Оптическая голография - Априль Ж.
Скачать (прямая ссылка):
Характерный для неголографических методов обмен между разрешением и яркостью изображения (что связано с выбором размера отверстия) в случае голографии не имеет значения. Отверстия в решетке могут иметь дифракционно-ограниченные размеры или меньше (как они воспроизводятся линзой, осуществляющей преобразование Фурье) без потери дифракционной эффективности голограммы.
10.11.4. Метод мультиплицирования изображений с помощью безлинзовых голограмм Фурье
Предположим, что мы не используем линзы ни при записи голограмм, ни при проецировании мультиплицированных изображений, а вместо них применяем голограмму, которая сама выполняет их функции. На рис. 3, а показано, как можно записать такую голограмму, а на рис. 3,6 — как ее использовать для размножения изображений. Этот метод был предложен Гро в 1968 г. [1J.
Рис. 3 .а — формирование голограммы с использованием многих точечных объектов; б — при освещении полученной голограммы объектной волной (в нашем случае объектом является буква х) в месте восстановления каждого исходного точечного объекта будет формироваться изображение буквы х.
При записи такой голограммы необходимо, чтобы опорная и объектная точки находились на одинаковых расстояниях от голограммы с целью устранения квадратичных составляющих их волновых фронтов и получения однородной голограммы (см. § 4.3). 10.il. Мультиплицирование изображений
667
Как обсуждалось выше, точки можно записать последовательно или одновременно с присущими для каждого из этих подходов преимуществами и недостатками.
10.11.5. Голограммы, мультиплицирующие изображения
Калестинский [2] предложил свой вариант метода Гро, который с таким же успехом можно считать вариантом метода Лю. Идея предложения заключается в записи мультиплицируемого изображения с несколькими опорными пучками. При восстановлении мультиплицированных изображений используется один восстанавливающий пучок. Калестинский не видит каких-либо преимуществ в изготовлении голограммы, предназначенной для мультиплицирования только одного изображения, в то время как при таких же усилиях можно изготовить голограмму, которая мультиплицирует любое входное изображение.
10.11.6. Общие замечания
Голографические методы мультиплицирования имеют очевидные преимущества в скорости по сравнению с шаговой фотокамерой-Однако не ясно, имеет ли этот метод абсолютное преимущество. Для каждого из N изображений величина сигнала и отношение сигнал/шум изменяются как IlN или IIN2 в зависимости от способа записи голограмм. Необходимость достаточно хорошего отношения сигнал/шум ограничивает число мультиплицированных изображений. Имеются сообщения, что наилучшие голограммы позволяют получить до Nx 1000 хороших изображений. Из-за внеосевых аберраций голограммы (таких, как астигматизм) качество выходных изображений меняется от изображения к изображению. Налицо остаются все трудности, связанные с формированием изображения в когерентном свете. В некоторых случаях этими проблемами можно пренебречь, в других нельзя. С другой стороны, голографии свойственна универсальность, что позволяет делать некоторые вещи исключительно хорошо. Например, операция юстировки каждого изображения, необходимая при последовательной процедуре мультиплицирования, в голографическом методе не нужна, поскольку для этого достаточно настроить одно-единственное изображение. Когда одно изображение отъюстировано, все выходные изображения оказываются настроенными.
Еще одно преимущество голографического мультиплицирования изображений по сравнению с неголографическим состоит в том, что в нем не существует проблемы, связанной с обменом между яркостью и разрешением в изображении, и, кроме того, можнб улучшить равномерность освещения изображения.
Ю* 668 Гл.г 10. Области применения _
10.11.7. Применения
Нам известно, что голограммы мультиплицированных изображений нашли применение в четырех случаях, а именно:
1) для записи изображений, например в фотолитографии при производстве полупроводниковых приборов,
2) для осуществления многоканальной параллельной оптической обработки одного входного изображения,
3) для реализации поэлементной пространственно-неинвариант-ной обработки изображений и
4) для различных целей в качестве согласующих элементов оптических волоконных систем.
ЛИТЕРАТУРА
1. Groh G., Appl. Opt., 7, 1693 (1968).
2. Kalestynski A., Appl. Opt., 15, 853 (1976).
3. Kalestynski A., Appl. Opt., 14 , 2343 (1975).
4. Lu S., Proc IEEE, 56, 116 (1968). [Имеется перевод: Лу С. ТИИЭР.—M.: Мир, 1968, т. 56.]
5. Thompson В. J., Laser Appl., 1, 33 (1971).
6. Thompson В. J., Appl. Opt., 15, 312 (1976).
10.12. ИЗМЕРЕНИЕ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ
Б. Томпсон
10.12.1. Потребность в методе
Вопрос об измерении размера частиц имеет длинную историю и технически является трудной задачей. Однако эти измерения играют важную роль и необходимы во многих исследованиях. Для решения этой задачи разработано много разных методов, в том числе и чисто оптических. Голография может удовлетворить определенным требованиям в данной области, но без претензий на универсальность. Основное достоинство голографии состоит в том, что с ее помощью можно исследовать динамические ситуации, причем детальное изучение частиц выполняется на восстановленных с голограмм изображениях. Рассмотрим объем, заполненный движущимися частицами; сфотографировать этот объем — задача невозможная, если размеры отдельных частиц много меньше занимаемого ими пространства. Например, если частицы имеют диаметр 10 мкм и находятся в объеме 1 см3, то глубина фокуса изображающей системы, которая способна разрешить 10 мкм, много меньше 1 см! Однако можно зарегистрировать голограмму Фраунгофера частиц в таком объеме и последовательно восстано- 10.12. Измерение размера частиц
