Устройство для регистрации изображений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(и) 828162 Союз Советских Социалистических Республик(088.8) 05 81. Бюллетень М 17 публикова делам изобретени и открытий опубли ания описания 22.05.8 2) Авторыизобретения С. М, Рывкин, Р. А. Мустафаев, Л В. М, Муругов и В, В. Ег Ордена Ленина физико-техничес м, А. Ф. Иоффе АН СССР и Азе политехнический институт им. Ч(54) УСТРОЙСТВОЕГИСТРАЦИИ ИЗОБРАЖЕНИЙ . 2 . вПри проецировании входного оптического изображения на поверхность полупроводника со стороны электрода и подключении источника напряжения, происходит перераспре".еление напряжения между полупроводником и .воздушным зазором, под действием электростатических сил металлячвская пленка деформируется в соответствии со спроецированием изображения. Поскольку упругая пленка способна отражать свет, то модулированный, рельеф ее поверхности можно преобразовать в оптическое изображение в видимом свете с помощью, например, целевой аптиии или другой считывающей оппической системы.К недостаткам известного устройства относятся селективная спектральная чувствительность в ИК-области спектра,и невозможность получать изображения в субмнллиметровом и более длинновалновой областях. Цель и технологнч лективного ннфракрас ластях. Указан средство д стнческую ных стержсширенщ утем несе ажений в новой об Изобретенне относится к области регистрации оптической информациив частности, к косвенным методам фотографии и к спектральным преобразователям и усилителям изображений и может быть использовано для регистрации изображений в широком спектральном интервале, в том числе в инфракрасной области спектра, в сантиметровом, миллиметровом и субмиллиметровом диапазоне,радиочастот. 10Известно устройство для репистрации изображений, в котором тонкая металлическая упругая пленка со светоотражающим покрытием наложена на опорные диэлектрические стержни, регулярно расположенные на пластине - основе из фоточувствительного полупроводникового материала. С внешней стороны пластины-основы содержится средства для проецирования изображевия с источником излучения, а 20 напротив светоопражающего покрытия расположена оптическая считывающая система. Г 1 ластина-оснава снабжена прозрачным проводящим элвктродом, связанным с металлической пленкой через источник по стоянного тока. Источник постоянного тока вместе с металлической пленкой и электродом образуют средство для улучшения деформации пленяи в соответствии с изображением 1 Ц.30 зобретення состоит в раеских возможностей ппреобразования изобрной и более длинновол ная цель достигается тем, что ля деформации имеет термоплапленку, 1 размещенную на опорнях, н нстачнвк механическойнагрузки на пленки, причем пластина-основа выполнена из материала, прозрачного для регистрируемого излучения, а светоотражающая пленка укреплена,на одной из сторон термэпластической плевки.Для получения:высокой чувствительноспп предпочтительно, чтобы вторая сторона термопласъической пленки имела слой чернения, кроме того, в качестве источника механической нагрузки может быть использован гальванический элемент, соединенный с прозрачным электродом, расположенным на пластине-основе и со светоотражающей пленкой, либо соленоид, при этом слой чернения включает ферромагнитпые частицы, Источником механической иагрузки может, служить также камера, связанная с пневмоприводом, при этом края пленок укреплены на противоположных стенках каме,ры.Существенность перечисленных особеиностей устройства для достяжения указанной цели определяется следующими факторами. 1 Лсточпик, создающий механическую нагрузку, равномерно распределенную по площади ллении,:необходимым для превращения рельефа коэффициента упругости, вызванного радиационным нагревом в рельеф деформаций пленки под действием указанной нагрузки, Изготовление пленки из теплоизолирующего материала необходимо для устранен 1 ия,растекания теплоты, вдоль ее поверхпости, вызывающего размытие изображения, светоотражающий слой служит для нормальной, работы считывающей системы, слой чернения - для неселективного поглощения регистрируемого из,тучения.На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства с использпванием электростатичеоких сил; па фиг. 2 - схема устройства,с,использованием силы магнитногоо поля; иа фиг, 3 - схема устройства с использованием пневматической системы.Устройство с использованием электростатических сил, изображенное на фиг. 1, оостоит из упругой эластичной плевки 1 из теплоизо,лир; ющего,материала (например, пз специальной резины), наложенной на ди электрические стержни 2, которые в регулярном порядке размещены на,прозрачной пластине 3 с нанесенным на одну из ее сторон прозрачным электропроводящим слоем д, С наружной стороны, пленка 1 имеет напыленный металлический слой 5 из материала с высоким коэффициентом отражения света. По внутренней,поверхности,на пленку нанесен слой чернения б, поглощающий электромагнитные излучения. В устгройстве имеется оп пическая считывающая жстема 7 регистрирующая распределенные деформации пленки по ее площади. Устройство содержит также, источниккоторый в совокупноспи с электродами,З и 5 образует источник механической нагрузки 5 10 15 20 25 30 35 40 45 5 о 55 60 65 на упрупие,пленки 1 и б, равномерно распределенную по площади, пленки.Устройство работает,следующим образом,Изображение в ИК-лучах (или на радиочастотах) проецируется,на внутреннюю черненую поверхность б пленки 1. ИК- светпоглощаясь в слое чернения, производит,нагрев указанной плении, в результате чего изменяется ее коэффициент упругости на освещенных участках изображения. Таким образом в результате экспонирования создается рельеф коэффициента упругости пленки, соответствующий спроецированному изображению,Для превращения указанного рельефа в рельеф деформаций пленки и последующего оптического считываниявключают,источник 8, создающий равномерно распределенную напрузку по всей поверхности плении. Нагретые участки пленки локально деформируются (прогибаются между опорными стержнями) в большей степени, чем участки, слабо нагретые. Рельеф деформаций превращается оптимической системой 7 в видимое оптическое изображение на экране (не показан).Для стирания изображения распределенная,напрузка снимается (включают напряжение,питания) и освещение,прекращают. Вследствие теплообмена с окружающим воздухом температура плении за непродолжительное время выравнивается и устройство вновь готово для получения опвического изображения.Для создапня распределенной нагрузки на пленку, кроме электрической, может быть использована сила магнитного поля, для чего в слой чернония,вводятся микрочастицы ферромагнитного материала (например, никеля) и устройство помещается в однородное магнитное поле соленоида 9. Вк;почение силы для появления изображения в этом случае осуществляется пропусканием тока через обмотку соленоида. При использовании магнитного поля,не требуется ,источника высокого постоянного напряжения, Кроме того, отпадает необходимость использовать электропроводящие материалы для изготовления пластины 4. Это в ,свою очередь приводит к возрастанию чувствительности устройства в ддинноволновой области спектра, поскольку, повышается прозрачность пластины 3 вследствие уменьшения поглощения электромагнитного излучения на свободных носителях тока в материалах указанной пластины.Дальнейшее повышение чувствительности в устройстве может быть достигнуто помещением его в вакуумный резервуар с оптическими прозрачными окнами. В этом случае чувствительность возрастает за счет уменьшения теплоотвода,от,пленки окружающим воздухом, При этом, однако, возрастает время, в течение которого происхо. дит выравнивание распределения температуры на пленке после очередного экспонированиянеобходимое для начала последующего экспонирования, т. е. частота кадров съемки уменьшается. В этом,варианте устройство используется в основанном для получения одиночных снимков.На фиг. З,приведен вариант конструктивного выполнения устройства, в котором распределенная:нагрузка,на пленку создается в результате пневматического давления воздуха (газа). В этом варианте в качестве источиика механической нагрузки,на пленки используется пневматическая система, которая остоит из герметичной камеры 10 с прозрачны;ми оптическими окнами 11 и 12. Объем камеры делится пленкой 1 герметично на две части 13 и 14, причем часть 13, в которой размещены опорные стержнями 2 и пластина 4, подключена к внешнему замкнутому резервуару 15, объем которого можно изменить путем смещения поршня 1 б.В данном варианте устройство работает следующим образом.Перед экспонированием поршень устанавливается в верхнее положение, соответствующее малой величине объема резервуара 15. Давление воздуха в обеих частях 18 и 14 объема камеры 10 при этом оди,наково и пленка,не нагружена, Далее,на слой чернения б проецируют ИК-изображение, в результате чего на освещенных, местах происходит нагрев пленки 1 освещением, сопровождающийся уменьшением ее жесткости. Затем поршень переводится в нижнее положение. При этом в части 13 объема камеры 10 создается разрежение относительно части 14. Избыточное давление газа части 14 объема камеры 10 создает,разномерно распределенную нагрузку на,пленку 1 со стороны зеркальной поверхности 5, тем самым производя локальные деформации на освещенных участках и визуализацию ;изображения. В данном варианте устройства пластина 3 изготавливается из непроводящего материала, что обеспечивает малый коэффициент оптического поглощения ИК- излучения и способствует повышению чувствительности,П р и м е р 1. Пленка изготавливаласьиз иатурального,каучука;с разной степенью вулканизации, имела толшину в переделах 3 - 5 мкм и натягивалась при слабом натяжении на двойной металлический обруч типа пяльцев диаметром около 40 мм. Зеркальный слой 7 наносится вакуумным напылением алюминия до толщинысоответствующей оптической плотности 2,5 - 3 (порядка нескольких сотен ангстрем). Слой чернения б наносится в виде мелкодисперсного углерода (сажевая копоть),или напылением графита, при оптической плотности 1,5 - 2. Пластина 4 изготовлена в виде плоскопараллельной оптически полирован ной шайбы, диаметром 25 - 30 мм из кремния с удельным сопротивлением 20 ом/см, снабженной никелевым контактом.Опорные диэлектрические столбиюи 2 изготавливались методом фотолитографии из жестко задубленной желатины, имели высоту до 0,7 мм, диаметр порядка 0,1 мм и пространственную частоту распределения 1 - 3,5 на мм. Оптические ИК-окна изготавливались из кремния,или тефлона. Экспонирование осуществлялось,излучением лазера ЛГс длиной волны 10,6 мкм, с прерыванием пучка фотозатвором. Считывание осуществлялось при освещении параллельным пучком света от осветителя ОИили уширенным лучом гелий-,неонового лазера без щелевой оптической системы.Пороговая чувствительностьстройсгва по изобретению составила 2 10 з ом/слР прои разрешающей способности 2 мм -причем по сравнению с известным решением. 25 1. Устройство для регистрации изображений, содержащее пластину-основу с равномерно размещенными,на ней опорными стержнями, эластичную светоотражающую пленку, средство для проецирования изоб,ражения, включающее, источник излучения, оптическую считывающую систему и средство для деформации участков,пленки соответствующих изображению, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей путем неселективного преобразования изображений в инфракрасной и более длинноволновых областях, средство для деформации имеет термопластпческую пленку, размещенную на опорных стержняхи источник механической нагрузки на пленки, причем пластина- основа выполнена из материала, прозрачного для,регистрируемого излучения, а светоотражающая ллеика укреплена на одной из сторон термопластической пленки,2. Устройство по п. 1, о тлич а ю щеес я тем, что вторая сторона термопластической пленки имеет слой чернения. 30 35 40 45 50 55 4. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что источник механической нагрузки представляет собой соленоид, а слой чернения, включает фврромагнитные частицы5. Устройство по лп. 1 и 2, о тл ич а ю 60 65 5 10 15 20 Ф о р м у л а,и з о б р е т е н и я 3. Устройство по пп. 1 и 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что источник мсханичеокой нагрузки содержит гальванический элемент и прозрачный электрод, расположенный на пластине-основе, при этом электрод и светоотоажаюшая пленка соединены с полюсами гальванического элемента.828162 8 Источник информации, принятый во внимание прои экспертизе:1. Авторокое свидетельство СССР по заявке2391747/28-12, 04.03.77. г 7 Составитель В. Аксенов Редактор В. Большакова Техред И, Заболотнова Корректор И. Осиновск. Харьк, фил. пред. сПатеит щ е е с я тем, что источник механической нагрузочки имеет камеру, связанную с пневмоприводом, а края плено 1 к укреплены на противоположных стенках камеры,Заказ 572/511 Изд.370 НПО Поиск Государственного комитета 113035, Москва, Ж