Способ получения изображения объекта, расположенного за оптически неоднородной средой
Изобретение может быть использовано в оптической локации удаленных объектов, расположенных за оптически неоднородной средой, примыкающей к локатору. Цель изобретения - повышение качества изображения при инвариантности положения удаленных лоцируемых объектов. Способ получения изображения объекта заключается в том, что объект облучают когерентным излучением, принимают отраженные от объекта сигналы с помощью телескопа, принятый сигнал разделяют на два - информационный и опорный сигналы, фокусируют телескоп на оптически неоднородную среду и в плоскости фокусировки располагают регистрирующие среды, на которые направляют разделенный на два луча информационный сигнал и разделенный на два луча опорный сигнал, причем направляют опорные лучи на регистрирующие среды под разными углами, формируют две голограммы. Одну из них преобразуют в фазовую голограмму, которую используют в качестве голографического фильтра, который контактно накладывают на другую голограмму, и восстанавливают изображение объекта. 2 ил.
Изобретение относится к способам получения изображений объектов, расположенных за оптически неоднородной средой, примыкающей к локатору, и может быть использовано в оптической локации таких удаленных объектов, как космические аппараты и астрономические объекты. Известен способ получения изображений объекта, в котором для исключения фазовых искажений с помощью вспомогательного сдвигового интерферометра измеряют в реальном времени относительные фазовые разности волнового фронта изображений и используют их для устранения фазовых искажений. Известен способ получения изображений объектов, расположенных за оптически неоднородной средой, включающий облучение объектов когерентным излучением, прием отраженного от объекта сигнала, разделение его на два, один из которых используют в качестве опорного, а другой информационный, формирование голограммы объекта и последующее восстановление по ней изображения. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения изображений объектов, расположенных за оптически неоднородной средой, заключающийся в облучении объекта когерентным излучением, формировании информационного излучения, выделении из него опорного излучения, записи двух голограмм при различных ориентациях опорного и информационного пучков в течение интервала времени, по крайней мере на порядок превышающего интервал корреляции фазовых изменений в турбулентной среде, получении изображения путем облучения одновременно двух голограмм одним восстанавливающим пучком. Недостатком этого способа является то, что получаемое изображение объекта недостаточно высокого качества, так как при реализации этого способа в основном компенсируются только низкочастотные составляющие фазовых задержек, обусловленных турбулентной атмосферой, в результате чего восстановленное изображение оказывается искаженным высокочастотными составляющими фазовых задержек сигнала в турбулентной атмосфере. Целью изобретения является повышение качества получаемого изображения при инвариантности к положению объекта. Способ осуществляется следующим образом. Объект облучают когерентным излучением, формируют информационное излучение, выделяя из него опорное излучение. Информационный и опорный пучки делят на два пучка, соответствующие пары которых направляют на регистрирующие среды, расположенные в плоскости фокусировки неоднородной среды под разными углами. Записывают голограммы сфокусированных изображений неоднородной среды и расфокусированных изображений объекта в один промежуток времени, одну из голограмм преобразуют в фазовую, совмещают голограммы и облучают их восстанавливающим пучком. На фиг.1 приведена схема устройства формирования голограмм; на фиг.2 - схема блока восстановления и фильтрации изображений. Устройство формирования голограмм состоит из источника когерентного излучения 1, телескопа 2, полупрозрачных зеркал 3, 9 и 10, блока 4 формирования опорных колебаний, который включает в себя линзу 5, фильтр 6 пространственных частот (диафрагму) и квантово-механический усилитель 7, зеркал 8, 11 и 12, регистрирующих сред 13 и 14 для фиксации голограмм. Блок 15 восстановления и фильтрации изображений состоит из лазера 16, голограммы 17, голографического фильтра 18, линзы 19, регистрирующей среды 20 для фиксации действительного изображения, восстановленного по голограмме. Устройство работает следующим образом. Источником 1 когерентного излучения облучают объект. Сигналы, отраженные от объекта, проходят через оптически неоднородную среду, расположенную вблизи телескопа 2, и поступают на его вход. Принятые сигналы с выхода телескопа 2 подают на полупрозрачное зеркало 3, в котором производится деление принятого сигнала. Большая доля энергии сигналов, являющейся информативной частью, направляется на полупрозрачное зеркало 9 и зеркало 11. Меньшую часть энергии сигналов, отраженных от полупрозрачного зеркала 3, направляют в блок 4 формирования опорных колебаний на линзу 5. Сигналы с выхода линзы 5 направляют на фильтр 6 пространственных частот (диафрагму). В фильтре 6 производят фильтрацию высокочастотной составляющей пространственных частот сигнала, отраженного от объекта, и направляют для усиления в квантово-механический усилитель 7. Опорные колебания с выхода квантово-механического усилителя 7 поступают через зеркало 8 на полупрозрачное зеркало 10 и зеркало 12. Информационную составляющую с выхода полупрозрачного зеркала 9 и опорные колебания, отраженные полупрозрачным зеркалом 10, направляют на регистрирующую среду 13 для формирования одной из голограмм. Информационную составляющую, отраженную от зеркала 11, и опорные колебания, отраженные от зеркала 12, направляют на регистрирующую среду 14 и регистрируют вторую голограмму. Регистрирующие среды 13 и 14 расположены в плоскости фокусировки изображения неоднородной среды. При формировании голограмм опорные колебания, подаваемые на регистрирующие среды 13 и 14, направляют под разными углами. Одну из сформированных голограмм отбеливают, тем самым производя преобразование амплитудной голограммы в фазовую голограмму. В блоке 15 восстановления изображений на амплитудную голограмму 17 накладывают фазовую голограмму 18 и облучают когерентным светом лазера 16. Диафрагированный на пакете голограмм 17 и 18 свет фокусируют с помощью линзы 19 и в плоскости экрана 20 наблюдают восстановленное изображение объекта. В результате наложения на голограмму 17 фазовой голограммы 18 при облучении их лазером 16 происходит фильтрация восстановленного изображения, в результате которой отфильтровываются фазовые искажения, обусловленные оптически неоднородной средой, расположенной на пути распространения сигнала, отраженного от объекта, к телескопу, и фокусируется изображение объекта. Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с прототипом является то, что при его реализации в восстановленном изображении компенсируются не только низкочастотные составляющие фазовых задержек, но и высокочастотные составляющие, обусловленные турбулентной атмосферой. Возможность компенсации как низкочастотных, так и высокочастотных составляющих фазовых задержек сигнала, прошедшего через оптически неоднородную среду, приводит к повышению качества изображения, восстанавливаемого по голограмме.
Формула изобретения
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБЪЕКТА, РАСПОЛОЖЕННОГО ЗА ОПТИЧЕСКИ НЕОДНОРОДНОЙ СРЕДОЙ, заключающийся в облучении объекта когерентным излучением, формировании информационного излучения, выделении из него опорного излучения, записи двух голограмм при различных ориентациях опорного и информационного пучков и получении изображения путем облучения одновременно двух голограмм одним восстанавливающим пучком, отличающийся тем, что, с целью увеличения качества получаемого изображения при инвариантности к положению объекта, информационный и опорный пучки делят на два пучка, соответствующие пары которых направляют на регистрирующие среды, расположенные в плоскости фокусировки неоднородной среды под разными углами, записывают голограммы сфокусированных изображений неоднородной среды и расфокусированных изображений объекта в один промежуток времени, одну из которых преобразуют в фазовую голограмму, совмещают их и облучают восстанавливающим пучком.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 24.04.1995
Номер и год публикации бюллетеня: 1-2002
Извещение опубликовано: 10.01.2002
