Устройство для регистрации изображений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

828I62

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.01.79 (21) 2709027/28-12 (51)М.Кл.з G 03 6 17/00 с присоединением заявки—

Государственный комитет

:cccp (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень ¹ 17 (45) Дата опубликования описания 22.05.81 (53) УДК 772.93 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы нзооретення

С. М. Рывкин, P. А. Мустафаев, Л. Г. Парицкий, В. М. Муругов и В. В. Егоров

Ордена Ленина физико-технический институт-=. им. А. Ф. Иоффе АН СССР и Азербайджанский . политехнический институт им. Ч. Ильдрыма (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО

ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИИ

Изобретен ие относится к области регистрации оптической информации,,в частности, к косвенным методам фотографии и к спектральным п реобразователям и усилителям изображений и может быть:использовано для регистрации изображений в широком спектральном интервале, в том числе в инфракрасной области спектра, в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне,радиочастот.

Известно устройство для репистрации изображений, в:котором тонкая металлическая упругая пленка со светоотражающим покрытием .наложена на опорные диэлектрические стержни, регулярно расположенные !на пластине — осно ве из фоточувствительного полупроводникового материала. С в нешней стороны пластины-основы содержится средство для проецирования .изображения с источником излучения, а напротив светоотражающего покрытия ipacположена оптическая считывающая система. Пластина-основа снабжена прозрачным проводящим электродом, связанным с,металлической пленкой через источник постоянного тока. Источник постоянного тока вместе с металлической пленкой и электродом образуют средство для улучшения деформации пленяи в соответствии с изображением j1).

2 -.. /

При проецировании входного оптического изображения на поверхность полупроводника со стороны электрода н подключении источника напряжения, происходит перераспре".еление напряжения между полупроводником и .воздушным зазором, под действием электростатических сил металлнчвс кая пленка деформируется в соответствии со спроецированием изображения.

Поскольку упругая пленка .способна отражать свет, то модулированный, рельеф ее поверхности можно преобразовать в оптическое изображение в видимом свете с помощью, например, целевой оптиии или другой считывающей оппической системы.

К недостаткам известного устройства относятся селективная спектральная чувст,вительность в ИК-области спектра,и невозможность получать изображения m субмнллиметровом:и более длинноволновой областях.

Цель изобретения состоит в расшире нни технологических возможностей путем неселектив ного преобразования изображений z инфракрасной н более длинноволновой областях.

Указанная цель достигается тем, что средство для деформации имеет термопластнческую пленку, 1размещенную на опорных стержнях, н источник механической

828162 нагрузки .на пленки, причем пластина-основа |выполнена из материала, прозрачного для регистрируемо го излучения, а светоотражающая пленка укреплена,на одной из сторон термопластической плевки.

Для получения:высокой чув ствительносвп предпочтительно, чтобы вторая сторона термопласвической пленки имела слой чернения, кроме того, в качестве источника механической нагрузки может быть и споль„oâàí гальванический элемент, соединенный с прозрачным электродом, .расположенным на пластине-основе и со светоотражающей плен кой, либо солено ид, при этом слой чернен|ия включает фер ромагнитпые частицы. Источником механ ической нагрузки может, служить также камера, связанная с пневмоприводом, при этом края пленок укреплены на противоположных стенках каме,ры.

Существенность перечисленных особе няостей устройства для достижения указанной цели определяется следующими факторами. Источник, создающий механическую нагрузку, равномерно распределенную по площадки лле нии,:необходимым для прев ращения рельефа коэффициента упругости, вызванного радиационным нагревом в рельеф деформаций плен ки под действием указанной нагрузки. Изготовлен ие пленки из теплоизолирующего материала необходимо для устранения,растекания теплоты;вдоль ее поверхности, вызывающего размьггие изображен ия, светоотражающий слой служит для нормальной, работы считывающей системы, слой чернения — для неселективного поглощения регистрируемого из.тучения.

На фиг. 1 представлена п ринципиальная с.хе ма устройства с использован ием электростат ичеоких сил; на фиг. 2 — схема устройства,с,использованием силы м агнитпого поля; иа фиг. 3 — схема уст ойства с использованием пневматической системы.

Устройство с использованием электростатических сил, изображенное на фиг. 1, "остоит из упругой эластичной пленки 1 из теплоизолирующего материала (например, пз специальной резины), наложенной на ди электрические стержни 2, которые в регулярном порядке размещены на,прозрачной пластине 8 с нанесенным на одну из ее сторон прозрачным электропроводящим слоем 1, С наружной стороны, пленка 1 имеет напыленный металлический слой 5 из материала с высоким коэффициентом отражения света. По внутренней,поверхности на пленку нанесен слой чернения б, поглощающ ий электромагнитные излучения. В устгройстве имеется оп пическая считывающая истема 7,,регистрирующая распределенные деформации пленки по ее площади.

Устройство содержит также, источник, который в совокупности с электрода ми,3 и 5 образует источник механической нагрузки

3О

65 на у прупие,пленки 1 и 5, равномерно распределенную по площади, пленки.

Устройство работает,следующим образом.

Изображение в ИК-лучах (или:на радиочастотах) проецируется,на внутреннюю черненую поверхность б пленки 1. ИКсвет,,поглощаясь в слое чернения, про изводит,нагрев указанной плении, в |результате чего изменяется ее .коэффициент упругости

Н3 освещенных участках изо бражения. Та ким образом в результате экспон ирова ния создается рельеф коэффициента упругости пленки, соответствующий спроецированному изображен ию.

Для превращения указанного рельефа в рельеф деформаций пленки и .последующего оптического считы ван ия,,включают,источник 8, создающий равноM-,pно распределенную напрузку по всей поверхности плении. Нагретые участки пленки локально дефо рмируются (прогибаются,между опорным и стержнями) в большей степени, чем участки, слабо нагретые. Рельеф деформаций превращается оптимической системой 7 в видимое оптическое изображен ие на экране (не показан).

Для стиран ия изображения распределенная,нагрузка сн имается (включают напряжение,п|ита н ия) и освещение,прекращаIoT. В следствие теплообмена с окружающим воздухом температура плении за непродолж ительное время выравнивается и уcTlpoHство:вновь готово для получения оптического изображения.

Для создания распределенной нагрузки на пленку, кроме электрической, может быть использована сила магнитного поля, для чего в слой чернения, вводятся микрочастицы ферромагнитного материала (например, никеля) и устройство помещается в однородное магнитное поле соленоида 9. Вк;почение силы для появлен ия .изображен. п1 в этом случае осуществляется пропусканием тока через обмотку соленоида. При использовании магHHTH0I поля,не требуется ,источника высокого постоянного напряжения. Кроме того, отпадает необходимость использовать электропроводяшпе матер иалы для изготовления пластины 4. Это в ,свою очередь приводит .к возрастанию чувствительности устройства в длинноволHîâîé области спектра, поскольку, повышается прозрачность пластины 3 вследствие уменьшения поглощения электромагнитного излучения на свободных носителях тока в материалах указан ной пластины.

Дальнейшее повышение чувствительности в устройстве может быть достигнуто IIQмещением его в вакуумный резервуар с оптическими прозрачными окнами. В этом случае чувств ительность возрастает за счет уменьшен|ия теплоотвода,от,пленки окружающим воздухом. При этом, однако, возрастает время, в течение которого происхо828162

25

55

65 дит выравнивание:распределения температуры на пле нке после очередного экспони рования,,необходимое для начала последующего экспонирования, т. е. частота кад ров съемки уменьшается. В этом,ва рианте устройство используется в основанном для получения одиночных снимков.

На фиг. 3;приведен вариант конструктивното выполнения устройства, в котором распределенная:нагрузка,на пленку создается в результате пневматического давления воздуха (газа). В этом варианте в .качестве источи>ика механической нагрузки,на пленки используется |пневматическая QHcтема, которая остоит из герметичной камеры 10 с прозрачны;ми оптическими окнами

11 и 12. Объем камеры дел ится пленкой 1 герметично на две части 18 и 14, причем часть 18, в которой размещены опорные стержHIH 2 и пластина 4, подключена к внешнему замкнутому резервуару 15, объем которого можно .изменить путем смещен ия пор шня 1б.

В данном варианте устройство работает следующим образом.

Перед экспо нирован ием поршень устанавливается в верхнее положение, соответствующее малой вел|ичи не объема резервуаgapa l5. Давление воздуха в обеих частях 18 и 14 объема камеры 10 при этом оди,наково и .пленка,не .нагружена. Далее,на слой чернения б проецируют ИК-изображение, в результате чего на освещенных, местах iIIpoисходит нагрев пленки 1 освещением, сопровожда|ощийся уменьшением ее жесткости. Затем лоршень перевод|ится в н ижнее положение. Пр и этом .в части 18 объема камеры 10 создается разрежение относительно части 14. Избыточное давление газа части 14 объема камеры 10 создает,разномерно распределенную нагрузку на,пленку 1 со стороны зеркальной поверхности 5, ТрМ самым производя локальные деформации на освещенных участках и визуализацию

;изображения. В данном варианте устройства пластина 8 изготавливается из непроводящего материала, что обеспечивает малый ,коэффициент оптического поглощения ИКизлучения и способствует повышению чувствительности.

II р и м е р 1. Пленка изготавливалась из иатурального,каучука:с разной степенью вулканизации, имела толш ину в переделах

3 — 5 мкм и натягивалась прп слабом натяжени и на двойной металлический обруч тиva «rrsr l lrea» gHavreTpowi oi o Io 40 iuiM. 3epкальный слой 7 наносится вакуумным напыление vl алюминия до толщины,,соответствующей оптической плотности 2,5 — 3 (по.рядка нескольких сотен ангстрем) . Слой чернения б .наносится в виде мелкодисперсного углерода (сажевая копоть) .или напылением графита, при оптической плотности 1,5 — 2. Пластина 4 изготовлена в виде плоскопараллельной оптически полированной шайбы, диаметром 25 — 30 мм из кремния с удельным сопротивлением 20 ом/см, снабженной никелевым контактом.

Опорные диэлектрические столбики 2 изготавливались методом фотолитографии из жестко задубленной желатины, имели высоту до 0,7 л л, диаметр порядка 0,1 л л и пространственную частоту распределения

1 — 3,5 .на мlt. Оптические ИК-окна изготавливались из кремния,или тефлона. Экспонирование осуществлялось, излучением лазера ЛГ-37 с длиной волны 10,6 мкм, с прерыванием пучка фотозатвором. Считывание осуществлялось при освещенни параллельным пучком света от осветителя

ON-24 или уш иренным лучом гелий-,неонового лазера без щелевой оптической системы.

Пороговая чувствительность x стройства по изобретению составила 2 10 з ол /слР при разрешающей способности 2 льм — причем по сравнению с известным решением.

Ф о ip м у л а,и з о б р е т е н и я

1. Устройство для регистрации изображений, содержащее пластину-основу с равномерно размещенными;на ней опорными стержнями, эластичную светоотражающую пленку, средство для проецирования изоб,ражения, включающее;источник излучения, оптическую сч|итывающую систему и средство для деформации участков, пленки соответствующих:изображению, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью 1расширения тех.нологических возможностей путем неселективного преобразования изображений в инфракрасной и более длинноволновых областях, средство для деформации имеет термопластпческую пленку, размещенную на опорных стержнях,,и источник механической .нагрузки на пленки, причем пластинаоснова выполнена пз материала, п розрачного для,регистрируемого излучения, а светоотражающая ллеика укреплена .на одной из сторон термопластической пленки, 2. Устройство по п. 1, о т л и ч а ю ще ес я тем, что вторая сторона термопластической пленки имеет слой чернения.

3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что источник мсханичеокой нагрузки содержит гальванический элемент и прозрачный электрод, расположенный на пластине-основе, .п ри этом электрод и светоотоажаюшая пленка соединены с полюсами гальванического элемента.

4. Устройство по пп. 1 и 2, от ли ч а ющ е е с я тем, что источник механической нагрузки представляет собой соленоид, а слой чернения;включает ферромагнитные частицы.

5. Устройство ло лл. 1 и 2, о тл ич а ю828162

10

Составитель В. Аксенов

Техред И. Заболотнова Корректор И. Осиновская

Редактор В. Большакова

Заказ 572/511 Изд. № 370 Тираж 530 Подписное

НПО <Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Тип. Харьк. фил. пред. сПатеит» щ е е с я тем, что источник механической нагрузки имеет камеру, связанную с пневмопр и водом, а края пленочки укреплены на противоположных стенках камеры.

Источник информации, принятый во вниман ие при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР .по заявке № 2391747/28-12, 04.03.77.