Носитель оптической информации

 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике. Его использование для хранения и преобразования информации позволяет обеспечить распознавание цветовых оттенков изображения и его полутоновых деталей. Носитель оптической информации содержит расположенные последовательно по направлению распространения светового сигнала входной прозрачный электрод 5, слой 6 первого диэлектрика, слой 7 высокоомного фоточувствительного полупроводника с линейным электрооптическим эффектом, слой 8 второго диэлектрика и выходной прозрачный электрод 9. Указанный технический результат достигается благодаря выполнению слоя 6 в виде планарной матрицы микродискретных отверстий, заполненных каждое материалом соответствующего цветного фильтра, причем соседние отверстия заполнены материалами разных фильтров, а расстояние между соседними отверстиями не менее диффузионной длины носителей заряда, генерированных светом в слое 7. 2 ил.

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, так как связано с обработкой информации, и может найти применение в оптоэлектронике и технике связи для хранения и преобразования информации.

Известен преобразователь изображения, выполненный в виде структуры последовательно расположенных по направлению распространения света входного прозрачного электрода, первого слоя диэлектрика, слоя высокоомного фоточувствительного полупроводника, слоя электрооптического кристалла, второго слоя диэлектрика, выходного прозрачного электрода, причем оба слоя диэлектрика выполнены из единого сплошного материала [1]. Запись изображения в этом преобразователе осуществляется в полупроводнике активным для него светом через входной прозрачный электрод и первый слой диэлектрика по всей рабочей поверхности кристалла при приложении к электродам внешнего напряжения. Регистрируемое изображение хранится в виде зарядового рельефа на границе раздела фоточувствительный полупроводник - диэлектрик. Считывание записанного изображения проводится поляризованным, нейтральным для фоточувствительного полупроводника светом в режиме "на просвет" с помощью электрооптического (жидкого) кристалла.

Недостатком этого преобразователя является отсутствие возможности распознавания цветовых оттенков регистрируемого изображения и его полутоновых деталей из-за постоянного коэффициента пропускания света слоем первого диэлектрика в широкой области длин волн оптического спектра.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является носитель оптической информации (преобразователь изображения), выполненный в виде структуры последовательно расположенных в направлении распространения света входного прозрачного электрода, первого слоя диэлектрика, слоя высокоомного фоточувствительного полупроводника с линейным электрооптическим эффектом, второго слоя диэлектрика, выходного прозрачного электрода, причем оба слоя диэлектрика выполнены из единого сплошного материала [2]. Запись изображения в этом носителе оптической информации осуществляется в полупроводнике активным для него светом через входной прозрачный электрод и первый слой диэлектрика по всей рабочей поверхности при приложении к электродам внешнего напряжения. Регистрируемое изображение хранится в виде зарядового рельефа на границе раздела полупроводник - диэлектрик. Считывание записанного изображения проводится нейтральным для полупроводника светом в режиме "на просвет" за счет электрооптического эффекта в кристалле.

Недостатком этого носителя информации является невозможность распознавания цветовых оттенков регистрируемого изображения и его полутоновых деталей из-за постоянного коэффициента пропускания света слоем первого диэлектрика в широком спектральном диапазоне длин волн.

Целью изобретения является распознавание цветовых оттенков изображения и его полутоновых деталей.

Это достигается благодаря тому, что в носителе оптической информации, содержащем последовательно расположенные по направлению распространения света входной прозрачный проводящий электрод, первый слой диэлектрика, слой высокоомного фоточувствительного полупроводника с линейным электрооптическим эффектом, второй слой диэлектрика, выходной прозрачный проводящий электрод, слой первого диэлектрика выполнен в виде планарной матрицы микродискретных отверстий, заполненных материалом периодически расположенных цветных фильтров.

Введение отличительных признаков заявленной совокупности позволяет распознавать цветовые оттенки изображения и его полутоновые детали за счет выполнения слоя первого диэлектрика в виде планарной матрицы микродискретных отверстий, заполненных материалом периодически расположенных цветных фильтров. Записывающий свет достигает поверхности фоточувствительного полупроводника через входной прозрачный электрод и слой первого диэлектрика. Наличие цветных фильтров разного спектрального состава приводит к неоднородному пропусканию света одинаковой интенсивности на участках слоя первого диэлектрика, содержащих совокупность этих фильтров. В результате этого на площадках поверхности и объема фоточувствительного полупроводника под этими светофильтрами генерируется различная концентрация информационных зарядов, образующих зарядовый рельеф записываемого изображения на границе раздела полупроводник - слой первого диэлектрика. Таким образом, зарядовый рельеф изображения соответствует распределению интенсивности записывающего света по спектральному диапазону используемых материалов цветных фильтров. Это позволяет совокупностью используемых цветных фильтров, число которых в этой совокупности может изменяться, распознавать цветовые оттенки записываемого изображения. Из-за разницы в коэффициентах пропускания света материалами фильтров различного цвета появляется также возможность распознавать полутоновые детали изображения, что ведет соответственно и к повышению его контрастности.

На фиг. 1 представлен носитель оптической информации; на фиг. 2 - слой первого диэлектрика в плане, где 1 - записывающий свет в диапазоне длин волн Δ λ₁, 2 - транспарант, 3 - поляризатор, 4 - считывающий свет с длиной волны, λ₂, 5 - входной прозрачный электрод, 6 - слой первого диэлектрика, 7 - слой высокоомного фоточувствительного полупроводника с линейным электрооптическим эффектом, 8 - слой второго диэлектрика, 9 - выходной прозрачный электрод, 10 - анализатор, 11 - внешнее приложенное напряжение U_о, 12, 13, 14 - ячейки цветных светофильтров разного спектрального состава.

Носитель оптической информации работает следующим образом.

В исходном состоянии при отсутствии записывающей подсветки 1 в диапазоне длин волн Δ λ₁ (цветное изображение) амплитуда напряжения U_o 11, приложенного к структуре, делится на слое 7 кристалла и диэлектрических слоях 6 и 8 обратно пропорционально их емкостям.

Запись изображения транспаранта 2 осуществляется активным для фоточувствительного полупроводника 7 светом 1 в области длин волн Δ λ₁, падающим со стороны слоя 6 первого диэлектрика, при приложенном к преобразователю изображения внешнем напряжении 11. Записывающий свет проходит через светоделительный элемент 3, входной прозрачный электрод 5 и достигает слоя 6 первого диэлектрика, который выполнен в виде планарной матрицы микродискретных отверстий, заполненных материалом периодически расположенных цветных фильтров. В данном случае может быть выбрано любое их количество. Цветные светофильтры имеют различный коэффициент пропускания записывающего света. В этом случае даже одинаковая интенсивность записывающего света, падающего на поверхность слоя первого диэлектрика, на выходе совокупности цветных фильтров (т.е. на выходе разных участков слоя первого диэлектрика) имеет разную величину. После прохождения слоя первого диэлектрика записывающий свет попадает на участки поверхности полупроводника 7, находящиеся под цветными светофильтрами.

Под действием записывающей подсветки в полупроводнике под торцами светофильтров происходит генерация информационных носителей заряда. Их концентрация на участках поверхности полупроводника определяется распределением интенсивности записывающего света под торцами цветных светофильтров. При одинаковой интенсивности падающего на поверхность совокупности цветных фильтров записывающего света концентрация информационных носителей заряда в полупроводнике под торцами этих фильтров будет различной. Возникновение информационных носителей заряда в полупроводнике под действием записывающей подсветки приводит к перераспределению (модуляции) падений напряжения на полупроводнике и слоях диэлектриков.

Из-за возникающей разницы концентраций информационных носителей заряда в полупроводнике под торцами совокупности цветных фильтров падения напряжений на соответствующих участках электрооптического кристалла различны, Запись изображения транспаранта 2 можно проводить с той стороны многослойной структуры, где расположен слой первого диэлектрика.

Считывание скрытого изображения осуществляется постоянно действующим поляризованным нейтральным для высокоомного фоточувствительного полупроводника 7 и материалом цветных светофильтров светом 4 с длиной волны λ₂. Считывающий свет 4 проходит через поляризатор 3, входной прозрачный электрод 5, слой 6 первого диэлектрика, слой электрооптического кристалла 7 без генерации в нем носителей заряда, второй слой 8 диэлектрика, выходной прозрачный электрод 9 (режим "на просвет"). На выходе каждого участка структуры считывающий свет промодулирован по фазе в соответствии с распределением падений напряжения по участкам площади электрооптического кристалла, соответствующим распределению концентраций информационных носителей заряда. Модуляция считывающего света по фазе с помощью анализатора 10 преобразуется в модуляцию по интенсивности, и регистрируемое изображение транспаранта 2 передается в дальнейшие каналы его обработки. После фильтрации имеют преобразование цветного изображения в черно-белое с большим числом градаций яркости и соответственно разрешающей способности.

Преимущество заявляемого носителя информации по сравнению с прототипом заключается в следующем. Выполнение слоя 6 первого диэлектрика в виде планарной матрицы микродискретных отверстий, заполненных материалом периодически раcположенных цветных фильтров, приводит к тому, что коэффициент пропускания записывающего света на участке совокупности цветных светофильтров становится различным. Даже при одинаковой интенсивности записывающего света, падающего на поверхность слоя 6 первого диэлектрика, ее значения на выходе торцов разных светофильтров различны. Это приводит к генерации разной концентрации информационных носителей зарядов на участках поверхности полупроводника, расположенных под торцами соответствующих светофильтров. Следовательно, появляется возможность распознавать цветовые оттенки изображения и его полутоновые детали. Количество распознаваемых цветовых оттенков и полутонов изображения определяется количеством цветных светофильтров, объединяемых в совокупности.

С помощью современных методов фотолитографии может быть изготовлены микродискретные отверстия размером до 1 мкм. Тогда размер совокупности, состоящей из трех светофильтров, составляет 3 мкм, что и определяет разрешающую способность носителя информации.

Количество светофильтров в совокупности можно выбирать в соответствии с требованиями распознавания необходимого количества цветовых оттенков изображения и его полутоновых деталей.

Формула изобретения

НОСИТЕЛЬ ОПТИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ, содержащий расположенные последовательно по направлению распространения светового сигнала входной прозрачный электрод, слой первого диэлектрика, слой высокоомного фоточувствительного полупроводника с линейным электрооптическим эффектом, слой второго диэлектрика и выходной прозрачный электрод, отличающийся тем, что слой первого диэлектрика выполнен в виде планарной матрицы микродискретных отверстий, заполненных каждое материалом соответствующего цветного фильтра так, что соседние микродискретные отверстия заполнены материалами разных цветных фильтров, а расстояние между соседними микродискретными отверстиями не меньше диффузионной длины носителей заряда, генерированных светом в слое высокоомного фоточувствительного полупроводника.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2