Оптического изображения

Лазерная технологическая установка содержит следующие основные элементы ( 11.15): источник мощности оптического излучения ОКГ 1, оптическую систему формирования лазерного излучения 2(рабочий канал),оптическую систему для наводки излучения и наблюдения за процессом 3 (визуальный канал), устройство 4 для закрепления и перемещения обрабатываемого объекта 5, систему управления работой лазера 6, источник питания 7, систему охлаждения и устройство регулирования энергии излучения 8. Оптический квантовый генератор обеспечивает энергетические и временные параметры воздействия лазерного излучения, оптическая система формирует пространственные характеристики пучка как инструмента обработки. Точность, производительность и удобство обработки в значительной степени определяются характеристиками системы управления лазерной установкой.

В полупроводниковых фотоэлектрических приборах используются эффекты генерации света и изменения электрических характеристик полупроводниковых структур под воздействием оптического излучения. Комбинированные полупроводниковые приборы представляют собой несколько различных полупроводниковых приборов, объединенных в одном корпусе.

Фотодиоды, полупроводниковые фотоэлементы и светодиоды. В этих трех типах диодов используется эффект взаимодействия оптического излучения (видимого, инфракрасного или ультрафиолетового) с носителями заряда (электронами и дырками) в запирающем слое р-п-перехода.

Фотоэлектрическим (фотоэлектронным) прибором называют преобразователь энергии оптического излучения в электрическую.

Фоторезистором называют полупроводниковый фотоэлектрический прибор с внутренним фотоэффектом, в котором используется явление фотопроводимости, т. е. изменения электрической проводимости полупроводника под воздействием оптического излучения.

2. Полупроводниковые фотоэлементы (фотогальванические элементы) — полупроводниковые приборы, действие которых основано на использовании фотогальванического эффекта, т. е. возникновения в результате поглощения излучения фото-э. д. с. между двумя разнородными полупроводниками или между полупроводником и металлом, разделенными электрическим переходом. Полупроводниковые фотоэлементы непосредственно преобразуют энергию излучения в электрическую без потребления энергии от источников питания. В зависимости от количества р—п-переходов они разделяются на две основные подгруппы. К первой относятся фотодиоды — приборы с одним р—«-переходом, обратный ток которого зависит от его освещенности. Ко второй — фототранзисторы — трехслойные полупроводниковые приборы с двумя р-п-пере-ходами, обладающие-свойствами усиления фототока при воздействии оптического излучения.

Фототранзистор представляет собой трехслойный полупроводниковый прибор с двумя р—«-переходами, обладающий свойством усиления фототока при воздействии энергии оптического излучения. Двухполюсная схема включения фототранзистора показана на

скольких гигабит/с); малым затуханием сигнала в ОВ (и как следствие, большим расстоянием между промежуточными пунктами); невосприимчивостью к электромагнитным помехам от близкораспо-ложенньРх мощных электроустановок (большой защищенностью от внешних помех); отсутствием оптического излучения в окружающее пространство вдоль линии связи (высокой скрытностью передачи и малыми переходными помехами между соседними ОВ в многоволоконном оптическом кабеле); существенно меньшими габаритами, массой и радиусом изгиба по сравнению с высококачественными симметричными и коаксиальными кабелями, имеющими равную пропускную способность; отсутствием возможности искрообразования в результате нарушений режима работы линии связи — короткого замыкания или обрыва (высокой пожаробезопасностью и отсутствием повреждений оконечной аппаратуры по этой причине); возможностью работы в широком диапазоне изменения параметров окружающей среды (температуры, влажности, давления и т. п.); отсутствием дефицитных материалов при изготовлении ВОЛС (вместо дорогостоящих и дефицитных цветных металлов используется кремний и его соединения, запасы которых практически неисчерпаемы) и т. д.

8.8. Изменение интенсивности оптического излучения при различных видах ВтАХ и тока накачки.

Схема противошумовой коррекции ( 12.5) и рассмотренная методика расчета У применяются также при построении фотоприемных устройств в волоконно-оптических ТВ системах, когда аналоговым ТВ сигналом осуществляется непосредственная модуляция по интенсивности источника оптического излучения (см. гл. 8). Если же для передачи ТВ сигнала используется дополнительная ступень модуляции (ЧИМ, ФИМ, ЧМ, ФМ) на поднесущей частоте ш0, а затем полученным сигналом модулируется интенсивность оптического источника, то с целью повышения отношения сигнал/шум при выделении такого сигнала входную цепь фотоприемника целесооб-1 разно строить по схеме резонансного контура, настроенного на частоту CUQ. Полосу пропускания и АЧХ контура можно менять с помощью внешней проводимости g. Последующие каскады до демодулятора должны корректировать неравномерность АЧХ входной цепи в полосе пропускания сигнала. Такой вариант коррекции называется простой резонансной противошумовой коррекцией. Для нее характерны те же признаки, что и для простой апериодической противошумовой коррекции ( 12.5): с уменьшением g возрастает отношение сигнал/шум ч7, но увеличивается неравномерность АЧХ ПШК и усложняется обеспечение точной коррекции. Приемлемые значения g выбираются из расчета величины 4я на выходе демодулятора для используемого вида модуляции.

Технические предпосылки для использования ВОЛС в МЭА фактически существуют: возможно изготовление источников и приемников оптического излучения — светодиодных и фотодиодных матриц с малым шагом расположения элементов (100—150 мкм), имеются волоконно-оптические кабели, собранные из единичных оптических волокон с полным диаметром кабеля 70— 300 мкм ( 2.18), а также микросборки оптоэлектрон-ных преобразователей-усилителей.

Акустоэлектронное взаимодействие применяется также в устройствах для преобразования изображения. Освещение полупроводника может повлиять на нелинейное взаимодействие акустической волны с носителями заряда в полупроводнике, так как при освещении возникают дополнительные носители заряда. Эго явление дает возможность использовать акустические импульсы для построчной развертки оптического изображения, сформированного на полупроводнике. При развертке импульсами более сложной формы можно получить электрический сигнал пространственного Фурье-преобразования оптического изображения, что весьма трудно осуществить непосредственно в воспроизводящих устройствах других типов.

Особую разновидность ЭЛТ представляют запоминающие трубки, предназначенные для записи сигналов на диэлектрике с последующим их воспроизведением в виде электрического сигнала, оптического изображения или того и другого. Входные электрические сигналы преобразуются в таких трубках в распределение электрических зарядов (потенциальный рельеф) по поверхности диэлектрической мишени. Потенциальный рельеф может сохраняться длительное время (от долей секунды до нескольких часов или дней) и при необходимости может быть преобразован (считан) в выходные электрические или оптические сигналы (изображения), воспроизводящие введенную информацию. Запоминающие трубки применяют в специальных осциллографах, в радиолокации, для работы с ЭВМ в АСУ. Количество считываний лежит в пределах от одного до десятков и сотен тысяч. При желании потенциальный рельеф можно уничтожить (стереть) и произвести следующую запись информации.

Входное изображение на поверхности преобразователя свет — сигнал можно представить в виде бесконечного числа точек различной яркости. Если фотоэлемент — простейший преобразователь свет — сигнал установить в систему ( В.2), то изображение передано не будет, так как на его выходе получится электрический сигнал, пропорциональный интегральной яркости изображения. Объясняется это существенной особенностью оптического изображения: его параметры (например, яркость, цветовой тон, насыщенность) меняются и во времени, и в пространстве, т. е. каждая точка изображения может иметь свои значения этих параметров. Следовательно, изображение является многомерной пространственно-временной функцией. Это и отличает изображение от звукового сообщения (и многих других), которое представляет собой изменяющееся во времени звуковое давление (один параметр) в данной точке пространства. Поэтому трудностей с преобразованием давления в сигнал не возникает, так как одномерная функция времени преобразуется (с помощью микрофона) в одномерный электрический сигнал.

наковой. Размеры детали определяются минимальным углом, называемым углом разрешения зрения. Соответствующий этой детали небольшой участок в плоскости оптического изображения 2 называется элементом изображения. Конечные значения угла зрения и угла разрешения позволяют представить плоское изображение в виде совокупности конечного числа Л/ элементов изображения.

7 и 130 миллионов соответственно). В каждом из них в результате фотохимических реакций яркости соответствующих элементов оптического изображения преобразуются в электрические импульсы, которые по волокнам зрительного нерва передаются в головной мозг, выполняющий функции блока обработки. Поскольку волокон примерно миллион, колбочки и палочки предварительно объединяются в группы и узлы. Таким образом, светочувствительный блок эквивалентен многоканальному (число каналов примерно миллион)

1, 2, ..., i представляют собой катоды элементарных фотоэлементов (ФЭ), испускающие фотоэлектроны при воздействии на них световой энергии; Г, 2', ..., /' — аноды ФЭ; С, — накопительная емкость для каждого /-го ФЭ; S — переключатель, осуществляющий поочередную коммутацию в течение кадра накопительных элементов. Пусть число элементарных ФЭ равно количеству элементов разложения: г'6[1, Л/]-При проектировании оптического изображения на фоточувствитель-

Блок передающей камеры предназначен для преобразования световой энергии оптического изображения в видеосигнал.

В простейших ФПЗС строки матрицы образуют регистры ПЗС (см. гл. 11). Распределение освещенности кристалла при проецировании на него оптического изображения преобразуется в распределение зарядов в потенциальных ямах. После экспонирования производится

Электронно-лучевыми приборами называют электронные электровакуумные приборы, в которых используется поток электронов, сконцентрированный в форме луча или пучка лучей. Электроннолучевые приборы, предназначенные для получения видимого (оптического) изображения на экране, светящемся под действием электронов, или для регистрации получаемого изображения на светочувствительном слое, получили название электронно-графических электронных приборов. К ним относятся электронно-лучевые трубки, имеющие вытянутую в направлении луча форму баллона.

Особую группу электронно-лучевых приборов составляют передающие телевизионные трубки, предназначенные для преобразования оптического изображения в электрические телевизионные сигналы.

го оптического изображения, характеризующего качество конт-ро :ируемого ивделия.