SU1160353A1

SU1160353A1 - Устройство для преобразования оптической информации

Info

Publication number: SU1160353A1
Application number: SU843707772A
Authority: SU
Inventors: Yurij G Sinyuk; Galina A Timoshevskaya
Original assignee: Inst Kibernetiki Glushkova
Priority date: 1984-03-07
Filing date: 1984-03-07
Publication date: 1985-06-07

Description

Изобретение относится к устройствам, используемым в экспериментальной физике, и может быть использовано для исследования фазовых неоднородностей.

Известно устройство для преобразования оптической информации, основанное на методе преобразования Гильберта и содержащее источник света, коллиматор, двумерную дифракционную решетку, линзу прямого преобразования Фурье, фильтр пространственных частот, выполненный в виде расположенных в шахматном порядке квадрантных полуволновых фазовых пластинок,линзу обратного Фурье-преобразовянио и регистрирующее устройство. При этом размеры фазовых пластинок должны быть таковы, чтобы центр каждого порядка дифракции плоской волны совмещался с точкой соприкосновения полуволновой фазовой пластинки и пластинки, дающей нулевой фазовый сдвиг [1].

Несмотря на то, что поворот дифракционной решетки позволяет изменять расстояние между центрами спектров и устанавливать их в точки соприкосновения сразу четырех квадрантов, основным недостатком данного устройства является невысокий контраст в области низких . пространственных частот и высокая трудоемкость изготовления фазовых пластинок столь малых размеров.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является устройство для преобразования оптической информации, содержащее последовательно расположенные источник монохроматического излучения, коллиматор, линзу прямого Фурьепреобразования, фильтр пространственных частот, выполненный в виде дифракционной решетки с двумя идентичными системами штрихов, сдвину|тыми относительно одна другой на половину шага штрихов, линзу обратного Фурье-преобразования и регистратор . В этом устройстве системы штрихов дифракционной решетки расположены рядом друг с другом.Преобразование Гильберта, реализуемое с помощью дифракционной решетки со сбоем, повышает чувствительность данного устройства за счет максимального использования низкочастотных участков спектра [2^.

Однако, несмотря на то, что это устройство не чувствительно к изменениям температуры и длины волны излучения, основным его недостат5 ком является невозможность изменять (повышать) чувствительность в процессе исследования для сравнения световых потоков рассеянных на фазово-контрастных объектах.

10 Цель изобретения - повышение чувствительности.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для преобразования оптической информации, со15 держащем последовательно расположенные источник монохроматического излучения,коллиматор,линзу прямого Фурье-преобразования,фильтр пространственных частот, выполнен20 ный в виде дифракционной решетки

с двумя идентичными системами штрихов. сдвинутыми относительно одна другой на половину шага штрихов, линзу обратного фурье-преобразования и регистратор, системы штрихов дифракционной решетки расположены одна над другой и разделены щелью или экраном клиновидной формы, ось симметрии которых перпендикулярна направлению штрихов, а сама решетка установлена с возможностью перемещения вдоль указанной оси симметрии.

Причем ширина щели или. экрана выполнена переменной от нуля до

³⁵ величины Д =?.£'3Ϊη ,где £*- фокусное расстояние линзы прямого Фурьепреобразования; βί - угол дифракции на исследуемых объектах, определяющий центральную часть спектра

⁴® Фурье.

На фиг.1 представлена оптическая схема устройства преобразования информации; на фиг,2 - структура голографической решетки со

⁴⁵ щелью клиновидной формы,

Устройство содержит последовательно расположенные источник 1 монохроматического излучения, кодлиматор 2, объект 3 исследования, расположенный в передней фокальной плоскости линзы 4 прямого Фурье-преобразования, пространственный фильтр 5, выполненный в виде голографической решетки со

⁵⁵ щелью клиновидной формы и кинематически соединенный с механизмом перемещения фильтра 6,а также линзу 7 обратного Фурье-лреобраэо·

3 1160353 4

вания и регистратор 8, расположенные под углом Ч к оптической оси устройства. Угол Ч соответствует направлению дифракции света на голографической решетке 5 « $

определяется выражением

МГс5(п _Л_ . .

2Ъ ¹

10

где λ - длина волны излучения; Ь шаг решетки.

Фильтр 5 представляет собой голографическую решетку, получаемую путем записи интерференционного поля в верхней и нижней полуплос- Ч костях, причем штрихи верхней и нижней полуплоскостей смещены один относительно другого на Ь/2, а центральная часть фильтра вьотолнена в виде щели или маскируется экраном клиновидной формы. Ось симметрии щели или экрана совпадает с линией совмещения верхней и нижней полуплоскостей и перпендикулярна направлению штрихов.Диапазон разме- & ров щели 0-δ зависит от оптических характеристик исследуемых объектов и применяемой оптики.

Устройство работает следующим образом. 30

Излучение монохроматического источника 1, расширяемое коллиматором 2 в световой пучок необходимого диаметра,освещает сравниваемые . объекты 3. Линза 4 осу- 35 ществляет прямое преобразование Фурье-спектров сравниваемых · объектов в ее задней фокальной плоскости, в которой установлен пространственный фильтр 5, исключаю- 40

щий центральную часть спектров сравниваемых сигналов клиновидной щелью (или экраном). Голографическая рететка совершает Гильберт-преобразование над спектрами сравниваемых сигналов и отклоняет свет, несущий информацию об исследуемых объектах в линзу 7,. которая осуществляет обратное преобразование Фурье и переносит изображения исследуемых объектов в плоскость регистратора 8. Перемещением фильтра 5 вдоль оси симметрии щели (х), осуществляемым с помощью механизма 6 перемещения, регулируется ширина центральной · части спектра, фильтруемой клиновидной щелью. Изменение ширины щели дает возможность повышать чувствительность устройства.

На базе известного фильтра создан макет данного устройства и проведены исследования его основных характеристик.

Предлагаемое устройство имеет · ‘ чувствительность в 2 раза вьнце, чем известное. Полученные результаты более приемлемы для требований практики. Они соизмеримы и с результатами работы базового прибора,, в качестве которого может быть использован теневой прибор ИАБ-455. Кроме того, предлагаемое устройство по сравнению с известным является более простым для технической реализации и юстировки.

Таким образом, предлагаемое устройство характеризуется более высокой чувствительностью по сравнению с известным.

Claims

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащее последовательно, расположенные источник монохроматического излучения, коллиматор, линзу прямого Фурье-преобразования, фильтр пространственных частот, выполненный в виде дифракционной решетки с двумя идентичными системами штрихов,

сдвинутыми относительно’ одна другой на половину шага штрихов, линзу обратного Фурье-преобразования и регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения чувствительности, системы штрихов дифракционной решетки расположены одна над. другой и разделены щелью или экраном клиновидной формы,ось симметрии которых перпендикулярна направлению штрихов, а сама решетка установлена с -возможностью перемещения вдоль указанной оси симметрии.

2. Устройство по п.1, о т л ичающееся тем, что ширина щели или экрана выполнена переменной от нуля до величины Л=2£ δίη^ где £' - фокусное расстояние линзы прямого Фурье-преобразования, βί - угол дифракции на исследуемых объектах, определяющий центральную часть спектра Фурье.

05

О

со

СП

со

>

7

8

1160353

2