Способ отображения информации с фазового транспаранта Советский патент 1984 года по МПК G06K15/12 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано в устройствах для отобрансеиия информации, записанной на фазовом транспаранте. Известен способ отображения инфор мации с фазового транспаранта, основанный на внесении амплитудных или фазовык изменений в дифрагировавшее на фазовом транспаранте йзлучение 1 Недостатком известЕ ого способа является низкий контраст отображаемой информации. Наиболее близким к предлагаемому является способ отображения информации с фазового транспаранта, основан ный на пространственной модуляции квазимонохроматического 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 ну -левой пространственной частоты на ве личину, соответствующую четверти длины волны, и обратном преобразовании пространственного спектра элемен тарных оптических сигналов 2j . Недостатком такого устройства.является низкий контраст отображаемой информации. Цель изобретения - увеличение кон траста отобралсаемой информации. Поставленная цель достигается тем что согласно способу отображения информации с фазового транспаранта, основанному на пространственной моду ляции квазимонохроматического 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, соответствующую четверти длины волны, и обратном преобразовании пространственного.спектра элементарных i оптических сигналов, фазу элементарного оптического сигнала нулевой пространственной частоты дополнительно изменяют на величину, соответствующую половине изменения, оптической толщиныучастков записи фазового транспаранта. На фиг,. 1 изображена оптическая схема устройства, реализующего предлагаемый способ отображения информации с фазового транспаранта; на фиг, 2 комплексный амплитудный коэффициент пропускания фазового транс паранта;- на фиг, 3 векторные составляющие комплексного коэффициента пропускания фазового транспаранта. Устройство (фиг,1) состоит из источника 1 квазимонохроматического излучения, расположенного перед коиденсором 2, который формирует пучок, освещающий фазовый транспарант 3; объектива 4, создающего пространственный Фурье-спектр транспаранта в частотной плоскости, в которой располагается визуализирующая диафрагма 5 и экран 6. Диафрагма 5 имеет переменную оптическую толщину, изменяющуюся скачком в области нулевого порядка дифракции на величину e-9v/4+ь/2 , (1) где - изменение оптической толщины визуалн.зирующей диафрагмы в области определения нулевого порядка дифракции; Т - длина волны квазимонохроматического источника излуче ния; Д - изменение оптической толщины в отображаемом участке записи фазового транспаранта. Запись информации на фазовом т.ран рпаранте и ее отображение происходит следующим образом. В результате прохождения излучения через визуализирующую диафрагму. 5 формируется трансформированный Фурье-спектр транспаранта З..Слой свободного .прос.транства между диафрагмой 5 и экраном 6 обеспечивает обратное Фурье-преобразование, в результате чего восстанавливается изображение транспаранта. Процесс восстановления визуализиррванного изображения фазового транспаранта можно описать с использованием аппарата Фурье-оптики. Для про стоты изложения рассмотрим точечный источник. В этом случае комплексный амплитудный коэффициенй пропускания визуализирующей диафрагмы описывается выражением5 д(-})() (2) 1 прц-)х1Ю модуль амплитудного коэффициента пропускания Ig при .х Of изменение фазы, соответствующее изменению толщины диафрагмы, т.е.6 K give/ft. В плоскости визуализирующей диафрагмы формируется пространственный сигнал, описывающий Фурье-спектр транспарантаТИ,). где F - оператор Фурье-преобразования;t(x) - комплексный амплитудный коэффициент пропускания фазового транспаранта, который описывается через изменение фазы транспаран i(xbexp ji Ull Слой свободного пространства осуще ствляет обратное Фурье-преобразование от трансформированного визуализирующей диафрагмой слектра транспаранта-t4)M F- TUxV eA).l, где F - оператор обратного Фурьепреобразования. Запись на фазовом транспаранте обычно носит фрагментарный характер т.е. размер каждого отдельного элемента записи намного меньше размера всего транспаранта. В этом случае коэффициент пропускания itx) можно представить в виде трех составляю|1цих (фиг. 2): фона iq, (%), знакаЧэ() и знакоместа tЭЛЛ (минус единица), т.е. в любой точке транспаранта амп литудный коэффициент пропускания складывается из трех составляющих iUb-tcpCxl t,, (7 причем У р1зчиПЛзмиь-1 Поскольку размеры фрагмента фазо вой записи намного меньше всего тра спаранта Хз«Х,, то частотный спект Тф(х) соответствующий фону, будет сосредоточен вблизи оптической оси ()( 0) в области намного меньшей. .. чём спектр знака Т и знакоместа T jПоэтому трансформированный диафрагмой частотный спектр будет иметь вид -n.VV xVJ exp jocUT t VT.t,). результате обратного Фурье-преобразования комплексная амплитуда изображения пропорциональна сумме векторов: знака, знакоместа и транс-формированного вектора фона (фиг. 3, справа) -1. « 4 ii«pi t7i7) exp jcfCx),t3«(x)-i (JO) Из этого векторного представления (фиг. 3) видно, что амплитуда А значит и яркость изображения, достигает своего максимального значения, если трансформированный вектор фона tq, направл ц посредине между векторами знака -t-j и знакоместаЬл ц..Это обеспечивается при ei - Cii + tf) / 2 Так, например, если фазовая неоднородность вносит разность фаз f 1х) Ti, то 66 (.1 +1i) IQ 1 приводит к трехкратному увеличению амплитуды и, 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 технического решения позволяет при сохранении яркости изображения элементов записи уменьшить в 1,8-2,2 раза мощность источника света.

Фиг. г

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.

,(x}

Imitfxl Keii(xl