SU1430902A1 - Optical radiation spectrometer - Google Patents
Optical radiation spectrometer Download PDFInfo
- Publication number
- SU1430902A1 SU1430902A1 SU874181018A SU4181018A SU1430902A1 SU 1430902 A1 SU1430902 A1 SU 1430902A1 SU 874181018 A SU874181018 A SU 874181018A SU 4181018 A SU4181018 A SU 4181018A SU 1430902 A1 SU1430902 A1 SU 1430902A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- optical
- photodetector
- output
- lens
- input
- Prior art date
Links
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области оптической обработки информации и предназначено дл использовани в оптико-электронной измерительной технике . Цель изобретени - повышение точности и быстродействи спектрального анализа участков оптического изображени , их произвольной последовательности и совокупности. Спектрометр содержит растровую диафрагму 1 ввода, выполненную в виде пучка п одинаковых отрезков одномодовых оптических волокон, коллимационные объективы 2 и 3, выполненные в виде axiJo- матических линз, дифракционную решетку 4, блок п матричных фотоприемников 5, блок 6 управлени и индикации, который может содержать блок 7 мультиплексоров и ЭВМ 8, анализируемьй свет щийс транспарант 9. В прототипе различным законам считывани информации с участков изображени соответствуют различные эталоны распределени отверстий в растровых диафрагмах. Изменение закона считьшани достигаетс заменой эталона, врем которой значительно превосходит врем процес- G са анализа и фиксации результатов. Синхронна регистраци спектра изображени п анализируемых участков, обеспечиваема введением блока п матричных фотоприемников, позвол ет ав - томатизировать подключение того или . иного участка, повьша быстродействие устройства по сравнению с прототипом , 1 з.п. ф-лы, 1 ил. The invention relates to the field of optical information processing and is intended for use in optoelectronic measurement technology. The purpose of the invention is to improve the accuracy and speed of the spectral analysis of the optical image sections, their arbitrary sequence and combination. The spectrometer contains a raster diaphragm 1 input, made in the form of a bundle of equal lengths of single-mode optical fibers, collimation lenses 2 and 3, made in the form of axiJomatical lenses, a diffraction grating 4, a block n of array photodetectors 5, a control and display block 6, which can contain a multiplexer unit 7 and a computer 8, an analyzing luminous transparency 9. In the prototype, different patterns of distribution of holes in the raster diaphragm correspond to different laws for reading information from image areas gmah. A change in the law of concurrence is achieved by replacing the standard, the time of which is far superior to the time of the process of analyzing and fixing the results. Synchronous recording of the image spectrum of the analyzed areas, provided by the introduction of a block of n matrix photodetectors, makes it possible to automate the connection of one or the other. another area, increasing the speed of the device compared to the prototype, 1 C.p. f-ly, 1 ill.
Description
Изобретение относитс к устройст-j вам оптической обработки информации и предназначено дл использовани в оптико-электронной измерительной тех- The invention relates to an optical information processing apparatus and is intended for use in an optical electronic measurement technology.
нике,nike
Цель изобретени - повышение точности и быстродействи спектрального анализа участков оптического изображени , их произвольной последовательности и совокупности.The purpose of the invention is to improve the accuracy and speed of the spectral analysis of the optical image sections, their arbitrary sequence and combination.
На чертеже представлена структурна схема устройства, 1 Устройство содержит растровую диафрагму 1 ввода, вьшоненную в виде пучка п одинаковых отрезков одномодо- вых оптических волокон, коллимационные объективы 2 и 3, выполненные в виде ахроматических линз, дифракционную решетку 4, блок п матричных фотоприемников 55 блок 6 управлени и индикации, который может содержать, в частности, блок 7 мультиплексоров и ЭВМ 8„ На чертеже показан также, анализируемый свет щийс транспа- : рант 9.The drawing shows a block diagram of the device, 1 The device contains a raster diaphragm 1 input, imprinted in the form of a bundle n equal lengths of single-mode optical fibers, collimation objectives 2 and 3, made in the form of achromatic lenses, diffraction grating 4, block n matrix photodetectors 55 block 6 control and indication, which may contain, in particular, block 7 multiplexers and computer 8 "The drawing also shows the luminous transport being analyzed: grant 9.
Входные торцы пучка волокон 1 сов- мещены с участками изображени на транспаранте 9. Выходные тортда воло- кон распределены по поверхности кол- лимационного объектива 2. Дифракционна решетка 4 расположена между коллимационными линзовыми объективами 2 и 3. Блок п матричных фотоприемников 5, оптические окна которых ориентиро- ааны на торцы соответствуюпщх п волокон так, что перва чейка каждого фотоприемника расположена на оси торца соответствующего волокна на первом объективе, 2, расположен в выходной плоскости второго объектива 3. Выходы всех фотоприемников соединены с блоком 6 управлени и индикации, в частности с входа т блока 7 мультиплексоров .7, управл ющий вход и выход которого подключен к ЭВМ 8,The input ends of the fiber bundle 1 are aligned with the image areas on the transparency 9. The output fibers of the fiber are distributed over the surface of the collimation lens 2. The diffraction grating 4 is located between the collimation lens lenses 2 and 3. The block n matrix photodetectors 5, whose optical windows Oriented to the ends of the corresponding fiber p so that the first cell of each photodetector is located on the axis of the end of the corresponding fiber on the first lens, 2, is located in the output plane of the second lens 3. Outputs all photodetectors are connected to the control and display unit 6, in particular from the input t of the multiplexer 7 unit .7, the control input and the output of which are connected to the computer 8,
Спектрометр оптического излучени работает следующим образом.The optical radiation spectrometer operates as follows.
Изображение участков анализируемого свет щегос объекта 9, совмещенного с входным торцом определенного отрезка оптического волокна растррвой диафрагмы 1 проецируетс ахроматическим линзовым коллимационным объективом 2 на дифракционную решетку 4, котора представл ет собой спектральны прибор, разлагающий белый свет в спектр, причем кажда составл юща с длиной волны А отклон етс на свойThe image of the areas of the analyzed light of the object 9, combined with the entrance end of a certain segment of optical fiber with a raster diaphragm 1 is projected by an achromatic lens collimation lens 2 onto the diffraction grating 4, which is a spectral device that decomposes white light into a spectrum, each component with a wavelength A deviates into his
„ „
5five
дифракционный угол cf. Второй ахроматический коллимационный линзовый объектив 3 осуществл ет преобразование углового дифрак1:(ионного спектра / (tf) в пространственное распределение по оси, перпендикул рной штрихам дифракционной решетки 4, на входном окне соответствующего матричного фотоприемника блока 5 фот оприемников. Градуировка пор дковьгх номеров чеек этого фотоприемника в единицах длины волны (частоты) света ставит номер каждой чейки фотоприемника в однозначное соответствие с определенной оптической частотой. При этом совмещение центра первой чейки фотоприемника с центральной осью соответствук цего отрезка оптического волокна обеспечивает работу фотоприемника только по положительным или только по отрицательным дифракционным максимумам. Фотоприемник преобразует излучение видимого диапазона в электрические сигналы и считывание их последовательно на свой вьпход, в выходном сигнале фотоприемника содержитс информаци о номере чейки и ее содержимом , т.е. об определенной компоненте спектра изображени участка анализируемого объекта 9, совмещенного, с входным торцом соответствующего данному фотоприемнику отрезка оптического волокна растровой диафрагмы 1, Совокупность п отрезков оптических волокон диафрагмы 1 и п матричных фотоприемников 5 обеспечивает на выходах фотоприемников совокупности электрических сигналов, соответствукнцих спектру всей пе.рекрытой диафрагмы 1 поверхности анализируемого объекта 9,diffraction angle cf. The second achromatic collimation lens objective 3 converts the angular diffraction 1: (ion spectrum / (tf)) into a spatial distribution along the axis perpendicular to the lines of the diffraction grating 4 on the input window of the corresponding matrix photodetector of the photodiode unit 5 of the photodetector in units of the wavelength (frequency) of light puts the number of each cell of the photodetector in a one-to-one correspondence with a certain optical frequency. photodetector cells with a central axis of the corresponding segment of the optical fiber ensures that the photodetector operates only on positive or only on negative diffraction peaks. The photodetector converts visible radiation into electrical signals and reads them sequentially at its own input, the output signal of the photodetector contains information about the cell number and its content, i.e., about a certain component of the image spectrum of a portion of the analyzed object 9, combined with the input end of The raster diaphragm 1 optical fiber section corresponding to this photodetector, the combination of n optical fiber lengths of diaphragm 1 and n matrix photodetectors 5 provides the outputs of the photodetectors of an aggregate of electrical signals corresponding to the spectrum of the entire open-surface diaphragm 1 of the object being analyzed 9,
Дл исключени пересечени лучей от разных волокон при выходе из дифракционной рещетки 4 и расширени частотной полосы анализа рассто ни между соседними торцами волокон в на- правлении, перпендикул рном штрихам дифракционной решетки выбираютс не менее линейного размера одного фотоприемника в блоке 5, Дл устранени модового астигматизма оптических лучей в волокнах 1 их следует изготовл ть из одномодового волокна. Количество отрезков волокон .в пучке определ етс услови ми задачи анализа, наличием объективов 2 и 3 достаточного диаметра и может измен тьс от единицы до величины отношени площади апертуры объектива 2 к удвоенной площади одного фотоприемника блока 5To eliminate the intersection of rays from different fibers when exiting the diffraction grating 4 and expanding the frequency band, analyzing the distance between adjacent ends of the fibers in a direction perpendicular to the grating lines of the diffraction grating, choose a single photodetector in block 5, to eliminate optical mode astigmatism rays in fibers 1 they should be made of single-mode fiber. The number of fiber sections in the beam is determined by the conditions of the analysis task, by the presence of lenses 2 and 3 of sufficient diameter and can vary from one to the ratio of the area of the aperture of objective 2 to the doubled area of a single photodetector unit 5
Выполнение растровой диафрагмы 1 в виде пучка отрезков оптических во- локон при совмещении их торцов с анализируемыми участками изображени и использование одномодового волокна преп тствует характерному дл прототипа взаимному вли нию анализируемых участков и обеспечивает спектральный анализ отдельных участков изображени диаметром не более 10 мкм и частоту дискретизации оптического спектра, ограниченную только периодом дифрак- ционной решетки. Таким образом до сти- гаетс повышение точности спектрального анализа отдельных участков изображени . Электрические сигналы с выходов фотоприемников блока 5 поступают на входы блока 6 управлени и индикации . Он представл ет собой стандартное устройство, состо щее из коммутатора с выходным повторителем, блоков обработки, вьццелени и °упрйв- лени . Коммутатор обеспечивает последовательное считьшание сигнала с чеек фотоприемников на выходной повторитель . Информационный сигнал обраба- тьшаетс блоками обработки и вьщеле- НИН сигнала методом двойной коррелированной выборки. Управление работой приемника, блоков обработки и выделени сигнала производитс блоком управлени ,The implementation of a raster diaphragm 1 in the form of a bundle of optical fiber segments when combining their ends with the analyzed image areas and the use of a single-mode fiber interferes with the mutual influence of the analyzed areas characteristic of the prototype and provides spectral analysis of individual image areas with a diameter of no more than 10 microns and the optical sampling frequency spectrum limited only by the period of the diffraction grating. Thus, it is possible to increase the accuracy of the spectral analysis of individual sections of the image. Electrical signals from the outputs of the photodetectors of the unit 5 are fed to the inputs of the control and display unit 6. It is a standard device consisting of a switch with an output follower, processing units, aiming and control. The switch provides a consistent connection of the signal from the photodetector cells to the output repeater. The information signal is processed by the processing units and by the NIN signal by the method of double correlated sampling. The operation of the receiver, processing units and signal extraction is controlled by the control unit,
Дл обеспечени синхронной параллельной работы все п фотоприемников они могут быть объединены по цеп м считьшани и стирани . Разр дные выходы фотоприемников подключены соот- ветственно к входам мультиплексоров 7, имеющих п входов и один выход, подключенный к входу ЭВМ 8. По команде ЭВМ блок 7 ьтультиплексоров коммутирует на свой выход один из п своих входов или произвольную их последовательность . По следующей команде загружаетс оперативна пам ть ЭВМ и далее информаци о спектре соответствующих участков изображени выво- дитс на устройство отображени (дисплей , цифропечатающее устройство) ил производитс его обработка по известному алгоритму.In order to ensure simultaneous parallel operation of all n photodetectors, they can be combined along a chain of lines of transmission and erasure. The bit outputs of the photodetectors are connected respectively to the inputs of multiplexers 7, having n inputs and one output connected to the input of the computer 8. At the command of the computer, unit 7 of the multiplexers switches one of its inputs to its output or an arbitrary sequence of them. The next command loads the computer operating memory and then the information about the spectrum of the corresponding parts of the image is output to the display device (display, digital printer) or its processing is performed according to a known algorithm.
В прототипе различным законам счи тьшани информации с участков изображени соответствуют различные законы распределени отверстий в растровых диафрагмах. Измен ение . закона считывани достигаетс заменой эталона, врем которой значительно превышает врем процесса анализа и фиксации ре-т зультатов. Синхронна регистраци спектра изображени п анализируемых участков, обеспечиваема введением блока п матричных фотоприемников, позвол ет автоматизировать подключение того или иного участка,повыша быстродействие устройства по сравнению с- прототипом.In the prototype, different laws for the distribution of holes in raster diaphragms correspond to different laws for viewing information from image areas. Change . The read-out law is achieved by replacing the standard, the time of which significantly exceeds the time of the process of analyzing and recording the results. Synchronous recording of the spectrum of images of the analyzed areas, provided by the introduction of a block of n matrix photodetectors, allows one to automate the connection of one or another section, increasing the speed of the device compared to the prototype.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874181018A SU1430902A1 (en) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | Optical radiation spectrometer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU874181018A SU1430902A1 (en) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | Optical radiation spectrometer |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1430902A1 true SU1430902A1 (en) | 1988-10-15 |
Family
ID=21280326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU874181018A SU1430902A1 (en) | 1987-01-19 | 1987-01-19 | Optical radiation spectrometer |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1430902A1 (en) |
-
1987
- 1987-01-19 SU SU874181018A patent/SU1430902A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Оптико-электронные приборы дл научных исследований. /Под ред. Л.А.Новицкого.- М.: Машиностроение, 1986, с. 10. Там же, с. 86 и 87. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4601537A (en) | Apparatus and methods for forming images and for optical demultiplexing | |
EP3191815B1 (en) | Light sensor modules and spectrometers including an optical grating structure | |
CN101504314A (en) | Atmosphere ultraviolet radiation flux measuring apparatus and method | |
FR2729220B1 (en) | COLORIMETRIC MEASUREMENT DEVICE OF A DISPLAY SCREEN | |
US7511818B2 (en) | Apparatus for measuring the optical absorbency of samples of liquids, method and reaction container for its implementation | |
SU1430902A1 (en) | Optical radiation spectrometer | |
EP0595933A1 (en) | Probe for surface measurement | |
US4371783A (en) | Multichannel fiber optic light guide for capsule inspection | |
DE69327909D1 (en) | Method and device for spectral image acquisition | |
US4474470A (en) | Arrangement for color detection in map-plotting or other printed materials | |
JPS6073343A (en) | Spectrophotometer | |
RU2675056C1 (en) | Express analyzer of seed quality | |
RU2682854C1 (en) | Device for seeds sorting | |
JPS57106830A (en) | Color detector | |
JPS6423126A (en) | Multiple light source polarization analyzing method | |
SU854129A1 (en) | Meter of spectral luminance factors of sea surface | |
WO1992011516A1 (en) | Spectrometer | |
RU2140719C1 (en) | Process measuring spectral characteristics of reflection or radiation of object in any point of its tv picture and video spectrometer realizing this process in real or representative time scale | |
JPS56164941A (en) | Color tone discriminator | |
GB2249389A (en) | Densitometers | |
JPH076835B2 (en) | Radiometer on-orbit calibration device | |
EP1096441A2 (en) | A device and a method for identifying graphic matter | |
SU681354A1 (en) | Device for measuring fluffiness of yarn | |
SU953457A1 (en) | Optical electronic measuring device | |
SU976454A1 (en) | Optronic comparison device |