201403. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés fénynyaláb átmérőjének meghatározására
1 HU 201403 B 2 fotoérzékelőmátrixra eső fénynyaláb nyalábátmérője jó pontossággal meghatározható. Mivel statisztikai kiértékelésről van szó, a mérés kevésbé függ a rendszer rezgéseitől és a paraméterek bizonytalanságaitól. A feladat megoldására továbbá olyan fénynyaláb átmérőjének meghatározására szolgáló elrendezést hoztunk létre, amely elrendezésnek egymástól meghatározott távolságban sorban elrendezett fényérzékelő elemeket tartalmazó fotoérzékelőmátrixa van, ahol a fotoérzékelőmátrix fotoérzékelősora a fénynyaláb útjában - előnyösen hozzá merőlegesen van elrendezve, és a fotoérzékelőmátrix kiértékelőrendszerrel van összekötve, és a találmány szerint a fotoérzékelőmátrix a fotoérzékelősorral párhuzamos irányú egyenesbe vezető vezetéken, mozgathatóan van elhelyezve és lineáris mozgást biztosító meghajtószervvel van mozgásátviteli kapcsolatban. Előnyös, ha a vezeték a mozgásirányra merőlesen elrendezett, egymással párhuzamos laprugókból kialakított, két laprugópárral van kialakítva, ahol a laprugópárok egy-egy laprugójának egyik vége mereven van befogva, míg a laprugópárok másik laprugója elmozdulást megengedően a fotoérzékelőmátrix tartóeleméhez kapcsolódik. A találmány szerinti elrendezés egy előnyös kiviteli alakjánál a fotoérzékelőmátrix CCD fényérzékelőszenzor. Egy másik kiviteli alak szerint a CCD fényérzékelőszenzort védő üveglemez el van távolítva. A CCD fényérzékelőszenzor előtt tükör helyezhető el. A CCD fényérzékelőszenzor érzékelő felülete előtt fényszűrő vagy tükör lehet. Az aránylag nagy kiterjedésű (256 -4 2048 érzékelőelemes) fotoérzékelőmátrixot (mely javasoltan egydimenziós, tehát fotoérzékelősorról van szó) aránylag könnyű a mérendő fénynyaláb alá pozícionálni. A megvalósítási javaslat szerint CCD vonalérzékelőt használva a mérőrendszer helyigénye is aránylag kicsi (összehasonlítva más módszerekkel), tekinteve, hogy a mozgatás nem kíván különösen nagy pontosságot és rezgésmentességet, továbbá a CCD szenzor pozicionálása a CCD szenzor saját jeleinek a segítségével történik. Az alábbiakban a találmány szerinti eljárást és az azt foganatosító elrendezést példák kapcsán rajz segítségével ismertetjük, ahol a rajzon az 1. ábra a fotoérzékelősor és a fénynyaláb viszonylagos helyzetét mutatja, a 2. ábra a fénynyaláb és egy érzékelőcella viszonylagos távolsága (X), mint az érzékelőcellából kiolvasott fotoexpozíciós érték (E) függvénye (számítógépes szimuláció eredméye), a 3. ábra a találmány szerinti eljárás egy lehetséges folyamatábrája, a 4. ábra a találmány szerinti elrendezés blokksémája, az 5. ábra a találmány szerinti elrendezés vezetékének vázlata, a 6. ábra szűrő vagy a tükör elhelyezése a CCD szenzoron. A találmány szerinti eljárás során (1. ábra) 1 fotoérzékelőmátrix egy (vagy egyetlen) la fotoérzékelősorára vetítünk 3 fénynyalábot, amelynek az la fotoérzékelősorral párhuzamos D szélességét mérjük, miközben az 1 fotoérzékelőmátrixot az la fotoérzékelősorával párhuzamosan 2 nyíl irányában mozgatjuk. Az 1 fotoérzékelőmátrix fotoérzékelőelemeiből bizonyos időközönként (expozíciós idő) kiolvassuk a két kiolvasás közti fotoexpozíció értékét (ez a fotoérzékelőelemre eső fényteljesítmény edőbeli integrálja). Azon fotoérzékelőelemek, melyek már áthaladtak a fénynyaláb alatt, egy (a mozgatás adott pillanatbeli sebességétől függő) maximális expozíciós értékkel exponálódnak. Azok az elemek, melyeket az expozíció időtartama alatt nem ért fény, egy minimális (háttér és sötét) szinttel exponálódnak. Azon fotoelemek, melyek az expozíciós idő végén történő kiolvasásnál éppen a fénynyaláb alatt tartózkodnak (részben vagy egészben), a fénynyaláb intenzitáseloszlásából és az érzékelőelem helytől (az érzékelőelem területének egyes pontjainak fotoérzékenysége eltérő) függő fotoérzékenységeloszlásából számított tér és időfüggő konvolúciós integrál által meghatározott átmeneti fotoexpozíciós értékeket vesznek fel, ahol E (X)- fii I (x, y) x gi (xo+ vT -x g2 ) x 0 —00 —00 (y) dx dy dr (1) ahol a koordinátarendszer középpontja (0,0) a fényfolt geometriai középpontja E (X) - az expozíciós érték X - xo + v tE élátmenet helyzetnél, v - az érzékelőablakok sebessége, mely x irányú, xo - az érzékelőablak belépőéléne'k kezdeti pozíciója az expozíciós időtartam elején. I (x, y) - a fényfolt intenzitáseloszlása, gl és g2 - pedig egy fotoérzékelőablak x ill. y irányú fotoérzékenységeloszlása. tE = ~ az expozíciós időtartam, ahol d - a fotoérzékelősor fotoelemeinek elmozdulása (x irányban) két egymást követő expozíció között. Amennyiben az I (x, y) intenzitáseloszlás x és y függvényében szeparálható, E (X) legyszerűsödik. E (X) -A J J Ix (x) gi (xo + v t -x) dx dr 0 -oo (2) ahol Ix (x) - a fényintenzitás függvénye x irányban, A - az y irányú integrálásból integrálásból eredő állandó. Ezen átmeneti expozíciós értékekből készítünk statisztikát. Példaként a 2. ábrán látható a fenti konvolúciós integrál számítógépes szimulációjának inverze Gauss-eloszlású lézernyalábokra, ahol a vízszintes tengelyen a relatív expozíciós érték (maximuma 50), a függőleges tengelyen pedig a kiolvasás időpontjában az érzékelőszenzor-ablak belépőélének és a fénynyaláb közepének pillanatnyi távolsága szerepel. Ennél a példaként említett számításnál az expozíciós időtartam olyan hosszú, hogy az expozíció elején (az 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 3
