201403. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés fénynyaláb átmérőjének meghatározására
1 HU 201403 B előző kiolvasásnál) még nem éri számottevő fény a mérendő fénynyalábból az átmeneti expozíciós értékkel kiolvasott szenzor elemeket. (Ez a gyakorlati mérésben is így van.) A 2. ábrán D a fénynyaláb átmérője, S a szenzorablak szinuszoidálisnak tekintett belépőélének átmeneti szélessége. Az expozíciós értékek (E) függvényében fölvett statisztikai eloszlás függvénye egyenletes mozgatás (állandó sebesség) estén arányos a 2. ábra azon X(E) függvényével, melyhez ugyanaz a fénysugár ármérő (D) tartozik. A gyakorlati mérés során az átmeneti expozíciós értékek statisztikai eloszlásából meghatározható, hogy a mért értékekből készített statisztika melyik D átmérőre jellemző görbének felel meg, és ebből a fénynyaláb ármérője bizonyos pontossággal meghatározható. A mérés pontossága függ a szenzor- elemek technológiai pontosságától (ablak, szélesség, fotoérzékenység, S paraméter), valamint a kiértékelt fotoexpozíciók számától. A találmány szerinti eljárás során a 3. ábra szerinti intézkedéseket az alábbi sorrend szerint végezzük: a) fénynyaláb pozicionálása az 1 fotoérzékelőmátrixra (előnyösen CCD fényérzékelőszenzor), b) az 1 fotoérzékelőmátrix la fotóérzékelősorával párhuzamos mozgatása, c) a mérés indítása, a kiértékelőrendszer (számítógép) számláló memóriáinak nullázása, d) mérések számának beállítása, e) fotoelektromos értékek kiolvasása az 1 fotoérzékelőmátrixból az érzékelőelemek sorrendjében, f) az érzékelőelemek fotoelektromos jeleit komparálással vagy analóg-digitális átalakítással válogatjuk külön (1, 2....n számú komparálási szintek szerint), g) a mért, kvantált értékeket hozzárendeljük egyegy áramköri 1, 2....n memóriához úgy, hogy a megfelelő 1, 2...n memóriában tárolt egész számhoz 1-et hozzáadunk (minden mérési sorozat elején ezen számláló memóriákat lenullázzuk, lásd c)), h) ellenőrizzük, hogy megtörtént-e az előírt számú mérés (jelkiolvasás), ha nem, folytatjuk az érzékelőelemek fotoelektromos értékeinek kiolvasását, ha igen, úgy a 1, 2.....n számláló memóriákban tárolt gyakorisági eloszlásfüggvényt a különböző fénysugárátmérőkhöz tartozó, szintén memóriában tárolt 1, 2...k etaloneloszlásfüggvényekkel hasonlítjuk össze, ahol k = 1....M (M = etaloneloszlás függvények száma). A fénysugár átmérőjének azt az értéket fogjuk tekinteni, amelyhez tartozó etaloneloszlásfüggvénynek a mért függvénnyel vett n....rM korrelációs együtthatója a legnagyobb (rmin - a mérési pontosságtól függő minimális korrelációs együttható), i) amennyiben a fotoelektromos jeleket (pl. expozíciós értékét) szolgáltató fotoérzékelőmátrix mozgatása során változik a mozgatás sebessége úgy, hogy a változás egy kiolvalási ciklus idején elhanyagolhatóan kicsiny, akkor a g) pontban foglalt hozzárendelésnél nem az expozíciós érték [2. képlet E (X)], hanem ennek a pillanatnyi sebességgel vett szorzata [E (X) v(t)] szolgál alapul. A mérés külön előnye, hogy az érzékelőmátrix fénynyalábhoz képesti helyzete és sebessége csak az érzékelőelemek jeleiből, két egymás utáni kiolvasási sorozat értékeinek az összehasonlításával meghatározható, így semmilyen más külső érzékelőre és mérésre nincsen szükség, továbbá a statisztikai kiértékelés egy következményeként a mérési eljárás csak kevéssé érzékeny a zavaró rezgésekre és az 1 fotoérzékelőmátrix mozgatásának egyenetlenségeire. Másodpercenként 2000 expizíció és 13 pm-es fotoértékelőelem rasztertávolság esetén 1 pm-es fénynyaláb (Gauss-eloszlású) mérésekor 0,2 pm-es pontossághoz 12 másodperc, 0,1 pm-es pontossághoz 58 másodperc szükséges. Ebben az esetben nem a teljes statisztikai görbe, hanem annak csak néhány átlagolt intervalluma kerül kiértékelésre, mivel ez méréstechnikai okokból egyszerűbb és olcsóbb. Az 1 fotoérzékelőmátrix mozgatásának beindítás előtt (még álló szenzormátrixszal), vagy utána (mozgó szenzormátrixszal) történik az úgynevezett durva mérés. Ennek során hozzávetőlegesen lemérjük a fénynyaláb ármérőjét. Itt a mérés pontossága megfelel az érzékelőelemek rasztertávolságának. Ez a mérés elvégezhető egyetlen expozíció alatt, a fénynyaláb által megvilágított fotoérzékelőelemek számának a meghatározásával, és itt még nem történik konvolúciós számítás. Amennyiben a fenti mérés pontosságát növelni kívánjuk, kezdetét veszi az úgynevezett finom mérés. Ennek során a korábban ismertetett konvolúciós inverz számítással, a kiértékelőrendszer memóriájában táblázatosán tárolt adatok alapján az átmeneti expozíciós értékekből készítünk statisztikát, és a statisztikába vett értékek számától függő pontossággal meghatározzuk a fénynyaláb pontosabb méretét. Ez a méret sokkal (:15) kisebb is lehet, mint a szenzorelemek cellaméretei. Mivel a mérendő fénynyaláb fénysűrűsége lényegesen nagyobb lehet a fotoérzékelőelemek telítési értékénél, a fotoérzékelőmátrix előtt igen jó visszaverőképességű tükröt, vagy az érzékelőmátrix felszínén igen erős (OD-4) szűrőt használunk, a mérendő fénysűrűségtől függően. A tükröző illetve szűrő rétegek azonban befolyásolják a fénysugár menetét, így a tükör illetve a szűrő paramétereitől függően a kiértékelésnél használt (rendszer memóriába vitt) táblázatot módosítani kell. A találmány szerinti eljárás egy másik változata szerint a fénynyaláb impulzusszerűen modulált. A találmányi eljárás egy további harmadik változata szerint a fotoérzékelőelemek nem fotoexpozíciót (időbeli integrált), hanem pillanatnyi értéket (érzékelőelemre jutó fényteljesítményt) mérnek. A találmányi eljárás utóbbi két változatában nem a 2. ábra szerinti konvolúciós integrál inverz függvénye, hanem a fénynyaláb és az adott érzékelő viszonylagos helyzetének függvényében az érzékelőcellára eő adott pillanatbeli fényteljesítmény inverz függvénye a statisztika kiértékelésének az alapja, tehát az etalon eloszlási függvények numerikus értékei eltérnek az eljárási lépésekben leírt alapértelmezés numerikus értékeitől. Ezzel az eltéréssel az utóbbi két változat kiértéklése, előnyei és leírása megegyezik az első változatéval, és vonatkoznak rájuk a leírás további részének általános szempontjai. A 4. ábrán látható a találmány szerint kialakított elrendezés egy kiviteli alakjának blokksémája. Az 1 fotoérzékelőmátrix - előnyösen CCD fényérzékelőszenzor (Charge Coupled Device) - egymástól meghatározott távolságban sorban elrendezett 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
