Оптическая галография - Кольер Р.
Скачать (прямая ссылка):
Пространственная фильтрация, по-видимому, является более перспективной областью применения синтезированных голограмм, В гл. 14, § 6, мы рассмотрели некоторые голографические методы улучшения испорченных изображений с помощью фильтра вида Н*/| H I2 [см., например, (14.32)]. Для изготовления такого фильтра необходимо последовательно осуществлять несколько процессов точной химико-фотографической обработки, а полученные результаты оставляют желать много лучшего. Вычислительная машина, однако, в состоянии синтезировать весь голографический фильтр сразу и существенно улучшить результаты, получаемые с его помощью. Демонстрировались также синтезированные голо-графические фильтры для превращения фазовых объектов в амплитудные; действие этих фильтров эквивалентно действию теневой системы или фазово-контрастных фильтров Цернике [19.6].
Другим перспективным применением голограмм, синтезированных на вычислительной машине, является проверка асферических оптических поверхностей [19.7]. Давно известно, что использование асферических поверхностей в оптических системах во многих случаях имеет определенные преимущества. Однако такие поверхности применяются редко из-за трудностей их изготовления и проверки.. G помощью синтезированных голограмм можно преодолеть трудности, связанные с процессом проверки.
КИНОФОРМ
633
Производится вычисление голограммы волнового фронта, преломленного или отраженного асферической поверхностью математически заданной формы; эта голограмма освещается нужным образом. Дифрагированный волновой фронт можно интерферо-метрическим путем сравнить с волновым фронтом, преломленным или отраженным изготовленной асферической поверхностью, т. е. осуществить проверку этой поверхности, используя, например, метод, описанный в гл. 15, § 1,
§ 5. Киноформ
Опишем теперь синтезированную на вычислительной машине регистрограмму, способную производить восстановление волнового фронта; создатели назвали ее киноформом [19.8]. (Прообразом киноформа можно считать фазовую линзу Френеля [19.9].) Как и голограмма, киноформ может восстановить трехмерное изображение. Однако он отличается от голограммы в том отношении, что в состоянии дифрагировать в один из порядков дифракции весь падающий на него свет.
Основное допущение состоит в том, что комплексная амплитуда предметной волны а (#, у) в плоскости регистрации постоянна по модулю. В этом случае комплексная амплитуда имеет вид
Наилучшее подтверждение правомерности такого допущенияг состоит в том, что оно позволяет получать изображения, которые мы в состоянии опознать. Для реализации метода необходимо записать вычисленную фазовую функцию ф (х, у). Однако перед записью вычисленное значение фазы обрабатывается таким образомг чтобы его отклонение от начальной фазы лежало в интервале от О до 2я радиан по всей плоскости ху. Величины, кратные 2п радиан, вычитаются из относительного значения фазы, вычисленной для любой точки (х, у) на плоскости. Фазовая запись — киноформ представляет собой тонкую прозрачную пластинку, оптическая толщина которой меняется от точки к точке в соответствии с вычисленной величиной фазы ф (х, у) предметной волны, где* О ^ ф (х, у) ^ 2п. При освещении плоской волной киноформ накладывает фазовую функцию ф (х, у) на плоский волновой фронт, превращая его в волну с комплексной амплитудой а (х, у).
Методы, применяемые для получения киноформа, становятся очевидными из рассмотрения простой сферической предметной волны
а (х, у) = const -ехр [ир (х, у)].
(19.32)
(19.33)
634
ГОЛОГРАММЫ, СИНТЕЗИРОВАННЫЕ HA МАШИНЕ ГЛ. 19.
В гл. 6, § 1, мы показали, что тонкая сферическая линза превращает плоскую волну в сферическую волну а (х, у), описываемую выражением (19.33). Простая линза, показанная на фиг. 19.10, а, хотя и имеет признаки киноформа, таковым не является. Чтобы изготовить из нее киноформ, нужно устранить весь материал, который только сдвигает фазу падающей волны на величину, кратную 2л радиан. [Здесь мы рассматриваем плоскую волну, нормально падающую на плоскую поверхность линзы. Волна, исходящая из киноформа, типа волны а (х, у) {19.33) аналогична волне, выходящей из линзы, при условии монохроматического освещения.] На фиг. 19.10, а слои материала
Іич.—
ФИГ. 19.10. Тонкая сферическая линза (а) и соот-
ветствующий ей киноформ для случая осевого освещения плоской волной (б). Фаза плоской волны, падающей на линзу а в вертикальном направлении, изменяется на 2л при прохождении через слои материала, заключенного между горизонтальными линиями.
линзы между горизонтальными линиями, пересекающими линзу, только сдвигают фазу плоской волны на 2я радиан. На фиг. 19.10, б приведен контур киноформа, дающего волну а (х9 у) [см. (19.33)].
На практике киноформ получают, сначала вычисляя дискретные значения фазовой функции предметной волны ф (х, г/), а затем кодируя значения этой функции в виде значений яркости в многоградационной шкале. Эта информация вводится в выходное устройство с фотографической печатью, производящее экспонирование светочувствительного материала в соответствии с закодированной картиной. Полученная регистрограмма подвергается уменьшению в масштабе, необходимом для восстановления,
