ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сравнение характеристик голографических и линзовых систем из "Передача и обработка информации голографическими методами " По характеристикам системы судят о возможности ее использования для решения тех или иных задач. Одним из важных вопросов является вопрос о целесообразности использования голографического метода в различных случаях. На начальном этапе развития голографии исследователи довольно часто применяли этот метод без достаточного на то основания только потому, что возможности его казались безграничными. Это происходило из-за отсутствия ясных представлений о возможности голографических систем и потому, что не существовало систематического сравнения характеристик систем линзовых и голографических. [c.119] Сравнивая возможности линзовых и голографических систем, надо иметь в виду два варианта их использования. В одном, назовем его вариантом А, изображение объекта или информацию получают и обрабатывают в реальном времени в присутствии самого объекта, и в этом варианте необходима только конечная запись. [c.119] Совершенно очевидно, что вариант А может быть просто осуществлен линзовой системой, а в случае голографической системы можно считать, что голограмма соответствует линзе. В варианте Б различие между системами заключается в том, что линзовая система создает промежуточное изображение, которое могло бы служить и конечным, в то время как голографическая система создает закодированное изображение (записанный волновой фронт), которое необходимо на втором этапе декодировать (восстанавливая волновой фронт). [c.120] Проведем сравнение систем в этих двух вариантах по следующим характеристикам 1) шумы и помехоустойчивость систем 2) разрешающая способность по плоскости 3) разрешающая способность по глубине и передача объемной информации 4) влияние нелинейности 5) общий объем и виды передаваемой информации 6) чувствительность системы. [c.120] Обычно, оценивая преимущества голограф 1И, говорят о том, что, разделив голограмму, можно по ее куску восстановить изображение всего объекта, тогда как, разделив негатив фотографии, можно по его куску получить только часть изображения. Это положение справедливо лишь для случая Б, когда сравниваются записи, и лишь с условием, что сравнивается не объем передаваемой информации, а лишь поле зрения, занимаемое объектом. Хотя с куска голограммы восстанавливается изображение всего объекта, но восстанавливается уже с худшей передачей мелких деталей, в то время как в куске негатива содержится информация только о части объекта, а разрешение мелких деталей в этой части остается прежнее. Если сравнить со случаем А, то голограмму надо сравнивать с линзой, и здесь нет существенной разницы как ограничение размера голограммы, так и диафрагмирование линзы приводит к одному и тому же результату объект передается целиком, но с худшим разрешением. [c.120] СИМОЙ от царапин, трещин и различных дефектов записывающего материала. Характер влияния шумов в линзовой и голографической системах различен. Как правило, записывающий материал (например, фотопленка) шумит больше, чем линза, и, следовательно, в варианте А в этом отношении проявляется преимущество линзовой системы. В варианте Б, напротив, наличие дополнительной линзовой системы и дополнительного носителя информации приводит в общем случае к увеличению шумов в линзовой системе, в голографической же системе имеется дополнительный вид шумов — пятнистость, возникающая при освещении когерентным светом рассеивающей поверхности. В голографической системе приходится учитывать также фазовые шумы, что приводит к повышению в ней роли шумов. К сожалению, еще нет достаточных данных для количественного сравнения по шумам линзовой и голографической систем. [c.121] Оценивая систему по разрешающей способности, заметим, что в линзовом варианте ограничивающими факторами являются апертура объектива и его аберрации. [c.121] В голографическом варианте факторами, ограничивающими разрешающую способность, также являются ограниченность апертуры голограммы и ее аберрации. Однако создание практически безаберрационных голограмм не встречается с такими трудностями, как при исправлении аберраций объективов. Коррекция аберраций объективов является, как правило, чрезвычайно трудоемкой задачей, которая до конца не решается. В голографии же, как показывает эксперимент, удается сравнительно легко достигнуть дифракционного предела разрешения при определенных размерах голограммы. Кроме того, создание голограмм большего размера является более простой задачей, чем создание объективов с большой апертурой. Следовательно, возможности голографии в отношении достижения высокой разрешающей способности выше, чем возможности лиизовой оптики. [c.121] Как уже говорилось, голограмма восстанавливает волновой фронт, мало отличающийся от волнового фронта, рассеянного объектом. Естественно, что в этом случае в волне содержится информация о пространственном распределении интенсивности света на объекте, т. е. передается информация об объемности объекта, включающая разрешение не только по плоскости, но и по глубине. [c.122] Если сравнивать голографический метод с линзовым в варианте А, то заметных преимуществ голографический метод не несет. Линзовая система формирования изображения формирует волну, также содержащую информацию о пространственном распределении интенсивности в объекте. Потери информации о трехмерности объекта и в том, и в другом методе имеют место при использовании плоского приемника конечного изображения. Оба метода, в смысле передачи объемной информации, в этом случае оказываются равноцецными. Вместе с тем известно, что в случае линзовой системы информацию о трехмерности наблюдаемого объекта можно извлечь непосредственно в процессе наблюдения объекта, в то время как в случае голографии, где осуществляется промежуточная регистрация волнового поля, трехмерная информация (после записи) может извлекаться уже в отсутствие объекта в течение любого необходимого промежутка времени (вариант Б). В этом проявляется существенное преимущество голографической системы перед обычной линзовой. [c.122] Уже отмечалось, что волновой процесс (реальный или записанный без искажений) несет в себе информации больше, чем записанное плоское изображение, и различие заключается прежде всего в информации о распределении света по направлениям. Можно, однако, показать, что предел объема записанной информации определяется размером поверхности, на которой она записана, и либо разрешаюш,ей способностью материала, если она является ограничивающим фактором, либо длиной волны падающего света. Ограниченность размера и разрешающей способности материала, на котором записана голограмма, приводят к некоторой неопределенности в направлениях распространения волны и к увеличению элементов разрешения изображения объекта. В предельном случае общее число различимых деталей плоской проекции объекта и направлений распространения света приближается к предельному числу элементов, различаемых на светочувствительном материале. То же относится и к линзовой оптической системе. Хотя ограниченность информационной емкости светочувствительного материала и не позволяет передать больше информации, потери информации при разных способах записи (голографическом или линзовом) могут быть различны. Преимущество здесь остается за тем видом записи, который лучше согласован с характеристиками светочувствительного материала. [c.123] Предкоррекция или необходимая обработка информации, в частности, правильно выбранное равномерное либо избирательное по частоте или амплитуде усиление сигнала и другие операции могут предотвратить потери информации в информационно узких звеньях. Наибольшее значение имеет обработка информации в звене до записи, которая позволяет устранить избы точноегь, выбрать только необходимую информацию и, таким образом, так сузить ее полосу частот , что она пройдет без потерь через записывающий материал — обычно более узкое звено. Во многих случаях возможности обработки информации в голографических системах больше, чем в линзовых, вследствие чего их использование может оказаться предпочтительным. [c.124] Как правило, линзовые системы в вариантах А и Б более чувствительны. В общем случае одним из важнейших факторов, определяющих чувствительность, являются записывающие материалы. При этом для голо-графических систем чаще требуются материалы с более высокой разрешающей способностью. В го же время известно, что чувствительность материала, даже отнесенная к единице информации, обычно уменьшается при увеличении разрешающей способности. Вместе с чувствительностью материала уменьшается и чувствительность системы в целом. [c.124] Важным различием обычных линзовых и голографических систем является использование естественного некогерентного света в первых и чаще всего пскусствен-ного лазерного света в последних. Конечно, когерентный свет можно использовать для создания изображения в обычных линзовых системах, и вместе с тем существуют приемы, при которых для создания или восстановления голограмм используется естественный свет, но это не является характерным для обеих систем. [c.124] Среди положительных сторон голографического метода можно указать также возможность передачи изображения объекта с большим диапазоном яркостей при использовании материала с ограниченным динамическим диапазоном, что обеспечивается равномерным распределением информации по поверхности материала. [c.125] Вернуться к основной статье