Устройство для определения функции передачи модуляции оптико-электронных систем

Полезная модель относится к области измерительных систем и может быть использована для определения функции передачи модуляции (ФПМ) оптико-электронных систем (ОЭС) видимого и инфракрасного диапазона.
Известно устройство для формирования изображении миры вида чередующихся светлых и темных полос для последующего измерения с ее помощью ФПМ оптических систем (Измерение передаточных функций оптических систем. / Шульман М.Я. Л.: Машиностроение, 1980. 208 с.). Данная установка, однако, обладает весьма крупными габаритами, и не предназначена для исследования ОЭС.
Наиболее близкой к предлагаемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является установка для измерения функции передачи модуляции инфракрасных ОЭС (патент США №6876443, МПК: H04N 17/002, опубл. 05.04.2005). При помощи источника излучения, представляющего собой черное тело и диафрагмы, имеющей вид сетки, формируется тест-объект виды группы чередующихся светлых и темных полос, изображение которого при помощи коллиматора проецируется на исследуемую ОЭС, которая преобразует его в цифровое изображение, которое в дальнейшем подвергается обработке на персональном компьютере (ПК) с целью получения графика ФПМ.
Недостатком подобной системы является неравномерность тест-объекта по площади, невозможность регулирования частотного состава формируемого тест-объекта, а также невозможность вычисления ФПМ в области низких частот с достаточной точностью.
Предлагаемое устройство обладает компактными размерами и позволяет решить техническую задачу определения ФПМ ОЭС видимого и инфракрасного спектрального диапазона с возможностью более точного вычисления ФПМ в области низких частот.
Для достижения данного технического результата используется предлагаемое устройство включает источник излучения необходимого спектрального диапазона, тест-объект вида группы чередующихся светлых и темных полос, при этом тест-объект выполнен в виде узких щелевых каналов, чьи внутренние поверхности имеют высокий показатель отражения в рабочем спектральном диапазоне. Между источником излучения и тест-объектом по ходу лучей установлен световой канал прямоугольного сечения с высоким показателем отражения внутренней поверхности, диафрагма с профилем, соответствующим графику функции, представляющей собой сумму вложенных синусоид разной частоты, а также два рассеивателя: между световым каналом и диафрагмой, и на выходе тест-объекта.
Предлагаемые изобретения иллюстрируются фигурами, на которых изображены:
на Фиг. 1 - схема предлагаемого устройства измерения функции передачи модуляции;
на Фиг. 2 -изображение тест-объекта на входе и выходе испытуемой системы и графики распределения яркости/освещенности по строке;
на Фиг. 3 - Фурье-образы функций распределения яркости/освещенности;
на Фиг. 4 - график ФПМ ОЭС.
Устройство (Фиг. 1) состоит из источника излучения необходимого спектрального диапазона (1), расположенного перед входным торцом светового
канала (2) прямоугольного сечения. После выходного торца светового канала установлена диафрагма (3) с профилем, соответствующим графику функции, представляющей собой сумму вложенных синусоид разной частоты. После диафрагмы по ходу лучей расположен тест-объект (5), выполненный в виде группы узких щелевых каналов. Между световым каналом (2) и диафрагмой (3), и на выходе тест-объекта (5) расположены рассеиватели (4). Все компоненты устройства соединены между собой путем свинчивания.
Устройство функционирует следующим образом:
От источника (1) излучение необходимого спектрального диапазона, попадает в световой канал (2) прямоугольного сечения, который создает равномерную освещенность тест-объекта (5). Длина светового канала (2) для достижения наилучшего результата должна быть не менее чем в 5 (пять) раз больше его поперечных размеров. Для достижения большей равномерности освещенности светлых полос тест-объект (5) выполнен в виде группы узких щелевых каналов, внутренние поверхности которых имеют высокий показатель отражения в рабочем спектральном диапазоне. Рассеиватели (4) позволяют увеличить равномерность освещенности тест-объекта. Введение в тракт устройства перед тест-объектом диафрагмы (3) с профилем, соответствующим графику функции, представляющей собой сумму вложенных синусоид разной частоты, приводит к появлению в частотном спектре тест-объекта дополнительных пиков, позволяющих измерить ФПМ исследуемой ОЭС.Таким образом диафрагма позволяет увеличить число измеряемых значений ФПМ в области низких частот и в области частот, соответствующих частотным компонентам тест-объекта, что ведет к повышению точности измерения ФПМ на данных участках. Возможность изменения профиля диафрагмы путем ее замены позволяет регулировать частотный состава тест-объекта. При помощи испытуемой ОЭС затем производится формирование изображения тест-объекта, которое затем подвергается обработке на ПК с целью получения графика ФПМ.
Значения ФПМ определяются по формуле
вх
вых
где М и М - максимальные значения пиков Фурье-образа распределения яркости по строке тест-объекта на входе и на выходе оптико-электронной системы, соответственно. Промежуточные значения ФПМ могут быть определены путем интерполяции кубическими сплайнами.
Таким образом, предлагаемая полезная модель позволяет проводить автоматизированные измерения ФПМ ОЭС видимого и инфракрасного диапазона с высокой точностью и возможностью вычисления ФПМ в области низких частот.