Способ размножения изображений системой из двух регулярных точечных диоптрических растров

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1716472 19 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВ ЕТЕЛ ЬСТВ рот сум+ 180 пообъектае качест- оизводи- плоских лоских ем.идимогоуточныеэлеменГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Дудников Ю.А., Рожков Б.К,Растровыесистемы для получения объемных изображений, Л,. Машиностроение, 1966,с.130.(54) СПОСОБ РАЗМНОЖЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ СИСТЕМОЙ ИЗ ДВУХ РЕГУЛЯРНЫХТОЧЕЧНЫХ ДИОПТРИЧЕСКИХ РАСТРОВ(57) Изобретение относится к оптическим проекционным системам для размножения,иэображений объекта с помощью растровой оптики, к экранам; дальномерам, а также к биологии, в частности к разделу изучения работы фасеточного глаза, Цель изобретения - расширение технологических возможностей способа путем изменения масштабапериода и количества формируемых суммарных изображений. Способ отличаетсятем, что в системе из двух регулярных точечИзобретение относится к оптическим . проекционным системам, в частности.к системам для размножения изображений объекта с помощью растровой оптики, к растровым экранам, дальномерам. а также к биологии, в частности к разделу изучения работы фасеточного глаза, имеющегося у многих насекомых, ракообразных.Цель изобретения - изменение масштаба, периода построения и количества суммарных изображений без изменения кривизны волновых фронтов, падающих на 5115 6 02 В 27/22, 6 03 Р 5/ ных диоптрических растров с соосными светопреломляющими элементами первоначально формируют промежуточные дифракционные изображения объекта растром, размещенным первым по направлению распространения объектного волнового фронта, Далее следующим растром системы формируют суммарные изображения. Масштаб, период и количество суммарных изображений формируют угловым поворотом одного из растров . относительно положения, при котором оптические оси элементов растров совмещены, Угловой поворот суммарных изображений относительно объекта осуществляют при угловом повороте растра, равном нулю, при этом освещение системы растров осуществляют либо плоской волной (суммарные изображения без поворота относительно объекта), либо волновым фронтом при условии; что радиус его кривизны равен фокусному расстоянию элементов растра (поворот суммарных изображений на 180 относительно объекта); 5 з.п, ф-лы, 4 ил. растровую систему, а также повомарных изображений на угол доотношению к объему без смещенияна угловое расстояние и повышенива суммарных изображений, воспрмых растровой системой израстров, при проецировании на нееволн от объекта.Способ заключается в следующОбьект освещают излучением вдиапазона. Формируют промежизображения за счет дифракции натэх растра, размещенного первым по направлению распространения объектноговолнового фронта. Путем углового поворотаодного из растров относительно положения, при котором оптические оси.их элементов совмещены, без изменения кривизныволновых фронтов, падающих на растровуюсистему. изменяют масштаб, период.и количество суммарных изображений, а также изменяют поворот их с одного направления 10нэ другое в пределах отОдо180 О. Причем при повороте одного из растров по отношению к другому на угол, отсчитываемыйот соосного расположения растров и равный примерно 15, суммарное изображение также поворачивают по отношению кобъекту от нуля градусов до + 180 - по .ходу часовой стрелки или против, в зависимости от направления углового поворотарастра, При постепенном изменении кри,визны волновых фронтов от максимальной,т,е. радиус кривизны которой равен фокусному расстоянию элементов растра дО минимальной (радиус кривизны равенбесконечности), производят постепенный поворот суммарных изображений от 0 + 180по отношению к объекту,При освещении растровой системы волновым фронтом, сформированным дополнительно оптической системой, например 30соответственно положительной и отрицательной линзой, улучшают качество воспроизводимых суммарных изображений,особенно когда объект расположен от растровой системы нэ бесконечности. Улучшение качества достигают за счет исключениявозникновения дисперсии света, связанной с явлением дифракции на элементах растров,40Нэ фиг.1 и 2 показаны схемы, содержащие дополнительную оптическую систему 1 (например, положительную линзу со световым диаметром, перекрывающим рабочую поверхность растровой структуры), служа щую для формирования изображения, размножэемого растровой системой (в растровой системе на фиг,1 используются два положительных линзовых растра, а в системе нэ фиг,2 - один положительный (2), 50 а второй отрицательный (3;нэ фиг.З - форма линз растров, они представляют собой сферические шестигранники (фасетки), регулярную укладку и одинаковый период 1; на фиг,4 - схема расровой структуры 23, сфор мировэнной на двух сферических поверхностях, причем элементы обеих структур имеют соос ое расположение и такие элементы, ка:а ф,1Построение суммарных изображений растровой структурой осуществляют на основании законов геометрической оптики, поскольку полученные экспериментальные результаты согласуются с данными законами,Пусть объектнаходится от растровой системы на бесконечности, а оси элементов структур совпадают (структуры 2 - 3 без наличия оптической системы 1), Тогда на растр 2 подают плоские волны и формируемое им изображение проецируют в плоскость Р, которая совпадает с фокальной плоскостью растра Й 2. Вторым растром 3 с фокальной. плоскостью Мз, совпадающей с плоскостью Р, строят лишь одно суммарное изображение с такой же ориентацией, как и . в бесконечности. Пучки лучей, формируемые элементами 2 от точки объекта, лежащей на оси 00; совпадают с оптическимиосями элементов растра 2, имеющего конечную рабочую поверхность, При повороте растра 2 или 3 на некоторый угол вокруг оси 00 (фиг.1) с положения 0 - Х (фиг,3) в положение О -смещают оптические оси элементов двух растров. По мере продвиже-. ния, например,по оси расположения ряда линз 0 -от центра О, оси которых находятся на пересечении линии 0 -с дугами окружностей, проходящих через оптические оси линз 1, 2, 3, периодически повторяют удаленность осей линз одного растра по отношению к оси соответствующей линзы второго растра. То же получают и по другим направлениям, проведенным параллельно оси 0 - , Поскольку оба растра имеют одинаковую, строго регулярную укладку линз, системой 2 - 3 строят множество суммарных изображений в.бесконечности, Чем на больший угол (примерно до 15) поворачивают один растр по отношению ко второму (см.фиг,З, ось 0 - ), тем чаще повторяют расположения противоположных рупп линз, тем большее количество суммарных изображений строят. Когда объект прибли жают к растровой системе вдоль оси 00, сфокусированные точки световых пучков, образуемых растром 2, удаляют.от этой оси, Однако при наличии совмещения осей растров 2 и 3 (фиг.1) даже при малом расстоянии объекта от системы 2 (например, 1000 мм) качественные суммарные изображения формируют введением дополнительной системы 1 (из-зэ дифракционных явлений). То же относится и к оптической системе, изображенной на фиг.2.При увеличении наклона световых пучков к оптическим осям. элементов растра 2, образуемого системой 1 (фиг,1 и 2), во всех случаях как при совмещении осей элементов растра, так и при его отсутствии,:даже если объект. находится на бесконечности, формируют качественные суммарные иэображения о,11,11 Здесь смещение световых пучков, образуемых растром 2, происходит в направлении к оси 00, если используют положительную систему 1. Смещение световых пучков по мере удаления от оси ОО производят дискретно на величины д,2 д,Зд, , Когда объектудален на бесконечность, суммарные изображения строят в фокальной плоскости И системы 1, а если:он приближается к системе 1, плоскость иэображений данной системы удаляют от нее, удаляют от 3 и 1 о11,Как следует из1, 1фиг.1. один и тот же световой пучок, идущий от точки объекта, может участвовать в формировании нескольких суммарных изображений. Подобным образом могут быть построены суммарные изображения других точек объекта, не лежащих на оси ОО, атакже не совпадающих с рассматриваемой меридиальной плоскостью.Качественные суммарные изображения строят и растровой системой, изображенной на фиг,4, если даже объект находится на бесконечности, Здесь необходимый наклон пучков лучей к оптическим осям элементов растра 2 обеспечивают сами эти элементы, расположенные на сферической поверхности.Использованные в способе растры обладают сильной дифракционной способностью и могут успешно применяться в качестве дифракционных решеток, Период их структуры составляет 0,1 и 0,05 мм, фокусное расстояние 0,5 и 0,32 мм соответственно, Диоптрические элементы структур имеют высокое разрешение, достигающее.дифракционного предела.П р и м е р. Освещаютобъект(фиг.1 и 2) полихроматическим видимым светом. Тогда от точек объекта, расположенного, например, на расстоянии 2000 мм от отрицательной системы 1, имеющей световой диаметр 60 мм и фокусное расстояние 150 мм, падают волны на систему 2 с радиусом кривйзны порядка 150 мм. Обе растровые структуры имеют период О, мм и соосное расположение элементов. В результате дифрагированные волны на растре 2 обра-. зуют элементарные изображения объекта в плоскости Р, а элементы второго раетра 3 строят за фокальной плоскостью й системы1 1 1 суммарные изображения. в виде о, И5 101520 1 например на экране, Данные изображения могут быть воспроизведены в плоскости иэображений линзы (положительной или отрицательной), установленнойза системой 1 - 3, а также на сетчатке глаза при рассматривании им изображений.Формула изобретения1, Способ размножения изображений системой из двух регулярных точечных диоптрических растров, включающий освещение объекта излучением видимого диапазона, формирование промежуточныхизображений растром, размещеннымпервым по направлению распространения объектного волнового фронта, и формирование суммарных изображенийследующим растром системы; о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью расширения технологических возможностей способа путем изменения масштаба периода и количества формируемых суммарных,изображений, поворота суммарных изображений вокруг их центров без смещения объекта на угловое рассто-,25 яние, промежуточные изображения формируют дифракцией волновогофронта на элементах растра, а суммарныеизображения - угловым поворотом одногоиз растров относительно положения, при30 котором оптические оси элементов растровсовмещены.2. Способ по и 1, о тл и ч а ю щи й с ятем, что угловой поворот растра осуществляют в пределах от 0 до 15 О,35 3, Способ попп.1 и 2,отл ич а ющий с я тем, что, суммарные изображения максимальных размеров формируют при угловом повороте растра, равном нулю,4. Способ по пп. 1 и 3, о т л и ч а ю щ и 40 й с я тем, что суммарные иэображения формируют беэ их углового поворота относительно объекта, освещая систему растровплоской волной,5, Способ попп.1 иЗ, отл ича ющи й 45 с я тем, что суммарные изображения с ихповоротом на угол 180 относительно объекта формируют волновыми фронтами, причем радиус их кривизны равен фокусномурасстоянию элементов растра.50 6. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что в системе с плоскими растрами суммарные изображения формируют путемвведения дополнительно преобразованияплоской объектной волны в сфериче 55скую.