Проекционная система

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (is) 705405

Союз Советскик

Социалистических

Республик (6! ) Дополнительное к аат. сеид-еу (22) Заявлено 01.0676 (21) 2367533/18-10 (51)М. Кл.2

G 02 В 27/18 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР

Ао делам изобретений н открытий (23) Приоритвт— (53) УДК 535. 88 (088.8) Опубликовано 25.1279. виоллвтень Щ 47

Дата опубликования описания 28. 12. 79 (72) Авторы изобретения

О. В. Рожков и Л. Н. Тимашова (71) ЗаяВИтЕдЬ Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного

Знамени высшее техническое училише им. Н. Э. Баумана (54) ПРОЕКЦИОННАЯ СИСТЕМА.Целью изобретения является повышение контраста и, следовательно, Изобретение относится к системам отображения информации и может быть использовано для проецирования цветных изображений, записанных на фаэо" во-оптическом носителе. 5

Фазово-оптическая запись является прозрачной для проходяцего светового потока и не имеет цвета. Но растрированная фазово-оптическая запись обладает значительным хроматизмом. Ис- 10 пользование этой особенности позволяет создать многоцветную систему отображения информации, записанной на фазово-оптическом носителе.

Известны проекционные системы (11 для получения цветных изображений двумерной:фазово-оптической записи объекта, вынолченной в виде фазовых решеток, ориентированных в трех направлениях, попарно образукщих меж- 2g ду собой угол в 120 . Ориентация решетки кодирует один иэ трех основных цветов в изображении объекта.

Запись трех решеток, соответствуюших бсновным цветам, на один и тот 25 же участок носителя позволяет -полу.чить любой промежуточный цвет в изображении. Амплитуда решетки определяет освешенность в изображении объекта.

Проекционная система содержит источник света с оптической системой, кадровое окно для установки в нем записи, маску, оптически сопряженную с источником., в непосредственной близости к которой установлен диск из трех пар диаметрально противо-. положных секторных цветных светафильтров с различными спектральными характеристиками, ось сймметрии каждой из которого перпендикулярна одному из направлений записи, объектив оптически сопрягакший плоскость записи с поверхностью экрана. В этой системе резмер и форма маски совпадают с размером и формой изображения источника света.

Известная проекционная система имеет недостаточный контраст проецируемого изображения, что обусловлено прохождением на экран паразиткой фоновой засветки через секторные светофильтры диска. Указанная засветка обусловлена шумами фазово-оптического носителя и рассеянием светового потока оптическими элементами систеMbI ° !

705405 качества цветного изображения, соз— даваемого проекционной системой, за счет уменьшения уровня фоновой засветки экрана .

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемой системе маска выполнена в виде непрозрачной пластины с шестью щелями, Продольные оси щелей пересекаются на оптической оси проекционной системы и параллельны осям симметрии пар секторных светофильтров. Размеры и форма щелей совпадают с изображением источника света, образованным дифрагированными на записи лучами, Hà фиг. 1 изображена оптическая схема описываемой проекционной системы: в соответствии с данным изобретением на фиг. 2 — дифракционное изо» бражение источника света (для одной щели), где цифрами обозначены нижняя

И верхняя границы диапазона длин волн видимого спектра.

Описываемая проекционная система (фиг. 1) содержит источник света 1 с .оптической системой 2, кадровое окно (не показано) для установки в нем носителя 3 двумерной фазово-оптической записи ббъекта, маску 4, оптически сопряженную с источником . и выполненную в виде непрозрачной пластины с шестью щелями, продоль- 30 ные оси которых пересекаются на оптической оси проекционной системы.

В непосредственной близости за маской размещен диск 5, составленный из "трех пар диаметрально противопо- 35 лбжных секторных светофильтров с различными спектральными характеристиками, оси симметрии каждой из пар которого параллельны продольным осям щелей и перпенцикулярны оцному из 4() направлений записи, Объектив б сопрягает плоскость записи с поверхностью экрана 7.

Устройство работает следующим образом.

Фазово-оптический носйтель 3 с записью объекта, установленный в кадровое бкно, освещается бельм светом от источника 1 с помощт ю оптической системы 2. Оптическая система 2 проецирует иэображение источника -на маску 4. При отсутствии записи на носителе 3 свет проходит через носитель не отклоняясь от первоначального направления. и попадает на непрозрачную центральную часть маски 4. Экран 7 в эт@м случае остается темным. На участках носителя 3 с записью свет дифрагирует в направлении, перпендикулярном ориентации штрихов фазовой решетки. Так как фаэово-оптическая QQ запись объекта выполняется в виде фазовых решеток, ориентированных в трех направлениях, попарно образующих между собой угол в 120, на маске 4 -образуются три симметричные относительно иэображения нулевого порядка дифракции и ориентированные также под углом 120 друг к другу дифракционные изображения источника света. Полихроматический свет, дифрагированный фазовой решеткой каждого определенного направления, проходит через диаметрально противоположные щели маски 4 и одну из трех пар светофильтров диска 5 . В результате проекционный объектив б формирует цветное изображение записи на экране 7.

Маска 4 рассчитывается, исходя из распределения световой энергии в дифракционном изображении источника, по соотношениям, известным из теории дифракции.

Дифракционное изображение источника света (фиг. 2) получено в результате дифракции на фазовой решетке, Угловое распределение света в дифракционном иэображении таково, что нулевой 8 и первый 9 порядки дифракции касаются.

Распределение световой энергии по порядкам дифракции для какой-либо длины волны излучения зависит от амплитуды фазовой решетки и от формы профиля решетки, Например, : для синусоидальной рельефно-фазовой решетки с синусоидальным профилем высотой

0,76 мкм {от дна до вершины) при показателе преломления n = 1,5 практически весь свет источника с длиной волны = 0,5 мкм распределен в первых 9-54Ъ, вторых 10-37% и третьих

11-8% порядках дифракции. Так как в образовании каждого из основных цветов участвует определенный спектральный интервал 3. — Л, а только для одной длины волны А можно найти амплитуду фазовой решетки, при которой энергия нулевого порядка дифракции равна О, то будут иметь место некоторые потери дифрагированного света.

Но КПД проецированных систем с фазовооптическими носителями близок к КПД систем с обычными поглощающими носителями (типа кинопленки).

В соответствии с изобретением размеры и форма целей маски 4 совпадают с изображением источника света, обраеованным дифрагированными лучами, т. е. с дифракционным изображением, исключая нулевой порядок дифракции.

Фоновая засветка, прошедшая на экран

7, эа счет использования такой массы, уменьшится, так как площадь щелей мала по сравнению с площадью секторных светофильтров диска 5. Следовательно, повысится контраст изображения. Геометрические параметры щели однозначно иределяются для фазовых решеток с различным профилем диаметром источника, числом порядков дифракций (9-11) в которых сосредоточена требуемая доля световой энергии

705405

Формула изобретения и значениями нижней и верхней границ видимого спектрального диапазона: а) длина щели ф, = 1,75 gd, где 1,75 коэффициент, равный отношению значений верхней (0,7 мкм) и нижней (0,4 мкм) границ видимого спектраль- 5 ного диапазона, g — число порядков дифракции, в которых сосредоточена требуемая Доля световой энергии (обычно 14 q 4.3), d — произведение увеличения оптической системы источника и диаметра источника; б) ширина щели равна d; в) удаление каждой щели от оптической оси составляет d/2.

Определим численно эффект, получа- 5 емый от использования такой маски в проекционной системе. Длина щели (при

3) рав на 5, 25d. Иинималь ный световой радиус секторного светофильтра равен 5,75d. Прозрачная для фоновой засветки площадь светофильтров в ука- 0 занной выше известной системе составляет

Sg = 91((5, 75d) — .« ), а в предлагаемой м

Sg = 6(4,25d + - - 1 °

В результате уровень фоновой засветки уменьшается по крайней мере в ЗО

3,5 раза, что обеспечивает заметное повышение контраста.

Проекционная система преимущественно для получения цветных изображений двумерной фазово-оптической записи объекта, выполненной в виде фа зовых решеток, ориентированных в трех направлениях, попарно образующих между собой угол в 120, содержащая источник света с оптической системой, кадровое окно для установки в нем записи, маску, оптически сопряженную с источником, в непосред ственной близости к которой установлен диск из трех пар диаметрально противоположных секторных цветньс светофильтров с различными спектральными характеристиками, ocb симметрии каждой из пар которого перпендикулярна одному из направлений записи, объектив, оптически сопрягакший плоскость записи с поверхностью экрана, о т л и ч а ю щ а я— с я тем, что, с целью повышения контраста изображения, маска выполнена в виде непрозрачной пластины с шестью щелями, родольные оси которых пересекаются на оптической оси проекционной системы и параллельны осям симметрии пар сектОрных светофильтров, причем длина каждой щели

Я, = 1,75qd где 1,75 — коэффициент равный отношению значений верхней (0,7 мкм) и нижней (0,4 мкм) границ видимого спектрального диапазона;

cf — число порядков дифракции, в <оторых сосредоточена требуемая доля световой энергии; d - произведение увеличения осветительной системы источника и диаметра источника; ширина равна Й, а удаление каждой щели от оптической оси разно Й/2.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии 9 44-5768, кл. 97 {5) F 4, 1969.

705405

Фиг. 2

Редактор Л. Бибер у

Составитель Г. Литвйн

Техред М.Келемеа Корректор М. Пожо

Заказ 802б/50 Тираж 588 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делаМ изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская иаб.-, д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул..Проектная, 4