Оптическая система восстановления изображения

 

ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащая резонатор, образованный глухим и выходным отражателями, активную среду, размещенную внутри этого резонатора, положительную линзу и систему регистрации восстанавливаемого изображения, причем выходной отражатель резонатора совмещен с передней фокальной плоскостью, указанной линзы ,а система регистрации восстанавливаемого изображения - с ее задней фокальной плоскостью, о тличающаяся тем, что, с целью повышения яркости и качества восстанавливаемого изображения исходного объекта, имеющего равномерное распределение яркости, глухой отражатель резонатора вьтолнен в виде ячейки обращения волнового фронта, a его выходной отражатель - в виде полупрозрачного зеркала с отверстиями , координаты которых соответствуют нулевым значениям функции распределения интенсивности Фурье-спектра исходного объекта.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ и

РЕСПУБЛИК

„Я0„, 108380

3(5ц С 02 В 27 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н сстссснсмн ссндссвъстви (21) 3622570/18-10 (22) 15.07.83 (46) 15.08.84. Бюл. N- 30 (72) В.К.Аблеков, Ю.Н.Денисов, M.Ф.Дмитриев, С.А.Колядин и А.В.Фролов (53) 535.8(088.8) (56) 1. Кольер P., Берхарт К., Лин Л.

Оптическая голография. M., "Мир", 1973, с. 237-24!.

2, Дж.Строук. Введение в когерентную оптику и голографию. М., "Мир", с.325(прототип).

{54) (57) ОПТИЧЕСКАЯ CHCTENA ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащая резонатор, образованный глухим и выходным отражателями, активную среду, размещенную внутри этого резонатора, положительную линзу и систему регистрации восстанавливаемого изображения, причем выходной отражатель резонатора совмещен с передней фокальной плоскостью, указанной линзы,а система регистрации восстанавливаемого иэображения — с ее задней фокальной плоскостью, о т" л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повыщения яркости и качества восстанавливаемого изображения исходного объекта, имеющего равномерное распределение яркости, глухой отражатель резонатора выполнен в виде ячейки обращения волнового фронта, а его выходной отражатель — в виде полупрозрачного зеркала с отверстия- Я ми, координаты которых соответствуют нулевым значениям функции распределения интенсивности Фурье-спектра исходного объекта.

1 1 108

Изобретение относится к приклад. ной оптике и может быть использовано для повышения яркости и качества восстанавливаемого изображения объекта по распределению интенсивности его Фурье-спектра для систем передачи и обработки оптической информации, Известно голографическое устройство для восстановления изображения 1О объекта по распределению интенсивности, зарегистрированному в Фурье" области с использованием опорной волны, содержащее системы формирования предметной и опорной волн, первую15 линзу и регистрирующую среду, например фотопластину, в задней фокальной плоскости этой линзы на фотопластинке регистрируется интерференционная картина(голограмма)в виде распре-, деления .интенсивности двух волн, комплексные амплитуды которых в плоскости голограммы являются Фурьеобразами объекта и опорного источника. расположенных в передней фокальной плоскости- указанной линзы (1).

При освещении такой голограммы, установленной в передней фокальной плоскости второй линзы, плоской волной в задней фокальной плоскости этой линзы будет иметь место восста- З0 новление двух сопряженных изображений исходного объекта и изображения опорного источника.

Однако в образовании действительных сопряженных изображений участвует лишь несколько процентов подающей световой энергии, поскольку остальное излучение проходит без дифракции напрямую и теряется. Этим обусловлена низкая яркость изображе- 40 ния.

Наиболее близкой к предлагаемой по технической сущности является оптическая система восстановления изображения, содержащая резонатор, 45 образованный глухим и выходным отражателями, активную среду, разме.щенную внутри этого резонатора, положительную линзу и систему регистрации восстанавливаемого изображения, причем выходной отражатель резонатора совмещен с передней фо,кальной плоскостью указанной линзы, а система регистрации восстанавливаемого изображения — с ее задней

55 фокальной плоскостью 1.2).

В этой системе глухой отражатель ,выполнен зеркальным, а выходной

380 2 представляет собой голограмму исходного объекта. При этом яркость формируемых в нем изображений заметно повышается по сравнению с предыдущей конструкцией.

Однако известное устройство позволяет использовать лишь 50Х мощности лазера для образования исходного изображения, так как здесь формируются два действительных иэображения.

Кроме того, в таком резонаторе полностью не обеспечивается условие самовоспроизводства волнового поля при каждом циклическом обходе резонатора, что приводит к амплитуднофазовым искажениям в формируемом изображении и, как следствие, к ухудшению его качества.

Цель изобретения — повышение яркости и качества восстанавливаемого изображения исходного объекта, имеющего равномерное распределение яркости.

Поставленная цель достигается тем, что в оптической системе восстановления изображения, содержащей резонатор, образованный глухим и выходным отражателями, активную среду, размещенную внутри этого резонатора, положительную линзу и систему регистрации восстанавливаемого изображения, причем выходной отражатель резонатора совмещен с передней фокальной плоскостью указанной линзы, а система регистрации восстанавливаемого изображения — с ее задней фокальной плоскостью, глухой отражатель резонатора выполнен в виде ячейки обращения волнового фронта, а его выходной отражатель — в виде полупрозрачного зеркала с отверстиями, координаты которых соответствуют нулевым значениям функции распределения интенсивности Фурье-спектра исходного объекта.

На чертеже представлена оптическая схема предлагаемой системы.

Оптическая система восстановления изображения объекта по распределению интенсивности его Фурье-спектра содержит резонатор, образованный глухим отражателем 1,выполненным в виде ячейки обращения волнового фронта, например полого стеклянного св6товода, наполненного сероуглеродом, и выходным отражателем 2, выполненным в виде полупрозрачного зеркала с отверстиями, координаты которых соответствуют нулевым зна1!08380

Составитель В.Кравченко

ТехредЕ. Кастелевич Корректор Л.Авраменко

Редактор М.Бандура

Заказ 5858/31 Тираж 497 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4 чениям функции распределения интенсивности Фурье-спектра исходного объекта. Внутри резонатора размещено активное тело 3, а на его выходе — положительная линза 4 с фокус- 5 ным расстоянием

При этом передняя фокальная плоскость линзы 4 совмещена с выходным отражателем 2, а ее задняя фокальная плоскость — с ситемой регистрации восстанавливаемого изображения

5, выполненной, например, в виде фотопластинки.

Предлагаемое устройство работает следующим образом. f5

При рассмотренном выполнении резонатора внутри него формируется самосогласованное поле, т.е. поле, . распределение которого в любом поперечном сечении резонатора воспро- 20 изводится как по амплитуде, так и по фазе после каждого его обхода.

При этом в резонаторе возбуждается такая структура самовоспроизводящегося поля, которая имеет минималь- 25 ные потери. А это означает, что в поперечном сечении, совпадающем с поверхностью выходного зеркала 2, функция распределения самовоспроизводящегося поля имеет нулевые зна- 30 чения, лежащие в местах отверстий этого зеркала.

Таким образом, нули самовоспроизводящегося поля в плоскости выходно го зеркала 2 совпадают с нулями функции распределения интенсивности

3S

Фурье-спектра объекта. Поскольку возбуждаемое внутри резонатора поле является аналитической функцией,,которая однозначно определяется

40 своими нулями, оно совпадает с рас-. пределением Фурье-спектра объекта.

Итак, внутрирезонаторное поле падает на выходное зеркало 2, частичнб отражается от него, проходит через активную среду 3, усиливаяаь 8 ней, падает на ячейку обращения волнового фронта 1 и отражается от нее таким образом, что после обратного прохода с усилением через активную среду 3 самовоспроизводится в плос" кости выходного зеркала 2. г

Далее часть подающего поля снова отражается от зеркала 2 и остается в резонаторе ппя поддержания колеба" ний, а часть проходит сквозь это зеркало, причем структура поля совпадает с распределением Фурье-спектра объекта °

Излучение, выходящее из резонатора через зеркало 2, размещенное в передней фокальной плоскости линзы

4, формирует в задней фокальной

ПЛОСКОСТИ ЭТОЙ ЛИНЗЫ ТОЛЬко ОДНО Из ображение исходного объекта, -имеющего равную яркость, которое регист" рируется на фотопластину 5. Реализация такого формирования обусловлена тем, что линза 4 в данном случае осуществляет Обратное преобразованиЕ

Фурье.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет по сравнению с базовым объектом — прототипом повысит качество восстанавливаемого изображения за счет устранения иска" жений, вносимых активной средой и ограниченными зеркалами дифракционные искажения, а также в 2 раза увеличить яркость изображения благодаря тому, что восстанавливается одно действительное изображение вместо двух в прототипе.