Преобразователь изображения

 

Изобретение относится к оптоэлектронике, может быть использовано для создания преобразователей изображений, основной частью которых являются металл-диэлектрик-полупроводник и жидкий кристалл. Целью изобретения является повышение точности преобразователя. Поставленная цель достигается тем, что в устройство, содержащее прозрачные электроды 1, слои 2 прозрачных диэлектриков, слой 3 узкозонного проводника, слой 4 жидкого кристалла, введены прозрачные подложки 7,8, пьезокерамическая шайба 9, управляемый делитель 10 напряжения, светоизлучающий элемент 12 и фотоприемный элемент 13 с необходимыми связями. При колебаниях температуры изменяется сигнал на входе фотоприемного элемента 13, который с помощью делителя 10 изменяет потенциал на торцах пьезокерамической шайбы 9, которая изменяет свою высоту, а следовательно и толщину слоя 4 жидкого кристалла.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 580778 (21) 4177032/24-24 (22) 09.01.87 (46) 07.08.89. Бюл. 9 29 (72) Н.Ф.Ковтонюк, С.Б.Одиноков, E.Н.Сальников, В.В.Беляев, С.Н.Аннин и В.С.Купрейченко (53) 681.327.11(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 580778, кл. Н 01 L 31/04, 1975. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к оптоэлектронике, может быть использовано для создания преобразователей изображений, основной частью которых являются металл-диэлектрик-полупроводник и жидкий кристалл. Целью изобретения является повышение точности

„„SU„„1499330 А 2 (5l)4 G 06 F 3/153, Н О1 L 31/04 преобразователя. 11о ставленная цель достигается тем, что устройство, содержащее прозрачные электроды 1,слои

2 прозрачных диэлектриков, слой 3 узкозонного проводника, слой 4 жидкого кристалла, введены прозрачные подложки 7, 8, пьезокерамическая шайба 9, управляемый делитель 10 напряжения, счетоизлучающий элемент 12 и фотоприемный элемент 13 с необходимыми связями. При колебаниях температуры изменяется сигнал на входе фотоприемного элемента 13, который с помощью делителя 10 изменяет потенциал на торцах пьезокерамической шайбы 9, которая изменяет свою высоту, а следовательно, z» толщину слоя 4 жидкого кристалла. 1 ил.

3 14993

Изобретение относится к области оптоэлектроники, может быть использовано для создания преобразователей изображений, основной частью которых

5 является структура металл-диэлектрикполупроводник (МДП) и жидкий кристалл, и является усовершенствованием предлагаемого изобретения по авт. св. N 580778. 10

Целью изобретения является повыше- ние точности преобразователя.

На чертеже представлена схема предлагаемого устройства.

Устройство содержит прозрачные 15 электроды 1, слои 2 прозрачных диэлектриков, слой 3 узкозонного проводника, слой 4 жидкого кристалла (ЖК), клеммы 5 и 6, первую прозрачную подложку 7, вторую прозрачную подложку 8, пьезокерамическую шайбу

9, управляемый делитель 10 напряжения, торцевой электрод 11 пьезокерамической шайбы, светоизлучающий элемент 12, фотоприемный элемент 13,генератор 14 переменного напряжения.

Слой 3 указанного проводника содержит в своем составе ориентирующий слой 15, слой 16 диэлектрического зеркала, слой 17 фотопроводника. Све- 30 тоизлучающий элемент 1? содержит излучатель 18 света и коллиматор 19.Фотоприемный элемент содержит поляризатор 20, объектив 21 и фотоприемник

22. Управляемый делитель 10 напряжения содержит источник 23 опорного напряжения, переменный резистор 24 и электропривод 25, перемещающий подвижной контакт переменного резистора

24. Первая прозрачная подложка 7 выполнена в виде волоконно-оптической пластины, закрепленной в неподвижной шайбе 26. Между слоем 4 жидкого кристалла и пьезокерамической шайбой 9 имеется полость 27. 45

Из тракта формирования изображения входное изображение поступает через первую прозрачную подложку 7,прозрачный электрод 1, слой 2 диэлектрика на слой 17 фотопроводника. Тракт 50 считывания состоит из светоизлучающего элемента 12, являющегося источником полярйзованного света, и фото-. приемного элемента 13. Фотоприемник

22 установлен в плоскости изображе- 55 ния. Выводы фотоприемника 22 подключены к входу электропривода 25, перемещающего подвижной контакт переменного резистора 24, подключенíîro к

30 4 источнику 23 опорного напряжения и управляющего потенциалом, подаваемым на торцы пьезокерамической шайбы 9.

Причем одним электродом пьезокерамической шайбы 9 является второй прозрачный электрод 2, другим электродом является торцевой. электрод 11, подключенный к подвижному контакту переменного резистора 24, через который пьезокерамическая шайба 9 жестко связана с неподвижной шайбой 26, жестко прикрепленной к первой прозрачной подложке 7.

При уменьшении линейного размера пьезокерамической шайбы 9 часть объема слоя 4 жидкого кристалла вытесняется в полость 27. Размер полости

27 выбирается таким, чтобы высота вытесненного объема жидкого кристалла не превышала нескольких микронов над уровнем границы: ориентирующий слой 15 — слой 16 диэлектрического зеркала„ Максимальная высота вытесненного объема жидкого кристалла получается при сжатии пьезокерамической шайбы 9 такой, чтобы обеспечивать минимальную высоту рабочего объема слоя 4 (1 мкм). Так, если полость 27 имеет ширину 3 мм и внутренний диаметр шайбы 9, равный 2 см,— минимальную высоту рабочего объема жидкого кристалла 1 мкм, то высота вытесненного объема превышает на 4мкм уровень границы: ориентирующий слой

15 — слой 16 диэлектрического зеркала ° Питание многослойной структуры преобразователя осуществляется генератором 14.

Принцип работы устройства заключается в следующем: на поверхнтсти раздела между слоем 17 фотопроводника и слоем 16 диэлектрического зеркала накапливается рельеф заряда, соответствующий рельефу интенсивности тракта формирования изображения, При этом в слое 4 жидкого кристалла, молекулы которого ориентированы планарно, формируется анизотропия показателя преломления для необыкновенного луча, соответствующая зарядовому распределению между слоями 17 и

16. Считывающий плоскополяризованный свет от излучателя 18 дважды проходит через слой 4 жидкого кристалла и второй раз отражается от слоя 16 диэлектрического зеркала че" рез поляризатор 20 и объектив 2l,который формирует выходное изображение, 1499330 .

10 5

50

Интенсивность прошедшего через устройство света Y ио закону Иалюса будет равна

Y = Y sin 2 q sin S/2, (1) где Y — интенсивность падающего свео та, Я вЂ” угол между плоскостью поляризации считывающего света и первоначальным направлением директора молекул слоя ЖК;

S — разность фаз обыкновенного и необыкновенного лучей на выходе слоя ЖК, определяемая из выражения

2 i — 2 Й Ь п

Ъ где d — толщина слоя ЖК;

Ъ вЂ” длина волны считывающего света;

Дп — разность показателей преломления для обыкновенного и необыкновенного лучей (двулучепреломление).

Тогда абсолютный контраст между двумя точками в выходном изображении будет определяться по формуле

2Я и оп, . a 2iidan

К= sin (— — — - ) /sin (-- — --)> (3)

Ъ "h где gn, 5n< — эффективные значения

i двулучепреломления в двух различных . точках слоя 4 жидкого кристалла, определяемые различной величиной падения напряжения в этих точках вследствие различия интенсивностей входных засветок в них, зависящие также от напряжения, приложенного к слою 4 жидкого кристалла, и от температуры слоя.

Температурный дрейф как показате-. лей преломления, так и порогового напряжения U слоя жидкого кристалла, я зависит от степени упорядоченности нематического жидкого кристалла

S ни (4) где 11 — пороговое напряжение слоя и нематического ЖК;

S — степень упорядоченности, определяемая из формулы

S C1-Т/(Т„, + 0,5)) " (5) где Т вЂ” абсолютная температура;

Т вЂ” температура просветления ° . М1

Температурный дрейф U< слоя 4 составляет в диапазоне температур

273-313 К 5 Ur/ЬТ 10 мВ/К, тогда полный температурный дрейф в этом диапазоне gU„ = 0,4 В.

При изменении Teìïepëòópr,i изменяется пороговое напряжение слал 4 жидкого кристалла, а следовательно, и разность показателей npe,помления между обыкновенным и необыкновенным лучами, что оказывает влияние на стабильность и качество выходного изображения (т,е. ведет к изменению интенсивности в каждой точке выходного изображения).

Выражения (1) и (2) показывают, что изменение показателя преломления для необыкновенного луча в слое 4 жидкого кристалла можно скомпенсировать изменением толщины слоя 4 таким образом, чтобы разность фаз света на выходе S была неизменной,,т.е.

2«2dhn

S = --------- = const

Ф

Э (6) и, следовательно, интенсивность в каждой точке выходного изображения оставалась постоянной. Интенсивность в выходном изображении контролируется фотоприемником 22, установленным в плоскости выходного изображения. Из выражения (3) видно, что величиной абсолютного контраста также можно управлять, изменяя толщину слоя 4 жидкого кристалла без изменения напряжения генератора 14. Для управления толщиной слоя 4 жидкого кристалла в устройство нля преобразовайия изображений вводится пьезокерамическая шайба 9, состоящая, например, из 48 сваренных и поляризованных слоев пьезокерамики ЦТС-19 с прослойками-электродами, электричес.;и соединенными между собой металлическими перемычками 1,такая шайба 9 позволяет производить линейные перемещения в диапазоне 0,1-5 мкм при напряжении питания 0-350 В за время от 0,5 10 до

0,5 с). Пьезокерамическая шайба 9 с одной стороны жестко крепится к электроду 1 и r çäëoæêå 8, а с другой стороны — к шайбе 11, которая жестко прикрепляется к подложке 7 (например, с помощью клея ВК-9) ° При подаче потенциала через переменный резистор 24 пьезокерамическая шайба

9 позволяет линейно перемещать подложку 8 относительно подложки 7, т.е. менять толщину слоя 4 жидкого кристалла на заданную геличину.

Управление подвижным контактом переменного резистора 24, а следовательно, и потенциалом на пьезокерамической шайбе 9 осуществляется

Составитель Л.Абросимов

Техред А. Кравчук Корректор Э.Лончакова.!

Редактор Л;Гратилло

Заказ 4694/47 Тираж 668 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". r.ужгород, ул. Гагарина,101 электроприводом 25, который позволяет регулировать толщину слоя 4 жидкого кристалла таким образом, чтобы скомпенсировать температурные изме5 нения двулучепреломления в слое 4, а также управлять динамическими параметрами выходного изображения (например, осуществить выделение участков одинаковой яркости в изображе- 10 .нии, т.е. повышать контраст в изображении относительно определенного уровня интенсивности). формула изобретения

Преобразователь изображения по авт. св. М 580778, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности преобразователя, он содержит две прозрачные подложки, первая из которых расположена на одном прозрачном электроде, вторая — на другом прозрачном электроде, элемент регулирования толщины жидкого крис- . талла, состоящий иэ пьезокерамической шайбы и управляемого делителя напряжения, выход которого подключен к торцовым электродам пьезокерамической шайбы, прикрепленным к прозрачным подложкам, светоизлучающий и фотоприемный элементы, оптически связанные между собой через вторую прозрачную подложку, выход фотоприемного элемента подключен к входу управляемого делителя напряжения.