Устройство для сканирования голограмм Советский патент 1982 года по МПК G03H1/26 G03H5/00 

УСТРОЙСТВО для СКАНИРОВАНИЯ ГОЛОГРАММ

Изобретение относится к эксперимен тальной ядерной физике и может быть использовано при исследовании свойств частиц со временем жизни 10 -10 с. Известно устройство для сканирования голограмм, включающее оптическую схему фокусировки пучка и фотодетектор т. Однако это устройство имеет ограниченную область применения, предназначенную для работы в системах подачи голограмм по телевидению и не может быть использовано для сканирования полограмм. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является уст ройство для сканирования голограмм, содержащее последовательно расположенные точечный источник монохроматического света, систему формирования пучка света, блок крепления и смены голограмм, оптическую проекционную систему, состоящую из объектива с диафрагмой, фотоприемное устройство, а также систему перемещенияи поворота оптической проекционной системы вместе с фотоприемным устройством. Устройство для сканирования голограмм вершинного детектора частиц работает следующим образом. Монохроматический коллимированный пучок света просвечивает голограмму. Вторичные пучки света формируют мнимое и действительное изображения. Перемещая оптическую проекционную систему по X, у и Z координатам и выбирая оптимальный угол наклона в, формируют изображение трекового события на экране фотоприемного устройства. Информация о ipeKOBOM событии считывается в режиме строчнокадровой развертки , Недостаток известного устройства для сканирования голограмм состоит в том, что глубина резкости оптической проекционной системы, предназначенной для наблюдения элементов трека диамет ром 5 мкм, составляет не более 100 мк Эта величина задает расстояние между соседними срезами трехкамерного изобра жения трекового события. Поэтому для сканирования трехмерного изображения на глубину 100 мм потребуется выполнить около 1000 срезов с толщиной сре за 100 мкм. По этой причине процесс сканирования голограмм идет с очень низкой скоростью. Цель изобретения - повышение скорости сканирования голограмм. Поставленная цель достигается тем что в устройстве для сканирования голограмм, содержащем последовательно расположенные точечный источник моно хроматического света, систему формирования пучка света, блок крепления и смены голограмм, оптическую проекционную систему, состоящую из объектива и диафрагмы, фотоприемное устрой ство, систему перемещения и поворота оптической проекционной системы вместе с фотоприемным устройством, объектив оптической проекционной системы выполнен в виде кольцевой дифракционной решетки, а диафрагма объектива выполнена в виде шторки с кольцевым вырезом, центр которого находится на оптической оси. Оптическая проекционная система видоизмененной конструкции позволяет получать две и более проекции мнимого или действительного изображения, формируемых голограммой, на любую заданную глубину. Эти даннь1е, считываемые с экрана фотоприемного устройства, позволяют математически воссоздать со бытия в пространстве точно так же, ка и в традиционном стереофоторегистраторе Измерения каждой стереопроекции можно производить либо последовательно при помощи одного предлагаемого ус-тройства сканирования голограммы, либо одновременно при помощи двух уст ройств сканирования голограммы. Чтобы кольцевая дифракционная решетка не ухудшала пространственное разрешение дх, которое дает голограмма, шаг решетки а выбирают из условия . а Дх. Внешний и внутренний диаметры кольцеаого выреза диафрагмы объектива выбирают из условия, чтобы получить четкость проекционного изображения на заданную глубину. Внешний диаметр кольцевого выреза диафрагмы объектива выбирают равным , дХ где L - расстояние между кольцевой дифракционной решеткой и наиболее удаленным от нее участком мнимого или действительного восстановленных изображений;Д - длина волны света от источника монохроматического света. Ширину кольцевого выреза диафрагмы объектива выбирают либо равной 1 ь где Н - полная глубина по лучу проектирования объемного восстановленного изображения, мнимого или действительного - когда необходимо спроектировать восстановленное изображение на всю глубину, либо равной . дН Л где ДН - частичная глубина восстановленного изображения - когда требуется спроектирювать восстановленное изображение на частичную глубину, а остальные участки восстановленного изображения оставить размытыми. В последнем случае средний диаметр 0 кольцевого выреза диафрагмы объектива заключен в пределах D - d DO D. При необходимости устройство может быть снабжено набором сменных кольцевых вырезов. На чертеже дана схема устройства йля сканирования голограммы. Устройство содержит точечный источник 1 монохроматического света, систему 2 формирования пучка света, блок 3 крепления и смены голограмм, голограмму k, оптическую проекционную систему 5, фотоприемное устройство 6, систему 7 перемещения и поворота проекционной системы вместе с формирующим устройством, кольцевую дифракционную решетку 8, диафрагму 9 объектива с кольцевым вырезом. Устройство работает под углом +б. Устройство работает следующим образом. Установив требуемый угол наклона проектирования относительно оси освещающего пучка света и расположив решетку 8, диафрагму 9 и экран фотоприемного устройства 6 так, чтобы получить сфокусированное проекционные изображения мнимого и действительного восстановленного изображения, производят сканирование проекционного изоб ражения, и если необходимо, повторяют сканирование, сменяя элемент Э с различной шириной выреза и средним диаметром. Произведя считывание всех голограм ролика пленки, угол наклона проектирования +б, изменяют на -0 и повторяют все операции для голограмм того же ролика пленки. Для повышения скорости считывания дополнительно в 2 раза используют две оптические проекционные системы и два фотоприемных устройства, по одному комплекту для углов проектирования +& и -в соответственно. Остальные узлы устройства дублировать не требуется. При использовании изобретения в системах сканирования трековой информации можно существенно повысить скорость сканирования голограмм, примерно в 100 раз по сравнению со скоростью, которую дает известное устройство при тех же скоростях механического перемещения. 96 Формула изобретения Устройство для сканирования голограмм, .содержащее последовательно расположенные точечный источник монохроматического света, систему формирования пуска света, блок крепления и смены голограмм, оптическую проекционную систему, состоящую из объектива с диафрагмой, фотоприемное устройство, а также систему перемещения и поворота оптической проекционной системы вместе с фотоприемным устройством, о т ли чающее с я тем, что, с целью повышения скорости сканирования голограмм, объектив проекционной системы выполнен в виде кольцевой дифракционной решетки, а диафрагма объектива выполнена в виде шторки с кольцевым вырезом, центр которого находится на оптической оси. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1,Кольер Р. и др. Оптическая голография, М., 1973, с. 652. 2.Dykes Metal, CERN/EF - 80 - 2, F July 1980 (прототип).

t