научная статья по теме МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ИНВЕРТИРОВАННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ Физика

Текст научной статьи на тему «МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ИНВЕРТИРОВАННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ»

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА, 2014, № 5, с. 113-114

ОБЩАЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ТЕХНИКА

УДК 535.548

МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ИНВЕРТИРОВАННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ

© 2014 г. Е. Л. Бубис, С. А. Гусев*, В. В. Ложкарев, В. О. Мартынов, И. Е. Кожеватов, Д. Е. Силин, А. Н. Огепанов

Институт прикладной физики РАН Россия, 603950, Нижний Новгород, ул. Ульянова, 46 E-mail: bel@appl.sci-nnov.ru * Институт физики микроструктур РАН Россия, 603950, Нижний Новгород, ГСП-105 E-mail: gusev@ipm.sci-nnov.ru Поступила в редакцию 20.11.2013 г.

Описан метод получения инвертированного по яркости изображения непрозрачных объектов. Коэффициент преобразования изображения из негативного в позитивное составил до 350% относительно среднего уровня интенсивности освещающего объект пучка, что находится в согласии с численными расчетами.

DOI: 10.7868/S0032816214050048

Воспроизведение (визуализация) изображения прозрачных объектов в фазоконтрастной схеме с фототермической ячейкой Цернике рассмотрено в работах [1—4]. Фототермическая ячейка (фильтр) Цернике выполняет ту же роль, что и классическая ячейка Цернике, т.е. осуществляет четвертьволновой сдвиг между дифрагируемыми на объекте и прошедшими волнами. Этот же метод в данной работе был использован для получения инвертированного по яркости изображения непрозрачного объекта.

Схема установки для получения инвертированного изображения непрозрачного объекта или структуры представлена на рис. 1.

Непрозрачные структуры, расположенные в плоскости объекта 3 освещаются гауссовым пучком одномодового линейно-поляризованного Ие-№-лазера 1 мощностью Р < 6 мВт с длиной волны X = 0.63 мкм и диаметром В « 1 см. Регулировка мощности излучения осуществляется за счет поворота призмы Глана 2 вокруг своей оси. Мощность света измеряется калориметром ОрИуг.

Прошедшее через объект излучение фокусировалось объективом 4 в кювету, заполненную спиртом с добавлением поглотителя, или в плоскопараллельную пластинку из окрашенного плексигласа (зеленого). Использовать пластинку более удобно, хотя при этом для инверсии мощность освещающего лазера должна быть примерно в 4 раза больше. В плоскости изображения 6 располагалась п.з.с.-камера БСС1545М.

На рис. 2 вверху представлены изображения непрозрачной сетки на стеклянной подложке, а внизу — соответствующие этим изображениям срезы интенсивности, перпендикулярные одному

из штрихов сетки. Расстояние между штрихами сетки 100 мкм. Изображения получены при различных милливатных мощностях освещающего пучка. Срезы интенсивности, приведенные на рис. 2, показывают, что достигнуто преобразование в позитивное изображение до 350% относительно интенсивности падающего пучка (максимальное значение интенсивности на срезе рис. 2в к среднему уровню интенсивности). Это находится в согласии с численными расчетами (рис. 3), проведенными в соответствии с [3]. Время смены режима определяется временем установления температуры в точке нагрева фототермического фильтра путем изменения мощности пучка и составляет доли секунды.

Операция инверсии (получение позитива из негатива и наоборот) — стандартная операция при обработке изображений (см., например, [5]). Представленный в данном случае аналоговый метод достаточно прост, обеспечивает хорошее ка-

ч- > ] \ 1 1 1 1 1 1 П.з.с.- камера 1 1 1

i 1 1 1

1 2 3 4 5 6

Рис. 1. Схема установки. 1 — Ие-№-лазер; 2 — поляризатор; 3 — плоскость расположения объекта; 4 — объектив; 5 — фототермический фильтр; 6 — плоскость изображения.

8

113

114

БУБИС и др.

(а) (б) (в)

_I_I_I_I _I_I_I_L _I_I_I_L

0 20 40 60 80 0 20 40 60 80 0 20 40 60 80

х, пиксели

Рис. 2. Изображения непрозрачной сетки при разных интенсивностях освещающего пучка (вверху) и соответствующие им срезы интенсивности (внизу): а — без фототермического фильтра; б — при мощности освещающего пучка P « « 3 мВт; в — при P»6 мВт.

I, отн. ед 4

/' Ч \

\ \

/| /1 \\

44 1 1 V г ' I/I 1

-0.2 -0.1

0.1

0.2

х, мм

Рис. 3. Результаты численного моделирования процесса инвертирования изображения амплитудного объекта с шириной 100 мкм. Кривым разных типов соответствует разная мощность падающего излучения и соответствующий фазовый набег в фильтре Цернике: штрих-пунктирная линия соответствует набегу фазы в максимуме пучка 2.1п; штриховая линия — 1.4п; пунктирная линия — 0.7п; сплошная линия — 0. Для расчета брались следующие параметры: размер падающего пучка 0.5 см, фокусное расстояние линзы 6 см, радиус фототермической ячейки 2 см.

чество воспроизведения изображения и легко реализуем.

В заключение отметим, что данная фазокон-трастная схема является полностью оптической (all-optical) с нелинейным фильтром Цернике, в котором выходное изображение зависит от интенсивности падающего света. При изменении интенсивности освещающего пучка изображение меняет знак вплоть до его полного исчезновения, что важно для ряда применений в лазерной физике.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бубис ЕЛ // ПТЭ. 2009. № 1. С. 119.

2. Бубис Е.Л. // Квант. электроника. 2011. Т. 41. № 6. С.568.

3. Бубис Е.Л., Матвеев А.З. // Квант. электроника. 2012. Т. 42. № 4. С. 361.

4. Бубис Е.Л., Гусев С.А., Кожеватов И.Е., Мартынов В.О., Санин А.Г., Стукачев С.Е., Шишков А.В. // ПТЭ. 2012. № 5. С. 88.

5. Гонсалес Р., Вудс Р., Эддинс С. Цифровая обработка изображения в среде МА^АВ. М.: Техносфера, 2006.

ПРИБОРЫ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА № 5 2014

3

2

1

0

0

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком