Способ формирования изображения Советский патент 1984 года по МПК G02B27/48 

Изобретение относится к оптической обработке информации и нелинейной оптики и может быть использовано для создания оптических адаптивных устройств фотографирования и оптической связи через фазовые неоднородные среды.

Известен способ формирования изображения, основанный на эффекте обращения волнового фронта при нелинейном взаимодействии света с веществом. В соответствии с этим способом сигнальную световую волну, распространянмцуюся от источника света через турбулентный слой, направляют на слой нелинейного вещества.

В то же время этот слой облучают двумя направленными навстречу . друг к другу и распространяющимися под углом к сигнальной волне волнами накачки, одна из которых промодулирована информацией об объекте. В результате такого облучения в нелинейном веществе формируется промодулированная указанной информацией обращенная волна, которая распространяется Навстречу сигнальной волне в сторону источника света и проходит через те же участки турбулентно.го слоя, что и сигнальная волна. Благодаря этому, на выходе из турбулентного слоя обращенная волна оказывается неискаженной и Кюрмирует в плоскости, оптически сопряженной с объектом, его соответствующее изображение 1.

Недостатком данного способа является необходимость размещения рядом с объектом слоя нелинейного вещества, что существенно ограничивает область практического использования способа.

Кроме To.ro, формируемое в данном случае изображение характеризуется наличием поперечного смаза, который ухудшает его качество.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является способ формирования изображения, включающий облучение объекта световым пучком, прием отраженной от объекта сигнальной волны, формирование волны, которая является обращенной по отношению к указанной волне и регистрацию изображения.

Согласно этому способу, при облучении объекта пупком, проходящим через фазово-неоднородный слой, формируются две отраженные волны сигнальная, которая образуется в результате рассеяния падающего на объект пучка, и опорная, отраженная от зеркальных учйстков объекта и служащая в дальнейшем в качестве одной из волн накачки. Эти волны, пройдя через, турбулентный слой, попадают на слой нелинейного вещест ва - обращакадую ячейку, которую облучают также второй волной накачки. В результате воздействия трех указанных волн на обращающую ячейку в ней формируется йолна, которая является обращенной по отношению к сигнальной волне.

При этом обращенную волну с помощью полупрозрачного зеркала сразу направляют на сопряженный с объектом регистратор, т.е. регистрацию осуществляют непосредственно в световом пучке обращенной волны. Устранение искажений в изображении обусловлено в данном случае тем, что сигнальная и опорная волны, отраженные от объекта, распространяются через фазово-неоднородный слой примерно по одним и тем же путям и, следовательно, претерпевают примерно одни и те -же искажения. Поэтому при взаимном наложении этих волн в теле обращающей ячейки возникающая интерференционная картина практически не отличается от картины, образованной волнами при отсутствии турбулентного слоя 2 .

Недостатком известного способа является ухудшение качества изображения в том случае, когдэ, турбулентный слой имеет большую протяженност по глубине или находится далеко от обращающей ячейки, поскольку при этом сигнальная волна и первая волна накачки проходит через различные участки этого слоя. Кроме того, способ позволяет регистрировать только те объекты, которые имеют бликующие поверхности.

Цель изобретения - улучшение качества изображения и расширение класа регистрируемых объектов.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу формирования изображения, включаквдему облучение объекта световым пучком, прием отраженной от объекта сигнгшь ной волны, формирование волНы, кот торая является обращенной по отношению к указанной волне, и регистрацию изображения, сформированную обращенную волну вновь направляют на объект, а регистрацию изображения осуществляют в световом пучке, который образуется в результате отражения этой волны от объекта, при одновременной блокировке первичной сигнальной волны, отраженной от него.

На чертеже представлена схема реализации предлагаемого способа.

Способ формирования изображения осуществляют следующим образом.

Точечным источником 1 света, сфомированным, например, лазером 2 и линзой 3, облучают зону нахождения 4, скрытого за неодноа родно-турбулентным слоем 5. При этом сферическая расходящаяся из исто 1ника 1 волна б первичной под светки объекта в процессе прохождения через слой 5 искажается и приобретает вид 7. Отраженная от объекта 4 сигнальная вЬлна 8, прошедшая в обратном направлении через слой 5 и исказившаяся в этом слое до вида 9, принимается на обращающую ячейку 10. Дополнительно облучая эту ячейку двумя направленными навстречу друг другу волнами накачки (не показаны), формируют волну 11, которая является обращенной по отношению к волне 9. Такое формирование осуществляется в ячейке 10, так же как и в рассмотренных выше случаях, за счет нелинейного взаимодействия света с веществом ячейки. Далее волна 11, распространяющаяся строго навстречу волне 9, вновь направляется н объект 4. Отраженная от объекта 4 и дважды прошедшая через слой 5 волна 11 приобретает вид 12 и с помощью светоделительной призмы 13 заводится на регистратор 14, который объективом 15 оптически сопряжен с объектом 4. При этом, поскольку обращенная волна распространяется в обратном направлении по тому же пути, что и волна 9, 8, 7, б, все искажения, обусловленные прохождением излучения через.слой 5, компенсируются в этом же слое. В то же время при отражении излучения от объекта 4 оно оказывается нромодулированиым информацией об этом объекте и поэтому волна 12 формирует на регистраторе 14 неискаженное изображение объекта.

Вследствие ограниченных размеров объекта 4 и обращающей ячейки 10 На выходе из турбулентного слоя 5 формируются дополнительные сферические волны (спектральные компоненты пространственного спектра объек- i та), которые имеют свои центры кривизны в области точки 1. Они по существу и несут информацию об объ5 екте.

Для устранения дополнительной засветки регистратора 14 первичной сигнальной волной 8, отражеинрй от объекта 4, ее не допускают в регист0 ратор, т.е. блокируют. Такая блокировка может быть осуществлена, нак пример, при выполнении призмы 13 поляризационной и при одновременной установке перед обращающей 5 ячейкой 10 фарадеевского вращателя 16 плоскости поляризации света.

Последний поворачивает плоскость поляризации обращенной волны 11 на 90 по отношению к плоскости поляризации сигнальнбй волны 9. При та0ком выполнении устройства, реализующего предлагаемый способ, прийма 13 полностью пропускает линейнополяризованный (например, в плос5 кости чертежа) свет от источника 1 и полностью отражает на регистратор 14 обращенную волну 12, имеющую благодаря действию вращателя 16 ортогональное состояние поляризации. Вместе с тем, первичная сигналь0ная волна 8 с поляризацией в плоскости чертежа проходит сквозь призму 13 и не попадает на регистратор 14. Естественно, что указанное выполнение элементов 13 и 16 дает

5 необходимый эффект только в том случае, когда турбулентный слой 5 и объект 4 не изменяют существенно состояние поляризации света.

Таким образом, предлагаемый спо0соб по сравнению с известными позволяет получать более качественные изображения объектов, находящихся за искажающим турбулентным слоем, при расширении возможностей спосо5 ба.

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, включающий облучение объекта световым пучком, прием отГ с1женной от объекта сигнальной волны, формирование волны, которая является обращенной по отношению к указанной волне, и регистрацию изображения, отличающийся тем, что, с целью улучшения качества изображения и расширения класса регистрируемых объектов, сформированную обращенную волну вновь направляют на объект, а регистрацию изображения осуществляют в световом пучке, которьой образуется в результате отражения этой волны от объекг та, при одновременной блокировке (Первичной сигнальной волны, отргикенной от него.