Способ отображения информации с фазового транспаранта и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах отображения информации. Целью изобретения является улучшения качества отображаемой информации путем увеличения контраста изображения фазового транспаранта. Поставленная цель достигается тем, что при визуализации фазовой информации путем модуляции фазовым транспарантом оптического излучения и изменения фазы пространственного спектра результирующего оптического сигнала производят дополнительное изменение фазы пространственного спектра, согласованное с переменной и постоянной составляющей оптической толщины фазового транспаранта. Устройство, реализующее способ, содержит источник излучения, конденсатор, фазовый транспарант, объектив и блок фильтрации. Блок фильтрации выполнен в виде пластин, состоящих из двух склеенных частей с областью изменения оптической толщины в плоскости склейки и установленных с возможностью разворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси устройства. 2 с.п. и 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) А1 (51) ) G 06 К 15/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4277312/24-24 (22) 06.07.87 (46) 15. 11.89. Бюп. N - 42 (72) С.Л.Одинцов, О.В.Рожков и И.В.Петрушко (53) 772.99 (088.8) (56) Сороко Л.M. Гильберт-оптика.

М.: Наука, 1981, с.36-38.

Авторское свидетельство СССР

В 1072074, кл. G 06 К 15/12, 1982. (54) СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ

С ФАЗОВОГО ТРАНСПАРАНТА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ .(57) Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и предназначено для использования в системах отображения информации. Целью изобретения является улучшение качества отображаемой информации путем увеличения контраста изображения фазового транспаранта. Поставленнаг(Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано при создании устройств. считывания информации, записанной на фазовом транспаранте, в т.ч. в системах отображения информации.

Цель изобретения — улучшение качества отображаемой информации путем увеличения контраста изображения фазового транспаранта.

На фиг.1 изображена оптическая схема устройства, реализующего способ; на фиг.2 — основной узел данного устройства..

2 цель достигается тем, что при визуализации фаэовой информации путем модуляции фаэовым транспарантом оптического излучения и изменения фазы пространственного спектра результирующего оптического сигнала производят дополнительное изменение фазы пространсгвенного спектра, согласованное с переменной и постоянной составляющей оптической толщины фазового транспаранта, Устройство, реализующее способ, содержит источник излучения, конденсатор, фазовый транспарант, объектив и блок фильтрации. Блок фильтрации выполнен в виде пластин, состоящих из двух склеенных частей с областью изменения оптической толщины в плоскости склейки и установленных с возможностью разворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси устройства. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Суть способа заключается в том, что при отображении информации с фазового транспаранта путем модуляции оптического излучения данным транс парантом, преобразования результирующего оптического сигнала в пространственный спектр элементарных оптических сигналов, изменения фазы элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты на величину, соответствующую сумме четверти длины излучения и половины постоянной составляющей изменения оптической толщины фазового транспаранта,и обратного преобразования пространствен )522260

НОГО спектра элементарных оптических сигналов, фазу элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты дополнительно изменяют на ье- > личину

1О где с — среднее по фрагменту значение косинуса фазового угла, соответствующего переменной составляющей оптической толщины фазового транспаранта, (— фазовый угол, соответствуюпдй постоянной составляющей изменения оптической толщины фазового транспа- 2О ранта., 1 устройство (фиг.1) включает распо-ложенные последовательно иа оптической оси источник 1, конденсатор 2, фазовый транспарант 3 с различными 25 скачками оптической толщины, размещаемый в кадровом окне 4,, объектив

5, блок 6 фильтрации и экран 7. Блок

6 фильтрации выполнен в вице склеенных пластин с осью вращения 8 (фиг.2),совпа-3п дающей с линией пересечения плоскос„ти 9 изображения источника света и плоскости склейки 1Q, наклонной к гараллельным граням пластин под углом угол р между оптической осью и нормалью 11 характеризует наклонное положение пластины относительно оптичсской оси устройства.

При склеивании пластины блока 6 фильтрации, выполненной в виде приз-,1-, мы 12, с второй аналогичной частью, блок 6 приобретает форму плоскопараллельной пластины. На наклонной грани призмы, лежащей в плоскости склейки, имеется область перепада толщины 13 в виде углубления, дно которого па. раллельно наклонной грани и удалено от нее на расстояние и . Размер области 13 такой,. что при любом рабочем положении блока 6 фильтрации проекция изображения источника на наклонную грань вписывается в эту область.

При склеивании пластин область перепада толщины либо заполняется

55 клеем с показателем преломления и» отличным от показателя преломления п, материала склеиваем х частей, либо (например, при соединении методом оптического контакта) остается заполненной газом с n< =- 1 ° При выполнении склеиваемых частей из материала с. одинаковым показателем преломления оптическая толщина блока 6 фильтрации остается неизменной для всех направлений, параллельных оптической оси, кроме направлений, проходящих через область перепада толщины. Для э ".îé области оптическая толщина изменяется скачком на величину 1, которая должна удовлетворять выражению

lо (2 ) arctg sinqp(cos(fp

-\/c)) +m}, где ф - длина волны измерения, m — целое число.

Отображение фрагментарной информации, записанной на фазовом транспаранте, происходит следующим образом.

Оптическое излучение источника, сформированное конденсатором 2, модулируется фазовым транспарантом 3, расположенным в кадровом окне ч. В результате действия объектива 5 s плоскости изображения источника 9 формируется пространственный Фурье-спектр элементарных оптических сигналов, ричем элементарный сигнал нулевой пространственной частоты занимает область„в которой располагается изображение источника излучения при отсутствии кадра с транспарантом. При прохождении через блок 6 фильтрации со скачком оптической толщины в области 13 изображения источника света изменяется фаза элементарного сигнала нулевой пространственной частоты и формируется трансформированный

Фурье-=пектр транспаранта. Слой свободного пространства между блоком 6 фильтрации и экраном 7 обеспечивает обратное Фурье-преобразование. В результате восстановления на экране отображается информация, записанная на транспаранте.

Процесс восстановления визуализированного изображения можно описать известным образом с использованием аппарата Фурье-оптики. Результаты расчета показывают, что в случае, когда показатель преломления материала склеиваемых частей диафрагм п превышает показатель преломления п материала, заполняющего область 13 (т„е. и„) и f) величина отрицательно5

, 1522260

6 го скачка оптической толщины блока перпендикулярном п1)оскости склейки, 6 фильтрации, развернутой вокруг оси удовлетворяет соотношению вращения, задается выражением

d Г cos(8 -()") )

1 (5, ")= — — —, п -n — — — "-;-- .

ГЧ cos(L < сов М. ( где ) =arcsin=n,sin(K +))/и ), ()(=arcsin ((sin()t) /и(j.

В этом случае

1, =Ъ(),/2Т, где о, =Ы„ „ +Я(2ш+1/2), о(, „ — максимальное значение переменной составляющей скачка фазы, соответствующей изменению оптической толщины.

Для полного исключения влияния наклонного расположения плоскопарал.— лельной пластины на качество изображения транспаранта с фазовой записью пластина блока 6 фильтрации располагается в имиерсионной жидкостк . В этом случае иммерсионная жидкость выбирается с показателем преломления п, равным показателю преломления и материала склеиваемых частей диафрагмы. Одна из этих частей (фиг.2) имеет углубление, которое при склеивании заполняется веществом с показателем преломления пд, отличным от и,. При п, и пластина блока 6 фильтрации имеет отрицательный скачок оптической толщины, определяемой выражением

1Е (())=d (nr е ace(() 9)) /ссе 9

I где 8 =arcsinP(n

В процессе работы устройства разворот пластины блока 6 относительно начального положения (8=0) обеспечивает уменьшение скачка оптической толщины до величины, которая для конкретного отображаемого транспаранта (из имеющего набора последовательно сменяемых транспарантов) является оптимальной с точки зрения описанного способа отображения информации.

В случае, когда пластины блока 6 расположены в иммерсионной жидкости, величина отрицательного изменения ойтической толщины в направлении, 1.г где (:) ()! )(и)(+)1(2т+1 /2), с(„„ — минимальное значение переменной составляющей скачка

10 фазы, соответствующей изменению оптической толщины, при этом показатель преломления имерсионной жидкости равен показателю преломления склеенных частей диафрагмы.

Формула изобретения д arctg ((1 — с) ссе (()с/2) /() +c)7, где с — среднее значение косинуса фазового угла, соответствующего переменной составляющей оптической толщины фазового транспаранта, Ч) — фазовый угол, соответствующий постоянной составляющей изменения оптической толщины фазового транспаранта.

2. Устройство для отображения ин-,. формации с фазового транспаранта, содержащее расположенные последователь50

1. Способ отображения информации

20 с фазового транспаранта, основанный на пространственной модуляции оптического излучения фазовым транспарантом переменной оптической толщины, преобразования результирующего опти25 ческого сигнала в пространственный спектр элементарных оптических сигналов, изменении фазы элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты на величину, соответщ ствующую сумме четверти длины волны излучения и половины постоянной сос" тавляющей изменения оптической толщины фазового транспаранта, и обратном преобразовании пространственного

35 спектра. элементарных оптических сигналов, отличающийся тем, что,с целью повышения контраста отображаемой информации, фазу элементарного оптического сигнала нулевой про40 странственной частоты дополнительно изменяют в соответствии с величиной модуляции оптического измерения фазовым транспарантом на величину

1522260,но на оптической оси источник света, конденсор, фазовый транспарант,. объ ектив и блок фильтрации, о т л и, ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности устройства, блок фильтрации состоит из двух склеенных пластин с областью изменения оптичес1 кой толщины в плоскости склейки на величину

Ь 1 3ДЫ/2 м, где 9 - длина. волны излучения, причем пластины блока фильтрации ус15 тановлены с возможностью разворота вокруг оси, перпендикулярной оптической оси устройства и проходящей через область изменения оптической толщины в плоскости склейки пластин, и расположены в задней фокальной плоскости ъектива.

3. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что склеенные пластины блока фильтрации выполнены в виде клиньев, а величина отрицательного изменения оптической толщины в плоскости склейки в направлении, перпендикулярном сторонам пластины, ) ,, удовлетворяет соотношению !

1 где о, = с(„„„„+К(2т+1/2), o(Ä „ — максимальное значение переменной составляющей скачка фазы, соответствующей изменению оптической толщины, m - целое число.

Ф

4. Устройство по п.2, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что склеенные пластины блока фильтрации помещены в иммерсионную жидкость, а величина отрицательного изменения оптической толщины в направлении, перпендикулярном плоскости склейки, удовлетворяет соотношению

1<=3oL

152226Р

Составитель А.Краснов

Техред Л.Сердюкова Корректор А.Обручар

Редактор М.Товтин

Заказ 6967/49 Тираж 668 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьгтиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101