Оптическая система восстановления изображения

СОЮЗ СОВЕТСКИХШЮВ/ШНЕПИЮРЕСПУБЛИК ЯО, 108 2 В 27 00 ГО ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСК о т" когерент- Мир АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТМЙ(56) 1. Кольер Р Берхарт К., Лин ЛОптическая голография. М., "Мир",1973, с. 237-24.2, Дж.Строук. Введение вную оптику и голографию. М.с.325(прототип),(54)(57) ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ, содержащаярезонатор, образованный глухим ивыходным отражателями, активнуюсреду, размещенную внутри этогорезонатора, положительную линзу и систему регистрации восстанавливаемого изображения, причем выходной отражатель резонатора совмещен с передней фокальной плоскостью, ука. занной линзы,а система регистрации восстанавливаемого иэображения - с ее задней фокальной плоскостью, л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повьппения яркости и качества восстанавливаемого изображения исходного объекта, имеющего равномерное распределение яркости, глухой отражатель резонатора выполнен в виде ячейки обращения волнового фронта, а его выходной отражатель - в виде полупрозрачного зеркала с отверстиями, координаты которых соответствуют нулевым значениям функции распределения интенсивности Фурье-спектра исходного объекта.1 1 108Изобретение относится к прикладной оптике и может быть использовано для повышения яркости и качествавосстанавливаемого изображения объекта по распределению интенсивностиего Фурье-спектра для систем переда"чи и обработки оптической информации,Известно голографическое устройство для восстановления изображения 10объекта по распределению интенсивности, зарегистрированному в Фурье"области с использованием опорнойволны, содержащее системы формирования предметной и опорной волн, первую 15линзу и регистрирующую среду, например фотопластину, в задней фокальной плоскости этой линзы на фотопластинке регистрируется интерференционная картина(голограмма 1 в виде распре-,деления .интенсивности двух волн,комплексные амплитуды которых вплоскости голограммы являются Фурьеобразами объекта и опорного источника,расположенных в передней фокальнойплоскости указанной линзы 13.25При освещении такой голограммы,установленной в передней фокальнойплоскости второй линзы, плоскойволной в задней фокальной плоскостиэтой линзы будет иметь место восста- ЗОновление двух сопряженных изображений исходного объекта и изображенияопорного источника.Однако в образовании действительных сопряженных изображений участвует лишь несколько процентов подающей световой энергии, посколькуостальное излучение проходит бездифракции напрямую и теряется. Этимобусловлена низкая яркость изображения.Наиболее близкой к предлагаемойпо технической сущности являетсяоптическая система восстановленияизображения, содержащая резонатор, 45образованный глухим и выходнымотражателями, активную среду, разме.щенную внутри этого резонатора,положительную линзу и систему регистрации восстанавливаемого изображения, причем выходной отражательрезонатора совмещен с передней фо,кальной плоскостью указанной линзы,а система регистрации восстанавливаемого изображения - с ее задней55фокальной плоскостью 1.23.В этой системе глухой отражатель,выполнен зеркальным, а выходной 380 2представляет собой голограмму исходного объекта. При этом яркостьформируемых в нем изображений заметно повышается по сравнению спредыдущей конструкцией.Однако известное устройство позволяет использовать лишь 503 мощности лазера для образования исходногоизображения, так как здесь формируются два действительных иэображения.Кроме того, в таком резонатореполностью не обеспечивается условиесамовоспроизводства волнового поляпри каждом циклическом обходе резонатора, что приводит к амплитуднофазовым искажениям в формируемомизображении и, как следствие, кухудшению его качества.Цель изобретения - повышениеяркости и качества восстанавливаемого изображения исходного объекта,имеющего равномерное распределениеяркости.Поставленная цель достигаетсятем, что в оптической системе восстановления изображения, содержащейрезонатор, образованный глухимивыходным отражателями, активнуюсреду, размещенную внутри этого резо"натора, положительную линзу и систему регистрации восстанавливаемогоизображения, причем выходной отражатель резонатора совмещен с переднейфокапьной плоскостью указанной линзы,а система регистрации восстанавливаемого изображения - с ее задней фокальной плоскостью, глухой отражательрезонатора выполнен в виде ячейкиобращения волнового фронта, а еговыходной отражатель - в виде полупрозрачного зеркала с отверстиями, координаты которых соответствуют нулевымзначениям функции распределения интенсивности Фурье-спектра исходногообъекта,На чертеже представлена оптическая схема предлагаемой системы.Оптическая система восстановления изображения объекта по распределению интенсивности его Фурье-спектра содержит резонатор, образованныйглухим отражателем 1,выполненным ввиде ячейки обращения волновогофронта, например полого стеклянногосвбтовода, наполненного сероуглеродом, и выходным отражателем 2,выполненным в виде полупрозрачногозеркала с отверстиями, координатыкоторых соответствуют нулевым зна108380 Составитель В.КравченкоТехредЖ. Кастелевич Корректор Л,Авраменко Редактор М,Бандура Заказ 5858/3 Тираж 497 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., Д.4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4 чениям функции распределения интенсивности Фурье-спектра исходногообъекта. Внутри резонатора размещено активное тело 3, а на его выходе - положительная линза 4 с фокусным расстояниемПри этом передняя фокальная плоскость линзы 4 совмещена с выходнымотражателем 2, а ее задняя фокальная плоскость - с ситемой регистра Оции восстанавливаемого изображения5, выполненной, например, в видефотопластинки,Предлагаемое устройство работаетследующим образом. 15При рассмотренном выполнениирезонатора внутри него формируетсясамосогласованное поле, т.е, поле,. распределение которого в любомпоперечном сечении резонатора воспроизводится как по амплитуде, так ипо фазе после каждого его обхода.При этом в резонаторе возбуждается такая структура самовоспроизводящегося поля, которая имеет минимальные потери, А это означает, что впоперечном сечении, совпадающемс поверхностью выходного зеркала 2,функция распределения самовоспроизводящегося поля имеет нулевые зна- З 0чения, лежащие в местах отверстийэтого зеркала,Таким образом, нули самовоспроиз"водящегося поля в плоскости выходно го зеркала 2 совпадают с нулямифункции распределения интенсивности35фурье-спектра объекта, Посколькувозбуждаемое внутри резонатора полеявляется аналитической функцией,которая однозначно определяется40своими нулями, оно совпадает с рас-.пределением Фурье-спектра объекта. Итак, внутрирезонаторное поле падает на выходное зеркало 2, частичнб отражается от него, проходит через активную среду 3, усиливаяаь в ней, падает на ячейку обращения волнового фронта 1 и отражается от нее таким образом, что после обратного прохода с усилением через активную среду 3 самовоспроизводится в плос" кости выходного зеркала 2. гДалее часть подающего поля снова отражается от зеркала 2 и остается в резонаторе дпя поддержания колеба" ний, а часть проходит сквозь это зеркало, причем структура поля совпадает с распределением Фурье-спектра объектаИзлучение, выходящее из резонатора через зеркало 2, размещенное в передней фокальной плоскости линзы 4, формирует в задней фокальной ПЛОСКОСТИ ЭТОЙ ЛИНЗЫ ТОЛько ОДНО Из ображение исходного объекта, имеющего равную яркость, которое регист" рируется на фотопластину 5. Реализация такого формирования обусловлена тем, что линза 4 в данном случае осуществляет Обратное преобразованиЕ Фурье. Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет по сравнению с базовым объектом - прототипом повысит качество восстанавливаемого изображения за счет устранения иска" жений, вносимых активной средой и ограниченными зеркалами дифракционные искажения , а также в 2 раза увеличить яркость изображения благодаря тому, что восстанавливается одно действительное изображение вместо двух в прототипе.