專利名稱:一種新型實(shí)時(shí)黑白片彩化儀的制作方法
本實(shí)用新型屬于光學(xué)信息處理技術(shù)中黑白圖象光柵編碼假彩色化儀器設(shè)計(jì)的改進(jìn)。
光學(xué)信息處理中的黑白圖象假彩色編碼是70年代發(fā)展起來的現(xiàn)代光學(xué)分支。83年北京師范大學(xué)提出“光柵編碼位相型圖象假彩化”新技術(shù)，利用超微粒干板或膠片(如鹵化銀鹽干板)進(jìn)行假彩色編碼。84年我所和中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所合作研究出利用摻鐵鈮酸鋰晶體將黑白圖片實(shí)時(shí)假彩化的技術(shù)，隨后我所即獨(dú)立研制成了應(yīng)用該技術(shù)原理并加以創(chuàng)新的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀。
目前，國內(nèi)出現(xiàn)了若干應(yīng)用光柵編碼的假彩儀，其技術(shù)路線都是采用獨(dú)立的寫入光路和獨(dú)立的讀出光路，必須設(shè)置兩套獨(dú)立的光學(xué)部件，在進(jìn)行寫入編碼轉(zhuǎn)入讀出顯示操作時(shí)，記錄器件的位置必須變動(dòng)，使儀器造價(jià)提高，操作也不方便。
本實(shí)用新型正是對(duì)上述技術(shù)路線的改革，其技術(shù)要點(diǎn)在于采用一種臥式循環(huán)式光路，即寫入光路與讀出光路分別經(jīng)過同一條循環(huán)式光路，能分別完成寫入(制作編碼片)與讀出(顯示假彩色圖象)兩種功能，從而提供一種性能優(yōu)越而且價(jià)格適宜的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀。
本實(shí)用新型采用的光路原理如圖1所示。在寫入光路中，光源〔1〕發(fā)出光束經(jīng)聚光鏡〔2〕將燈絲成象在成象物鏡〔6〕的入瞳上，以獲得最大的光能通過。這時(shí)光束均勻照明黑白片〔3〕，黑白片圖象經(jīng)成象物鏡成象在記錄器件〔9〕上，并經(jīng)與記錄器件緊貼的編碼光柵〔8〕進(jìn)行編碼，曝光完畢后移開光柵〔8〕，這時(shí)在記錄器件上制作的位相編碼片即告完成，本實(shí)用新型的記錄器件可用摻鐵鈮酸鋰晶體做為實(shí)時(shí)記錄器件，也可以用超微粒干板或膠片，如鹵化銀鹽干板，重鉻酸銨明膠等非實(shí)時(shí)記錄器件。當(dāng)使用摻鐵鈮酸鋰晶體實(shí)時(shí)記錄器件時(shí)，經(jīng)曝光寫入編碼完畢后，立即可通過讀出光路顯示彩色圖象。當(dāng)使用鹵化銀鹽干板，重鉻酸銨明膠等非實(shí)時(shí)記錄器件時(shí)，記錄器件編碼后，還需要經(jīng)暗室顯影、定影、漂白、水浸吸潮等后處理工作，才能進(jìn)入讀出光路操作。
從寫入光路轉(zhuǎn)向讀出光路時(shí)，光源〔1〕轉(zhuǎn)動(dòng)－90°，其光束經(jīng)聚光鏡〔11〕成象于小孔光闌〔12〕小孔處，再經(jīng)準(zhǔn)直透鏡〔13〕變?yōu)槠叫泄庹樟两?jīng)編碼的記錄器件〔9〕，成象物鏡將記錄器件上的圖象成象在觀察屏上，此時(shí)光路經(jīng)活動(dòng)反光鏡〔16〕(該反光鏡在進(jìn)行寫入編碼操作時(shí)收起)、濾波器〔17〕?？扉T〔18〕、反光鏡〔19〕到達(dá)成象面。在彩色圖象輸出面上可用目視觀察，可用照像機(jī)記錄，也可用彩色放大紙印相，為了充分發(fā)揮儀器實(shí)時(shí)的特點(diǎn)，還可采用彩色一次成象照像機(jī)。為了校正彩色記錄的偏色，光路中加有一濾色片架〔23〕。
在讀出光路中，當(dāng)光線通過摻鐵鈮酸鋰實(shí)時(shí)記錄器件時(shí)，會(huì)產(chǎn)生O光與e光，其中只有e光能夠編碼，O光則造成噪聲背景，本實(shí)用新型在準(zhǔn)直透鏡〔13〕與記錄器件〔9〕之間放置一塊口徑合適的偏振片〔14〕，調(diào)整好該偏振片的方向，只讓光線中的e光通過，濾除o光，可使觀察屏上出現(xiàn)的圖象更清晰。而且偏振片的放置并不影響其他非實(shí)時(shí)記錄器件的使用。
由于本實(shí)用新型的光學(xué)部件安排在一條循環(huán)光路中，寫入光路與讀出光路，可以共用一個(gè)光源〔1〕和一個(gè)成像物鏡〔6〕，反光鏡〔7〕也是共用的，這有利于縮小儀器體積，減少發(fā)熱(只用一個(gè)光源)，降低儀器成本。同時(shí)，從寫入光路轉(zhuǎn)向讀出光路時(shí)，實(shí)時(shí)記錄器件方向不必翻轉(zhuǎn)，位置也不必變動(dòng)，簡(jiǎn)化了操作過程，進(jìn)一步體現(xiàn)了“實(shí)時(shí)”的特點(diǎn)。
為了提高儀器性能，方便操作，本實(shí)用新型還采取了下列技術(shù)措施1.在儀器頂部設(shè)計(jì)了一套活動(dòng)反光鏡機(jī)構(gòu)，使活動(dòng)反光鏡〔21〕能靈活可靠轉(zhuǎn)換位置，以改變儀器的工作狀態(tài)(用觀察屏觀察圖象或者攝影)。該活動(dòng)反光鏡機(jī)構(gòu)(如圖2所示)由固定反光鏡的托架Ⅰ。短臂Ⅱ和長(zhǎng)臂Ⅲ三部份組成，托架Ⅰ的一端固定在攝影盒(也可放置一次成象片盒或彩色印相紙)一側(cè)機(jī)殼的A點(diǎn)，并可繞支點(diǎn)A靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，托架Ⅰ的另一端通過支點(diǎn)B和短臂Ⅱ連接，短臂通過支點(diǎn)C和長(zhǎng)臂Ⅲ連接，長(zhǎng)短臂均能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)并能通過攝影盒另一側(cè)機(jī)殼上的小槽上下滑動(dòng)。長(zhǎng)臂的末端安裝有手柄〔24〕，長(zhǎng)短臂和托架的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)得很精確，當(dāng)長(zhǎng)短臂沿小槽向下滑動(dòng)到頂，由長(zhǎng)臂末端手柄定位，即進(jìn)入攝影狀態(tài)，光路的主(中心)光線正好被反光鏡〔21〕反射，垂直射入攝影盒。當(dāng)長(zhǎng)、短臂沿小槽向上提起，反光鏡〔21〕蓋住攝影盒，長(zhǎng)、短臂的支點(diǎn)C露出機(jī)殼，長(zhǎng)臂可轉(zhuǎn)動(dòng)平放到機(jī)殼上，反光鏡〔21〕牢靠地緊貼在儀器上方(蓋住攝影盒)，光路的主(中心)光線將直射到觀察屏〔20〕，可直接觀察彩色圖象。
攝影盒與儀器通過機(jī)械接口緊密貼合，內(nèi)部貼黑呢絨，做到不漏光，在托架后部緊貼黑絨，以防止光線經(jīng)觀察屏〔20〕進(jìn)入攝影盒。
2.在寫入光路中設(shè)有由光敏元件〔10〕和快門〔4〕以及有關(guān)控制線路等組成的自動(dòng)控制曝光系統(tǒng)，自動(dòng)控制圖象的編碼時(shí)間。光敏元件放置在記錄器件后足夠遠(yuǎn)的位置上，可以接收穿過黑白片、光柵及記錄器件的透射光，測(cè)出帶有圖象信息的光強(qiáng)大小，又不會(huì)在讀出光路中，阻擋平行光投影到記錄器件上。光敏元件接收到光信息，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)傳給電子線路，立即判斷出正確的曝光時(shí)間并控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)快門〔4〕的開關(guān)?？扉T〔4〕用中心快門，為使記錄器件各部分曝光均勻，在使用感光靈敏度高的記錄器件(干板、明膠板)時(shí)，黑白片前要加衰減器。只要調(diào)試好儀器，建立一個(gè)透過黑白片、光柵、記錄器件三者的照度與最佳曝光之間正確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，就能正確地自動(dòng)曝光，大大提高進(jìn)行光柵編碼的成功率。
3.在讀出光路中，設(shè)有由光敏管〔26〕，快門〔18〕和裝在快門擋光片〔27〕上的小反光鏡〔28〕以及控制線路所組成的自動(dòng)控制曝光系統(tǒng)，自動(dòng)控制輸出彩色圖象的攝影和印放照片的曝光時(shí)間。圖3是快門〔18〕的兩視圖。該快門僅在進(jìn)行攝影和印放照片時(shí)起作用，在用觀察屏觀察圖象時(shí)是打開的?？扉T〔18〕是用電磁鐵控制的鍘刀式快門，進(jìn)行攝影時(shí)，快門先是閉合的，快門的擋光片上固定的小反光鏡，能將入射光反射到光敏管〔26〕上，光敏管再根據(jù)接受到的光的強(qiáng)弱，通過電子線路，控制電磁鐵吸放擋光片的時(shí)間，以實(shí)現(xiàn)正確曝光。
4.設(shè)計(jì)了應(yīng)用于寫入與讀出光路自動(dòng)曝光系統(tǒng)的控制線路，其作用原理是光／頻變換器根據(jù)被測(cè)的光訊號(hào)強(qiáng)弱，輸出不同周期的脈沖信號(hào)。打開快門時(shí)，通過時(shí)序控制，位數(shù)一定的計(jì)數(shù)器在短時(shí)間內(nèi)對(duì)這個(gè)脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，接著對(duì)時(shí)基脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，當(dāng)計(jì)數(shù)器位滿溢出時(shí)，由驅(qū)動(dòng)器關(guān)閉快門?？扉T打開的時(shí)間就等于對(duì)時(shí)基脈沖計(jì)數(shù)的時(shí)間，顯示器顯示了計(jì)數(shù)器狀態(tài)。該系統(tǒng)也可手動(dòng)控制，手動(dòng)控制時(shí)，光／頻變換器的輸出由手動(dòng)調(diào)節(jié)。
本實(shí)用新型提供的實(shí)時(shí)黑白圖片彩化儀，光路設(shè)計(jì)合理，能充分發(fā)揮主要光學(xué)部件的作用，用較少的光學(xué)部件完成較多的功能。既能充分體現(xiàn)“實(shí)時(shí)”的特點(diǎn)，又能用于“非實(shí)時(shí)”的場(chǎng)合。并在寫入和讀出光路中應(yīng)用了自動(dòng)曝光控制技術(shù)，提高了儀器的技術(shù)性能。該儀器價(jià)格低廉，操作技術(shù)簡(jiǎn)便，圖象處理后色彩鮮明，層次豐富，圖象清晰，穩(wěn)定性好，重復(fù)率高，可在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，科學(xué)研究、教學(xué)、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域的黑白圖片光學(xué)信息處理方面廣泛推廣應(yīng)用。
附圖1為本實(shí)用新型光路原理圖，圖中〔1〕為光源，〔2〕為聚光鏡，〔3〕為待處理的黑白圖片，〔4〕為快門，〔5〕為反光鏡，〔6〕為成象物鏡，〔7〕為反光鏡，〔8〕為光柵，〔9〕為記錄器件，〔10〕為光敏元件，〔11〕為聚光鏡，〔12〕為小孔光闌，〔13〕為準(zhǔn)直透鏡，〔14〕為偏振片，〔15〕為反光鏡，〔16〕為活動(dòng)反光鏡，〔17〕為濾波器，〔18〕為快門，〔19〕為反光鏡，〔20〕為觀察屏，〔21〕為活動(dòng)反光鏡，〔22〕為攝影系統(tǒng)，〔23〕為濾色片架。
圖2為活動(dòng)反光鏡〔21〕的結(jié)構(gòu)圖，也是圖1A－A的實(shí)際剖視圖。圖中Ⅰ為固定反光鏡的托架，Ⅱ?yàn)榛顒?dòng)反光鏡的短臂，Ⅲ為長(zhǎng)臂，A、B、C為支點(diǎn)，〔16〕為活動(dòng)反光鏡，〔17〕為濾波器，〔18〕為快門，〔19〕為反光鏡，〔20〕為觀察屏，〔21〕為反光鏡，〔22〕為攝影系統(tǒng)，〔24〕為手柄，〔25〕為機(jī)殼。
圖3為快門〔18〕的兩視圖，圖中〔26〕為光敏元件，〔27〕為快門擋光片，〔28〕為反光鏡，〔29〕為電磁鐵。
權(quán)利要求
1.一種由光源、聚光鏡、反光鏡、成象物鏡、光柵、記錄器件、準(zhǔn)直透鏡、濾波器、小孔光闌、觀察屏、攝影系統(tǒng)、電子控制線路等組成的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，其特征在于所說的彩化儀，用一種臥式循環(huán)式光路，其寫入光路(制作編碼片)與讀出光路(顯示假彩色圖象)分別經(jīng)過同一條循環(huán)光路，同時(shí)，在寫入光路和讀出光路中分別設(shè)置有自動(dòng)曝光控制系統(tǒng)。
2.按照權(quán)利要求
1所述的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，其特征在于所說的臥式循環(huán)光路中，寫入光路和讀出光路共用一個(gè)光源〔1〕和一個(gè)成象物鏡〔6〕。
3.按照權(quán)利要求
1所述的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，其特征在于所說的臥式循環(huán)光路中，從寫入光路轉(zhuǎn)入讀出光路時(shí)，實(shí)時(shí)記錄器件〔9〕方向不用翻轉(zhuǎn)，位置不必變動(dòng)。
4.按照權(quán)利要求
1所述的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，其特征在于該儀器的記錄器件既可以用摻鐵鈮酸鋰晶體做為實(shí)時(shí)記錄器件，也可以用超微粒干板或膠片等非實(shí)時(shí)記錄器件。
5.按照權(quán)利要求
1所述的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，其特征在于所說的讀出光路中，當(dāng)記錄器件采用摻鐵鈮酸鋰晶體時(shí)，在準(zhǔn)直透鏡〔13〕和記錄器件〔9〕之間放置有一塊口徑合適的，可濾除光線中的O光的偏振片〔14〕。
6.按照權(quán)利要求
1所述的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，其特征在于所說的自動(dòng)曝光控制系統(tǒng)是采用光敏管傳感，光／頻變換控制式自動(dòng)曝光系統(tǒng)。
7.按照權(quán)利要求
1或6所述的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，其特征在于寫入光路的自動(dòng)曝光控制系統(tǒng)的快門〔4〕采用中心快門。光敏元件〔10〕設(shè)置在記錄器件〔9〕后面，不阻擋讀出光路的平行光的足夠遠(yuǎn)的位置上。
8.按照權(quán)利要求
1或6所述的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，其特征是讀出光路的自動(dòng)曝光控制系統(tǒng)采用電磁鐵控制的鋤刀式快門〔18〕，快門的擋光片〔27〕上裝有小反光鏡〔28〕，光敏管安裝在小反光鏡的反射光路上。
9.按照權(quán)利要求
1所述的實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，其特征在于讀出光路中，儀器工作狀態(tài)(用觀察屏觀察圖象或者進(jìn)行攝影)的轉(zhuǎn)換，由活動(dòng)反光鏡〔21〕來完成，該活動(dòng)反光鏡由固定有反光鏡的托架Ⅰ，短臂Ⅱ和長(zhǎng)臂Ⅲ三部份組成，并可通過支點(diǎn)A靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。
專利摘要
一種新型實(shí)時(shí)黑白片彩化儀，屬于光學(xué)信息處理技術(shù)中黑白圖象光柵編碼彩色化儀器設(shè)計(jì)的改進(jìn)。其特征在于讓寫入光路(制作編碼片)與讀出光路(顯示假彩圖象)分別經(jīng)過同一條循環(huán)光路，改革了一般需要兩套獨(dú)立光路和光學(xué)部件的技術(shù)路線。本實(shí)用新型還具有自動(dòng)曝光系統(tǒng)和消除圖象的噪聲背景等技術(shù)措施，提高了儀器的性能，可在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，科學(xué)研究、教學(xué)、醫(yī)療診斷等領(lǐng)域的黑白圖片光學(xué)信息處理方面獲廣泛應(yīng)用。
文檔編號(hào)G02B27/46GK85203212SQ85203212
公開日1986年10月15日 申請(qǐng)日期1985年8月2日
發(fā)明者陳加鷗, 葉斌, 李永, 張良敏, 梁廣洋 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院廣州地質(zhì)新技術(shù)研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan