RU2006056C1

RU2006056C1 - Method of generation of holographic image of object

Info

Publication number: RU2006056C1
Authority: RU
Inventors: Д.А. Усанов; И.С. Клименко; А.В. Скрипаль
Original assignee: Усанов Дмитрий Александрович
Priority date: 1991-12-09
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1994-01-15

Abstract

FIELD: holography. SUBSTANCE: in recording circuit image of object transmitted by object wave in direction of axis X is formed with lens in plane of photoplate. Recording of hologram occurs with simultaneous illumination of photoplate by object and reference waves. After development photoplate is put into former position and is illuminated by conjugated reference wave. Image of object is observed in direction opposite to axis X by arrangement of restoration lens in region of focusing of mirror component of recording radiation at distance l from hologram in plane of image of lens. EFFECT: improved efficiency of method. 2 dwg

Description

Изобретение относится к голографии и может быть использовано для получения голограмм объектов. The invention relates to holography and can be used to obtain holograms of objects.

Известен способ получения голограмм, включающий запись Фурье голограмм, восстановление изображения внеосевой опорной волной и фиксирование его на экране, имеющем форму волнового фронта. Однако, предложенный способ требует высокоточной юстировки аппаратуры, характеризуется повышенной чувствительностью к внешним воздействиям и не позволяет получать изображение достаточной яркости. A known method of obtaining holograms, including recording Fourier holograms, restoring the image off-axis reference wave and fixing it on a screen having the shape of a wave front. However, the proposed method requires high-precision alignment of the equipment, is characterized by increased sensitivity to external influences and does not allow to obtain an image of sufficient brightness.

Наиболее близким к предложенному способу является способ получения голографического изображения объекта, в котором освещают объект когерентным излучением от лазера, отраженное от объекта излучение фокусируют в плоскость регистрирующей среды. Освещают эту среду опорным пучком когерентного линейно поляризованного излучения и записывают голограмму сфокусированного изображения объекта. Изменяют плоскость поляризация опорного пучка на 90^о, восстанавливают с голограммы изображение объекта. Затем осуществляют посредством линзы Фурье фильтрацию полученного изображения объекта.Closest to the proposed method is a method of obtaining a holographic image of an object in which the object is illuminated with coherent radiation from a laser, the radiation reflected from the object is focused into the plane of the recording medium. This medium is illuminated with a reference beam of coherent linearly polarized radiation and a hologram of the focused image of the object is recorded. Change the plane of polarization of the reference beam at ^90, is reduced to a hologram image of the object. Then, using the Fourier lens, the resulting image of the object is filtered.

Однако описанный способ не позволяет получить голографическое изображение высокой яркости и контрастности. However, the described method does not allow to obtain a holographic image of high brightness and contrast.

Целью изобретения является повышение яркости голографического изображения. The aim of the invention is to increase the brightness of the holographic image.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения голографического изображения объекта, включающем освещение объекта когерентным излучением, фокусировку отраженного от объекта излучения, запись голограммы сфокусированного изображения и восстановление изображения внеосевой сопряженной волной, отраженное от объекта излучение разделяют на зеркальную и диффузную компоненты, запись голограммы сфокусированного изображения осуществляют в плоскости совмещения зеркальной и диффузной компонент, а при восстановлении изображения помещают собирающую линзу в область фокусировки зеркальной компоненты записывающего излучения и формируют изображение объекта в плоскости изображения этой линзы. This goal is achieved by the fact that in the method of obtaining a holographic image of the object, including illumination of the object by coherent radiation, focusing the radiation reflected from the object, recording the hologram of the focused image and restoring the image by an off-axis conjugate wave, the radiation reflected from the object is divided into mirror and diffuse components, recording the hologram of the focused images are carried out in the plane of combining the mirror and diffuse components, and when restoring the image place the collecting lens in the focus area of the mirror component of the recording radiation and form an image of the object in the image plane of this lens.

На фиг. 1 приведена схема записи изображения объекта голографическим методом сфокусированных изображений, где 1 - записываемый объект, 2 - линза записывающая с фокусным расстоянием f₁, 3 - фотопластинка, ПР - предметный луч, ОП - опорный луч, Х - направление оси координат, l - расстояние от фотопластинки до области фокусировки записывающего излучения.In FIG. 1 is a diagram of recording an image of an object by the holographic method of focused images, where 1 is a recorded object, 2 is a recording lens with a focal length f ₁ , 3 is a photographic plate, PR is an object beam, OP is a reference beam, X is the coordinate axis direction, l is the distance from the photographic plate to the focus area of the recording radiation.

На фиг. 2 приведена схема восстановления изображения объекта, где 4 - голограмма, записанная голографическим методом сфокусированных изображений, 5 - собирающая линза с фокусным расстоянием f₂, 6 - плоскость изображения, СОП - сопряженная опорная волна.In FIG. 2 is a diagram of the image reconstruction of an object, where 4 is a hologram recorded by the holographic method of focused images, 5 is a collecting lens with a focal length f ₂ , 6 is the image plane, SOP is a conjugate reference wave.

На этапе записи голограммы (см. фиг. 1) предметный луч ПР, освещающий объект 1, разделяется на две компоненты: зеркальную и диффузную. Зеркальная компонента фокусируется линзой 2 на расстоянии l от фотопластинки 3, на которой и регистрируется. Диффузная компонента собирается линзой 2 на той же фотопластинке 3, одновременно фотопластинку освещают опорной волной ОП. At the stage of recording the hologram (see Fig. 1), the PR object beam illuminating the object 1 is divided into two components: mirror and diffuse. The mirror component is focused by the lens 2 at a distance l from the photographic plate 3, at which it is recorded. The diffuse component is collected by lens 2 on the same photographic plate 3, at the same time the photographic plate is illuminated by the OP reference wave.

На этапе восстановление изображения (см. фиг. 2) сопряженной опорной волной СОП освещают голограмму 4, помещают в области фокусировки зеркальной компоненты записывающего излучения на расстоянии l от голограммы 4 собирающую линзу 5 с фокусным расстоянием f₂. Диффузную компоненту с зеркальной составляющей фиксируют в плоскости изображения 6.At the stage of image restoration (see Fig. 2), the hologram 4 is illuminated by the conjugated reference SOP wave, and a collecting lens 5 with a focal length f _{2 is} placed in the focusing region of the mirror component of the recording radiation at a distance l from the hologram 4. The diffuse component with a mirror component is fixed in the image plane 6.

Способ заключается в следующем. В схеме записи голограммы сфокусированного изображения (см. фиг. 1) изображение объекта 1, передаваемое предметной волной ПР в направлении оси Х, формируется линзой 2 в плоскости фотопластинки 3. При этом, зеркальная компонента фокусируется линзой 2 на некотором расстоянии от линзы, зависящем от кривизны освещающего объекта 1 пучка, и совпадает с фокусным расстоянием линзы в случае, когда объект освещается коллимированным пучком света, как показано на фиг. 1. Расстояние от фотопластинки 3 до области фокусировки зеркальной составляющей записывающего излучения зависит от условий записи и совпадает с областью пространственных частот диффузной составляющей. The method is as follows. In the recording scheme of a focused image hologram (see Fig. 1), the image of object 1 transmitted by the object wave PR in the direction of the X axis is formed by lens 2 in the plane of photographic plate 3. Moreover, the mirror component is focused by lens 2 at a certain distance from the lens, depending on the curvature of the illuminating object 1 of the beam, and coincides with the focal length of the lens in the case when the object is illuminated by a collimated beam of light, as shown in FIG. 1. The distance from the photographic plate 3 to the focusing region of the mirror component of the recording radiation depends on the recording conditions and coincides with the spatial frequency region of the diffuse component.

Запись голограммы происходит при одновременном освещении фотопластики 3 предметной ПР и опорной ОП волной. После проявления голограмму 4 (см. фиг. 2) устанавливают на прежнее место и освещают волной сопряженной опорной СОП. Изображение объекта наблюдают в направлении, противоположном оси Х, путем расположения собирающей линзы 5 на расстоянии l от фотопластинки в области фокусировки зеркальной составляющей записывающего излучения. В общем случае фокусное расстояние f₂ и апертура линзы 5 не равны соответствующим значениям записывающей линзы, а выбираются из необходимых условий восстановления изображения объекта в плоскости изображения 6. Для данной апертуры восстанавливающей линзы, как это видно из фиг. 2, выбранное положение является наилучшим, поскольку позволяет получать минимальные потери при восстановлении изображения.The hologram is recorded while illuminating the photoplastics 3 of the subject PR and the reference OP wave. After the manifestation, the hologram 4 (see Fig. 2) is installed in its original place and illuminated by the wave of the conjugate reference SOP. The image of the object is observed in the direction opposite to the X axis by arranging the collecting lens 5 at a distance l from the photographic plate in the focusing region of the mirror component of the recording radiation. In the general case, the focal length f ₂ and the aperture of lens 5 are not equal to the corresponding values of the recording lens, but are selected from the necessary conditions for restoring the image of the object in the image plane 6. For a given aperture of the restoring lens, as can be seen from FIG. 2, the selected position is the best, since it allows to obtain minimal losses during image restoration.

В качестве примера конкретного выполнения способа получали голограммное изображение микрополосковой схемы. Луч лазера ЛГ-52-1 разделялся на предметный и опорный. Предметный луч, отраженный от объекта пропускали через линзу с фокусным расстоянием f= 40 мм. As an example of a specific implementation of the method, a hologram image of a microstrip circuit was obtained. The laser beam LG-52-1 was divided into subject and reference. An object beam reflected from an object was passed through a lens with a focal length f = 40 mm.

В плоскости фотопластинки типа ЛОИ-2 наблюдали резкое изображение объекта. Во время записи изображения фотопластинку освещали опорной волной под углом 30 град. к направлению предметного луча Х. A sharp image of the object was observed in the plane of the LOI-2 type photographic plate. During image recording, the photographic plate was illuminated with a reference wave at an angle of 30 degrees. to the direction of the object beam X.

После проявления в стандартном проявителе типа Д-19, фотопластинку устанавливали на прежние место и освещали сопряженной волной. На расстоянии l от плоскости голограммы в направлении Х помещали объектив видеокамеры, изображение объекта наблюдали на телевизионном экране установки "Схема-2". After developing in a standard developer of the D-19 type, the photographic plate was reinstalled and illuminated by a conjugate wave. A camera lens was placed at a distance l from the hologram plane in the X direction, the image of the object was observed on the television screen of the Scheme-2 setup.

В результате сравнения качества изображения, получаемого предлагаемым способом и прототипом было выявлено следующее. В предлагаемом способе по сравнению с прототипом в 3 раза повышалась яркость восстанавливаемого с голограммы изображения. Это связано с тем, что при обычной схеме восстановления, например в прототипе, за голограммой распространяется расходящаяся волна, в то время как в предлагаемом способе при восстановлении за голограммой распространяется сходящаяся волна, что приводит к повышению качества регистрируемой предлагаемым способом волны, несущей изображение объекта. As a result of comparing the image quality obtained by the proposed method and the prototype, the following was revealed. In the proposed method, compared with the prototype 3 times increased the brightness of the image restored from the hologram. This is due to the fact that in the usual restoration scheme, for example, in the prototype, a diverging wave propagates behind the hologram, while in the proposed method a converging wave propagates behind the hologram, which leads to an increase in the quality of the wave recorded by the proposed method that carries the image of the object.

Таким образом, предлагаемый способ, обладая простотой технической реализации, позволяет получать изображение более высокого качества, чем в обычном методе восстановления голограмм сфокусированных изображений, при этом предлагаемый способ позволяет снизить требования к оборудованию, реализующему метод получения голограмм высокого качества, в отличие от других известных методов. (56) Авторское свидетельство СССР N 848998, кл. G 01 B 9/021, 1981. Thus, the proposed method, having the simplicity of technical implementation, allows you to obtain a higher quality image than in the usual method of restoring holograms of focused images, while the proposed method can reduce the requirements for equipment that implements the method of obtaining holograms of high quality, in contrast to other known methods . (56) Copyright certificate of the USSR N 848998, cl. G 01 B 9/021, 1981.

Авторское свидетельство СССР N 1310624, кл. G 01 B 9/021, 1987. USSR copyright certificate N 1310624, cl. G 01 B 9/021, 1987.

Claims

METHOD FOR OBJECT HOLOGRAPHIC IMAGE, including illumination of an object with coherent radiation, focusing of radiation reflected from an object, recording of a hologram of a focused image and reconstruction of an image by an off-axis conjugate wave, characterized in that, in order to increase brightness, the radiation reflected from the object is divided into mirror and diffuse components, the hologram of the focused image is recorded in the plane of combining the mirror and diffuse components, and when restoring the image The lenses place the collecting lens in the focus area of the mirror component of the recording radiation and form an image of the object in the image plane of this lens.