RU2180466C2 - Method and device for converting optical signal - Google Patents

Method and device for converting optical signal Download PDF

Info

Publication number
RU2180466C2
RU2180466C2 RU99120054A RU99120054A RU2180466C2 RU 2180466 C2 RU2180466 C2 RU 2180466C2 RU 99120054 A RU99120054 A RU 99120054A RU 99120054 A RU99120054 A RU 99120054A RU 2180466 C2 RU2180466 C2 RU 2180466C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
light
spectrum
modulated
space
layer
Prior art date
Application number
RU99120054A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU99120054A (en
Inventor
И.С. Захаров
Е.А. Спирин
Original Assignee
Курский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Курский государственный технический университет filed Critical Курский государственный технический университет
Priority to RU99120054A priority Critical patent/RU2180466C2/en
Publication of RU99120054A publication Critical patent/RU99120054A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2180466C2 publication Critical patent/RU2180466C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: optical data processing. SUBSTANCE: method involves double ended automatic projection of space- time light modulator on high resistance photo-semiconductor and double collinear transmission of spectrum- modulated light through electrooptic crystal: in space by intensity of forward reading i(x,y,δλ) light and reverse collinearly reflected i*(x,y,δλij) light and in time t by rotation frequency f of shutter that has a number of sectors with different optical transmission spectrums. Optical signal being converted is matrixed by insulating layer made in the form of matrix of microdiscrete holes periodically filled with light-conducting material with different transmission spectrums; reading-light spectrum δλ also has semiconductor photo-active radiation component. EFFECT: provision for additive-subtractive conversion of chromatic-brightness optical signal by space-time light modulator. 3 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к области оптической обработки информации и может найти широкое применение для создания преобразователей изображения, работающих в реальном масштабе времени и осуществляющих спектральное кодирование - декодирование оптических сигналов, а также в колориметрических системах. The invention relates to the field of optical information processing and can be widely used to create image converters that work in real time and carry out spectral coding - decoding of optical signals, as well as in colorimetric systems.

Известен способ преобразования цвето-яркостного оптического сигнала, основанный на аддитивном (суммирование нескольких разноцветных излучений) или субтрактивном (вычитание одного цвета из другого) воспроизведении [1]. При этом результирующий цвет определяется цветами смешиваемых излучений [1, с. 232]. Устройства с аддитивным сложением цветов (колориметры) основаны на оптическом смешении трех цветных излучений, получаемых фильтрацией излучения источника сравнения тремя разделяющими светофильтрами (например: красным, зеленым и синим) или диспергирующими элементами [2]. При этом аддитивное смешение цветов может быть: оптическим (с помощью многократных отражений в диффузной камере), последовательным (путем быстро чередующихся вспышек излучений разных спектров и частотой, превышающей критическую частоту мелькания) и пространственным (определяется исходными цветами системы воспроизведения и соотношением площадей, занятых элементами каждого цвета в пределах общего поля). Простейшим аддитивным колориметром является диск (обтюратор) Максвелла, состоящий из трех разноцветных (красный, зеленый и синий), а также двух дополнительных (белого и черного) секторов, который приводится во вращение, обеспечивающее слитное восприятие цвета вращающихся секторов [1, с. 399]. В субтрактивных колориметрах (денситометрах) воспроизведение цвета осуществляется фильтрацией излучения источника с помощью трех цветных светофильтров (клиньев), последовательно расположенных по направлению распространения излучения [1, с. 369, рис. 2.78]. A known method of converting a color-luminance optical signal based on additive (summation of several multi-colored radiation) or subtractive (subtraction of one color from another) reproduction [1]. In this case, the resulting color is determined by the colors of the mixed radiation [1, p. 232]. Additive color-combining devices (colorimeters) are based on the optical mixing of three color radiation, obtained by filtering the radiation from a comparison source with three separating light filters (for example: red, green, and blue) or dispersing elements [2]. In this case, the additive color mixing can be: optical (using multiple reflections in a diffuse chamber), sequential (by rapidly alternating bursts of radiation of different spectra and a frequency exceeding the critical flicker frequency) and spatial (determined by the original colors of the reproduction system and the ratio of the areas occupied by the elements each color within the general field). The simplest additive colorimeter is a Maxwell disk (obturator), consisting of three multi-colored (red, green and blue), as well as two additional (white and black) sectors, which are rotated, providing a continuous perception of the color of the rotating sectors [1, p. 399]. In subtractive colorimeters (densitometers), color reproduction is carried out by filtering the source radiation using three color filters (wedges), sequentially located in the direction of radiation propagation [1, p. 369, fig. 2.78].

Недостатками данного способа являются: во-первых, невозможность пространственно-временного преобразования оптического сигнала, во-вторых, невозможность оперативно перестраивать спектр оптического излучения управляющим (электрическим или оптическим) сигналом и, в-третьих, невозможность одновременного аддитивного и субтрактивного смешения цветов в преобразуемом оптическом сигнале. The disadvantages of this method are: firstly, the impossibility of spatiotemporal conversion of the optical signal, secondly, the inability to quickly rebuild the spectrum of the optical radiation control (electrical or optical) signal and, thirdly, the impossibility of simultaneous additive and subtractive color mixing in the converted optical signal.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является способ, использующий внутреннюю фотоэлектрическую обратную связь (ОС) в пространственно-временном модуляторе света (ПВМС) [3, с. 225] . Способ заключается в двустороннем проецировании на фотополупроводник (ФП) фотоактивного света: с одной стороны, записывающего света, а с другой стороны, пространственно промодулированного по интенсивности электрооптическим кристаллом (ЭОК) считывающего (преобразованного) света, распространяемого навстречу записывающему свету, при этом ФП и ЭОК объединены по оптическому каналу и цепи питания. The closest in technical essence and the achieved result to the claimed one is a method that uses internal photoelectric feedback (OS) in a space-time light modulator (PVMS) [3, p. 225]. The method consists in two-sided projection of photoactive light onto a photoconductor (FP): on the one hand, the recording light, and on the other hand, spatially modulated in intensity by the electro-optical crystal (EOK) of the reading (converted) light propagating towards the recording light, while the FI and EOK combined along the optical channel and power circuit.

Устройство, реализующее способ по внутренней фотоэлектрической ОС, содержит последовательно расположенные по направлению распространения записывающего света объектив, светоделительную призму, ПВМС, состоящий из входного прозрачного электропроводящего слоя, диэлектрического слоя, ФП, поляризационного слоя, ЭОК и выходного электропроводящего слоя, и поляризационную призму. Считывающий свет проходит через поляризационную призму и попадает на ЭОК, пространственная текстура которого сформирована на основе ориентационных или гибридного электрооптических эффектов. Вследствие пространственной модуляции фотопроводимости в ФП при проецировании записывающего света приложенное к электропроводящим слоям и сконцентрированное, в основном, на ФП внешнее напряжение перераспределяется на ЭОК. При достижении пороговых значений напряжений в ЭОК на участках, соответствующих освещенным участкам ФП, происходит разрушение текстурированной толщи ЭОК. Плоскополяризованный считывающий свет, проходящий ЭОК на участках текстурированных разрушений, изменяет фазу поляризации и посредством поляризационного слоя преобразуется в промодулированный по интенсивности. A device that implements the method according to the internal photovoltaic OS contains a lens, a beam-splitting prism, a PVMS consisting of an input transparent electrically conductive layer, a dielectric layer, a phase transition, a polarization layer, an EOK and an output electrically conductive layer, and a polarization prism. The reading light passes through a polarizing prism and enters the EOC, the spatial texture of which is formed on the basis of orientational or hybrid electro-optical effects. Due to the spatial modulation of photoconductivity in the phase transition when projecting recording light applied to the electrically conductive layers and concentrated mainly on the phase transition, the external voltage is redistributed to the EOC. Upon reaching the threshold stress values in the EEC in the areas corresponding to the illuminated sections of the FP, the textured thickness of the EEC is destroyed. The plane-polarized read light passing through the EOC in the areas of textured damage changes the polarization phase and, through the polarization layer, is converted to intensity-modulated.

Основным недостатком способа и устройства является невозможность спектрального преобразования считывающего света. The main disadvantage of the method and device is the impossibility of spectral conversion of the read light.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей. An object of the invention is the expansion of functionality.

Это достигается за счет двустороннего автопроецирования на высокоомный ФП и коллинеарного прохождения через ЭОК промодулированного в пространстве по интенсивности i (x, y) - ЭОК и по спектру δλi(x,y) - матрицей микродискретных отверстий, периодически заполненных светопроводящим материалом с разным спектром пропускания dλi, и дополнительно промодулированного по спектру во времени δλj(t) - обтюратором, секторы которого имеют разные спектры пропускания δλj, считывающего света: прямого i(x,y,δλ) и обратно коллинеарно отраженного i*(x,y,δλi,j,f).
Способ и устройство для его реализации поясняются фиг.1 - 4. На фиг.2 и 4 показаны варианты выполнения обтюраторов, соответственно, диаметром d1 и d2 (d1<d2), состоящих из секторов (светофильтров) с заданными спектрами пропускания dλj, количеством j, площадью и последовательностью их расположения. Устройство содержит: 1 - объектив, 2 - светоделительную призму; ПВМС, содержащий: 3, 9 - соответственно, входной и выходной прозрачные электропроводящие слои, 4 - диэлектрический слой, выполненный в виде матрицы микродискретных отверстий, периодически заполненных светопроводящим материалом с разными спектрами пропускания dλi [4], 5 - высокоомный фотополупроводник (ФП), 6 - зарядовые рельефы, образованные в объеме ФП с двух сторон, соответственно: с одной стороны, по направлению распространения записывающего света E(x,y,Δλi) и коллинеарно отраженного и промодулированного по спектру в пространстве δλi(x,y) и во времени δλj(t) считывающего света i*(x,y,δλi,j,f), и, с другой стороны, по направлению распространения пространственно промодулированного считывающего света i(x,y,δλ), направленного встречно записывающему, 7 - поляризационный слой, 8 - электрооптический кристалл (ЭОК); 10 - поляризационную светоделительную призму, 11 - зеркало, 12 - обтюратор, 13 - электромеханический привод и 14 - фотодатчик.
This is achieved due to two-sided auto-projection onto a high-resistance phase transition and collinear passage through an EOK modulated in space in terms of intensity i (x, y) - EOK and in the spectrum δλ i (x, y) - a matrix of micro-discrete holes periodically filled with light guide material with a different transmission spectrum dλ i , and additionally time-modulated over the spectrum in time δλ j (t) - an obturator, whose sectors have different transmission spectra δλ j for reading light: direct i (x, y, δλ) and back collinearly reflected i * (x, y, δλ i, j , f).
The method and device for its implementation are illustrated in figures 1 - 4. Figure 2 and 4 show embodiments of shutters, respectively, with a diameter of d 1 and d 2 (d 1 <d 2) , consisting of sectors (filters) with specified transmission spectra dλ j , quantity j, area and sequence of their location. The device contains: 1 - lens, 2 - beam splitting prism; PVMS containing: 3, 9, respectively, the input and output transparent electrically conductive layers, 4 - a dielectric layer made in the form of a matrix of micro-discrete holes periodically filled with light-conducting material with different transmission spectra dλ i [4], 5 - high-resistance photoconductor (FP) , 6 - charge reliefs formed in the volume of the phase transition from two sides, respectively: on the one hand, in the direction of propagation of the recording light E (x, y, Δλ i ) and collinearly reflected and spectrum-modulated in the space δλ i (x, y) and in belt δλ j (t) of the reading light i * (x, y, δλ i, j , f), and, on the other hand, in the direction of propagation of the spatially modulated reading light i (x, y, δλ) directed counter to the recording, 7 - polarization layer, 8 - electro-optical crystal (EOK); 10 - polarizing beam splitting prism, 11 - mirror, 12 - shutter, 13 - electromechanical drive and 14 - photosensor.

Сущность предлагаемого способа преобразования цвето-яркостного оптического сигнала состоит в следующем. Записывающий свет (изображение) через объектив 1, светоделительную призму 2, входной электропроводящий слой 3, диэлектрический слой 4 проецируют на ФП 5, в объеме которого происходит фотоэлектрическое преобразование, т. е. преобразование оптического изображения в пространственно распределенный (х,y) электрический сигнал (зарядовый рельеф 6), пропорциональный пространственно промодулированной интенсивности E0(x,y,Δλ) записывающего света. При этом фотогенерация зарядового рельефа происходит лишь на тех участках ФП, которые находятся под участками матрицы микродискретных отверстий, периодически заполненных материалами светофильтров со спектром пропускания dλi, где i=2, 3, 4... n, через которые прошел записывающий свет [4]. Плоскополяризованный пространственно-однородный считывающий свет i0(δλ) проецируют коллинеарно навстречу записывающему свету через светоделительную поляризационную призму 10 и выходной электропроводящий слой 9 со стороны ЭОК 8, в котором происходит электрооптическое преобразование, т. е. оптическая активность ЭОК, управляемая пространственно распределенной (х, y) напряженностью электрического поля, изменяет фазу поляризации считывающего света i0(δλ). Зарядовый рельеф 6 приводит к пространственному перераспределению напряженности электрического поля в ЭОК. При достижении порогового значения пространственно распределенной напряженности в ЭОК на участках (х,y), соответствующих освещенным участкам ФП, происходит разрушение текстурированной толщи ЭОК. На участках (х,y) текстурированных разрушений считывающий свет вновь изменяет фазу поляризации. При этом фазовая модуляция поляризации преобразуется поляризационным слоем 7 в модуляцию по интенсивности i(x,y,δλ). Пространственно промодулированный по интенсивности в соответствии с пространственно распределенными (х,y) разрушениями в текстурированной толще ЭОК считывающий свет i(x,y,δλ), содержащий фотоактивное для высокоомного ФП излучение, распространяется в слой ФП, вызывая в нем добавочную фотогенерацию зарядового рельефа 6. Пространственно промодулированный по интенсивности и прошедший через ФП 5 считывающий свет i(x,y,δλ) матрицируется диэлектрическим слоем 4, выполненным в виде матрицы микродискретных отверстий, заполненных материалами разных i - светофильтров, и субтрактивно (δλi= δλ-dλi(x,y)) преобразуется в пространственно промодулированный по интенсивности и спектру считывающий свет i(x,y,δλi). Далее, распространяясь к зеркалу 11, свет i(x,y,δλi) модулируется по спектру dλj во времени t обтюратором 12. Вращение обтюратора с циклической частотой ω = 2πf осуществляется электромеханическим приводом 13. Поскольку обтюратор выполнен в виде секторов, состоящих из j-светофильтров с заданными спектрами пропускания dλj (j=0,1,2,3...N) (фиг.2), то за один полный оборот обтюратора спектр δλi считывающего света субтрактивно преобразуется j - раз в спектры δλi,j (δλi,j= δλ-dλi(x,y)-2•dλj(t), множитель 2 у третьего члена тождества соответствует двукратному прохождению света через j-светофильтр (прямому и обратно отраженному) считывающего света i*(x,y,δλi,j,f). Коллинеарно отраженный зеркалом 11 считывающий свет i*(x,y,δλi,j,f), распространяясь в обратном направлении, по направлению записывающего света, вторично вызывает добавочную фотогенерацию зарядового рельефа 6 в объеме ФП 5 лишь в том случае, когда субтрактивный спектр δλi,j содержит фотоактивную для ФП составляющую. Зарядовые рельефы, соответственно, по записывающему E0(x,y,Δλi) и считывающему прямому i(x,y,δλ) и обратно отраженному i*(x,y,δλi,j,f) свету пространственно совмещаются в объеме ФП, а их амплитудные текстуры пропорциональны, соответственно, пространственно-распределенным интенсивностям записывающего и считывающего света.The essence of the proposed method for converting the color-luminance optical signal is as follows. The recording light (image) through the lens 1, the beam-splitting prism 2, the input conductive layer 3, the dielectric layer 4 are projected onto the FP 5, in the volume of which photoelectric conversion occurs, i.e., the conversion of the optical image into a spatially distributed (x, y) electrical signal (charge relief 6), proportional to the spatially modulated intensity E 0 (x, y, Δλ) of the recording light. In this case, the charge relief photo-generation occurs only in those sections of the phase transitions that are under the areas of the matrix of micro-discrete holes periodically filled with filter materials with a transmission spectrum dλ i , where i = 2, 3, 4 ... n, through which the recording light passed [4 ]. The plane-polarized spatially uniform readout light i 0 (δλ) is projected collinearly towards the recording light through the beam-splitting polarizing prism 10 and the output conductive layer 9 from the side of the EOK 8, in which the electro-optical conversion occurs, i.e., the optical activity of the EOK controlled by spatially distributed (x , y) by electric field strength, changes the phase of polarization of the reading light i 0 (δλ). The charge relief 6 leads to a spatial redistribution of the electric field in the EOK. Upon reaching the threshold value of the spatially distributed tension in the EEC in the areas (x, y) corresponding to the illuminated sections of the AF, the textured thickness of the EEC is destroyed. In sections (x, y) of textured fractures, the read light again changes the polarization phase. In this case, the phase modulation of polarization is converted by the polarization layer 7 into intensity modulation i (x, y, δλ). Spatially modulated in intensity in accordance with spatially distributed (x, y) fractures in the textured thickness of the EOK, the reading light i (x, y, δλ), which contains photoactive for high-resistance FP radiation, propagates into the FP layer, causing additional charge-generating photogeneration in it 6 Spatially modulated in intensity and transmitted through the FP 5, the reading light i (x, y, δλ) is matriced by a dielectric layer 4 made in the form of a matrix of microdiscrete holes filled with different materials i - filters and subtractively (δλ i = δλ-dλ i (x, y)) is converted to a modulated spatially in intensity and spectrum of the reading light i (x, y, δλ i ). Then, propagating to the mirror 11, the light i (x, y, δλ i ) is modulated over the spectrum dλ j in time t by the obturator 12. The obturator with a cyclic frequency ω = 2πf is rotated by an electromechanical drive 13. Since the obturator is made in the form of sectors consisting of j-filters with given transmission spectra dλ j (j = 0,1,2,3 ... N) (Fig. 2), then for one full shutter turn-off, the spectrum δλ i of the reading light is subtractively converted j - times into the spectra δλ i , j (δλ i, j = δλ-dλ i (x, y) -2 • dλ j (t), the factor 2 of the third term of the identity corresponds to double light through the j-filter (direct and back reflected) of the reading light i * (x, y, δλ i, j , f). Collinearly reflected by the mirror 11 reading light i * (x, y, δλ i, j , f), propagating in the opposite direction, in the direction of the recording light, secondarily causes additional photogeneration of the charge relief 6 in the volume of the phase transition 5 only when the subtractive spectrum δλ i, j contains a photoactive component for the phase transition. The charge reliefs, respectively, according to the recording E 0 (x, y, Δλ i ) and the reading direct i (x, y, δλ) and the backward reflected i * (x, y, δλ i, j , f) light are spatially combined in volume AF, and their amplitude textures are proportional, respectively, to the spatially distributed intensities of the recording and reading light.

В результате суммирования пространственно-неоднородного записывающего света E0(x,y,Δλi) (матрицированного диэлектрическим слоем 4 и прошедшего через ПВМС) и промодулированного по спектру в пространстве и времени считывающего света i*(x,y,δλi,j,f) на выходе устройства в каждый момент времени оптический сигнал преобразуется в I(x,y,Σλ,t) = E0(x,y,Δλi)+i*(x,y,δλi,j,f), где Σλ = Δλi+δλi,j. При этом аддитивное преобразование свето-яркостного оптического сигнала осуществляется путем быстро чередующихся с частотой f субтрактивных излучений δλi,j разных спектров. Временная модуляция считывающего света светофильтрами δλj обтюратора 12 (фиг.2) может осуществляться раздельно как по коллинеарно отраженному потоку i*(x,y,δλi,j,f) (фиг.1), так и по прямому исходному потоку i0(δλ).
При одновременной спектрально-временной модуляции одним обтюратором (фиг. 3, 4) с заданным количеством, площадью и последовательностью расположения j - фильтров, потоков i0(δλ) и
i(x,y,δλi) считывающего света, расположенных радиально-компланарно по плоскости обтюратора, исходный спектр δλ считывающего света на выходе устройства в каждый момент времени будет субтрактивно преобразованным в спектр δλj,i,j= δλ-dλj(t+π)-dλi(x,y)-2•dλj(t). При этом увеличиваются комбинации возможных сочетаний аддитивного и субтрактивного смешения цветов. Одновременная модуляция потоков i0(δλ) и i*(x,y,δλi) считывающего света светофильтрами dλj (фиг. 3) может осуществляться раздельно двумя обтюраторами с заданным количеством, площадью и последовательностью расположения светофильтров, вращающимися синхронно или по заданному закону.
As a result of summing the spatially inhomogeneous recording light E 0 (x, y, Δλ i ) (matriced by the dielectric layer 4 and transmitted through the PWMS) and modulated by the spectrum in time and space of the reading light i * (x, y, δλ i, j , f) at the output of the device at any time, the optical signal is converted to I (x, y, Σλ, t) = E 0 (x, y, Δλ i ) + i * (x, y, δλ i, j , f), where Σλ = Δλ i + δλ i, j . In this case, the additive conversion of the light-brightness optical signal is carried out by quickly alternating subtractive radiation δλ i, j of different spectra with a frequency f. Temporary modulation of the reading light by the filters δλ j of the shutter 12 (Fig. 2) can be carried out separately both by collinearly reflected flux i * (x, y, δλ i, j , f) (Fig. 1), and by the direct initial flux i 0 (δλ).
With simultaneous spectral-temporal modulation by one obturator (Fig. 3, 4) with a given number, area and sequence of arrangement of j-filters, flows i 0 (δλ) and
i (x, y, δλ i ) of reading light located radially coplanar along the obturator plane, the initial spectrum of reading light δλ at the output of the device at each instant of time will be subtractively converted to the spectrum δλ j, i, j = δλ-dλ j (t + π) -dλ i (x, y) -2 • dλ j (t). This increases the combination of possible combinations of additive and subtractive color mixing. Simultaneous modulation of the streams i 0 (δλ) and i * (x, y, δλ i ) of the light-reading light filters dλ j (Fig. 3) can be carried out separately by two shutters with a given number, area and sequence of arrangement of light filters rotating synchronously or according to a given law .

Пространственное интегрирование преобразованного оптического сигнала I(x,y,Σλ,t) на выходе устройства (например, фокусирующей линзой, на фигурах не показана), аддитивно смешивает цвета в соответствии с соотношением площадей, занятых элементами каждого цвета в пределах апертуры. The spatial integration of the converted optical signal I (x, y, Σλ, t) at the output of the device (for example, by a focusing lens, not shown in the figures) additively mixes colors in accordance with the ratio of the areas occupied by elements of each color within the aperture.

Введение фотодатчика 14 с заданной спектральной фоточувствительностью, оптически связанного светоделенной частью i(δλj,f,t) считывающего света, промодулированного по спектру во времени обтюратором 12 (фиг.3) и электрически связанного с устройством обработки оптического сигнала I(x,y,Σλ,t) (на фигурах не показано), позволяет осуществлять контроль и управление по заданному закону работой заявляемого устройства. По амплитудам фотооткликов фотодатчика 14 в заданные моменты времени осуществляется электронное декодирование преобразованного оптического сигнала I(x,y,Σλ,t), по которому определяют спектральный состав временного аддитивно-субтрактивного преобразования оптического сигнала. Спектральное кодирование и декодирование оптических сигналов возможно так же при оптической связи фотодатчика 14 светоделенной частью i(x,y,δλj,i,j,f,t) считывающего света, промодулированного по спектру в пространстве и времени (на фиг. 3 показано штриховыми линиями). При этом светоделенная часть i(x,y,δλj,i,j,f,t) считывающего света несет в себе пространственную свето-яркостную информацию (изображение), которая содержится в преобразованном оптическом сигнале I(x,y,Σλ,t).
Поскольку преобразованный оптический сигнал I(x,y,Σλ,t) является суммой аддитивно-субтрактивного смешения записывающего E0(x,y,Δλi) (матрицируемого диэлектрическим слоем 4) и модулируемого по спектру в пространстве ПВМС и времени обтюратором считывающего света i*(x,y,δλi,j,f,t), то задавая исходные компоненты преобразования (управления) (интенсивность i0 и спектр δλ считывающего света; спектры пропускания dλi,dλj светофильтров, их количество i= 1,2,3. .. n, j=1,2,3... N, и последовательность расположения; частота ω и направление вращения обтюратора) и регистрируя в заданный момент времени преобразованный оптический сигнал I(x,y,Σλ,t) или i(δλj,f,t) i(x,y,δλj,i,j,f,t), можно определить (декодировать) спектральный состав Δλ и пространственную текстуру (х,y) исходного записывающего света E0(x,y,Δλ).
Таким образом, благодаря внутренней фотоэлектрической ОС, формируемой первично по прямому считывающему свету i(x,y,δλ) и вторично по коллинеарно отраженному субтрактивному считывающему свету i*(x,y,δλi,j), фотогенерируемые в ФП 5 зарядовые рельефы и, следовательно, электрооптический отклик ЭОК 8 пропорциональны аддитивному смешению спектров записывающего и считывающего света. При этом суммарный считывающий свет на выходе устройства является результатом одновременного аддитивного пространственно-последовательного и субтрактивного смешения цветов. При преобразовании оптического сигнала погрешность совмещения исходного E0(x,y,Δλi) и преобразованных автопроецируемых i(x,y,δλ) и i*(x,y,δλi,j) изображений по цепи оптической ОС будет определяться лишь погрешностью коллинеарности потоков записывающего и считывающего света. При выполнении условия коллинеарности координаты исходного и преобразованных изображений совмещаются.
The introduction of the photosensor 14 with a given spectral photosensitivity, optically coupled by the beam-splitting part i (δλ j , f, t) of the reading light modulated over time by the obturator 12 (Fig. 3) and electrically connected to the optical signal processing device I (x, y, Σλ, t) (not shown in the figures), allows monitoring and controlling, according to a given law, the operation of the inventive device. According to the amplitudes of the photosensitivity of the photosensor 14, at given times, electronic decoding of the converted optical signal I (x, y, Σλ, t) is carried out, which determines the spectral composition of the time additive-subtractive conversion of the optical signal. Spectral coding and decoding of optical signals is also possible with optical communication of the photosensor 14 with a beam-splitting part i (x, y, δλ j, i, j , f, t) of the reading light modulated over the spectrum in space and time (Fig. 3 is shown by dashed lines) lines). In this case, the beam-splitting part i (x, y, δλ j, i, j , f, t) of the reading light carries spatial light-brightness information (image), which is contained in the converted optical signal I (x, y, Σλ, t )
Since the converted optical signal I (x, y, Σλ, t) is the sum of the additive-subtractive mixing of the recording E 0 (x, y, Δλ i ) (matriced by the dielectric layer 4) and modulated by the spectrum in the PMSC and the time by the reading light obturator i * (x, y, δλ i, j , f, t), then setting the initial components of the transformation (control) (intensity i 0 and the spectrum δλ of the reading light; transmission spectra dλ i , dλ j filters, their number i = 1,2 , 3 ... n, j = 1,2,3 ... N, and the arrangement sequence; frequency ω and the direction of rotation of the seal) and riruya at a given time the converted optical signal I (x, y, Σλ, t) or i (δλ j, f, t ) i (x, y, δλ j, i, j, f, t), can be determined (decode ) the spectral composition Δλ and the spatial texture (x, y) of the initial recording light E 0 (x, y, Δλ).
Thus, due to the internal photovoltaic OS formed primarily by direct reading light i (x, y, δλ) and secondly by collinearly reflected subtractive reading light i * (x, y, δλ i, j ), charge reliefs photogenerated in FP 5 and therefore, the electro-optical response of the EOK 8 is proportional to the additive mixing of the spectra of the recording and reading light. In this case, the total reading light at the output of the device is the result of simultaneous additive spatially sequential and subtractive color mixing. When converting an optical signal, the error of combining the original E 0 (x, y, Δλ i ) and the converted auto-projected i (x, y, δλ) and i * (x, y, δλ i, j ) images along the optical OS circuit will be determined only by the error collinearity of the streams of recording and reading light. When the collinearity condition is fulfilled, the coordinates of the source and converted images are combined.

Существенным отличительным признаком заявленного способа преобразования оптического сигнала и устройства для его реализации является аддитивно-субтрактивное преобразование свето-яркостного оптического сигнала в пространстве ПВМС и во времени, модулируемого частотой вращения обтюратора, который состоит из нескольких секторов с разными спектрами светопропускания. An essential distinguishing feature of the claimed method for converting an optical signal and a device for its implementation is additive-subtractive conversion of the light-luminance optical signal in the PVMS space and in time, modulated by the rotation speed of the obturator, which consists of several sectors with different light transmission spectra.

Преимущества заявляемого способа преобразования оптического сигнала и устройства для его реализации по сравнению с прототипом заключаются в расширении функциональных возможностей преобразования оптических сигналов: во-первых, аддитивно-субтрактивное пространственно-последовательное преобразование спектра, во-вторых, пространственно-спектральное кодирование - декодирование, и, в-третьих, появляется возможность оперативно перестраивать спектр преобразуемого оптического сигнала посредством управляющих электрического или оптических сигналов. The advantages of the proposed method for converting an optical signal and a device for its implementation compared to the prototype are to expand the functionality of the conversion of optical signals: firstly, additive-subtractive spatial-sequential conversion of the spectrum, and secondly, spatial spectral coding - decoding, and, thirdly, it becomes possible to quickly rebuild the spectrum of the converted optical signal by controlling electric or optical of their signals.

Кроме того, достоинствами заявляемых способа и устройства являются: во-первых, повышение контраста преобразуемого оптического сигнала при двукратном воздействии оптической активности ЭОК при прямом и обратном коллинеарном прохождении считывающего света, и, во-вторых, осуществление прецизионной внутренней фотоэлектрической ОС (автопроецирование и совмещение исходного и преобразуемых изображений при коллинеарности записывающего и считывающего света), поскольку управляющим оптическим сигналом служит непосредственно считывающий свет, имеющий в своем составе фотоактивную для ФП составляющую. In addition, the advantages of the proposed method and device are: firstly, the increase in the contrast of the converted optical signal when the optical activity of the EOK is doubled during direct and reverse collinear transmission of the reading light, and, secondly, the implementation of the precision internal photoelectric OS (autoprojection and combination of the original and converted images with collinearity of the recording and reading light), since the direct reading light serves as the control optical signal t, incorporating a photoactive component for the phase transition component.

Источники информации
1. Мешков В. В. , Матвеев А.Б. Основы светотехники. Ч.2 М.: Энергоатомиздат, 1989 (аналог).
Sources of information
1. Meshkov V.V., Matveev A.B. Fundamentals of lighting. Part 2 M .: Energoatomizdat, 1989 (analogue).

2. Пейсахсон И. В. Оптика спектральных приборов. - Л.: Машиностроение, 1975. 2. Peysakhson IV. Optics of spectral instruments. - L .: Engineering, 1975.

3. Васильев А. А. , Касасент Д., Компанец И.Н., Парфенов А.В. Пространственные модуляторы света. - М.: Радио и связь, 1987 (прототип). 3. Vasiliev A. A., Casasent D., Kompanets I.N., Parfenov A.V. Spatial light modulators. - M .: Radio and communications, 1987 (prototype).

4. Патент 2018957. Носитель оптической информации. Захаров И.С., Спирин Е.А., Мокроусов Г.М. Зарегистрирован 04.08.94 г. 4. Patent 2018957. Optical information carrier. Zakharov I.S., Spirin E.A., Mokrousov G.M. Registered August 4, 94

Claims (3)

1. Способ преобразования оптического сигнала, заключающийся в проецировании с одной стороны объективом записывающего света на высокоомный фотополупроводник пространственно-временного модулятора света, содержащего последовательно расположенные по направлению распространения записывающего света входной электропроводящий слой, диэлектрический слой, который выполнен в виде матрицы микродискретных отверстий, периодически заполненных сверхпроводящими материалами с разными спектрами пропускания, высокоомный фотополупроводник, поляризационный слой, электрооптический кристалл и выходной прозрачный электропроводящий слой, объединенные в единое целое, с другой стороны - промодулированного в пространстве по интенсивности и по спектру считывающего света, прошедшего через поляризационную светоделительную призму, выходной прозрачный электропроводящий слой, электрооптический кристалл и поляризационный слой, в соответствии с зарядовым рельефом в слое высокоомного фотополупроводника, фотогенерированным промодулированным в пространстве по интенсивности и по спектру записывающим светом, отличающийся тем, что промодулированный в пространстве по интенсивности и по спектру считывающий свет, прошедший через пространственно-временной модулятор света и отраженный от светоделительной грани светоделительной призмы, дополнительно модулируют по спектру во времени вращающимся обтюратором, выполненным в виде секторов, состоящих из светофильтров с заданными спектрами пропускания, и обратно отражают зеркалом через светоделительную грань светоделительной призмы и входной прозрачной электропроводящий слой на высокоомный фотополупроводник и электрооптический кристалл коллинеарно считывающему свету. 1. The method of converting an optical signal, which consists in projecting on one side the recording light of the lens onto a high-resistance photoconductor of a spatio-temporal light modulator, comprising an input conductive layer, a dielectric layer that is arranged in the form of a matrix of micro-discrete holes periodically filled, sequentially arranged in the direction of propagation of the recording light superconducting materials with different transmission spectra, high-resistance photoconductor, polar an insulating layer, an electro-optical crystal and an output transparent electrically conductive layer, combined into a single whole, on the other hand, modulated in space in intensity and spectrum of the reading light transmitted through a polarizing beam-splitting prism, an output transparent electrically conducting layer, an electro-optical crystal and a polarizing layer, in accordance with a charge relief in a layer of a high-resistance photoconductor, photogenerated modulated in space in intensity and in spectrum by recording light, characterized in that the light that is modulated in space in intensity and spectrum reads through a spatio-temporal light modulator and is reflected from the beam-splitting face of the beam-splitting prism, and is additionally modulated in time with a rotating shutter made in the form of sectors consisting of light filters with given transmission spectra, and are reflected back by a mirror through the beam splitting face of the beam splitting prism and the input transparent conductive layer n and the high-resistance photoconductor and electro-optical crystal are collinear to the reading light. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что считывающий свет и промодулированный в пространстве по интенсивности, по спектру и во времени коллинеарно отраженный считывающий свет одновременно модулируют вращающимся обтюратором по спектру во времени. 2. The method according to p. 1, characterized in that the reading light and modulated in space in intensity, spectrum and time collinearly reflected reading light is simultaneously modulated by a rotating obturator in spectrum over time. 3. Устройство для преобразования оптического сигнала, содержащее последовательно расположенные по направлению распространения записывающего света объектив, светоделительную призму, пространственно-временной модулятор света, состоящий из входного прозрачного электропроводящего слоя, диэлектрического слоя, высокоомного фотополупроводника, поляризационного слоя, электрооптического кристалла и выходного прозрачного электропроводящего слоя, объединенных в единое целое, и поляризационную призму, отличающееся тем, что введены обтюратор с электромеханическим приводом и зеркало за пределами потока записывающего света так, что рабочие поверхности обтюратора и зеркала ортогональны направлению распространения считывающего света, при этом обтюратор выполнен в виде нескольких секторов с разными спектрами пропускания, а диэлектрический слой - в виде матрицы микродискретных отверстий, периодически заполненных светопроводящими материалами с разными спектрами пропускания. 3. A device for converting an optical signal containing a lens sequentially located in the direction of recording light propagation, a beam splitter, a spatio-temporal light modulator, consisting of an input transparent conductive layer, a dielectric layer, a high-resistance photoconductor, a polarization layer, an electro-optical crystal, and an output transparent conductive layer combined into a single whole, and a polarizing prism, characterized in that the obturate is introduced p with an electromechanical drive and a mirror outside the stream of recording light so that the working surfaces of the obturator and the mirrors are orthogonal to the direction of propagation of the reading light, while the obturator is made in the form of several sectors with different transmission spectra, and the dielectric layer is in the form of a matrix of micro-discrete holes periodically filled light-conducting materials with different transmission spectra.
RU99120054A 1999-09-20 1999-09-20 Method and device for converting optical signal RU2180466C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99120054A RU2180466C2 (en) 1999-09-20 1999-09-20 Method and device for converting optical signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU99120054A RU2180466C2 (en) 1999-09-20 1999-09-20 Method and device for converting optical signal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU99120054A RU99120054A (en) 2002-01-27
RU2180466C2 true RU2180466C2 (en) 2002-03-10

Family

ID=20225120

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU99120054A RU2180466C2 (en) 1999-09-20 1999-09-20 Method and device for converting optical signal

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2180466C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462003C2 (en) * 2007-04-30 2012-09-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Method and system for dependent control of light source colours

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ВАСИЛЬЕВ А.А. и др. Пространственные модуляторы света. - М.: Радио и связь, 1987 г., с.225. МЕШКОВ В.В. и др. Основы светотехники, ч.2. - М.: Энергоатомиздат, 1989 г., с.232,399. ПЕЙСАХСОН И.В. Оптика спектральных приборов. - М.: Машиностроение, 1975 г., с.369, рис.2.78. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2462003C2 (en) * 2007-04-30 2012-09-20 Конинклейке Филипс Электроникс Н.В. Method and system for dependent control of light source colours

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2493200A (en) Variable polarizing color filter
US6220710B1 (en) Electro-optic projection display with luminosity channel
EP0515565A1 (en) Device for increasing the dynamic range of a camera
JPH05508279A (en) Optically activated lateral electrical filter
FR2709854A1 (en) Visualization device with optimized colors.
KR940010415B1 (en) Light conversion element and imaging device
JP4527224B2 (en) Solid-state imaging device including H-PDLC color separation element and manufacturing method thereof
JPS62195975A (en) Limiter of blank space between picture elements for image bar apparatus
JP2011034023A (en) Three-dimensional image reproducing display device, three-dimensional image reproducing display method, three-dimensional image information acquisition reproducing system, and three-dimensional image information acquisition reproducing method
US3585286A (en) Spatial filter color encoding and image reproducing apparatus and system
RU2180466C2 (en) Method and device for converting optical signal
US3495518A (en) Photographic camera device
JP2011033759A (en) Three-dimensional image imaging apparatus, three-dimensional image imaging method, three-dimensional image information acquisition system, three-dimensional image information acquisition method
US6614948B2 (en) Electrically switchable optical elements using wavelength locked feedback loops
US4725880A (en) Color solid-state imaging apparatus wherein one imager receives an image of a first color and another imager receives an offset image of the first color and a second color
JP2003500693A (en) Electro-optic device
US3378634A (en) System for scanning color encoded film with a monochrome television camera
US5144415A (en) Apparatus for processing information carried by electro-magnetic radiation beam
SU1693580A1 (en) Image converter
US11470287B2 (en) Color imaging apparatus using monochrome sensors for mobile devices
RU2012159C1 (en) Method for generation of color video signal and device for implementation of said method
SU1732496A1 (en) Color tv camera
US4264922A (en) Optical arrangement for developing fundamental primary colors
RU2170449C2 (en) Method and device for controlling image converter
JPH03196121A (en) Method and device for converting information