УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ Российский патент 2001 года по МПК H04N3/14 H04N5/78 G11B11/105 

Изобретение относится к области оптоэлектроники и может быть использовано в системах обработки оптической информации.

Известно устройство для преобразования изображений, действие которого основано на промежуточной записи первичных оптических изображений в многослойных структурах на основе фоторефрактивных кристаллов [1].

Недостатком устройства является узкая область применения из-за невозможности преобразования и регистрации динамических изображений в реальном масштабе времени.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для преобразования изображений [2], содержащее системы записи, считывания и стирания изображений, оптически связанные с носителем оптической информации. Носитель оптической информации выполнен в виде многослойной структуры металл-диэлектрик-фоторефрактивный кристалл с линейным электрооптическим эффектом - диэлектрик-металл. Запись изображения транспаранта осуществляется при освещении его чувствительным для фоторефрактивного кристалла светом, при приложенном напряжении к структуре, под действием которого образуется зарядовый рельеф изображения на границе раздела диэлектрик-кристалл в соответствии с прозрачностью транспаранта. Считывание изображения проводится нейтральным для кристалла поляризованным светом с использованием продольного электрооптического эффекта. На выходе из кристалла записанное изображение проявляется в виде распределения интенсивности поляризованного света на экране. Стирание зарегистрированного изображения проводится мощным импульсом активного для кристалла света при закороченных электродах.

Недостатком такого устройства является существенно ограниченная область применения из-за невозможности непрерывного преобразования динамических изображений в реальном масштабе времени. В моменты считывания и стирания записанной информации носитель оптической информации не может быстро следить за динамическими изображениями, происходит ограничение скорости их регистрации и преобразования. Скорость регистрации и преобразования можно увеличить за счет уменьшения всей длительности цикла запись-считывание-стирание, но это приводит к снижению качества регистрируемого изображения, в частности, уменьшение времени записи ведет к падению чувствительности, а уменьшение времени стирания - к накоплению паразитных зарядов, снижающих контраст изображения.

Технической задачей изобретения является расширение области применения устройства за счет обеспечения возможности преобразования динамических изображений в реальном масштабе времени при параллельном проведении циклов записи-считывания-стирания изображений. Для этого в устройство для преобразования изображений, содержащее системы записи, считывания и стирания, введены модулятор высокого напряжения, выход которого соединен с носителями оптической информации, электронный блок электропривода, выход которого соединен с оптико-механическим коммутатором, электронный блок стирания изображений, выход которого соединен с входом системы стирания, и синхронизатор кадров, первый выход которого соединен с входом модулятора высокого напряжения, второй выход связан с входом электронного блока электропривода, а третий выход соединен со входом электронного блока стирания изображения.

На фиг. 1 приведена структурная схема предлагаемого устройства для преобразования изображений: 1 - система записи; 2 - система считывания; 3 - носители оптической информации (A, B, C); 4 - модулятор высокого напряжения; 5 - блок синхронизации кадров; 6 - система стирания; 7 - оптико-механический коммутатор; 8 - электронный блок электропривода; 9 - электронный блок стирания изображений.

На фиг. 2 показана конструкция оптико-механического коммутатора с расположенными друг за другом носителями оптической информации, механически связанными с ним: носители оптической информации 3, внешняя 10 и внутренняя 11 шины, скользящие щетки 12, нижний 13 и верхний 14 диски.

На фиг. 3 представлены временные диаграммы одного кадра для известного /а/ и предлагаемого /б/ устройств: t_счит. - время считывания, t_стир. - время стирания, t_зап. - время записи; A, B, C - индексы соответствующих носителей оптической информации; T_к - время кадра.

Предлагаемое устройство для преобразования изображений работает следующим образом.

Динамическое изображение T освещается светом с длиной волны λ₁, для которого носители оптической информации 3 являются фоточувствительными. В качестве носителей оптической информации служат многослойные структуры металл-диэлектрик-полупроводник-диэлектрик-металл, где в качестве полупроводника используются фоточувствительные электрооптические кристаллы типа силленита. Далее изображение T проецируется системой записи 1 на один из носителей оптической информации (например, A), который вместе с оптическими носителями информации B и C расположены друг за другом на оптико-механическом коммутаторе 7 и механически связаны с ним. Оптико-механический коммутатор 7 приводится во вращение электроприводом 8, который управляется с помощью блока синхронизации кадров 5. Во время записи t_зап. (фиг. 3) блок синхронизации кадров 5 запускает модулятор высокого напряжения 4, с выхода которого импульс высоковольтного напряжения поступает на носитель оптической информации A (фиг. 1). После записи изображения носитель оптической информации A перемещается оптико-механическим коммутатором 7 к системе считывания 2 для визуализации записанного изображения оптической системой на основе призмы Глана с помощью нейтрального для носителя оптической информации 3 света с длиной волны λ₂ на время считывания t_счит. (фиг. 3). После считывания информации носитель оптической информации A перемещается к системе 6 на основе импульсного источника света с длиной волны λ₃ с помощью оптико-механического коммутатора 7, управляемого блоком электропривода на время t_стир. (фиг. 3). При этом блок синхронизации 5 выключает модулятор высокого напряжения 4, который снимает напряжение и одновременно запускает электронный блок стирания 9, с выхода которого поступает электронный импульс в систему стирания 6 на основе импульсного источника света. Активный для носителя оптической информации импульс света с длиной волны λ₃ длительностью t_стир. (фиг. 3) от системы стирания 6 стирает записанное в носителе оптической информации A изображение.

Оптико-механический коммутатор содержит несколько (в данном случае 3 - A, B, C) расположенных друг за другом носителей оптической информации, механически связанных с ним. В то время как один из носителей оптической информации, например A, поступает в систему записи 1, другой - B, уже находится в системе считывания 2, а третий C - в системе стирания 6 (фиг. 1), что позволяет параллельно осуществлять работу в режимах записи, считывания и стирания изображения.

Вход модулятора высокого напряжения 4 (фиг. 1) соединен с носителями оптической информации 3, расположенными друг за другом на оптико-механическом коммутаторе и механически связанными с ним, для приложения рабочих напряжений с помощью щеточно-коллекторных контактов 10, 11, 12 (фиг. 2). Закрепление носителей оптической информации 3 с парой щеточных контактов 12 на оптико-механическом коммутаторе и приложение к ним напряжения с помощью скользящих по коллекторам (шинам) 10 и 11 щеток 12 показано на фиг. 2,а (сечение A-A). Общий вид (сверху) оптико-механического коммутатора, включающего нижний 13 (неподвижный - основание) и верхний 14 (вращающийся вокруг оси OO' - карусель) диски, приведен на фиг. 2,б. Кольцевые шины (коллекторы) 10 и 11 на нижнем диске (основании) выполнены в виде двух проводящих полос (электродов), одна из которых (внешняя 10) сплошная (общий электрод), а другая (внутренняя 11) разделена на три изолированных друг от друга сектора для обеспечения режимов работы: запись-считывание-стирание. Напряжение с выхода модулятора высокого напряжения 4 через шины (коллекторы) 10 и 11 подается на электроды носителей оптической информации 3 с помощью пары скользящих щеток 12 (фиг. 2,а).

В предлагаемом устройстве длительность кадра определяется только временем записи изображения T_к = t_зап. (фиг. 3,б), в то время как в прототипе T_к = t_зап. + t_счит. + t_стир. (фиг. 3,а). Это позволяет обеспечить непрерывность и увеличить скорость регистрации изображения. Для осуществления параллельно-последовательной регистрации динамических изображений с помощью предлагаемого устройства необходимо, чтобы оптико-механический коммутатор содержал не менее 3-х носителей оптической информации 3, находящихся одновременно в системах записи, считывания и стирания. Увеличение числа носителей оптической информации свыше трех позволяет увеличить время стирания t_стир. записанного изображения, что исключает накопление остаточных информационных зарядов в носителе оптической информации и предотвращает ухудшение со временем его параметров (пороговой чувствительности, контраста и т.д.). Кроме того, при выходе из строя одного из носителей оптической информации 3 будет теряться лишь часть поступающей информации.

Преимущество заявляемого устройства для преобразования изображений по сравнению с базовым объектом заключается в следующем. Введение оптико-механического коммутатора и электронного блока электропривода позволяет осуществлять параллельную работу носителей оптической информации в режимах записи, считывания и стирания изображения. Если в базовом объекте длительность одного кадра T_к состоит из t_зап. + t_счит. + t_стир., то в заявляемом она равна T_к = t_зап.. Поскольку скорость регистрации изображения V = 1/T_к, а t_счит. + t_стир. составляет не менее половины T_к, то в заявляемом устройстве скорость регистрации возрастает не менее, чем в 2 раза по сравнению с базовым объектом, при сохранении качества записанного изображения. Кроме того, используя несколько носителей оптической информации (более 3), в заявляемом устройстве обеспечивается непрерывность регистрации движущихся изображений с сохранением постоянными параметров устройства (чувствительность, контраст).

Дополнительным преимуществом заявляемого устройства является также повышение надежности работы устройства, так как выход из строя одного из носителей оптической информации приводит лишь к незначительной потере поступающей информации, а работоспособность устройства в целом сохраняется.

Источники информации
1. Патент США N 3517206, кл. 340 - 173.2, опубл. 1970.

2. Патент США N 3835459, кл. 340 - 173.2, опубл. 10.09.74. (прототип).

Изобретение относится к оптоэлектронике, служит для обработки оптической информации. Технический результат - обеспечение непрерывности и увеличение скорости регистрации динамических изображений. Это достигается благодаря тому, что в устройство, содержащее системы записи, считывания, стирания, оптически связанные с носителем оптической информации, введены модулятор высокого напряжения, выход которого соединен с носителем оптической информации, оптико-механический коммутатор, механически связанный с носителем информации, электронный блок электропривода, выход которого соединен с оптико-механическим коммутатором, электронный блок стирания изображения, выход которого соединен с входом системы стирания, и синхронизатор кадров, первый выход которого соединен с входом модулятора высокого напряжения, второй выход связан с входом электронного блока электропривода, а третий выход соединен с входом электронного блока стирания изображения. 3 ил.

Устройство для преобразования изображений, содержащее системы записи, считывания и стирания, отличающееся тем, что введены оптико-механический коммутатор, содержащий несколько расположенных друг за другом носителей оптической информации, механически связанных с ним и оптически соединенных последовательно при его вращении с системами записи, считывания и стирания, модулятор высокого напряжения, выход которого соединен с носителями оптической информации, электронный блок электропривода, выход которого соединен с оптико-механическим коммутатором, электронный блок стирания изображения, выход которого соединен со входом системы стирания, и синхронизатор кадров, первый выход которого соединен с входом модулятора высокого напряжения, второй выход связан с входом электронного блока электропривода, а третий выход соединен со входом электронного блока стирания изображения.