Устройство для регистрации композиционных голограмм Советский патент 1982 года по МПК G03H1/28 

Изобретение относится к оптическим средствам изобразительной техники, в частности к устройствам регистрации голограмм различных ракурсов объекта, зарегистрированных в естественном свете (композиционные голограммы) .

Известно устройство для регистрации композиционных голограмм, содержащее лазер, расширитель пучка, блок ввода ракурсов, системы форжлирования опорного и объектного пучков и фотоноситель. С помощью этого устройства регистрируются полосовые голограммы различных ракурсов объекта, сфотографированных при освещении объекта некогерентньм светом. При восстановлении таких голограмм наблюдается объемное изображение объекта (1J.

В устройстве формируются пучки круглого сечения, что приводит к значительные потерям излучения при записи.

Наиболее близким техническим . шением к изобретению является устройство для регистрации композиционньи голограмм, включающее оптическую систему фо5 1ирования подсветки ракурсов объекта, рассеивателъ, узел крепления светочувствительного материала, оптические системы для переноса изображений и для формирования опорного пучка. В этом устройстве пучок излучения падает на матовое стекло, рассеянное излучение освещает ракурс объекта, изображение этого ракурса переносится объективом в заданную плоскость с требуеммл увеличением. В фокальной плоскости объектива рас10полагается светочувствительный материал. Перед светочувствительнь материалом расположена щель, ограничивающая участок, иа котором регистрируется голограмма данного ракурса.

15 Объектное излучение интерферирует с расходящейся опорной волной в плоскости регистрации голограммы. При регистрации голограммы следующего ракурса светочувствительная пластинка

20 перемещается и тем самьм засвечивается новый участок фотоматериала. Процесс повторяется до тех пор,пока не будут зарегистрированы все ракурсы 12) .

25

Однако из-за узкой щели перед фотоматериалом и щирркой индикатрисы рассеяния матового стекла лишь только малая часть объектного излучения

30 участвует в записи каждой элементарной голограммы, что увелгэтнвает вре мя экспозиции голограмм. Целью изобретения является сокра щение времени регистрации голограмм путем использования всего объектног излучения при получении каждой элементарной голограммы. Поставленная цель достисгается те что в устройстве для регистрации ко позиционных голограмм, вклзсмающем о тическую систему формирования подсветки ракурсов объекта, рассеивате узел крепления светочувствительного материала, оптические системы для п реноса изображений и для формирования опорного пучка, в систему форми рования подсветки введен рассеивате выполненный в виде усеченного клина причем основание клина изготовлено .виде цилиндрической поверхности, а сечение выполнено диффузно рассеива щим, при этом сечение установлено в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью регистрации голограмм, а в оптическую систему формирования опорного .пучка введена цилиндрическая оптическая, система. Наличие рассеивателя, выполненно го в виде усеченного клина с цилинд рическим основанием и заматированным сечением, позволяет сформировать ис чник подсветки ракурсов в в.иде диффузно рассеивающей щели, изображени этой щели переносится в плоскость ре гистрации голограммы, таким образом вся энергия объектного излучения ис пользуется при, записи голограмм. Для регистрации голограмм различных, ракурсов на различные участки светочувствительного материала устройство содержит блок смещения светочувствительного материала. Для предотвращения относительных смещений изображений ракурсов, обусловленньох смещением голограмм при регистрации голограмм Френеля устройство содержит блок смещения и поворота референтного пучка. Наличие этого блока позволяет изменять несущую- пространственную частоту таким образом, что смещение голограммы не будет вызывать смещения восстановлен ного изображения. Для сохранения соотношения .между интенсивностями объектного и референ ного излучений при поворотах референ ного пучка в референтный пучок вводится фильтр, коэффициент пропускания которого может меняться пропорционально изменению площади сечения референтного пучка плоскостью регистрации голограмм. Для устранения паразитных засветок фотоматериала за счет изменения размеров сечения референтного пучка при его поворотах перед плоскостью регистрации голограммы установлена неподвижная диафрагма, размеры которой равны размерам элементарной голограммы. На фиг, 1 изображена схема устройства для регистрации композиционных голограмм, вид сверху; на фиг. 2 рассеиватель, вид сверху. Устройство для записи композиционных голограмм содержит источник 1 когерентного излучения, полупрозрачное зеркало 2, служащее для разделения пучка от источника на объектный и опорный. По ходу объектного Пучка располагается оптическая система 3, расширяющая пучок, далее располагается рассеиватель 4, формирующий диффузно рассеивающий источник в виде вертикальной щели, затем пленка 5, на которой зарегистрированы различные ракурсы объемной сцены, и объектив 6, предназначенный для построения изображения щели в плоскости регистрирующей среды 7, а изображения ракурса - за плоскостью регистрирующей среды 7. Перед плоскостью регистрирунндей среды 7 установлена диафрагма 8, размеры которой равны размерам изображения светящейся щели. Эта диафрагма служит для устранения паразитных засветов фотоматериала при изменении размеров сечения референтного пучка при его поворотах. Зеркало 9 направляет излучение в референтное плечо. Оптическая система 10 установлена в референтном плече и служит для формирования опорного параллельного пучка с сечением в виде щели, фильтр И с переменным коэффициенте пропускания служит для сохранения соотношения между интенсивностями объектного и референтного пучка, зеркало 12 служит для направления референтного пучка на диафрагму 8 , В процессе регистрации композиционной голограммы каждый ракурс объемной сцены, зарегистрированный на пленке 5, вводится в излучение рассеянное рессеивателем 4, одновременно зеркало 12 смещается и разворачивается таким образом, чтобы угол между объектным и референтным пучками принял значение, обеспечивающее отсутствие смещения между изображениями, восстановленными различными элементарными голограммами. Величина изменения утла межцу объектным и референтным пучком при переходе от одной элементарной голограммы к другой легко определяется и равна h/Zo, где h - ширина элементарной голограммы; ZQ - расстояние от изображения ракурса, создаваемого объективом 6, до плоскости регистрирукадей среды 7. Объектив б изображает диффузную щель в плоскости регистрации 7 и одновременно строит изображение ракурюа за плоскостью регистрирующей среды 7.. Расстояние между этим изображением и плоскостью регистрирующей среды 7 выбирается так, .чтобы при наблюдении восстановленного изображения не происходило- разрыва конвергенции и аккомодации. Пропускание фильтра 11 выбирается таким образом, чтобы при регистрации всех элементарных голограмм сохранялось одно и то же соотношение интенсивнос тей референтного и объектного пучков так как при поворотах референтного пучка площадь его сечения будет меняться пропорционально cosf , где Ч - угол между нормалью к плоскости регистрирующей среды 7 и направление пучка, то коэффициент пропускания фильтра должен меняться таким же образом. После регистрации голограммы данного ракурса регистрирующая среда 7 перемещается на расстояние, равное ширине диафрагмы 8, и производится р истрация следующего ракурса объем ной сцены. Рассеиватель (фиг. 2) выполнен в виде усеченного клина, причем основа ние 12 рассеивателя 4 в виде клина изготовлено в виде цилиндрической по верхности, а сечение 13 выполнено диффузно-рассеивающим, задавая ширину диффузной щели h, размер D и высоту клина L, можно определить с помощью известных формул геометрической оптики радиус кривизны цилиндрической поверхности и показатель преломления материала, из которого изго тавливается клин. При ZQ-VO, h/ZQ- 0, отсюда следует, что в случае, когда пленка с ракурсами находится в фокальной плоскости объектива 6, т.е. регистрируются элементарные голограммы Фурье, необходимость в повороте референтног пучка отсутствует, при этом нет необ ходимости в установке фильтра 12 и диафрагмы 8, однако при этом изображение ракурсов восстанавливае.тся на бесконечности. Если объект съемки находился на довольно близком рассто янии от фотоаппарата, снимавшего раз личные ракурсы, то при наблюдении изображения, восстановленного композиционной голограммой, может возникнуть разрыв конвергенции и .аккомодации. Для предотвращения этого разрыва при наблюдении изображения необходимо использовать объектив, строящий изображение поверхности кс лпозиционной голограммы перед глазами наблюдателя, а изображение ракурсов - в фокальной плоскости. Если расстояние между изображением композиционной голограммы и изображением ракурсов равно расстоянию между объектом съемки и фотоаппаратом, то разрыв конвергенции аккомодации будет отсутствовать.. В связи с тем, что при регистрации каждой элементарной голограммы все излучение от объекта фокусируется на участок, где записывается эта голограмма, величина энергии, требуемой для записи голограммы, сокращается, тем самым сокращается при данной мощности излучения время регистрации голограммы каждого ракурса, и следовательно, и требования к стабильности установки. Сокращение.времени экспозиции может быть оценено отношением площади, занимаемой энергетическим спектрсм излучения, рассеянного матовой поверхностью, к площади отдельной элементарной голограммы. Формула изобретения Устройство для регистрации композиционных голограмм, включающее оптическую систему формировании подсветки ракурсов объекта, рассеиватель, узел крепления светочувствительного материала, оптические системы для переноса изображений и для формирования onopHOiO пучка, о т личающеес я тем, что, с целью сокращения времени регистрации голограмм, рассеиватель выполнен в виде усеченного клина, причем основание клина изготовлено в виде цилиндрической поверхности, а сечение вьтолнено диффузно рассеивающим, при этом сечение установлено в плоскости, оптически сопряженной с плоскостью регистрации голограмм, а в оптическую систему формирования опорного пучка введена цилиндрическая оптическая система. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Англии 1218556, кл. G 2 J, кл. G02 В 27/OOj опублик. 1971. 2.Применениеголографии в медицине и биологии.Под ред. Бахраха Л.Д., Макеева В.А. Л.,Наука, 1977, с.69-72. У . ,а/