patent No. 3273350,

ten

cl. 356-124, 197O.

by

3. USSR author's certificate No. 514737, cl. Q 02 B 27 / 4O, 1974.