Устройство мультиплексной записи и восстановления изображений

Устройство мультиплексной записи и восстановления изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УСТРОЙСТВО МУЛЬТИПЛЕКСНОЙ ЗАПИСИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, содержащее, последовательно расположенные источник когерентного света, окуляр, объектив, диффузный рассеиватель , диапозитив, держатель с установленной в нем фотопластинкой, диафрагму , канал формирования опорного пучка, регистратор, устройство перемещения и канал формирования восстанавливающего пучка, отличающееся тем, что, с целью увеличения числа записанных изображений без снижения отношения сигнала к шуму при восстановлении, диффузный рассеиватель расположен на устройстве перемещения и в его поперечной плоскости , при этом диапозитив размещен вплотную к диффузному рассеивателю, а регистратор изображения диапозитива размещен от фотопластинки на расстоянии, равном расстоянию от диффузного рассеивателя до фотопластинки при записи, причем диафрагма установлена от фотопластинки на расстоянии L 2 расстояние от диффузного рассеивателя до фотопластинки; f - фокусное расстояние объектива; ( - расстояние между задней фокальной плоскостью окуляра и передней фокальной плоскостью объектива.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g g С 03 Н 1/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Ь;

ЙЙВ яц а "« я

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3562339/18-25 (22) 14.03.83 (46) 07.07.84. Бюл. У 25 (72) В.Г. Гусев и Ю.Д. Копытин (71) Институт оптики атмосферы Сибирского отделения АН СССР (53) 772;99(088.8) (56) 1. Кольер P. и др. Оптическая голография. N., "Мир", 1973, с. 521.

2. Власов Н.Г., Штанько А.E. Новое в спекл-интерферометрии. — Материалы IX Всес. школы по голографии.

Л., ЛИЯФ, 1977, с. 241-266, 268-286 (прототип). (54)(57) УСТРОЙСТВО MYJIbTHIllIEKCHOA

ЗАПИСИ И ВОССТАНОВЛЕНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ, содержащее последовательно расположенные источник когерентного света, окуляр, объектив, диффузный рассеиватель, диапозитив, держатель с установленной в нем фотопластинкой, диафрагму, канал формирования опорного пучка, регистратор, устройство пере;,SU,» 111 9 А

O мещения и канал формирования восстанавливающего пучка, о т л и ч а ю " щ е е с я тем, что, с целью увеличения числа записанных изображений без снижения отношения сигнала к шуму при восстановлении, диффузный рассеиватель расположен на устройстве перемещения и в его поперечной плоскости, при этом диапозитив размещен вплотную к диффузному рассеивателю, а регистратор изображения диапозитива размещен от фотопластинки на расстоянии, равном расстоянию от диффузного рассеивателя до фотопластинки при записи, причем диафрагМа установлена от фотопластинки на рас- Я стоянии L = I -Ц+"-)-, где 2 — расстояд Э .ние от диффузного рассеивателя до фотопластинки; f — фокусное расстояние объектива; Ь вЂ” расстояние между задней фокальной плоскостью окуляра н передней фокальной плоскостью объектива.

1101779

Изобретение относится к устройст-, вам голографической записи и восстановления иэображений и может быть использовано для записи и хранения голографической информации. 5

Известно устройство мультиплексной записи и восстановления изображений, с помощью которого на фотопластинке с использованием опорного пучка записывается голограмма изображения 10 диапозитива, затем изменяют угол падения опорного пучка на фотопластинку и записывают на ней же голограмму иэображения другого диапозитива и т.д, При восстановлении записи вы- 15 деление изображений осуществляют с

/ помощью восстанавливающего пучка., Если он падает на голограмму под тем .же углом, что и опорный пучок при записи, то выделяется соответствуюиее изобраиевие диапозитива (1) .

Недостаток устройства — малое число записанных изображений без снижения сигнала к шуму при восстановлении. Для одного опорного пучка записывается одно изображение диапозитива.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устI 30 ройство мультиплексной записи и восстановления изображений, содержащее последовательно расположенные источник когерентного излучения, окуляр, объектив, диффузный рассеиватель, диапозитив, держатель с установленной в нем фотопластинкой, диафрагму и регистратор. Когерентное излучение, расширенное коллимирующей оптической системой из окуляра и объектива, параллельным пучком sa счет совпадений задней фокальной плоскости окуляра с передней фокальной плоскостью объектива освещает диффузный рассеиватель, расположенный вплотную к объективу. Рассеянное излучение освещает диапозитив и вплотную расположенную к нему фотопластинку. На фотопластинке регистрируется изображение диапозитива при нескольких одинаковых экспозициях 50 с одним и тем же поперечным смещением фотопластинки между каждыми двумя последовательными экспозициями, затем повторяются эти операции с другими диапозитивами на той же не" 55 проявленной фотопластинке с другими величинами смещения между каждыми двумя последовательными экспоэнциями. После проявления просвечивают фотопластинку и положительную линзу, установленную эа ней, когерентным параллельным пучком, а в фокальной плоскости линзы на интерференционную полосу многоэкспоэиционной спеклинтерферрограммы устанавливают щелевую диафрагму, с помощью которой фильтруют соответствующее данной интерференционной полосе изображение диапозитива в плоскости иэображения линзы, предметной плоскостью для которой является плоскость фотопластинки (2) .

Недостаток укаэанного устройствамалое число записанных изображений без снижения сигнала к шуму при восстановлении. В известном устройстве, основанном на многоэкспозиционной спекл-интерферометрии, ограниченный динамический диапазон фотоэмульсии пластинки ограничивает число экспозиций и, как следствие последнего, число записанных иэображений.

Целью изобретения является увеличение числа записанных изображений без снижения отношения сигнала к шуму при восстановлении.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве мультиплексной записи и восстановления иэображений, содержащем последовательно расположенные источник когерентного света, окуляр, объектив, диффузный рассеиватель, диапозитив, держатель с установленной в нем фотопластинкой, диафрагму, канал формирования опорного пучка, регистратор, устройство к перемещению и канал формирования восстанавливающего пучка, диффузный рассеиватель расположен в устройстве перемещения и в его поперечной плоскости,.при этом диапозитив размещен вплотную к диффузному рассеивателю, а регистратор изображения диапозитива размещен от фотопластинки на расстоянии, равном расстоянию от диффузного рессеивателя до фотопластинки при записи, причем диафрагма размещена от фотопластинки на расстоянии Ь = 2 - 1 /> где

2 — расстояние от диффузного рассеивателя до фотопластинки; f — фокусное расстояние объектива; Ь расстояние между задней фокальной плоскостью окуляра и передней фокальной плоскостью объектива .

На чертеже изображена схема устройства.

3 »0

Устройство состоит из установленных последовательно лазера 1, окуляра 2, объектива 3, диффузного .рассеивателя 4 с устройством 5 его перемещения,диапозитива б,фотопластинки .7, щелевой диафрагмы 8, регистратора 9 изображений, канала 10 опорного пучка и канала 11 восстанавливающего пучка. 8 — угол освещения фотопластинки 7 опорным пучком из 1р канала 10.

Устройство работает следующим образом.

Излучение лазера 1 проходит через окуляр 2 и объектив 3. Сходящийся световой пучок освещает вплотную расположенный к объективу 3 диффузный рассеиватель 4 и диапозитив 6, расположенный вплотную к диффузному рассеивателю 4. Радиус кривизны К гп светового пучка в плоскости объектива 3 определяется по формуле

R = > J>, где f — фокусное расстояШьЯ ние объектива 3, Ь вЂ” расстояние между задней фокальной плоскостью оку- 35 ляра. 2 и передней фокальной плоскостью объектива 3. Рассеянное излучение за диапозитивом 6 в плоскости фотопластинки 7 является предметной

ВОлнОЙ и с пОМОщью ОпОрнОгО плОскО 3

30 параллельного пучка из канала 10 на фотопластинке 7 записывается голограмма первой экспозиции. Перед второй экспозицией диффузный рассеиватель

4 с помощью устройства 5 перемещается в поперечной плоскости на величину

О.. На эту же величину 8 диффузный рассеиватель 4 перемещается и перед последующими экспозициями. Число экспозиций N для одного диапозитива определяется из условия (N-1)3 < p, где р — радиус корреляции неоднородностей диффузного рассеивателя 4. Затем повторяется запись для других диапозитивов 6 с другими. величинами перемещений диффузного рассеивателя 4 между экспозициями.

При восстановлении записи в (+1) норядке дифракции с помощью плоскопараллельного пучка из канала 11 изображения, записанных диапозити-. вов 6, регистрируются регистратором

9 в плоскости действительного иэображения, находящейся на расстояни1 от фотопластинки 7, равном расстоя- 55 нию от диффузного рассеивателя 4 до фотопластинки 7 при записи. Многоэкспозиционная голографическая ин1779 4 терферограмма локализуется перед плоскостью действительного изображения на расстоянии, равном радиусу кривизны освещающего диффузный рассеиватель 4 сходящегося светового пучка, т.е. на расстоянии L=f-(14> /a от плоскости фотопластинки 7, где

2 — расстояние от плоскости фотопластинки 7 до плоскости действительного изображения. С помощью целевой диафрагмы 8, установленной на интерференционную полосу в плоскости действительного изображения выделяется изображение диапозитива 6, которому соответствует эта интерференционная полоса.

Для мнсгоэкспозиционной голографической интерферограммы по сравнению с многоэкспозиционной спекл-интерферограммой Отсутствует ограничение на число экспозиций из-за ограниченного динамического диапазона фотоэмульсии пластинки, что позволяет увеличить число записываемых изображений для одного опорного луча в пред. лагаемом устройстве.

Физическая сущность предлагаемого устройства заключается в следующем, Пусть излучение лазера в плоскости окуляра с фокусным расстоянием f

I имеет единичную амплитуду, тогда комплексная амплитуда волны непосредст енно за плоскостью окуляра (х1У1)имеет вид ., где h — длина

;волны лазера. Если (х,у,) — плоскость объектива, то комплексная амплитуда поля в плоскости (х,у,) без учета постоянных множителей, не

,оказывающих влияние на результаты расчета, равна

-1 — (< t) ) Я -1 — Х 1У

2 2 "1 2 г г1 ц, 0(>2) 1-. Це х

СО

Г

LI

P. (1к,-x ) (ц,.1z) 1;

И 2 2 Я (Х24Ч 1

МИЪЦЬ а Ъ| 11(Ъ1а) Ъ аким образом, непосредственно эа объективом получают сходящуюся волну (на что указывает знак в экспонате) радиуса кривизны R =(+ )

R=-,если отрицательно, то волна будет расходящейся.

При многоэкспозиционной записи одного диапозитива путем последова- 5 тельного перемещения диффузного рассеивателя между экспозициями на величину о восстановления интерференционная картина в плоскости локализации, находящейся на расстоянии R от плоскости действительного изображения, представляет собой узкие прямые интерференционные полосы, периодически i чередующиеся в направлении смещения диффузного рассеива- 15 теля. Период чередования интерференционных полос Ь х †., а ширина интерференционных полос 3 х = ")1 следовательно промежуток между полосами в N/2 раз шире, чем интерфе- 20 ренционная полоса, и в таком промежутке можно еще разместить () - 1) интерференционных полос ог других диапозитивов так же,как это выполняется в известном устройстве. Но в нем число экспозиций N мало из-за ма лости динамического диапазона фото-! ! эмульсии, а в голографии эа счет наличия опорного луча это ограничение снимается (аналогом голографии Зб является линейное детектирование с использованием гетеродина, а спеклинтерферометрии — квадратичное детектирование).

В эксперименте, реализующем предлагаемое устройство, использовался

Не-Ne лазер на 0,6328 мкм. В качестве диффузного рассеивателя использовалось матовое стекло из комплекта оптической скамьи с измеренной вели- 4р чиной P = 150 мкм. Для проверки работоспособности устройства первоначально было выполнено 16 экспозиций с maroM 10 мк, а затем 16 экспозиций с шагами соответственно 7,5 и 5 мкм.

При восстановлении интерферограмма локализовывалась в указанном расчетном месте и хорошо выделялась область непрерывающихся интерференционных полос, пригодная для фильтрации с помощью щелевой диафрагмы. технико-экономическая эффективность предлагаемого устройства по сравнению с известными заключается в увс.пичении числа записанных изображе55 ний без гниения отношения сигнала к пуму при DoccTBHQRJIeHèè. В базовом ,, тр birr"r>«записывается изображение диапозитива на фотопластинке в пределах одной област и фотопластинки с использованием одного опорного пучка, затем изменяют угол падения опорного пучка и в пределах той же области фотопластинки записывается изображение другого диапозитива. Чтобы при восстановлении первым опорным пучком восстановленное второе изображение, рассматриваемое как помеха, не перекрывало первое изображение даже частично, что снижает отношение сигнала к шуму, изменение угла rадения опорного пучка при записи второго изображения должно быть достаточным, чтобы помеха даже частично не перекрыла восстанавливаемое изображение.

Таким образом, величина изменения угла падения опорного пучка определяется пространственным размером диапозитива. Число опорных пучков, которые можно использовать для записи изображения помимо этого ограничивается величиной разрешения фотопластинки, которая не позволяет записать голограмму при больших углах падения опорного пучка. Итак, число записываемых изображений определяется числом опорных пучков, а число последних для записи и восстановления без снижения отношения сигнала к шуму, определяется изложенными фактами.

Таким образом, дальнейшее увеличение числа записываемых и восстанавливаемых без снижения отношения сигнала к шуму изображений в пределах одной и той же.области фотопластинки может быть достигнуто, если будет найден метод записи с одним опорным лучом не одного, а нескольких изображений и обеспечены условия вьщеления этих изображений без снижения отношения сигнала к шуму при восстановлении исходным опорным пучком.

Эта задача и решается предлагаемым устройством. физические пределы возможностей предлагаемого устройства заключаются в следующем. Если в качестве диффузного рассеивателя использовать матовое стекло из комплекта оптической скамьи, то измеренный для него радиус корреляции неоднородностей составляет 150 мкм. Для такого радиуса корреляции получено экспериментально

wHcJro экспозиций JJJrsr o>qrrorn диапозитива при величине понеречного смещения 3 = 10 мкм, рпнпое 16.

1101779

Составитель В. Аджалов

Техред Л.Микеш Корректор А. Власенко

Редактор P. Цицика

Заказ 4762/30 Тираж 464 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Это дает возможность при таких условиях записать максимально без снижения отношения сигнала к шуму при восстановлении еще 7 диапозитивов ° Интерферограмма от 9 диапоэи- 5 тива обязательно наложится на кэкую-то из предыдущих и не обеспечится усло вие чистой фильтрации всех изображений. Если базовый объект обеспечи, вает возможность записи 10 диапози..тивов, для которых используется 10 опорных лучей, то следовательно, ;применяя.предлагаемое устройство, для каждого из опорных лучей можно записать еще 7 диапозитивов, обеспе- 15 чив при восстановлении фильтрацию без снижения отношения сигнала .к шуму, и общее число записанных изображений составит

80.

С другой стороны, пространственный размер одного диапозитива может быть достаточно большим, таким что можно только в базовом устройстве записать и восстановить без снижения отношения сигнала к шуму одно изображение, а предлагаемое устройство .обеспечит тогда запись 8 диапозитивов. В общем число возможно записанных изображений в предлагаемом устройстве определяется радиусом корреляции неоднородностей диффузного рассеивателя и минимально возможной величиной поперечного смещения.

Таким образом, предлагаемое устройство мультиплексной записи и восстановления изображений позволяет уве— личить число записанных и восстановленных изображений без снижения отношения сигнала к шуму.