Устройство для ввода изображения

Устройство для ввода изображения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

f.yCTPOHCTB6 ДЛЯ ВВОДА ИЗОБРАЖЕНИЯ , содержащее источник света, первый и второй блоки управления, блок стабилизации светового потока, первый и второй фокусирующие блоки, разделитель светового потока, блок фотоприемников, блок усилителей, фотоэлектрический преобразователь, первый усилитель, сканирующий блок, первый блок сопряжения и второй блок сопряжения, выход которого сое динен с первым входом первого блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами сканирующего блока, первый вход блока стабилизации светового потока оптически соединен с выходом источника света, вход которого соединен с первым выходом второго блока управления, второй и третий выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока стабилизации светового потока, выход которого оптически соединен с. входом разделителя светового потока,,первый выход которого оптически соединен с .входом первого фокусирующего блока, выход которого оптически соединен с входом блока фотоприемников, выходы которого соединены с входами блока усилителей, выход второго фокусирующего блока оптически соединен с входом фотоэлектрического преобразователя , выход которого соединен с входом первого усилителя, выход второго блока сопряжения у влйется выходом устройства, отли.чающеес я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены дефлектор, третий блок управления, блок формирования кодов и элементы сргшнения, выходы которых соединень с первым входом блока формирования кодов, первый выход которого соединен с входом третьего блока управле ния, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входгми дефлектора, третий вход которого оп тически соединен с вторым выходом разделителя светового потока, выход дефлектора оптически соединен с входом второго фокусирующего блоъ ка, второй выход блока формирования кодов соединен ,с входом первого блока сопряжения, третий выход блока формирования кодов соединен с вторым входом пер00 вого блока управления, первые входы to элементов сравнения соединены с выходом первого усилителя, вторые 4 входы элементов сравнения соединены 4 соответственно с выходами блока усилителей. 00 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что третий блок управления содержит микропроцессор , первый и второй синтезаторы частот, первый и второй удвоители частот, второй и третий усилители, третий блок сопряжения, первый и второй согласующие элементы, входы которых соединены соответственно с выходами второго и третьего усилителей, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго удвоителей частот, входы которых

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (11) 3 (5D G 0 6 F 3 0 0

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н АвтОРскому сви/фтельству

ЮВап у,р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 32851 31/18-24 (22) 15 ° 05.81 (46) 30.07.83. Бюл. у 28 (72) E.E ° Онегин, В.В. Комаров, A.À. Чигирев, В.A. Зенькович, В.М. Зайцев, Ю.Ф. Лящук и Е .И. Велявский (53) 681 ° 323(088.8) (56) 1. Гороховский A.Ã. и др, Регистрирующий микроденситомер высокой чувствительности. - Оптикомеханическая промышленность, 1970 9 11.

2. Авторское свидетельство СССР

В 257067, кл. G 02 В 21/00, 1968 (прототип) . (54) (57)f.ÓÑTPÎÉCTÂÎ ДЛЯ ВВОРА ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащее источник света, первый и второй блоки управления, блок стабилизации светового потока, первый и второй фокусирующие блоки, разделитель светового потока, блок фотоприемников, блок усилителей, фотоэлектрический преобразователь, первый. усилитель, сканирующий блок, первый блок сопряжения и второй блок сопряжения, выход которого соединен с первым входом первого блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами сканирующего блока, первый вход блока стабилизации светового потока оптически соединен с выходом источника света, вход которого соединен с первым выходом второго блока управления, второй и третий выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока стабилизации светового потока, выход которого оптически соединен с входом разделителя светового потока,, первый выход которого оптически соединен с .входом первого фокусирующего блока, выход которого оптически соединен с .входом блока фотоприемников, выходы которого соединены с входами блока усйлителей, выход второго фокусирующего блока оптически соединен с входом фотоэлектрического преобразователя, выход которого соединен с входом первого усилителя, выход второго блока сопряжения влйется выходом устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродействия устройства, в него введены дефлектор, третий блок управления, блок формирования кодов и элементы сравнения, выходы которых соединены с первым входом блока формирования кодов, первый выход которого соеди- нен с входом третьего блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами дефлектора, третий вход которого оптически соединен с вторым выходом разделителя светового потока, выход дефлектора оптически соединен с входом второго фокусирующего блоъ ка, второй выход блока формирования кодов соединен с входом первого блока сопряжения, третий выход блока формирования кодов соединен с вторым входом первого блока управления, первые входы элементов сравнения соединены с вы- Я . ходом первого усилителя, вторые входы элементов сравнения соединены соответственно с выходами блока 4:ь усилителей. СИ

2. Устройство по и. 1, о т л ич ающ е е с я тем, что третий блок управления содержит микропроцессор, первый и второй синтезаторы частот, первый и второй удвоители,) частот, второй и третий усилители, третий блок сопряжения, первый и второй согласующие элементы, входы кото. рых соединены соответственно с выходами второго и третьего усилителей, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго удвоителей частот, входы которых

103244 3 соединены соответственно с выходами первого и второго синтезаторон частот, входы которых соединены соответстненно с перным и вторым выходами третьего блока сопряжения, первый вход которого соединен с выходом

Изобретение относится к вычислительной технике и может использоваться для ввода иэображения н ЭВМ.

Известно устройство, содержащее оснетитЕль, оптический прерыватель, 5 фотометрический клин, измерительный стол, фотоэлектрические преобразонатели, усилитель раэностного сигнала, синхронный детектор, исполнитель«уй двигатель, преобразонатель перемещение — код (13..

Недостатком устройства является низкое быстродействие, обуслонленное малой добротностью по скорости следящей системы. 15

Наиболее близким к предлагаемому является устройство, содержащее измерительную ветвь и ветвь сравнения.

Измерительная ветвь состоит иэ осветителя, сканирующего блока, микроскопа с исследуемым объектом, фотоэлектрического приемника. Оптическая ветвь сравнения состоит из снетоделителей, поворотных зеркал, оптического клиноного ослабителя, вспомогательного оптического ослабителя для начальной балансировки.

Сканирующий блок снабжен двумя шаговыми механизмами строчной и кадровой разв ертк и, перемещающими и эмерительный стол с Фотометрируемым об- ЗО разцогя в двух взаимно перпендикулярных направлениях, и преобразователями положения сканируемого элемента

:иэображения.

Оптический клиновой ослабитель 35 с помощью двигателя совершает непрерывное вращение н плоскости, перпендикулярной лучу. Положение кру.гового клинового ослабителя кодируется преобразонателем угол - цифра. 40

При Функционировании устройства световой поток от источника разделяется дисковым обтюратором.

Сигналы, возникающие на выходах

Фотоэлектрических преобразователей измерительной и компенсационной ветвей, поступают на схему сравнения.

В момент равенства сигналов блок сравнения Формирует импульс, стробирующий положение эталонного оптического клина и считывание кода оптичес" О кой плотности с преобразователя угол - цифра, а также преобразонатемикропроцессора, второй вход третьего блока сопряжения соединен с выходом блока формирования кодов, выходы первого и второго согласующих элементов соединены с первым и вторым входами дефлектора. лей положения Фотометрируемого элемента, коды которых отождестнляются с координатами фотометрируемого элемента °

Недостатком устройства-прототипа является низкое быстродействие.

Цель изобретения — повышение быстродействия устройства.

Укаэанная цель достигается тем, что н устройство для ннода иэображения, содержащее источник света, первый « второй блоки упранления, блок

"табилиэац«и светового потока, перный и второй фокус«рующие блоки, разделитель светового потока, блок фотопрглемникон, блок усилителей, фотоэлектрический преобразователь, первый усилитель, сканирующий блок,первый блок сопряжения и второй блок сопряжения, выход которого соединен с первым входом первого блока управления, первый и нторой выходы которого соединены с первым и вторым входагли сканирующего блока, первый нход блока стабилизации светового потока оптически соединен с выходом источника света, вход которого соединен с первым ныходом нторого блока управления, второй и третий выходы которого соединены с вторым и третьим входами блока стабилизации светового потока,. выход которого оптически соед«нен с входом разделителя светоного потока, первый выход которого оптически соединен с входом первого

Фокусирующего блока, выход которого оптически соединен с входом блока

Фотоприемников, выходы которого соединены с входами блока усилителей, выход второго фокусирующего блока оптически соединен с нходом фотоэлектрического преобразователя, выход которого соединен с входом усилителя, выход второго блока сопряжения является выходом устройства, введены дефлектор, третий блок управления, блок формирования кодов и элементы сравнения, выходы которых соединены с первым входом блока формиронания кодов, первый выход которого соединен с эх дом третьего блока управления, первый и второй выходы которого соединены с первым и вторым входами дефлектора, третий

1032443 вход которого оптически соединен с вторым выходам разделителя светового потока, выход дефлектора оптически соединен с входом второго фокусирующего блока, второй выход блока формирования кодов соединен с входом первого блока сопряжения, третий выход блока формирования кодов соединен с вторым входом первого блока управления, первые входы элементов сравнения соединены с выходом пер 10 вого усилителя, вторые входы элеиентов сравнения соединены соответственно с выходами блока усилителей.

Третий блок управления продержит микропроцессор, первый и второй 15 синтез аторы част от, первый и в торой удвоители частот, вторОЙ и третий усилители, третий блок сопряжения, первый и второй согласующие элементы, входы которых соединены соответственно с выходами второго и третьего усилителей, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго удвоителей частот, входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго синтезаторов частот, входы которых соединены соответственно с-первым и вторым выходами третьего блока сопряжения, первый вход которого соединен с выходом микропроцессора, второй вход третьего блока сопряжения соединен с выходом блока формирования кодов, выходы первого и второго согласующих элементов соединены с первым и вторым входами дефлектора. 35

На фиг. l представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - то же, блока формирования кодов оптической плотности; на фиг.3 - то же, третьего блока управления; на фиг.4 — то же, 4Q первого блока управления.

Устройство включает сканирующий блок 1, источник 2 света, первый блок

3 управления, стабилизатор 4 светового потока, разделитель 5 света, первый фокусирующий блок 6, блок 7 фотоприемников, блок 8 усилителей, дефлектор 9, второй фокусирующий блок

10, фотоэлектрический преобразователь

11, пеРвый Усилитель 12, элементы

13 сравнения, блок 14 формирования кодов оптической плотности, второй блок 15 управления, первый блок 16 сопряжения, третий блок 17 управления дефлектором, второй блок 18 сопряжения, магистраль 19 данных, генератор 20 импульсов, элемент И 21, триггер 22, счетчики 23-25, формирователь 16 импульса, элементы И. 27 и

28, микропроцессор 29, третий блок

30 сопряжения, первый 31 и второй бц

32 синтезаторы частот, первый 33 и второй 34 удвоители частот, второй

35 и третий 36 усилители, первый

37 и второй 38 согласующие элементы, арифметические блоки 39 и 40, гене- 5 раторы 41 и 42 щаговых импульсов, согласующие блоки 43 и 44, цифроаналоговые преобразователи 45 и 46, четвертый 47 и пятый 48 усилители, демпферы 49 и 50, первый 51 и второй 52 оптические клинья и объектив 53.

Устройство работает следующим образом.

Световой поток от источника 3, застабилизированный по интенсивности с помощью блоков 4 и 15, сначала раз. деляется с помощью светоделительного зеркала 5, а затем поступает в измерительный н компенсационный каналы;.

B измерительном канале световой поток проходит первый фокусирующий блок 6. Промодулированный изображением световой поток поступает на светочувствительные поверхности блока

7 фотоэлектрических преобразователей.

После усиления в блоке 8 усилителей сигналы поступают на вторые входы элементов 13 сравнения.

B компенсационном канале световой поток поступает на вход дефлектора

9, в котором отклоняется с помощью блока 17 управления дефлектором в положение, соответствующее текущему коду, сформированному в блоке 14 формирования кодов оптической IIJIGTHoc ти, проходит во втором фокусирующем блоке 10 через соответствующую сформированному в блоке 14 цифровому коду точку эталонного оптического клина

51 и модулируется им. Промодулнрованный плотностью эталонного оптического клина световой поток с помощью вспомогательного оптического клина

52 корректируется за неравномерность частотной характеристики дефлектора и с помощью объектива 53 проектируется на светочувствительную поверхность фо то эл ек трич еск о го п реоб раз ов ателя 15

Полученный на выходе преобразователя

ll сигнал компенсации усиливается усилителем 12 и поступает на вторые входы элементов 13 сравнения. В момент сравнения сигналов на входах какого-либо из элементов 13 сравнения на его выходе возникает импульс„: который поступает на вход блока формирования кодов оптической плотности. Этим импульсом коды, накопленные к моменту срав— нения в счетчиках 24 и 25 и соответствующие оптической плотности канала, где произошло сравнение, будут переписаны на вход блока 18 сопряжения и далее через блок 18 сопряжения и магистрали 19 данных поступят в ЭВМ.

Аналогичным образом записываются коды оптических плотностей, соответствующие импульсам сравнения на выходах других элементов 13 сравнения.

После получения сигналов со всех элементов 13 сравнения в блоке формирования кодов оптических плотностей будет сформирован сигнал в блок 3

1032443 управления сканирующим блоком 1,что-бы разрешить перемещение объекта по строке на следующий элемент,. Пос*ле перемещения объекта на зацанную величину описанный процесс будет повторяться сначала до конца строки„ затем до конца кадра, Блок 14 формирования кодов оптических плотностей (фиг.2) работает следующим образом.

Б нача е к аждого цикла формиров аНи я кода оптическ ой плот ност и пуск овым импульсом с блока 3 управления уст анавлив аетс я триггер 22, сигналом с единичного выхода которогî îткрыВается элемент И 21 и импульсы с генератора 20 начнут проходить на вход последовательно соединенных счетчиков 24 и 25. В моменты срабатывания элементов 13 сравнения на их выходах будут формироваться импульсы„20

Которые будут запускать формирователь 42 импульса, выходным сигналам которого коды счетчиков 24 и 35 будут передаваться через элементы

И 43 и 44 на блок 18 сопряжения. Kpo- yq ме того, импульсы с выходов элементов 13 сравнения будут подсчитывать— ся на счетчике 23, в который предва рительно занесено число q рав:ное количеству измерительных каналов.

Счетчик 23 срабатывает когда все ка7 налы будут опрошены и выдает импульс на триггер 22 управления, который переброс итс я в нулевое состояние, закроет элемент Vi 21 и сформирует сигнал окончания цикла преобразования в блок 3 управления. В олоке фор-. мирования кодов оптической плотности счетчики 24 и 25„ кроме того, управляют светова лучем дефлектора.

Принцип работы блока 17 упраале- 40 ния дефлектором применительно к использованному в устройстве акустооптическому дефлектору, заключается в следующем. Предварительно спи"ывают принцип работы акустооптическог": 45 дефлектора.

В акустооптических дефлекторах для отклонения светового пучка используется явление дифракции света на акустических волнах, распространяющихся в среде взаимодействия. Отклоняющая ячейка обычно состоит из светоэвукапровода, в котором проис— ходит акустическое взаимодействие, и акустооптического преобразователя для возбуждения в среде (Hàïpèìåp, молибдат свинца PÜÌî04 или парателлурит TBOg ) акустических волн. AKvcTHческая волна, распространяясь в "среде, вызывает синусоидальное измене- 60 иие показателя преломления среды.

Эти изменения приводят к образованию фазовой объемной дифракционной ре-шетки, период которой равен длине акустической волны. По отношению к падающему световому пучку эта решетка является неподвижной, так как скорость распространения акустической волны мала по сравнению со скоростью св ет а . Если падающий свет направить на светозвукопровод под фиксированным углом, удовлетворяющим условию

Брегга, то он будет дифрагировать на этой решетке с максимальной эффективностью. При этом угол отклонения дифрагированного пучка будет оп ределяться соотношением

Х ). )-2Й вЂ” --", О Л Д гдс g Bкустическ BR 4Bcтота; скорость," аспространения акустической волны;

)- — длина световой волны;

Л вЂ” длина акустической волны.

Если акустическую частоту менять в полосе частот шириной МЛ, то угол отклонения дифрагированного пучка будет изменяться в пределах .5 g= — Следов атег".ь но, для цифро1

Vg, вого управления отклонением светового пучка в акустаоптическом дефлекторе необходимо определенному цифровому коду поставить в соответствие определенную акустическую частоту.

Блок 17 управления дефлектором выполнен в соответствии с принципом работы дефлектора и функционирует следукнщим образом (фиг.3).

Коды частот из диапазона частот предварительно записываются в соответствующих ячейка>.- памяти микропроцессора 29. Выборк", кодов частот из ячеек памяти микропроцессора осуществляется по кодам оптической плотности, формирующимся в блоке 14 формирования кодов оптических плотностей (фиг„1). Коды оптических плотностей выполняют роль адресов ячеек,по которым записаны коды ча"тот синтезаторов частот. Быбранные иэ памяти микропроцессора коды акустических частот передаются El синтезаторы 31 и 32 частот через блок 30 сопряжения.

Возбужденные в син:.-.езаторах 31 и 32 в соответствии с кодами частот дискретные ч астоты удв аив аютс я удв оителями 33 и 34 частот (чтобы расширить полосу частот Ыд 1, затем усиливаются в усилителях 35 и Зб мощности и далее подводятся к пьезоэлектрическим преобразователям акус .ооптического дефлектора 9 (фнг.1), через согласующие элементы 37 и 38 в котором происходит отклснение светова .о пучка на углы, пропорциональные кодам в счетчиках

24 и 25 (фиг.2), и освещение элемента эталонного клина 5:., оптическая плотность которого соо.ветс вует коду счет иков 24 и 25.

1032443

Блок 3 управления сканирующим блоком-1 состоит из двух идентичных блоков, каждый из которых, осуществляет управление подвижной частью скани— рующего блока 1 по одной координате, и функционирует следующим образом.

Оперативная информация о типе траектории, параметрах траектории, зоне сканирования, скорости, ускоре-. нию, шаге и т.п. заносится до начала работы в арифметические блоки 39 и 10

40 и генераторы 41 и 42 шаговых импульсов из 3BN через блок 16 сопряжения ° Информация обратной связи о положении подвижной части сканирующего блока после отработки каждого шага 5 формируется в арифметических блоках

39 и 40 и передается в 3BM через блоки 16 сопряжения после каждого шага позиционирования.

Команды, содержащие информацию о величине перемещения, шаге, скорос ти, ускорении, направлении движения, передаются из .арифметических блоков

39 и 40 на генераторы 41 и 42 шаго- вых импульсов через согласующие бло- 25 ки 43 и 44. Генераторы шаговых импульсов выполняют преобразование позиционных кодов о величине переме.— щения в унитарную последовательность импульсов, осуществляют дробление шага и сформированную информацию э числоимпульсной форме передают на цифроаналоговые преобразователи 45 и 46, которые Формируют стабилизированные токи. Выходные токи усиливаются в усилителях 47 и 48 мощности и подаются в обмотки магнитов перемещения. подвижной части сканирующего блока в последовательности, соответствующей программе возвратно-поступательного перемещения по каждой координате.

Демпферы 49 и 50 применяются для стабилизации подвижной части сканирующего блока.

Технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства ввода иэображений по сравнению с прототипом заключается в значительном увеличении быстродействия устройства за счет увеличения скорости сканирования до 300 мм/с при шаге 5 мкм против 4 мм/с при шаге 5 мкм в прототипе и повышения скорости дискретно,го переключения светового потока в

,точки эталонных оптических плотностей компенсационного оптического клина и формирования сигнала сравнения.

l032443

1032443

Фи@. 2

1032443

Составитель В. Махотин

Редактор Н. Гришанова Техред T.Ìàòo÷êà Корректор A. Hoax

Заказ 5401/52 Тираж 706 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

11 303 5, Москва, Ж-35, Раушск ая наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4