RU2106672C1 - Device for conversion of video television images to holographic ones - Google Patents
Device for conversion of video television images to holographic ones Download PDFInfo
- Publication number
- RU2106672C1 RU2106672C1 RU96119168A RU96119168A RU2106672C1 RU 2106672 C1 RU2106672 C1 RU 2106672C1 RU 96119168 A RU96119168 A RU 96119168A RU 96119168 A RU96119168 A RU 96119168A RU 2106672 C1 RU2106672 C1 RU 2106672C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- angle
- recording
- electron beam
- mirror
- images
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к преобразованию видеотелевизионных изображений в голографические и может быть использовано, в частности, при исследованиях в космической технике. The invention relates to the conversion of video television images to holographic and can be used, in particular, in research in space technology.
Известно устройство преобразования видеотелевизионных изображений в голографические посредством получения первичного изображения на фотопленке фотографированием с экрана кинескопа с последующим голографированием двух и более транспарантов, описанное в известной работе. A device is known for converting video television images into holographic ones by obtaining a primary image on photographic film by photographing from a kinescope screen, followed by holography of two or more banners, described in a known work.
Недостатком его является низкое качество изображения голограмм при преобразовании видеотелевизионных изображений в голографические и низкая производительность труда. Its disadvantage is the low quality of hologram images when converting video and television images to holographic and low labor productivity.
Известно также устройство преобразования видеотелевизионных изображений в голографические, содержащее последовательно соединенные видеомагнитофон, видеосигнал с которого поступает на электронную оптику, которая модулирует электронный луч, обеспечивая запись первичных изображений на монохромной фотопленке в вакууме, которые далее голографируются /прототип/. There is also known a device for converting video television images into holographic ones, containing a video recorder connected in series, the video signal from which is fed to electronic optics, which modulates the electron beam, recording primary images on a monochrome film in vacuum, which are then holographic / prototype /.
Недостатком его является низкое качество изображений голограмм при преобразовании видеотелевизионных изображений в голографические, низкая производительность труда, а также наличие сложного технологического процесса записи первичных изображений на фотопленке в вакууме с последующим "мокрым" процессом фотохимической обработки. Its disadvantage is the low quality of hologram images when converting video television images to holographic, low labor productivity, as well as the presence of a complex technological process for recording primary images on photographic film in vacuum, followed by a "wet" photochemical processing process.
Указанная задача решается тем, что устройство преобразования видеотелевизионных изображений в голографические содержит последовательно соединенные видеомагнитофон, видеосигнал с которого поступает на электронную оптику, которая модулирует электронный луч, обеспечивая запись первичных изображений, которые с помощью лазера и делительного зеркала голографируются на фотопленке, двигающейся стартстопно лентопротяжным механизмом, запись первичных изображений выполняется в электронно-лучевом модуляторе света, на оптическом выходе которого установлен блок формирования объектного пучка, обеспечивающий преобразование в сагиттальной плоскости каждого i-го ракурса изображения по углу θi, , кроме θi= 0 ширине изображения, как Li= L•cosθi, в оптической системе, состоящей для каждого i-го ракурса изображения из плоского зеркала и цилиндрического выпуклого зеркала с радиусом Ri, равным
где
L - ширина голограммы, Mi - расстояние по оси от экрана электронно-лучевого модулятора до оптического центра цилиндрического выпуклого зеркала,
оптическая система из плоского и цилиндрического выпуклого зеркал сменяется при переходе на следующий ракурс изображения по сигналу, поступающему с блока управляющих сигналов на блок формирования объектного пучка, причем, сигнал кода номера ракурса в кадре и номера кадра с видеомагнитофона поступает на вход блока управляющих сигналов, обеспечивающего выработку управляющих сигналов для управления зеркалами блока формирования объектного пучка, записью и стиранием первичного изображений в электронно-лучевом модуляторе света, включением и отключением излучения лазера при записи многоракурсных синтезируемых голограмм по схеме Ю.Н. Денисюка и лентопротяжного механизма.This problem is solved in that the device for converting video television images into holographic contains a video recorder connected in series, the video signal from which is fed to electronic optics, which modulates the electron beam, providing recording of primary images that are holographic with a laser and dividing mirror on a film moving with a stop-and-tape drive , the recording of primary images is performed in an electron beam light modulator, at the optical output of a cat An object beam forming unit has been installed, which provides conversion in the sagittal plane of each i-th image angle angle θ i , except θ i = 0 the image width, as L i = L • cosθ i , in the optical system consisting for each i the first view of the image from a flat mirror and a cylindrical convex mirror with a radius R i equal to
Where
L is the width of the hologram, M i is the distance along the axis from the screen of the electron beam modulator to the optical center of the cylindrical convex mirror,
the optical system from a planar and cylindrical convex mirrors is replaced when switching to the next image angle by a signal from the control signal block to the object beam forming unit, and the signal of the angle number code in the frame and the frame number from the video recorder is input to the control signal block providing generating control signals for controlling the mirrors of the object beam forming unit, recording and erasing primary images in an electron beam light modulator, turning on by turning on and off the laser radiation when recording multi-angle synthesized holograms according to the scheme of Yu.N. Denisyuk and the tape drive.
Анализ научно-технической литературы показал, что отсутствуют устройства с указанной совокупностью признаков. Следовательно, предложение отвечает критерию "новизна". Analysis of the scientific and technical literature showed that there are no devices with the indicated set of features. Therefore, the proposal meets the criterion of "novelty."
Кроме того, цель изобретения достигается всей введенной совокупностью существенных признаков, которая в указанном сочетании не обнаружена. Поэтому предложение отвечает критерию "Существенные отличия". In addition, the purpose of the invention is achieved by the entire set of essential features introduced, which is not found in the specified combination. Therefore, the proposal meets the criterion of "Significant differences".
На фиг.1 представлена блок-схема предлагаемого устройства преобразования видеотелевизионных изображений в многоракурсные синтезированные голограммы; на фиг.2 - оптическая часть устройства фиг.1 в сагиттальном сечении при угле падения объективного пучка θi = 0° . На фиг.3 - оптическая часть устройства фиг.1 в сагиттальном сечении при угле падения объектного пучка θi = -30°. .Figure 1 presents a block diagram of the proposed device for converting video and television images into multi-angle synthesized holograms; figure 2 - the optical part of the device of figure 1 in sagittal section at an angle of incidence of the objective beam θ i = 0 ° . Figure 3 - the optical part of the device of figure 1 in sagittal section at an angle of incidence of the object beam θ i = -30 ° . .
Устройство содержит последовательно соединенные видеомагнитофон 1, блок 2 управляющих сигналов, электронно-лучевой модулятор 3 света, лазер 4, делительное зеркало 5, поляроид-делитель 6, блок 7 формирования объектного пучка, фотопленка 8, лентопротяжный механизм 9, отражательное зеркало 10. Кроме того, показаны составные элементы электронно-лучевого модулятора 3 света, такие как: электронная оптика 11 записывающей электронной пушки 12, экран 13, флюоритовая подложка 14, электронная оптика 15 стирающей электронной пушки 16. Представлены составные элементы блока 7 формирования объектного пучка: плоские зеркала 17i и цилиндрические выпуклые зеркала 18i, объединенные в оптическую систему 19i. Здесь i = 1, 2, ... n, где m - число ракурсов, записанных на голограмме. Лазерные пучки обозначены цифрами 20 - 25, опорный пучок 27 и объектный пучок 18i. The device comprises a series-connected video recorder 1, a control signal unit 2, an electron
Элементы 1 - 10 являются стандартными устройствами электронной техники. Используется массовый многодорожечный видеомагнитофон 1. Блок 2 управляющих сигналов построен на стандартных электротехнических решениях с использованием широкоприменяемых радиотехнических элементов. Электронно-лучевой модулятор 3 света представляет собой серийный прибор оптоэлектроники, например, типа "Титус". Принцип действия описан, например, в кн. Васильева А.А., Касасента Д., Компанеца И.Н., Парфенова А.Б., Пространственные модуляторы света, М.: Радио и связь, 1987, с. 53-58. Лазер 4 является мощным одномодовым лазером, выпускаемым промышленностью. Делительное зеркало 5 представляет собой частично-прозрачное зеркало. Поляроид-делитель 6 является оптическим прибором, принцип действия которого описан, например, в кн. Лансберга Г.С., Оптика, М.: Наука, 1976, с. 479, с. 516. Блок 7 формирования объектного пучка представляет собой оптомеханическое устройство, построенное на стандартных технических решениях, описанных, например, в кн. Лансберга Г.С., Оптика. М.: Наука, 1976, с. 284. В качестве фотопленки 8 используется специализированная фотопленка для записи голограмм на встроенных интерферирующих пусках, например, типа ФП-ГТ. Характеристики ее представлены в кн. Журбы Ю.И., Краткий справочник по фотографическим процессам и материалам. М.: Искусство, 1991, с. 97. В качестве лентопротяжного механизма 9 используется выпускаемый промышленностью механизм стартотопного перемещения фотопленки. Отражательное зеркало 10 является общеприменяемым. Elements 1 to 10 are standard electronic devices. A mass multi-track video recorder 1 is used. Block 2 of the control signals is built on standard electrical solutions using widely applicable radio elements. The electron-
Работает устройство следующим образом. The device operates as follows.
С видеомагнитофона 1 видеосигнал поступает на электронную оптику 11 записывающей электронной пушки 12 и модулирует ее электронный луч. Этот электронный луч пишет на кране 13 электронное изображение объекта в виде распределения вариантов на его поверхности. From the VCR 1, the video signal is fed to the electronic optics 11 of the recording electron gun 12 and modulates its electron beam. This electron beam writes on the
Экран 13 выполнен из электрооптического монокристалла дидейтерофосфата калия (ДКДП), обладающего наводимым двулучепреломлением от заряда электронного луча. Кристалл вырезан по Z-срезу. Лазерный пучок 23, имеющий линейную поляризацию, от лазера 4 проходит делительное зеркало 5, поляроид-делитель 6 и экран 13. Далее отражается от флюоритовой подложки 14 и двигается в обратном направлении в виде лазерного пучка 24. Плоскополяризованный лазерный пучок 23, проходя дважды кристалл ДКДП экрана 13, преобразуется в две когерентные волны: обыкновенную и необыкновенную, распространяющиеся с различной скоростью. Эти волны из-за двоякопреломляемости кристалла приобретают разность фаз, определяемую поверхностным зарядом электронного изображения на экране 13. Так как колебания в этих волнах взаимно перпендикулярны, то они ведут к образованию эллиптически-поляризованного света в лазерном пучке 24. Поляроид-делитель 6 имеет скрещенный поляроид и поэтому через него проходит только необыкновенная волна, формирующая изображение объекта. The
Далее лазерный пучок 25 поступает в блок 7 формирования объектного пучка 28i. При записи многоракурсной синтезированной голограммы объектный пучок 28i каждого i-го ракурса изображения имеет определенный угол падения θi на фотопленку 8 и определенную ширину изображения СВ в точке M пересечения оптической оси MS с фотопленкой 8. Обозначим ее как СВ = Li. Ширину AE кадра голограммы обозначим EA = L. Тогда из ΔACM и ΔMEB ширина изображения Li будет
Li= L cosθi (1)
Угол падения θi и ширина изображения Li имеют определенное значение для каждого I-го ракурса. Изменение этих параметров от ракурса к ракурсу выполняется в блоке 7 формирования объектного пучка 28i по команде с блока 2 управляющих сигналов. Оптическое преобразование лазерного пучка 25 выполняется с помощью плоского зеркала 17i и выпуклого цилиндрического зеркала 18i. Плоское зеркало 17i выполняет изменение направления лазерного пучка 25 на угол 2 αi, , преобразовывая, тем самым, его в лазерный пучок 26i. Выпуклое цилиндрическое зеркало 18i поворачивает лазерный пучок 26i на угол 2 φi и выполняет необходимое изменение ширины в соответствии с зависимостью (1), превращая его, тем самым, в лазерный пучок 28i. Выпуклое цилиндрическое зеркало 18i формирует мнимое изображение ракурса. Радиус его определяется из формулы зеркала (см. например, кн. Лансберг Г.С., Оптика. М.: Наука, 1976, с. 284, формула 72.5) как
Здесь
Mi - расстояние от оптического центра S по оси до точки D, т.е. SO + OD.Next, the
L i = L cosθ i (1)
The angle of incidence θ i and the image width L i have a certain value for each I-th angle. Changing these parameters from perspective to perspective is performed in block 7 of the formation of the object beam 28i by command from block 2 of the control signals. Optical conversion of the
Here
M i is the distance from the optical center S along the axis to point D, i.e. SO + OD.
Как видно из зависимости (2), при переходе от i-го ракурса к (i+1)-ому ракурсу радиус выпуклого цилиндрического зеркала 18i меняется. Поэтому в блоке 7 формирования объектного пучка 28i производится включение в оптическую схему другого выпуклого цилиндрического зеркала 18i+1 со своими значениями Ri+1 и φi+1 . Кроме того, из конструктивных соображений необходимо менять и угол αi наклона плоскости зеркала 17i. Поэтому зеркала 17i и 18i объединены в единую оптическую систему 19i, которая индивидуально включается при записи i-го ракурса изображения. Тем самым, обеспечивается запись n-го количества ракурсов в диапазоне углов θi от -90o до +90o. Опорный пучок 27 формируется из лазерного пучка 22 с помощью отражательного зеркала 10. Объектный пучок 28i интерферирует с опорным пучком 27 в плоскости фотопленки 8. Интерференционное поле экспонирует фотослой и после химико-фотографической обработки фотопленки на ней образуются голограммы.As can be seen from dependence (2), when passing from the i-th view to the (i + 1) -th view, the radius of the convex cylindrical mirror 18i changes. Therefore, in the block 7 for generating the object beam 28i, another convex cylindrical mirror 18i + 1 is included in the optical circuit with its values R i + 1 and φ i + 1 . In addition, for structural reasons, it is necessary to change the angle α i of the inclination of the plane of the mirror 17i. Therefore, the mirrors 17i and 18i are combined into a single optical system 19i, which is individually included when recording the i-th image angle. This ensures that the nth number of angles is recorded in the range of angles θ i from -90 o to +90 o . The reference beam 27 is formed from the
В блоке 2 управляющих сигналов вырабатываются управляющие команды, которые поступают на электронно-лучевой модулятор 3 света для управления записью и стиранием изображений на экране 13, на лазер 4 для включения его на время экспозиции голограммы, на лентопротяжный механизм 9 для стартстопного перемещения фотопленки на блок 7 формирования объектного пучка 28i по углу падения θi и ширине Li путем включения соответствующей оптической системы 19i.In block 2 of the control signals, control commands are generated that are sent to the electron
В видеомагнитофон 1 заряжается магнитная лента с двумя дорожка. На одной дорожке записан видеосигнал изображений ракурсов. На другой дорожке записаны коды номера ракурса изображения в кадре и номера кадра на фотопленке 8. На основе этих кодов в блоке 2 управляющих сигналов вырабатываются необходимые управляющие команды. In VCR 1, a magnetic tape with two tracks is charged. The video signal of the angle images is recorded on one track. On the other track, codes of the image angle number in the frame and the frame number on the
Как видно, предлагаемое устройство является автоматом, преобразующим видеотелевизионные изображения в голографические. Магнитная лента несет видеосигнал и необходимые коды. В процессе работы видеосигнал преобразуется в многоракурсные синтезированные голограммы, а коды обеспечивают синхронную работу блоков предлагаемого устройства. As you can see, the proposed device is an automatic machine that converts video and television images into holographic ones. The magnetic tape carries the video signal and the necessary codes. In the process, the video signal is converted into multi-angle synthesized holograms, and the codes provide synchronous operation of the blocks of the proposed device.
Дадим численные примеры увеличением качества многоракурсных синтезированных голограмм. Основной зависимостью, характеризующей качество восприятия, принято считать линейную зависимость количества полученной информации зрительным анализатором оператора от времени опознания t. Эта зависимость подробно описана в кг. Глезера В.Д., Зрение и мышление. Л.: Наука, 1985, с. 155. Среднее количество информации, полученной за данное время представления оператору, находится как
J = H(x) + H(y) - H(x,y).We give numerical examples of an increase in the quality of multi-angle synthesized holograms. The main dependence characterizing the quality of perception is considered to be a linear dependence of the amount of information received by the visual analyzer of the operator on the recognition time t. This relationship is described in detail in kg. Glezer V.D., Vision and thinking. L .: Nauka, 1985, p. 155. The average amount of information received over a given time of presentation to the operator is found as
J = H (x) + H (y) - H (x, y).
Здесь
H(x) = -Σ P(x)log P(x) - энтропия распределения вероятностей P(x) представляемых изображений, H(y) = -Σ P(y)log P(y) - энтропия распределения вероятностей P(y) ответов оператора, H(x,y) = -Σ P(x,y)log P(x,y) - энтропия распределения вероятностей совместного появления ответа Y оператора и изображения X. Эти величины вычисляются по матрицам, входами которых являются предъявляемые изображения и ответы оператора.Here
H (x) = -Σ P (x) log P (x) is the entropy of the probability distribution P (x) of the represented images, H (y) = -Σ P (y) log P (y) is the entropy of the probability distribution P (y ) of operator responses, H (x, y) = -Σ P (x, y) log P (x, y) is the entropy of the probability distribution of the joint occurrence of the operator’s answer Y and image X. These values are calculated from the matrices whose inputs are presented images and operator responses.
Из зависимости (3) следует, что для опознания объекта, оператор должен получить определенный объем информации. Чем больший объем информации будет представлен оператору, тем быстрее он опознает объект. Эту зависимость опроксимируют как линейную. Если время опознания моноизображения принять за единицу, то для n-ракурсного изображения время опознания объекта будет около 1/n, т.е. время опознания объекта меньше, и соответственно, большая вероятность его правильного опознания и оно воспринимается оператором, как более высокого качества. From the dependence (3) it follows that to identify the object, the operator must receive a certain amount of information. The more information will be presented to the operator, the faster he will recognize the object. This dependence is approximated as linear. If the mono image recognition time is taken as unity, then for an n-angle image the object recognition time will be about 1 / n, i.e. the recognition time of an object is shorter, and accordingly, it is more likely that it is correctly identified and it is perceived by the operator as of higher quality.
Покажем, что предлагаемое устройство обладает большей производительностью труда по сравнению с устройствами, взятыми за прототип и аналог. Последние два устройства имеют при получении первичных изображений "мокрую" химико-фотографическую обработку. Это является очень большим недостатком в массовом и серийном производстве, т.к. существенно снижает производительность труда. Предлагаемое устройство не содержит "мокрого" процесса. Первичное изображение записывается на экране 18 электронно-лучевого модулятора 3 света и после голографирования отирается. Кроме того, оно является полностью автоматизированным. Содержащиеся на магнитной ленте видеомагнитофона 1 коды номера ракурса изображения в кадре и номера кадра на фотопленке 8 полностью управляют процессом многоракурсной синтезированной записи голограммы, т.е. делают предлагаемое устройство полностью автоматизированным. Такое устройство обладает, несомненно, большей производительностью труда, чем аналог и прототип. We show that the proposed device has a greater productivity compared to devices taken as a prototype and analogue. The last two devices have “wet” chemical-photographic processing upon receipt of primary images. This is a very big drawback in mass and mass production, because significantly reduces labor productivity. The proposed device does not contain a "wet" process. The primary image is recorded on the screen 18 of the
Промышленное применение предлагаемого устройства относится к области преобразования видеотелевизионных изображений в голографические. В частности, оно может быть использовано при исследованиях в космической технике при анализе обстановки на летательных аппаратах операторами, находящимися на Земле. Кроме того, может быть применено в научно-исследовательских и практических работах в ситуациях, когда требуется увеличить распознаваемость объектов по их изображениям в различных областях науки и техники. Industrial application of the proposed device relates to the field of converting video television images into holographic ones. In particular, it can be used in research in space technology when analyzing the situation on aircraft by operators located on Earth. In addition, it can be applied in research and practical works in situations where it is necessary to increase the recognition of objects by their images in various fields of science and technology.
Claims (2)
где L - ширина кадра голограммы;
Мi - расстояние по оси от экрана электронно-лучевого модулятора света до оптического центра цилиндрического выпуклого зеркала,
оптическая система из плоского и цилиндрического выпуклого зеркала сменяется при переходе на слудующий ракурс изображения по сигналу, поступающему с блока управляющих сигналов на блок формирования объектного пучка, причем сигнал кода ракурса в кадре и номера кадра с видеомагнитофона поступает на вход блока управляющих сигналов.1. A device for converting video television images into holographic ones, containing a video recorder connected in series, the video signal from which is fed to electronic optics, which modulates the electron beam, recording primary images that are holographic with a laser and dividing mirror on a film moving with a stop-and-tape mechanism, characterized in that the recording of primary images is performed in an electron beam light modulator, at the optical output of which anovlen block forming the object beam, which provides conversion to the sagittal plane of each i-th view image by angle θ i, except θ i = 0, and the data width as L i = Lcosθ i in the optical system, consisting for each i-th view image from a flat mirror and a cylindrical convex mirror with a radius R i equal to
where L is the width of the hologram frame;
M i - the distance along the axis from the screen of the electron beam light modulator to the optical center of a cylindrical convex mirror,
the optical system from a flat and cylindrical convex mirror changes when switching to the next image angle by the signal from the control signal unit to the object beam forming unit, and the signal of the angle code in the frame and frame number from the video recorder is input to the control signal unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96119168A RU2106672C1 (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Device for conversion of video television images to holographic ones |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96119168A RU2106672C1 (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Device for conversion of video television images to holographic ones |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2106672C1 true RU2106672C1 (en) | 1998-03-10 |
RU96119168A RU96119168A (en) | 1998-05-20 |
Family
ID=20185890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96119168A RU2106672C1 (en) | 1996-09-26 | 1996-09-26 | Device for conversion of video television images to holographic ones |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2106672C1 (en) |
-
1996
- 1996-09-26 RU RU96119168A patent/RU2106672C1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Хэннен У.ДЖ.Голографические кинофильмы, получаемые тиснением. - Техника кино и телевидения, НИКФИ. М.: Искусство, 1973, N 8, стр.43-51, N 9, стр.37-50. Налимов И.П. и др. Использование методов голографии в стереоскопии. В сб.: Современные проблемы прикладной голографии. М., Московский дом научно-технической пропаганды (МДНТП), 1974, с.127. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3316348A (en) | Scanning system for recording pictorial data | |
US3851951A (en) | High resolution laser beam recorder with self-focusing acousto-optic scanner | |
EP0516106B1 (en) | An optical pattern recognition apparatus with coordinate conversion function | |
US3783185A (en) | Multi-color acoustooptic modulator | |
US4772101A (en) | Remotely controllable real-time optical processor | |
US4012108A (en) | Hologram memory apparatus | |
US5150228A (en) | Real-time edge-enhanced optical correlator | |
US3812496A (en) | Optical signal recording system | |
US4707077A (en) | Real time image subtraction with a single liquid crystal light valve | |
US3770886A (en) | One dimensional holographic recording of electrical signals | |
US3370504A (en) | High speed facsimile method and apparatus | |
EP0342058B1 (en) | Image pickup apparatus | |
JPH079560B2 (en) | Matched filtering method | |
US3951509A (en) | Apparatus for deflecting light and scanning line conversion system | |
KR0130961B1 (en) | Optical information processor | |
RU2106672C1 (en) | Device for conversion of video television images to holographic ones | |
US20220101807A1 (en) | Attenuating wavefront determination for noise reduction | |
US4079421A (en) | Image scanning system | |
JP3130329B2 (en) | Optical pattern recognition device | |
EP0152186A2 (en) | Optical correlator | |
US3644012A (en) | Recording microholograms of magnified virtual images | |
US3531589A (en) | Holographic method of selectively transmitting changes in a scene | |
JP3062664B2 (en) | Optical pattern recognition device having coordinate conversion function | |
JPH03110592A (en) | Liquid crystal hologram reproducing device | |
US3763311A (en) | Reduction of non-linear spatial distortion in holographic system employing different wavelengths for recording and playback |