Усилитель яркости изображения Советский патент 1982 года по МПК H01S3/10 G03H1/02 

(54) УСИЛИТЕЛЬ ЯРКОСТИ ИЗОБРАЖЕНИЯ

1

Изобретение относится к оптике, а имений) ,к устройствам для повышения (усиления) яркости изображений в когерентном свете.

Проблема повышения яркости изображения нередко возникает в задачах микроскопии, оптической локации и связи, оптической обработки информацни.

Известны устройства для усиления яркости изображения на основе использования оптических кваитовых усилителей, в частности, однопроходных усилителей - ОКУ, как более широкополосных и обладаюш,их менее острой пространственной избирательностью по сравнению с резонаторными усилителями 1.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является усилитель яркости, изображения 2, содержащий блок ввода изображения, однопроходный квантовый усилитель и блок вывода изображения, расположенные последовательно.

Наряду с определенными достоинствами, в частности пространственной и временной широкополосностью, что обеспечивается применением в качестве рабочего элемента коротких рубиновых стержней, устройство имеет некоторые недостатки, в том числе необходимость импульсного режима, что снижает информативную емкость

системы, а также неизбежную неоднородность свойств кристалла, что нарушает пространственную когерентность и приводит к возникновению помех в усиленном 5 по яркости изображении.;

Целью изобретения является повышение качества усиленного изображения.

Поставленная цель достигается тем, что в усилителе яркости изображения, содержащем блок ввода изображения, однопроходной квантовый усилитель и блок вывода изображения, расположенные последовательно, однопроходный квантовый усилитель выполнен в виде усилителя с газовой

15 активной средой и в устройство дополнительно введены фокусирующая линза, согласуюшая голограмма и линза формирования усиленного изображения, установленные последовательно на оптической оси

20 устройства между выходным окном однопроходного квантового усилителя и блоком вывода изображения.

Применение газовых усилителей для усиления изображеиия осложняется тем, что

25 для получения больших коэффициентов усиления необходимо использовать длинные узкие кюветы с малым числом Френеля, что ограничивает разрешающую способность и информативную емкость системы. Кроме

30 того, наряду с потоком излучения, распространяющимся прямо через трубку, существует значительный поток, удерживающийся в трубке благодаря отражению от сте.нок при малых углах скольжения. Эта часть поступающего в усилитель излучения также усиливается, и на выходе может иметь интенсивность, превосходящую интенсивность излучения, ирошедшего усилитель .без отр ажений от стенок.

В то же время она не дает вклада в изображение, га приводит лищь к появлению фона, то есть к дополнительным шумам.

Устройство позволяет использовать побочный поток излучения, связанный с отражением от стенок, для дополнительного усиления яркости изображения путем согласования этого потока с основным, проходящим усилитель без отражений. Согласование осуществляется с помощью голографического фильтра. Таким образом, одновременно снижаются фоновые шумы и увеличивается полоса пропускания пространственных частот, что приводит к увеличению как коэффициента усиления по яркости, так и пространственного разрешения.

На фиг. 1 изображена схем:а устройстства; на фиг. 2 - возможная схема записи согласующей голограммы.

.Сформированный блоком 1 ввода изображения сигнал поступает на входное окно однопроходного квантового усилителя 2, фокусирующую линзу 3 с фокусным расстоянием /, равным длине газоразрядной кюветы однопроходного квантового усилителя 2, располагают у выхода кюветы. В частотной плоскости системы, на расстоянии за фокусирующей линзой 3, помещена согласующая голограмм-а 4, далее расположена линза 5 формирования усиленного изображения, передняя фокальная плоскость которой совмещена с плоскостью согласующей голограммы 4. Усиленное по яркости изображение, сформированное в задней фокальной плоскости линзы 5 формирования усиленного изображения совмещено с входным окном блока 6 вывода изображения. Согласующая голограмма 4 может быть получена, например, по схеме, приведенной на фиг. 2.

На входном окне однопроходного квантового усилителя 2 помещен точечный источник света, а в фоюальной плоскости фокусирующей линзы 3 расположена фотопластинка, на которой должна быть получена согласующая голограмма 4. Кроме излучения точечного источника на пластинку направлена плоская волна (источник которой на фиг. 2 не показан). Волна от точечного источника представляет собой совокупность пучков, прошедщих через кювету с различным числом отражений от стенок, а также без отражений. Каждый из пучков освещает на фотопл1астинке свой круговой пояс, щирипа которого равна диаметру кюветы D, а радиус внутренней кромки кольца равен ND, где N - число отражений от стенки для данного пучка. Интерференция с опорной плоской волной приводит к появлению в соответствующем поясе амплитудной синусоидальной решет-.

ки с периодом kLIND, где L - длина кюветы усилителя, а А, - длина волны используемого излучения. Путем регистрации этой интерференционной картины на фотопластинке может быть получена требуемая

согласующая голограмма.

При размещении такой голограммы в задней фокальной плоскости фокусирующей линзы 3 в расположении фиг. 1 каждый пучок, прошедщий однопроходный квантовый усилитель 2 с определенным числом отражений от стенок, попадает на соответствующую решетку и преобразуется в пучок, плоский фронт которого параллелен плоскости голограммы, и таким образом

вносит вклад в формирование усиленного по яркости изображения в плоскости входного окна блока 5 вывода изображения, повышая информативную емкость устройства. Кроме того, преобразование значительной доли излучения, прошедшего усилитель за счет отражений от стенок, в пучки, участвующие в формиров ании изображения, заметно снижает фон. Оба этих положительных эффекта вкупе повышают качество усиленного изображения.

Формула изобретения

Усилитель яркости изображения, содержащий блок ввода изображения, однопроходный квантовый усилитель и блок вывода изображения, расположенные последовательно, отличающийся тем, что, с делью повышения качества усиленного

изображения, однопроходный квантовый усилитель выполнен в виде усилителя с газовой активной средой, и в устройство дополнительно введены фокусирующая линза, согласующая голограмма и линза формирования усиленного изображения, установленные последовательно на оптической оси устройства между выходным окном однопроходного квантового усилителя и блоком вывода изображения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Белонучкин В. Е. и др. Квантовая электроника, 1977, т. 4, № 6, с. 1318.

2. Гейсик Дж. и Сковил Г. В сб. «Лазеры, М., Изд-во иностранной литературы, 1963, с. 113 (прототип).

-ll