SU1693580A1

SU1693580A1 - Image converter

Info

Publication number: SU1693580A1
Application number: SU894745891A
Authority: SU
Inventors: Евгений Анатольевич Спирин; Иван Сафонович Захаров; Геннадий Михайлович Мокроусов
Original assignee: Курский Политехнический Институт
Priority date: 1989-08-22
Filing date: 1989-08-22
Publication date: 1991-11-23

Abstract

Изобретение относитс к оптоэлектро- нике и может найти применение в автоматике , вычислительной технике, телевидении и голографии. Цель изобретени - повышение контраста изображени . В преобразователе изображени , содержащем последовательно расположенные входной прозрачный провод щий электрод, первый слой диэлектрика, слой высокоомного фоточувствительного кристалла, светоизолирую- щий слой, диэлектрическое зеркало, слой электрооптического кристалла, второй слой диэлектрика, выходной прозрачный провод щий электрод, слои диэлектрика выполнены в виде матрицы дискретных микроотверстий с размещенными в них светофильтрами . При этом фильтры одинакового цвета в обоих сло х диэлектрика имеют одинаковые пространственные координаты , 2 ил. ЁThe invention relates to optoelectronics and can be used in automation, computing, television and holography. The purpose of the invention is to increase the image contrast. In the image converter, containing successively located input transparent conductive electrode, first dielectric layer, high-resistance photosensitive crystal layer, light insulating layer, dielectric mirror, electro-optical crystal layer, second dielectric layer, output transparent conductive electrode, dielectric layers are made in the form of a matrix discrete microholes with light filters placed in them. At the same time, filters of the same color in both layers of the dielectric have the same spatial coordinates, 2 or less. Yo

Description

Изобретение относитс к оптоэлектро- нике, так как св зано с обработкой и преобразованием оптической информации и может найти широкое применение в автоматике , вычислительной технике, телевидении и голографии.The invention relates to optoelectronics, as it is associated with the processing and conversion of optical information and can be widely used in automation, computing, television and holography.

Известен преобразователь изображени , выполненный в виде структуры: входной прозрачный электрод, первый слой диэлектрика, высокоомный фоточувствительный полупроводник, обладающий линейным электрооптическим эффектом, второй слой диэлектрика, выходной прозрачный провод щий электрод. Запись изображени в этом устройстве осуществл етс при воздействии света, к которому чувствителен высокоомный фоточувствительный полупроводник, через входной прозрачный провод щий электрод по всей рабочей поверхности полупроводника при приближении к электродам внешнего напр жени . Регистрируемое изображение хранитс в виде зар дного рельефа на границе раздела полупроводник - диэлектрик. Считывание записанного изображени проводитс пол зированным нейтральным дл полупроводника светом в режиме на просвет за счет электрооптического эффекта в полупроводнике.A known image transformer made in the form of a structure: an input transparent electrode, a first dielectric layer, a high-resistance photosensitive semiconductor with a linear electro-optical effect, a second dielectric layer, an output transparent conductive electrode. The image is recorded in this device when exposed to light, to which a high-resistance photosensitive semiconductor is sensitive, through the input transparent conducting electrode over the entire working surface of the semiconductor as it approaches the external voltage electrodes. The recorded image is stored as a charge relief at the semiconductor-dielectric interface. The reading of the recorded image is carried out using polished neutral light for the semiconductor in the transmission mode due to the electro-optical effect in the semiconductor.

Недостатком этого устройства вл етс обработка и преобразование регистрируемых обьектов по ркости серого тона в черно-белом или монохроматическом изображении. В результате на преобразованном изображении цветной объект обесцвечиваетс , а его цветовые оттенки и детали исчезают вообще. Кроме того, дл обеспечени разрешающей способности и контраста изображени необходимо приложение высоких рабочих напр жений ввиду больших полуволновых напр жений в исA disadvantage of this device is the processing and conversion of the recorded objects in terms of the grayness of a gray tone in a black and white or monochromatic image. As a result, the color object on the transformed image becomes colorless, and its color shades and details disappear altogether. In addition, to provide image resolution and contrast, high operating voltages must be applied due to large half-wave voltages

О 00About 00

елate

0000

оabout

пользуемых электрооптических кристаллах (обычно это кристаллы типа силленита).used electro-optical crystals (usually these are crystals of the type of sillenite).

Наиболее близким техническим решением вл етс преобразователь изображени , выполненный в виде структуры входной прозрачный электрод, первый слой диэлектрика, высокоомный фоточувствительный полупроводник, светоизолирую- щий слой, диэлектрическое зеркало, слой электрооптического кристалла, второй слой диэлектрика, выходной прозрачный электрод . В данном устройстве регистрации изображени проводитс в фоточувствительном полупроводнике, а его считывание с помощью электрооптического (жидкого) кристалла. Регистрируемое изображение в виде зар дового рельефа находитс на границе раздела фоточувствительный полупроводник - диэлектрик. При использовании в таком преобразователе изображени ори- ентационных (полевых) эффектов в жидких кристаллах можно управл ть изменением фазовой задержки в широких пределах. Это позвол ет создавать отображающие устройства с псевдоцветным изображением, когда определенному уровню ркости серого тона в исходных изображени х соответствует определенный цвет в преобразованных изображени х.The closest technical solution is an image transducer, made in the form of a structure: input transparent electrode, first dielectric layer, high-resistance photosensitive semiconductor, light insulating layer, dielectric mirror, electro-optical crystal layer, second dielectric layer, output transparent electrode. In this image recording device, the image is held in a photosensitive semiconductor, and its reading is performed using an electro-optical (liquid) crystal. The recorded image in the form of charge relief is located at the interface of the photosensitive semiconductor - dielectric. When using orientation (field) effects in liquid crystals in such an image converter, it is possible to control the variation of the phase delay over a wide range. This makes it possible to create display devices with a pseudo-color image when a certain color level of a gray tone in the original images corresponds to a certain color in the converted images.

Недостатком этого устройства вл етс низкий контраст преобразованного изображени .A disadvantage of this device is the low contrast of the transformed image.

Целью изобретени вл етс повышение контраста изображени .The aim of the invention is to increase the image contrast.

Дл этого слои диэлектрика выполнены в виде Планерной матрицы дискретных микроотверстий , в которых периодически расположены наборы светофильтров, при этом в обоих сло х диэлектриков пространственные координаты светофильтров с одинаковыми спектральными характеристиками совпадают.For this, the dielectric layers are made in the form of a Glider matrix of discrete microholes, in which sets of light filters are periodically located, and the spatial coordinates of light filters with the same spectral characteristics coincide in both layers of dielectrics.

Записывающий свет спектрального состава ДАн достигает поверхности фоточувствительного полупроводника, вызыва в нем генерацию информационных носителей зар да только на участках матрицы под соответствующими данной длине волны фильтрами, В результате дискретного разложени спектра записывающего света путем фильтрации совокупностью цветных фильтров в первом диэлектрическом слое происходит преобразование спектра записывающего света s соответствующий ему зар довый рельеф в объеме фоточувствительного полупроводника. Это приводит к. модул ции падений напр жени на соответствующих данной длине волны участках матрицы второго диэлектрического сло , совмещенных с идентичными участками первого диэлектрического сло . Под действием считывающего пол ризованного света в режиме На отражение на выходе цветофиль- тровой матрицы второго диэлектрическогоRecording light of the spectral composition of DAN reaches the surface of the photosensitive semiconductor, causing generation of information charge carriers in it only in the matrix areas under the filters corresponding to a given wavelength. s corresponding charge relief in the volume of a photosensitive semiconductor. This leads to a modulation of the voltage drops at the corresponding diets of a given wavelength of the matrix of the second dielectric layer, combined with identical parts of the first dielectric layer. Under the action of the reading polarized light in the On mode reflected at the output of the color filter matrix of the second dielectric

сло формируетс цветное изображение, в точности соответствующее исходному регистрируемому изображению.a layer forms a color image exactly corresponding to the original recorded image.

На фиг. 1 представ г ем а схема преобразовател изображени ; на фиг. 2 - фрагментFIG. 1 shows an image converter circuit; in fig. 2 - fragment

поперечного сечени диэлектрического сло .cross section of the dielectric layer.

Преобразователь (фиг. 1 и 2) содержит записывающий свет 1 в диапазоне длин волн ДАо1, транспарант 2, промодулированное после транспаранта излучение 3 ДАн, входной прозрачный провод щий электрод 4, первый слой диэлектрика 5, слой фоточувствительного высокоомного кристалла 6, светоизолирующий слой 7, диэлектрическое зеркало 8, слой электрооптического кристалла 9, второй слой диэлектрика 10, выходной прозрачный провод щий электрод 11, считывающий свет 12 спектрального состава ДАоа, анализатор 13, промодулированный по интенсивности считывающий свет 14 AAia, источник 15 внешнего напр жени , светофильтры 16- 18.The converter (Figs. 1 and 2) contains recording light 1 in the wavelength range DA-1, transparency 2, radiation modulated 3 DAH after the transparency, input transparent conductive electrode 4, first dielectric layer 5, photosensitive high-resistance crystal layer 6, light insulating layer 7, dielectric mirror 8, electro-optic crystal layer 9, second dielectric layer 10, output transparent conducting electrode 11, reading light 12 of DAAa spectral composition, analyzer 13, modulated by intensity, reading signal t 14 AAia, external source of voltage 15, and optical filters 16 to 18.

Преобразователь изображени работает следующим образом.The image converter operates as follows.

В исходном состо нии при отсутствии записывающей подсветки 1 (фиг. 1) со спектром длин волн ДДо1 напр жение Uo, приложенное к структуре, делитс на сло хIn the initial state, in the absence of a recording light 1 (Fig. 1), the voltage wave Uo applied to the structure is divided into layers

фоточувствите ьного кристалла 6 и электрооптического кристалла 9 обратно пропорционально их емкост м,photosensitive crystal 6 and electro-optical crystal 9 are inversely proportional to their capacitances,

Запись транспаранта 2 осуществл етс только со стороны сло первого дииэлектрика 5 активным дл высокоомного фотонувст- вительного кристалла 6 светом 1 спектрального состава ААсл при приложенном к структуре внешнем напр жении Uo, Промодулированный по интенсивности в соответствии с прозрачностью транспаранта записывающий свет 3 спектрального состава ДАп проходит через входной прозрачный электрод 4 и достигает сло первого диэлектрика 5, который выполнен в видеThe transparency 2 is recorded only from the side of the layer of the first di-electric 5 active for a high-resistivity photonic crystal 6 by light 1 of the spectral composition AASl when external voltage Uo is applied to the structure. Modulated in intensity in accordance with the transparency of the transparency the input transparent electrode 4 and reaches the layer of the first dielectric 5, which is made in the form

пленарной матрицы микроотверстий, в которых расположены светофильтры 16-18 (в данном случае совокупность фильтров состоит из трех элементов, при необходимости можно выбрать другое их количество,plenary matrix of microholes, in which filters 16-18 are located (in this case, the set of filters consists of three elements, if necessary, you can choose another number of them,

при этом изменитс разрешающа способность устройства). Каждый элемент совокупности фильтров прозрачен дл строго определенной длины волны. Поэтому на выходе сло первого диэлектрика записывающий свет оказываетс разложенным по спектру в соответствии с цветом материалов фильтров, а распределение его интен- сивностей по площади определ етс прозрачностью транспаранта и цветофиль- трое.this will change the resolution of the device). Each element of the set of filters is transparent for a strictly defined wavelength. Therefore, at the output of the first dielectric layer, the recording light turns out to be spread out in the spectrum in accordance with the color of the filter materials, and the distribution of its intensities over the area is determined by the transparency of the transparency and the color filter.

Свет, прошедший слой первого диэлектрика , попадает на полупроводник, в котором происходит генераци информационных носителей зар да. Концентраци ге- нерированных носителей зар да под каждым светофильтром 16-18 определ етс распределением интенсивности записывающего сета на их выходе и коэффициентами поглощени , характерны- ми дл заданных светофильтрами длин волн.The light that has passed through the first dielectric layer hits the semiconductor in which the generation of information charge carriers takes place. The concentration of the generated charge carriers under each filter 16-18 is determined by the distribution of the intensity of the recording set at their output and the absorption coefficients characteristic of the wavelengths specified by the light filter.

Под действием приложенного напр жени информационные носители зар да движутс к границе раздела полупроводник - диэлектрик, образу зар довый рельеф регистрируемого цветного изображени . Возникновение информационных носителей зар да в полупроводнике 6 при воздействии записывающего света приводит к перерас- пределению (модул ции) падений напр жени на полупроводнике и сло х первого 5 и второго 10 диэлетрикоз,Under the action of applied voltage, information charge carriers move to the semiconductor – dielectric interface, forming a charge relief of a recorded color image. The occurrence of information carriers in a semiconductor 6 when exposed to recording light leads to a redistribution (modulation) of the voltage drops across the semiconductor and the layers of the first 5 and second 10 dialectricosis,

Считывание скрытого изображени осуществл етс посто нно действующим пол - ризованным светом 12, спектральный состав которого ДЛо2 включает и длины волн, характерные дл светофильтров. Считывающий свет проходит через анализатор 13 (в качестве анализатора в этом случае может быть использована призма Глана), выходной прозрачный электрод 11 и достигает поверхности сло второго диэлектрика, в виде планарной матрицы микроотверстий, заполненных материалом периодически расположенных светофильтров. После сло второго диэлектрика разложенный в спектр пол ризованный считывающий свет проходит электрооптический кристалл 9. Достига диэлектрического зеркала 8 и отража сь от его поверхности, он выходит из структуры через выходной прозрачный электрод 11. Дл исключени попадани считывающего света в фоточувствительны и полупроводник 6 через диэлектрическое зеркало 8, которое привело бы к размазыванию изображени , и разв зки каналов записи и считывани использован светоизолирующий слой 7.The reading of the latent image is carried out by constantly acting polarized light 12, the spectral composition of which DLo2 includes the wavelengths characteristic of optical filters. The reading light passes through the analyzer 13 (in this case, the Glan prism can be used as an analyzer), the output transparent electrode 11 and reaches the surface of the second dielectric layer, in the form of a planar matrix of microholes filled with material of periodically arranged light filters. After the layer of the second dielectric, the polarized reading light passes through an electro-optical crystal 9. When reaching the dielectric mirror 8 and reflecting from its surface, it leaves the structure through the output transparent electrode 11. To exclude the reading light from the photosensitive and the semiconductor 6 through the dielectric mirror 8, which would lead to blurring of the image, and decoupling the recording and reading channels, a light insulation layer 7 was used.

На выходе каждого участка структуры считывающий свет промодупировзн по фазе в соответствии с распределением падений напр жени по участкам площади фоточувствительного полупроводника, соответствующим распределению концентрации информационных носителей зар да. Промо- дулированный по фазе считываний свет с помощью анализатора 13 преобразуетс в модулированный по интенсивности свет 14 спектрального состава AAi2, и регистрируемое изображение транспаранта 2 передаетс в дальнейшие каналы его обработки. Поскольку светофильтры 16 - 18 в первом и втором сло х диэлектрика совмещены в плоскости изображени , то спектральные составы записывающего света, вызывающего генерацию информационных носителей зар да в полупроводнике 6, и считывающего света после анализатора 13 одинаковы. Поэтому цветовые оттенки воспроизводимого изображени и записываемого совпадают .At the output of each section of the structure, the light reader reads the modulated phase in accordance with the distribution of the voltage drop across the areas of the photosensitive semiconductor area corresponding to the distribution of the concentration of information charge carriers. The readout-modulated light is converted by the analyzer 13 into the intensity-modulated light 14 of the spectral composition AAi2, and the recorded image of the transparency 2 is transmitted to further processing channels. Since the light filters 16-18 in the first and second layers of the dielectric are aligned in the image plane, the spectral composition of the recording light, causing the generation of information carriers in the semiconductor 6, and the reading light after the analyzer 13 are the same. Therefore, the color shades of the reproduced image and the recorded one match.

Предлагаемый преобразователь позвол ет воспроизводить цветное изображение, идентичное регистрируемому. Использование считывающего монохроматического пол ризованного света дает возможность расширить шкалу градиента ркости монохроматического изображени , а также выделить его отдельные детали.The proposed converter allows reproducing a color image identical to that recorded. The use of monochromatic polarized reading light makes it possible to expand the scale of the brightness gradient of a monochromatic image, as well as to highlight its individual details.

Claims

Invention Formula

An image converter comprising a sequential input transparent electrode, a first dielectric layer, a high-resistance photosensitive semiconductor layer, a light-insulating layer, a dielectric mirror, an electro-optical crystal layer, a second dielectric layer, an output transparent electrode, characterized in that, in order to increase the image contrast, the layers of the first and the second dielectrics are made in the form of a planar matrix of discrete microholes with periodically arranged sets of light profiles The layers, while in both layers of dielectrics, the light filters are arranged so that the spatial coordinates of the light filters with the same spectral transmission characteristics are the same.

// J 456 7 8 9 1011

15 h

Un o

/

J2 13 14

/BUT

P

and

1

&

11Ш

Fm