Преобразователь изображения

(19) (11) 2 99330 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР НОМИТЕТОТКРЫТИЯМ САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ой шайбы 9, высоту, а сле- Я слоя 4 жидкого рцах пьезокерами ая изменяет св довательно, и толщикристалла. 1 ил,Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССРУ 580778, кл, Н 01 Ь 31/04, 1975.(57) Изобретение относится к оптоэлектронике, может быть использовано для создания преобразователейизображений, основной частью которыхявляются металл-диэлектрик-полупроводник и жидкий кристалл. Целью изобретения является повышение точности(51)4 С 06 Г 3/153, Н О 1 1. 31/04 преобразователя. Поставленная цельдостигается тем, что устройство,содержащее прозрачные электроды 1,слои2 прозрачных диэлектриков, слой 3 узкозонного проводника, слой 4 жидкогокристалла, введены прозрачные подложки 7, 8, пьезокерамическая шайба 9,управляемый делитель 10 напряжения,счетоизлучающий элемент 12 и фотоприемный элемент 13 с необходимыми связями, При колебаниях температуры изменяется сигнал на входе фотоприемного элемента 13, который с помощьюделителя 10 изменяет потенциал на40 3 14993Изобретение относится к областиоптоэлектроники, может быть использовано для создания преобразователейизображений, основной частью которых5является структура металл-диэлектрикполупроводник (МДП) и жидкий кристалл, и является усовершенствованием предлагаемого изобретения по авт,св, У 580778. 10Целью изобретения является повыше-ние точности преобразователя,На чертеже представлена схемапредлагаемого устройства.Устройство содержит прозрачные 15электроды 1, слои 2 прозрачных диэлектриков, слой 3 узкозонного проводника, слой 4 жидкого кристалла(ЖК), клеммы 5 и б, первую прозрачную подложку 7, вторую прозрачную 20подложку 8, пьезокерамическую шайбу9, управляемый делитель 10 напряжения, торцевой электрод 11 пьезокерамической шайбы, светоизлучающий элемент 12, фотоприемный элемент 13,генератор 14 переменного напряжения,Слой 3 указанного проводника содержит в своем составе ориентирующийслой 15, слой 16 диэлектрическогозеркала, слой 17 фотопроводника. Светоизлучающий элемент 12 содержит излучатель 18 света и коллиматор 19,фотоприемный элемент содержит поляризатор 20, объектив 21 и фотоприемник22, Управляемый делитель 10 напряжения содержит источник 23 опорного напряжения, переменный резистор 24 иэлектропривод 25, перемещающий подвижной контакт переменного резистора24. Первая прозрачная подложка 7 выполнена в виде волоконно-оптическойпластины, закрепленной в неподвижнойшайбе 26, Между слоем 4 жидкого кристалла и пьезокерамической шайбой 9имеется полость 27. 45Из тракта формирования изображения входное изображение поступает через первую прозрачную подложку 7,прозрачный электрод 1, слой 2 диэлектрика на слой 17 фотопроводника, Тракт 50считывания состоит из светоизлучающего элемента 12, являющегося источником полярйзованного света, и фото-.приемного элемента 13, фотоприемник22 установлен в плоскости изображения. Выводы фотоприемника 22 подключены к входу электропривода 25, перемещающего подвижной контакт переменного резистора 24, подключенного к 30 4источнику 23 опорного напряжения иуправляющего потенциалом, подаваемымна торцы пьезокерамической шайбы 9.Причем одним электродом пьезокерамической шайбы 9 является второй прозрачный электрод 2, другим электродом является торцевой электрод 11,подключенный к подвижному контактупеременного резистора 24, через который пьезокерамическая шайба 9 жестко связана с неподвижной шайбой 26,жестко прикрепленной к первой прозрачной подложке 7,При уменьшении линейного размерапьезокерамической шайбы 9 часть объема слоя 4 жидкого кристалла вытесняется в полость 27, Размер полости27 выбирается таким, чтобы высотавытесненного объема жидкого кристалла не превышала нескольких микроновнад уровнем границы: ориентирующийслой 5 - слой 16 диэлектрическогозеркала Максимальная высота вытесненного объема жидкого кристалла получается при сжатии пьезокерамической шайбы 9 такой, чтобы обеспечивать минимальную высоту рабочегообъема слоя 4 (мкм). Так, еслиполость 27 имеет ширину 3 мм и внутренний диаметр шайбы 9, равный 2 см, -минимальную высоту рабочего объемажидкого кристалла 1 мкм, то высотавытесненного объема превышает на 4 мкмуровень границы: ориентирующий слой15 - слой 16 диэлектрического зеркалаПитание многослойной структуры преобразователя осуществляетсягенератором 14.Принцип работы устройства заключается в следующем: на поверхнтстираздела между слоем 17 фотопроводника и слоем 16 диэлектрического зеркала накапливается рельеф заряда,соответствующий рельефу интенсивности тракта формирования изображения,При этом в слое 4 жидкого кристалла,молекулы которого ориентированы планарно, формируется анизотропия показателя преломления для необыкновенного луча, соответствующая зарядовому распределению между слоями 17 и16. Считывающий плоскополяризованный свет от излучателя 18 дваждыпроходит через слой 4 жидкого кристалла и второй раз отражается отслоя 16 диэлектрического зеркала че"рез поляризатор 20 и объектив 21,который формирует выходное изображение, 1499330Интенсивность прошедшего черезустройство света У ио закону Малюсабудет равна у = У я 1 п 2я 1 п Б/2, (1) где У - интенсивность падающего свеота;Я - угол между плоскостью поляризации считывающего света ипервоначальным направлениемдиректора молекул слоя ЖК;Б - разность фаз обыкновенногои необыкновенного лучей навыходе слоя ЖК, определяемаяиз выражения21 - 2 йЬпЪгде с 1 - толщина слоя ЖК;Ъ - длина волны считывающегосвета;Ьп - разность показателей преломления для обыкновенногои необыкновенного лучей(двулучепреломление),Тогда абсолютный контраст между двумя точками в выходном изображении будет определяться по формуле2 Кап, .2 йьпК= яп ( --- -) /я 1 п ( - ) (3)Ъ где 5 п, Ьп - эффективные значения1двулучепреломления в двух различных . точках слоя 4 жидкого кристалла, определяемые различной величиной падения напряжения в этих точках вследствие различия интенсивностей входных засветок в них, зависящие также от напряжения, приложенного к слою 4 жидкого кристалла, и от температуры слоя.Температурный дрейф как показате-, лей преломления, так и порогового напряжения 11 слоя жидкого кристалла,язависит от степени упорядоченности нематического жидкого кристаллаБ нй (4) где 11 - пороговое напряжение слояянематического ЖК;Я - степень упорядоченности,определяемая из формулыБ Г 1-Т/(Т, + 0,5)3 " (5) где Т - абсолютная температура;Т - температура просветления. М 1Температурный дрейф 11 п слоя 4 составляет в диапазоне температур 273-313 К Дед/ЬТ - 10 мВ/К, тогда полный температурный дрейф в этом диапазоне Ь 3 = 0,4 В.1 О 52025 30 35 40 4550 Управление подвижным контактом переменного резистора 24, а следовательно, и потенциалом на пьезокерамической шайбе 9 осуществляется При изменении температуры изменяется пороговое напряжение слал 4 жидкого кристалла, а следовательно, и разность показателей преломления между обыкновенным и необыкновенным лучами, что оказывает влияние на стабильность и качество выходного изображения (т,е, ведет к изменению интенсивности в каждой точке выходного изображения).Выражения (1) и (2) показывают, что изменение показателя преломления для необыкновенного луча в слое 4 жидкого кристалла можно скомпенсировать изменением толщины слоя 4 таким образом, чтобы разность фаз света на выходе Б была неизменной, т.е.2 2 й 6 иБ =в= сопяТФ(6)и, следовательно, интенсивность в каждой точке выходного изображения оставалась постоянной. Интенсивность в выходном изображении контролируется фотоприемником 22, установленным в плоскости выходного изображения, Из выражения (3) видно, что величиной абсолютного контраста также можно управлять, изменяя толщину слоя 4 жидкого кристалла без изменения напряжения генератора 14, Для управления толщиной слоя 4 жидкого кристалла в устройство нля преобразовайия изображений вводится пьезокерамическая шайба 9, состоящая, например, из 48 сваренных и поляризованных слоев пьезокерамики ЦТСс прослойками-электродами, электричес;и соединенными между собой металлическими перемычками 1,такая шайба 9 позволяет производить линейные перемещения в диапазоне 0,1-5 мкм при напряжении питания 0-350 В за время от 0,5 10 до 0,5 с). Пьезокерамическая шайба 9 с одной стороны жестко крепится к электроду 1 и подложке 8, а с другой стороны - к шайбе 11, которая жестко прикрепляется к подложке 7 (например, с помощью клея ВК)Приподаче потенциала через переменныйрезистор 24 пьезокерамическая шайба 9 позволяет линейно перемещать. подложку 8 относительно подложки 7, т.е. менять толщину слоя 4 жидкого кристалла на заданную геличину.. Редактор Л;Гратилло Заказ 4694/47 Тираж 668 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г.ужгород, ул. Гагарина,10 электроприводом 25, который позволяет регулировать толщину слоя 4 жидкого кристалла таким образом, чтобы скомпенсировать температурные изме 5 нения двулучепреломления в слое 4, а также управлять динамическими параметрами выходного изображения (например, осуществить выделение участков одинаковой яркости в изображе нии, т.е, повышать контраст в изображении относительно определенного уровня интенсивности). Формула изобретения5Преобразователь изображения поавт. св. М 580778, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения точности преобразователя, он содержит две прозрачные подложки, первая из которых расположена на одномпрозрачном электроде, вторая - надругом прозрачном электроде, элементрегулирования толщины жидкого крис- .талла, состоящий иэ пьезокерамической шайбы и управляемого делителя напряжения, выход которого подключен кторцовым электродам пьезокерамической шайбы, прикрепленным к прозрачным подложкам, светоизлучающий и фотоприемный элементы, оптически связанные между собой через вторую прозрачную подложку, выход фотоприемного элемента подключен к входу управляемого делителя напряжения.