专利名称:一种新型实时黑白片彩化仪的制作方法
本实用新型属于光学信息处理技术中黑白图象光栅编码假彩色化仪器设计的改进。
光学信息处理中的黑白图象假彩色编码是70年代发展起来的现代光学分支。83年北京师范大学提出“光栅编码位相型图象假彩化”新技术，利用超微粒干板或胶片(如卤化银盐干板)进行假彩色编码。84年我所和中国科学院上海硅酸盐研究所合作研究出利用掺铁铌酸锂晶体将黑白图片实时假彩化的技术，随后我所即独立研制成了应用该技术原理并加以创新的实时黑白片彩化仪。
目前，国内出现了若干应用光栅编码的假彩仪，其技术路线都是采用独立的写入光路和独立的读出光路，必须设置两套独立的光学部件，在进行写入编码转入读出显示操作时，记录器件的位置必须变动，使仪器造价提高，操作也不方便。
本实用新型正是对上述技术路线的改革，其技术要点在于采用一种卧式循环式光路，即写入光路与读出光路分别经过同一条循环式光路，能分别完成写入(制作编码片)与读出(显示假彩色图象)两种功能，从而提供一种性能优越而且价格适宜的实时黑白片彩化仪。
本实用新型采用的光路原理如图1所示。在写入光路中，光源〔1〕发出光束经聚光镜〔2〕将灯丝成象在成象物镜〔6〕的入瞳上，以获得最大的光能通过。这时光束均匀照明黑白片〔3〕，黑白片图象经成象物镜成象在记录器件〔9〕上，并经与记录器件紧贴的编码光栅〔8〕进行编码，曝光完毕后移开光栅〔8〕，这时在记录器件上制作的位相编码片即告完成，本实用新型的记录器件可用掺铁铌酸锂晶体做为实时记录器件，也可以用超微粒干板或胶片，如卤化银盐干板，重铬酸铵明胶等非实时记录器件。当使用掺铁铌酸锂晶体实时记录器件时，经曝光写入编码完毕后，立即可通过读出光路显示彩色图象。当使用卤化银盐干板，重铬酸铵明胶等非实时记录器件时，记录器件编码后，还需要经暗室显影、定影、漂白、水浸吸潮等后处理工作，才能进入读出光路操作。
从写入光路转向读出光路时，光源〔1〕转动－90°，其光束经聚光镜〔11〕成象于小孔光阑〔12〕小孔处，再经准直透镜〔13〕变为平行光照亮经编码的记录器件〔9〕，成象物镜将记录器件上的图象成象在观察屏上，此时光路经活动反光镜〔16〕(该反光镜在进行写入编码操作时收起)、滤波器〔17〕。快门〔18〕、反光镜〔19〕到达成象面。在彩色图象输出面上可用目视观察，可用照像机记录，也可用彩色放大纸印相，为了充分发挥仪器实时的特点，还可采用彩色一次成象照像机。为了校正彩色记录的偏色，光路中加有一滤色片架〔23〕。
在读出光路中，当光线通过掺铁铌酸锂实时记录器件时，会产生O光与e光，其中只有e光能够编码，O光则造成噪声背景，本实用新型在准直透镜〔13〕与记录器件〔9〕之间放置一块口径合适的偏振片〔14〕，调整好该偏振片的方向，只让光线中的e光通过，滤除o光，可使观察屏上出现的图象更清晰。而且偏振片的放置并不影响其他非实时记录器件的使用。
由于本实用新型的光学部件安排在一条循环光路中，写入光路与读出光路，可以共用一个光源〔1〕和一个成像物镜〔6〕，反光镜〔7〕也是共用的，这有利于缩小仪器体积，减少发热(只用一个光源)，降低仪器成本。同时，从写入光路转向读出光路时，实时记录器件方向不必翻转，位置也不必变动，简化了操作过程，进一步体现了“实时”的特点。
为了提高仪器性能，方便操作，本实用新型还采取了下列技术措施1.在仪器顶部设计了一套活动反光镜机构，使活动反光镜〔21〕能灵活可靠转换位置，以改变仪器的工作状态(用观察屏观察图象或者摄影)。该活动反光镜机构(如图2所示)由固定反光镜的托架Ⅰ。短臂Ⅱ和长臂Ⅲ三部份组成，托架Ⅰ的一端固定在摄影盒(也可放置一次成象片盒或彩色印相纸)一侧机壳的A点，并可绕支点A灵活转动，托架Ⅰ的另一端通过支点B和短臂Ⅱ连接，短臂通过支点C和长臂Ⅲ连接，长短臂均能灵活转动并能通过摄影盒另一侧机壳上的小槽上下滑动。长臂的末端安装有手柄〔24〕，长短臂和托架的长度设计得很精确，当长短臂沿小槽向下滑动到顶，由长臂末端手柄定位，即进入摄影状态，光路的主(中心)光线正好被反光镜〔21〕反射，垂直射入摄影盒。当长、短臂沿小槽向上提起，反光镜〔21〕盖住摄影盒，长、短臂的支点C露出机壳，长臂可转动平放到机壳上，反光镜〔21〕牢靠地紧贴在仪器上方(盖住摄影盒)，光路的主(中心)光线将直射到观察屏〔20〕，可直接观察彩色图象。
摄影盒与仪器通过机械接口紧密贴合，内部贴黑呢绒，做到不漏光，在托架后部紧贴黑绒，以防止光线经观察屏〔20〕进入摄影盒。
2.在写入光路中设有由光敏元件〔10〕和快门〔4〕以及有关控制线路等组成的自动控制曝光系统，自动控制图象的编码时间。光敏元件放置在记录器件后足够远的位置上，可以接收穿过黑白片、光栅及记录器件的透射光，测出带有图象信息的光强大小，又不会在读出光路中，阻挡平行光投影到记录器件上。光敏元件接收到光信息，转变为电信号传给电子线路，立即判断出正确的曝光时间并控制执行机构快门〔4〕的开关。快门〔4〕用中心快门，为使记录器件各部分曝光均匀，在使用感光灵敏度高的记录器件(干板、明胶板)时，黑白片前要加衰减器。只要调试好仪器，建立一个透过黑白片、光栅、记录器件三者的照度与最佳曝光之间正确的对应关系，就能正确地自动曝光，大大提高进行光栅编码的成功率。
3.在读出光路中，设有由光敏管〔26〕，快门〔18〕和装在快门挡光片〔27〕上的小反光镜〔28〕以及控制线路所组成的自动控制曝光系统，自动控制输出彩色图象的摄影和印放照片的曝光时间。图3是快门〔18〕的两视图。该快门仅在进行摄影和印放照片时起作用，在用观察屏观察图象时是打开的。快门〔18〕是用电磁铁控制的铡刀式快门，进行摄影时，快门先是闭合的，快门的挡光片上固定的小反光镜，能将入射光反射到光敏管〔26〕上，光敏管再根据接受到的光的强弱，通过电子线路，控制电磁铁吸放挡光片的时间，以实现正确曝光。
4.设计了应用于写入与读出光路自动曝光系统的控制线路，其作用原理是光／频变换器根据被测的光讯号强弱，输出不同周期的脉冲信号。打开快门时，通过时序控制，位数一定的计数器在短时间内对这个脉冲信号计数，接着对时基脉冲信号计数，当计数器位满溢出时，由驱动器关闭快门。快门打开的时间就等于对时基脉冲计数的时间，显示器显示了计数器状态。该系统也可手动控制，手动控制时，光／频变换器的输出由手动调节。
本实用新型提供的实时黑白图片彩化仪，光路设计合理，能充分发挥主要光学部件的作用，用较少的光学部件完成较多的功能。既能充分体现“实时”的特点，又能用于“非实时”的场合。并在写入和读出光路中应用了自动曝光控制技术，提高了仪器的技术性能。该仪器价格低廉，操作技术简便，图象处理后色彩鲜明，层次丰富，图象清晰，稳定性好，重复率高，可在工农业生产，科学研究、教学、医疗诊断等领域的黑白图片光学信息处理方面广泛推广应用。
附图1为本实用新型光路原理图，图中〔1〕为光源，〔2〕为聚光镜，〔3〕为待处理的黑白图片，〔4〕为快门，〔5〕为反光镜，〔6〕为成象物镜，〔7〕为反光镜，〔8〕为光栅，〔9〕为记录器件，〔10〕为光敏元件，〔11〕为聚光镜，〔12〕为小孔光阑，〔13〕为准直透镜，〔14〕为偏振片，〔15〕为反光镜，〔16〕为活动反光镜，〔17〕为滤波器，〔18〕为快门，〔19〕为反光镜，〔20〕为观察屏，〔21〕为活动反光镜，〔22〕为摄影系统，〔23〕为滤色片架。
图2为活动反光镜〔21〕的结构图，也是图1A－A的实际剖视图。图中Ⅰ为固定反光镜的托架，Ⅱ为活动反光镜的短臂，Ⅲ为长臂，A、B、C为支点，〔16〕为活动反光镜，〔17〕为滤波器，〔18〕为快门，〔19〕为反光镜，〔20〕为观察屏，〔21〕为反光镜，〔22〕为摄影系统，〔24〕为手柄，〔25〕为机壳。
图3为快门〔18〕的两视图，图中〔26〕为光敏元件，〔27〕为快门挡光片，〔28〕为反光镜，〔29〕为电磁铁。
权利要求
1.一种由光源、聚光镜、反光镜、成象物镜、光栅、记录器件、准直透镜、滤波器、小孔光阑、观察屏、摄影系统、电子控制线路等组成的实时黑白片彩化仪，其特征在于所说的彩化仪，用一种卧式循环式光路，其写入光路(制作编码片)与读出光路(显示假彩色图象)分别经过同一条循环光路，同时，在写入光路和读出光路中分别设置有自动曝光控制系统。
2.按照权利要求
1所述的实时黑白片彩化仪，其特征在于所说的卧式循环光路中，写入光路和读出光路共用一个光源〔1〕和一个成象物镜〔6〕。
3.按照权利要求
1所述的实时黑白片彩化仪，其特征在于所说的卧式循环光路中，从写入光路转入读出光路时，实时记录器件〔9〕方向不用翻转，位置不必变动。
4.按照权利要求
1所述的实时黑白片彩化仪，其特征在于该仪器的记录器件既可以用掺铁铌酸锂晶体做为实时记录器件，也可以用超微粒干板或胶片等非实时记录器件。
5.按照权利要求
1所述的实时黑白片彩化仪，其特征在于所说的读出光路中，当记录器件采用掺铁铌酸锂晶体时，在准直透镜〔13〕和记录器件〔9〕之间放置有一块口径合适的，可滤除光线中的O光的偏振片〔14〕。
6.按照权利要求
1所述的实时黑白片彩化仪，其特征在于所说的自动曝光控制系统是采用光敏管传感，光／频变换控制式自动曝光系统。
7.按照权利要求
1或6所述的实时黑白片彩化仪，其特征在于写入光路的自动曝光控制系统的快门〔4〕采用中心快门。光敏元件〔10〕设置在记录器件〔9〕后面，不阻挡读出光路的平行光的足够远的位置上。
8.按照权利要求
1或6所述的实时黑白片彩化仪，其特征是读出光路的自动曝光控制系统采用电磁铁控制的锄刀式快门〔18〕，快门的挡光片〔27〕上装有小反光镜〔28〕，光敏管安装在小反光镜的反射光路上。
9.按照权利要求
1所述的实时黑白片彩化仪，其特征在于读出光路中，仪器工作状态(用观察屏观察图象或者进行摄影)的转换，由活动反光镜〔21〕来完成，该活动反光镜由固定有反光镜的托架Ⅰ，短臂Ⅱ和长臂Ⅲ三部份组成，并可通过支点A灵活转动。
专利摘要
一种新型实时黑白片彩化仪，属于光学信息处理技术中黑白图象光栅编码彩色化仪器设计的改进。其特征在于让写入光路(制作编码片)与读出光路(显示假彩图象)分别经过同一条循环光路，改革了一般需要两套独立光路和光学部件的技术路线。本实用新型还具有自动曝光系统和消除图象的噪声背景等技术措施，提高了仪器的性能，可在工农业生产，科学研究、教学、医疗诊断等领域的黑白图片光学信息处理方面获广泛应用。
文档编号G02B27/46GK85203212SQ85203212
公开日1986年10月15日 申请日期1985年8月2日
发明者陈加鸥, 叶斌, 李永, 张良敏, 梁广洋 申请人:中国科学院广州地质新技术研究所导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan