1
Изобретение относится к объемной фотографии, объемной кинематографии и голографии при последующей голографической печати и воспроизведении.
«
В современной объемной фотографии, кинематографии и в других областях применения объемного изображения известны устройства для получения объемного изображения объектов, содержащие объектив, изготовленный на основе сферических поверхностей, линзовый растр со сферическими или цилиндрическими элементами и фотослой. В этих устройствах растр помещается непосредственно в плоскости изображения снимаемого объекта. Фотослой помещается или в плоскости микроизображений, формируемых линзовыми элементами растра, или в фокальной плоскости растра Г 11.
Однако поскольку наблюдение сня- ; того объемного изображения ведется
через растр, то максимальное значение разрешающей способности не превышает величины (21), где t - шаг растра. Это объясняется тем , что из-за ограниченного зрачка глаза человека в каждой данной точке наблюдения зрачок глаза покрывается световым конусом лучей, сформированного только одной точкой микроизображения, расположенного за данной сфе10рической линзой растра. Поэтому каждая линза растра представляется наблюдателю равномерно светящимся элементом изображения, причем яркость ., этого элемента пропорциональна коэффициенту пропускания фотослоя той точки микроизображения которая находится на оси глаз - линза растра.
Вследствие перечисленных выше
20 причин объемное изображение имеет ярко выраженную растровую структуру.
Кроме того, глубина резко изображаемого пространства, определяемая no уровню разрешающей способности по рядка , ограничена падением раз решающей способности по мере удаления наблюдаемого сечения объемного изображения от плоскости растра. Разрешающая способность для сечения объемного изображения, находящегося вне плоскости растра определяется числом линзовых элементов через которые из данной точки наблюдения видно это сечение, т,е, величина разрешающей способности падает с увеличением расстояния между растром и наблюдаемым сечением объекта. Это падение разрешающей способности с расстоянием и является тем фактором, который ограничивает глубину резкости изображения. Ввиду того, что носителем объемного изображения является моноблок, состоящий из растра и фотослоя, при копировании объемных изображений чи ло используемых растров должно быть равным числу копий Кроме того, при изготовлении моноблока необходимо точное совмещени растра и фотослоя с записанным объемным изображением, что приводит к значительным технологическим трудно стям, Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для записи объемного изо ражения объектов, содержащее съемоч ный объектив, расположенный на опти ческой оси системы, линзовый растр со сферическими элементами и расположенный в фокальной плоскости раст ра носитель записи. Носитель регистрирует за каждой линзой все ракурсы той точки объемного изображения, которая находится в непосредственной близости от данн линзы. После химико-фотографической обработки фотослой носителя записи устанавливают в то же самое положение, что и при съемке и облучают со стороны, противоположной раструj ис точником когерентного света (лазером) , Благодаря тому, что линзовый растр обладает способностью запомнить направление падающих на него лучей в том же месте пространства, в котором находился снимаемый объект, возникает автостереоскопическое изображение объекта съемки, кото рое регистрируется на голографическую пластинку, помещенную в ту же область пространства, в которой возникает изображение снимаемого объекта и изображение растра. Регистрация объемного изображения и изображения растровой структуры осуществляется посредством когерентного опорного пучка. С целью уменьшения формата голограммы объемное изображение, регистрируемое голограммой, может быть уменьшено посредством дополнительного печатающего объектива, установльнного непосредственно перед съемочным объективомо При восстановлении голограммы когерентным светом наблюдатель из зоны видения, которая совпадает с входным зрачком съемочного объектива, может видеть объемное изображение снимаемого объекта. . Благодаря тому, что в этом устройстве носителем объемного изображения является голограмма , один съемочный растр может обеспечить получение большого количества, копий с различными объемными изображениями 2j. Однако известное устройство для записи объемного изображения не позволяет получить одновременно достаточную величину разрешающей способности и достаточную глубину резкости объемного изображения. Ввиду тоVo, что в этом устройстве одновременно с полезным объемным изображением восстанавливается изображение растровой структуры, разрешающая способность объемного изображения, так же как и в рассмотренных выше аналогах, не может превосходить (2t). Кроме того, объемное голографическое изображение, полученное с помощью этого устройства, включает в себя изображение растра. Таким образом, в конечном изображении присутствует растровая структура, что приводит к дискретизации объемного изображения, В известном устройстве невозможно осуществить уменьшение вертикального размера растра и носителя записи, что очень важно для целей киноголографии , Целью изобретения является увеличение разрешающей способности и глубины резкости изображения, а также устранения растровой структуры. Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для записи объемного изображения объектов, содержащем съемочный объектив, расположенный на оптической оси системы, линзовый растр со сферическими элементами и расположенный в фокальной плоскости растра носитель записи, растр с носителем записи установлен вне плоскости изображения объекта, сформированного съемочным объективом, на расстоянии Z , определяемом по формуле ,,, где d - средний диаметр линзы растf - среднее фокусное расстояние растра; R - средняя величина разрешаюи ей способности системы лин зы растра - носитель записи взятая по уровню визуально различимого контраста. Предложенное расположение растра с носителем записи отличается от известного тем, что позволяет произвести на стадии голографической печати оптическое разделение полезного объемного изображения и мешающего наблюдению растровой структу ры. Это связано с тем, что на стадии голографической печати голограмма, так же как и в известном устройстве совмещена с объемным изображением снимаемого объекта, а изображение растра при голографической печати оказывается разделенным с изображением снимаемого объекта, так как оно было отделено от изображения объ екта на стадии съемки. Получим аналитическую зависимость разрешающей способности от расстояния для предлагаемого устройства и аналитическую зависимость для расстояния Zj. При регистрации устройством пары точек, разделенных таким же по размерам, как и точки промежутком, и принятым нами за эле мент разрещ,ения, в плоскости фотосло (фокальная плоскость растра) зарегистрируется два кружка расфокусиро ки диаметром d и расстоянием между центрами 2. В пространстве изобра жений этим кружкам расфокусировки на расстоянии Z от плоскости растра со ответствует размер элемента Л . Поэто му очевидно равенство f/2{Г 7/дили 2oZ/f, Естественно, что разрешающая способность системы к 1/Арав на f/7/fZ. Для получения аналитической зависимости и от Z заметим, что при падении на линзу диаметром d сходящегося (или расходящегося) пуч ка под углом Ч , по законам геометрической оптики кружок расфокусировки О виден из центра линзы под тем же углом Ч . Следовательно, справедливо равенство: или . Однако, при Z меньшим Z.jj d5|li ве личина сГ остается постоянной, ff (D/S)f, т,е, занимает всю площадь микрокадра и величина , При увеличении Z, величина R (по уровню величины контраста ,25) остается постоянной и равной 0,8d. При , где М - ширина функции рассеяния точки системы, величина сГ стремится к М, и при Z большим Z , (Г М соп51, а величина R становится равной f/MZ, Переходя от М к величине разрешающей способности системы линза - фотослой, получим ,25dfR Очевидно, что Z ... - то максимальное f расстояние, при котором R все еще не падает и остается на высоком уровне относительно уровня разрешающей способности R при , который характерен для прототипа и для любой растровой съемки, без устранения растровой структуры. Естественно, что увеличение разрешающей способности влечет за собой и увеличение глубины резко передаваемого пространства. На фиг. 1 приведено устройство записи объемного изображения объектов с использованием растра со сферическими элементами; на фиг. 2 устройство в режиме перепечатки объемного изображения на голограмму; на фиг. 3 - то же, в режиме восстановления объемного изображения с голограммы. Устройство записи объемного изображения объектов (фиг, 1) имеет съемочный объектив 1, расположенный на оптической оси системы, линзовый растр 2 со сферическими элементами. В фокальной плоскости растра 2 помещен носитель 3 записи. Линзовый растр 2, установленный на расстоянии Z(yv от изображения 4 снимаемого объекта 5, может располагаться как перед, так и за изображением снимаемого объекта 5. Носитель 3 записи располагается в фокальной плоскости растра 2 с той стороны растра 2, которая противоположна объективу 1. Устройство работает следующим об разом. Съемочный объектив 1 строит на расстоянии Z;M изображение k объекта 5. Объект 5 расположен от съемочного объектива 1 на расстоянии 2. Съемка объектива 5 производится в лю бом актиничном для носителя 3 записи свете. Линзовый растр 2 со сферическими линзовыми элементами, расположенный от объектива 1 на расстоянии S в плоскости носителя 3 за писи, расположенного в фокальной плоскости растра 2, формирует множество ракурсных изображений объекта 5, которые регистрируются носи телем 3 записи. В режиме голографической печати (фиг. 2) носитель 3 записи с позитивными ракурсными изо ражениями помещается в устройство в то же самое положение, что и при съемке и освещается пучком 6 когере ного света. Система растр 2 - носитель 3 записи на расстоянии Е от плоскости растра 2 формирует объемное растровое изображение 7 снимаемого объекта 5. Схемочный объектив 1 переносит изображение 7 в ту же область пространства, в которой находился объект 5 при съемке. Сформированное системой носитель 3 записи - растр 2 - съемочный объектив 1 изображени 8 снимаемого объекта 5, которое по своим геометрическим параметрам и положению в пространстве тождествен но снимаемому объекту 5, фиксируется на голограмме 9, расположенной в том же месте пространства, что и изображение 7, опорным пучком 10. Точка Р растра 2, находящегося н расстоянии S от съемочного объектива 1, переносится этим объективом 1 на расстояние S , оптически сопря женное с расстоянием S. Таким образом, изображение растровой структ ры 11 пространственно разделено с изображением 8 объекта 5 съемки, В режиме восстановления голограм мы 9 (фиг. 3) пучком 12 некогерентного света восстанавливается голографическое изображение 13 объекта 5, так же как и голографическое Jизображение И растровой структуры 11. ИзображеАие k размывается , пропорционально удалению точки изоб ражения Р от плоскости голограммы 9.| Ввиду того, что наиболее удаленная точка А снимаемого объекта 5 находится значительно дальше от rojfoграммы 9 чем точка Р изображения 11 растровой структуры, голографическое изображение растра 14 получается значительно более размытым, чем изображение 13 объекта 5. Подбирая параметры восстанавливающегося пучка 12, можно добиться того, что величина tTp размытия 15 точки Р окажется большей, чем приведенное значение ($/ /S)t шага растра 2 и дискретная структура растра 2 исчезнет. Пучок 16 лучей, формирующий изображение сГд точки А, формирует зону 17 видения, которая эквивалентна по своему пространственному расположению зрачку съемочного объектива 1, Наблюдатель 18, находясь внутри зоны 17 видения на расстоянии 2 от голограммы 9 видит изображение 13 снимаемого объекта 5 без растровой структуры. Использование предлагаемого устройства для записи объемного изображения обеспечивает следующие преимущества : возможность получения высококачественного цветного объемного изображения с большими значениями разрешающей способности и глубины резко передаваемого пространства с устранением, растровой структуры повышение разрешающей способности и глубины резко передаваемого пространства позволяет перейти к использованию значительно более технологичных в изготовлении крупноструктурных растров, а также появляется возможность перехода на стандартные цветные обратимые фото- и кинопленки на стадии записи, что позволяет включить линзо-растровую съемку в систему профессионального голографического кинематографа, при отказе от регистрации вертикальных параллаксов при использовании растра с цилиндрическими линзовыми элементами возможно значительно уменьшение вертикального размера кадра при записи, например, за счет введения между обычно используемым в этом случае щелевым объективом и растром анаморфотной насадки, формула изобретения Устройство для записи объемного изображения объектов, содержащее съемочный объектив, расположенный на оптической оси системы, линзовый растр со сферическими элементами и расположенный в фокальной плоскости растра носитель записи, отличающееся тем, что, с целью увеличения его разрешающей способности и глубины резкости изоб ражения, а Также устранения растровой структуры, растр с носителем записи установлен вне плоскости изоб ражения объекта, сформированного съемочным объективом, на расстоянии , определяемом по формуле ZM 1,25d.f.R,, где d - средний диаметр линзы растРа, f - среднее фокусное расстояние растра; 7110 R средняя величина разрешаюЧей способности системы линза растра - записи. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Дудников Ю.А. О расчете схемы получения интеграл1 ных фотографий смешанным способом. - Оптикопром-ть, 197, № 8, с. 13мех. 17. 2. Комар В.Г. Ю возможности создания театрального кинематографа с цветным объемным изображением. Техника кино и телевидения, 1975, № i, с. 31 - 39 (прототип).
ts.
N4
15 Р()
ш
/г - ---х- - -1Г- Х-- ;:
;7Л
::-ii2i4
Фш.
