Способ отображения информации с фазового транспаранта

Способ отображения информации с фазового транспаранта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПСЮОБ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМАЦИИ С ФАЗОВОГО ТРАНСПАРАНТА, основан ный на пространственной модуляции кваэимонохроматического оптического сигнала фазовым транспарантом переменной оптической толщины, изменяющейся в соответствии с записанной информацией, преобразовании результирующего оптического сигнала в пространственный спектр элементарных оптических сигналов, изменении фазы элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты на величину, соответствукицую четверти длины волны, и обратном преобразовании пространственного спектра элементарных оптических сигналов, о тличающийся тем, что, с целью увеличения контраста отображаемой информации, фазу элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты дополнительно изменяют на величину, соответствукяцую половине изменения оптической толщины участков записи фазового транспаранта .

«е аг>

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(5П G 06 К "15/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКО"ТФ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

hO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3499024/18-24 (22) 06.10.82 (46) 07.02.84. Бюл. Р 5 (72) О. В. Рожков, С. Л. Одинцов и A. П. Тимашов (53) 681 ° 327.12(088.8) (56) 1. Патент CIOA 9 2995067, кл. 350-162, 1966.

2. Сороко Л, М. Гильберт-оптика.

М., "Наука", 1981, с. 36-38 (прототип). (54)(57) СПОСОБ ОТОБРАЖЕНИЯ ИНФОРМА-

ЦИИ С ФАЗОВОГО ТРАНСПАРАНТА, основанный на пространственной модуляции квазимонохроматического оптического сигнала фазовым транспарантом переменной оптической толщины, изменяющейся в соответствии с записанной информацией, преобразовании результирукщего оптического сигнала в пространственный спектр элементарных оптических сигналов, изменении фазы элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты на величину, соответствующую четверти длины волны, и обратном преобразовании пространственного .спектра элементарных оптических сигналов, -о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения контраста отображаемой информации, фазу элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты дополнительно изменяют на величину, соответствующую половине изменения оптической толщи-щ

Ф ны участков записи фазового транспа, ранта.

1072074

Изобретение относится к автомати-. ке и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для отображения информации, записанной на фазовом транспаранте.

Известен способ отображения инфор- мации с фазового транспаранта, основанный на внесении амплитудных или фазовых изменений в дифрагироваиаее на фазовом транспаранте излучение )1j, Недостатком известного способа является низкий контраст отображаемой информации.

Наиболее близким к предлагаемому является способ отображения информации с фазового транспаранта, основан-15 ный на пространственной модуляции квазимонохроматического оптического сигнала фазовым транспарантом переменной оптической толщины, изменяющейся в соответствии с записанной 20 информацией, преобразовании результирующего оптического сигнала в пространственный спектр элементарных оптических сигналов, изменении фазы элементарного оптического сигнала ну-25 левай пространственной частоты на ве личину, соответствующую четверти длины волны, и обратном преобразовании пространственного спектра элементарных оптических сигналов f2) .

Недостатком такого устройства является низкий контраст отображаемой информации.

Цель изобретения — увеличение контраста отображаемой информации.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу отображения информации с фазового транспаранта, основанному на пространственной модуляции квазимонохроматического оптического сигнала фазовым транспарантом переменной оптической толщины, изменяющейся B соответствии с записанной информацией, преобразовании результирующего оптического сигнала в пространственный спектр элементар- 45 ных оптических сигналов, изменении фазы элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты на величину, соответствующую четверти,цлины волны, и обратном преоб- 5О разавании пространственного,спектра элементарных, оптических сигналов, Фазу элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты дополнительно изменяют на величину, соответствующую половине изменения.оптической толщины участков записи фазового транспаранта.

На фиг. 1 изображена оптическая

: схема устройства, реализующего пред- 6О лагаемый способ отображения информации с фазового транспаранта; на фиг. 2 — комплексный амплитудный коэффициент пропускания фазового транспаранта;. на фиг. 3 — векторные саставляющие комплексного коэффициента пропускания фазового транспаранта.

Устройство (фиг. 1) состоит из источника 1 квазимонохроматического излучения, расположенного перед конденсором 2, который формирует пучок, освещающий фазовый транспарант 3; объектива 4, создающего пространственный Фурье-спектр транспаранта в частотной плоскости, в которой располагается визуалиэирующая диафрагма 5 и экран б. Диафрагма 5 имеет переменную оптическую толщину, изменяющуюся скачком в области нулевого порядка дифракции на величину

6= И4 ь(2, (1) где <, — изменение оптической толщины визуализирующей диафрагмы в области определения нулевого порядка дифракции;

"I — длина волны квазимонохроматическаго источника излуче ния; изменение оптической толщины в отображаемом участке записи Фазового транспаранта.

Запись информации на фазовом тран спаранте и ее отображение происходит следующим образом.

В результате прохождения излучения через визуализирующую диафрагму

5 формируется трансформированный

Фурье-спектр транспаранта 3. Слой свободного пространства между диафрагмой 5 и экраном б обеспечивает обратное Фурье-преобразование, в результате чего восстанавливается изображение транспаранта.

Процесс восстановления визуализиррванного изображения фазового транс паранта можно описать с использованием аппарата Фурье-оптики. Для про стоты изложения рассмотрим точечный источник. В этом случае комплексный амплитудный коэффициен<< пропускания визуализирующей диафрагмы описывается выражением iэд(Фх)

< g х <<. и Р и . < = О (2 j

tlP8 3y, О где — модуль амплитудного каэффи1 циента пропускания < д л при .4>< = Оу изменение фазы, соответствующее изменению толщины диафрагмы, т.е.< к-гаЕ/а.

В плоскости визуализирующей диафрагмы формируется пространственный сигнал, описывающий Фурье-спектр транспаранта p(q 1„ 1(х

1072074 (8)

Поскольку размеры фрагмента фазовой записи намного меньше всего транспаранта Х a Хх, то частотный спектр

Т (lх), соответствующий фону, будет 4О сосредоточен вблизи оптической оси (Фх 0 } в области намного меньшей, 1 где F — оператор Фурье-преобразования;

t(x) — комплексный амплитудный коэффициент пропускания фазового транспаранта, который описывается через изменение фазы транспаранта

Цх) ехр(jq(х)g

Слой свободного пространства осуще

tO ствляет обратное Фурье-преобразова ние от трансформированного визуализирующей диафрагмой спектра транспаранта ((x )= F (т(йх1 в (, „)), где Р— оператор обратного Фурьепреобразования.

Запись на фазовом транспаранте обычно носит фрагментарный характер, 20 т.е. размер каждого отдельного элемента записи намного меньше размера всего транспаранта. В этом случае коэффициент пропускания (,(х) можно представить в виде трех составляю- 25

)щих (фиг. 2): фона < (х); знака t (х) и знакоместа tqq, (минус единица), т.е. в любой точке транспаранта амплитудный коэффициент пропускания . складывается из трех составляющих Зр

Цх = 1 (х) 1 (,к + (х), () причем (х) =, t>() = эхр(q (x)j,t (х1 = -1 чем спектр знака Т> и знакоместа Т Поэтому трансформированный диафрагмой частотный спектр будет иметь Вид т(М=т И.Л Ехр(ж) т,(0„) gзм(qх).

В результате обратного Фурье-преобразования комплексная амплитуда иэображения пропорциональна сумме векторов: знака, знакоместа и транс.формированного вектора фона (фиг. 3, справа)

А(l«(x l=t+(x l t (к )+t, „(1 где л

t+(x ) = с ехр а, 1 (х)ЕЧ ИЧМ .„(х ) =-< (

Г,р направлен посредине между векторами знака tq и знакоместа t ц. Это обеспечивается при М = (х + 9) /2 °

Так, например, если фазовая неоднородность вносит разность фаз g(x)-=Я, то ac = (Ф + х) / 2 .= Ai приводит к трехкратному увеличению амплитуды . н, следовательно, к девятикратному увеличению яркости визуализированного изображения по сравнению с общей фоновой освещенностью. Использование для визуализации такой фазовой неоднородности (метод Цернике) обеспечивает только пятикратное увеличение яркости изображения над фоном, а метод темного поля - четырехкратное.

Использование предлагаемого техни- ческого решения позволяет при сохранении яркости изображения элементов записи уменьшить в 1,8-2,2 раза мощность источника света.

1072074 ге(гЯ/

Составитель A. Морозов

Редактор Н. Безродная Техред Л,Пилипенко Корректор М.Лемчик

Тираж 699- ° Подписное

ВНИИПИ Государственного, комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 128/42

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4