Аберрации голографические

Несмотря на указанные трудности, задача получения приемлемых значений сферических и хроматических аберраций для кино-голографических объективов существенно упрощается тем, что каждое элементарное голографическое изображение одного ракурса формируется узким пучком света, проходящим через малое сечение зрачка объектива. Поэтому допустимые значения сферических и хроматических аберраций голографических объективов следует устанавливать для элементарных пучков света с диаметром поперечного сечения пучка, соответствующим диаметру зрачка глаза наблюдателя, примерно равному 4 мм из условия получения хорошего качества изображения их можно принять равными 2 угловым минутам для указанных элементарных пучков. [c.129]

ОПТИЧЕСКИЕ АБЕРРАЦИИ ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ [c.89]

Впервые метод коррекции изображений с помощью голографических компенсаторов был применен для коррекции линзовых аберраций. Так, на. этапе изготовления голографического компенсатора на фотопластинке Ф получают голограмму искажающего. элемента — аберрационной линзы Л (рис. 17, а). При компенсации аберраций (рис. 17, 6) голограмму Г располагают по отношению к линзе в том же положении, как и при регистрации, и через нее осуществляют наблюдение [c.54]

Контроль ко.эффициента преломления оптических элементов, выявление неоднородности стекла, включений типа пузырей и свилей являются важными. этапами контроля качества оптических изделий. С конца прошлого столетия основным оптическим инструментом, применяющимся для количественных измерений прозрачных неоднородных материалов, был интерферометр Маха-Цендера, на основе которого разработаны теневые и интерференционные методы контроля. Ограничением ЭТИХ методов являются аберрации оптических систем самого интерферометра. Методы голографической интерферометрии позволяют компенсировать аберрации и тем самым существенно улучшать качество проводимых измерений. [c.105]

С помощью голографических методов удается восстанавливать световую волну, содержащую информацию о фазовых неоднородностях исследуемого объекта и свободную от аберраций оптической системы. Тем самым упрощается процесс количественной расшифровки и повышается точность полученных результатов. [c.233]

Описанный метод голографической интерферометрии получил название метода двух экспозиций. Существует метод двух разделенных голограмм, когда получают две голограммы — одну без потока (нулевую), которая содержит информацию об аберрациях оптической системы, другую — исследуемого объекта (объектная голограмма). [c.237]

Волновая аберрация Фл тождественно равна нулю, если падающая волна будет точной копией одной из волн записи, а тХ/Хо= 1. На этом явлении основано голографическое восстановление волновых полей сложных объектов. В остальных случаях Фд отлична от нуля и может быть представлена в виде ряда [c.21]

Рассмотрим голографическую запись ДЛ с использованием чисто сферических волн и найдем выражение для ее сферической аберрации. Его легко получить из уравнения (1.18), положив у — у = Q, Ь = 0 и = 0 [c.27]

Ган М. А. Аберрации третьего порядка и основные параметры осесимметричных голографических элементов.— Оптика и спектроскопия, 1979, т, 47, вып. 4, с. 759—763. [c.220]

Другим возможным способом коррекции аберраций решетки является изменение шага и формы штрихов по ее поверхности. В этом случае величина р (у, г) в выражении для функции оптического пути (7.5) является нелинейной функцией координат, подбираемой таким образом, чтобы скомпенсировать изменение оптического пути для данной точки поверхности по сравнению с главным лучом. Решетки этого типа могут изготовляться как нарезными, так и голографическими на заготовках различной формы — от плоской до сложной асферической. [c.264]

Голографические решетки по принципу изготовления и характеристикам наиболее близко соответствуют понятию идеальной решетки. Структура штрихов такой решетки образуется в результате интерференции световых пучков от двух когерентных источников, расположение которых подбирается для наилучшей коррекции аберраций в заданном спектральном диапазоне. Процесс изготовления включает запись интерференционной кар- [c.266]

Дальнейшее развитие двухэлементной схемы спектрометра состоит в использовании голографической решетки вместо нарезной с равномерными штрихами и оптимизации формы решетки и распределения штрихов для компенсации спектральных аберраций (в основном меридиональной расфокусировки и полевых аберраций) [41]. Оптимизация по методу, предложенному в работе [42] (см. п. 7.2.3), дает для решетки с радиусом 1 м улучшение разрешения в области 3—6 нм в среднем в 2—4 раза в зависимости от внеосевого положения источника. Последняя стадия [c.288]

Приходится учитывать несколько таких функций, приводящих к различным видам потерь пространственной информации в голографических системах. Эти потери обусловлены прежде всего дифракционными ограничениями, связанными с конечными размерами (апертурой) голограммы, далее, аберрациями, возникающими при формировании сигнала в плоскости голограммы при записи и в процессе восстановления волнового фронта (т. е. во всех звеньях голографической системы), и, наконец, — отличием реальной ЧКХ записывающего материала от идеальной, т. е. различным пропусканием через второе звено различных частот сигнала. К существенным потерям пространственной информации приводят также шумы и нелинейность регистрирующего материала. [c.84]

С голографическим процессом Габор впервые столкнулся при работе с брэгговским микроскопом. Перед Габором стояла задача улучшить качество изображения в электронном микроскопе он должен был скорректировать сферические аберрации электронных линз — задача, гораздо более сложная, чем коррекция аберраций оптических линз. Электронные линзы образуются магнитными полями, и их свойства нельзя проконтролировать с такой точностью, которая достигается в случае оптических линз. Габор нашел остроумное решение, которое не имело почти ничего обш,его с традиционной электронной микроскопией. Он записывал рассеянное поле от освещенного объекта, а затем восстанавливал поле с помош,ью световых волн. При этом сферическая аберрация как бы переносится в оптическую область, в которой ее можно скорректировать, применяя хорошо известные методы линзовой техники. Прежде чем предложить проект нового электронного микроскопа, Габор продемонстрировал возможность метода, используя оптические волны как для записи, так и для восстановления. [c.14]

Эта аберрация вызывается тем, что материал линзы имеет различные коэ( ициенты преломления для разных оптических частот. В когерентных системах формирования изображения, включая голографию, такая аберрация несущественна, поскольку в этом случае для освещения используется монохроматический свет. Одним из исключений являются голографические оптические элементы (см, 10.8) и голографические дифракционные решетки. [c.66]

Таким образом, мы кратко обсудили вопросы формирования изображения, а также различные параметры и свойства, от которых зависит изображение как в обычных, так и в голографических системах формирования изображения. Строго говоря, голографический процесс не является процессом формирования в обычном смысле, особенно когда речь идет о восстановлении мнимого изображения. Формирование изображения означает, что световое поле проецируется или переносится с одной плоскости на другую. Если этот перенос является абсолютно линейным, то система формирования изображения свободна от любых аберраций. В голографии воспроизводится исходный волновой фронт, и, следовательно, перенос осуществляется как бы сам на себя. Несмотря на эти фундаментальные различия, изображения, получаемые в обычных оптических системах, и изображения, восстанавливаемые с голограммы, могут описываться одними и теми же параметрами, вычисляемыми одинаковыми методами. [c.76]

Точное формирование изображения без аберраций, изменения размеров или искажения требует выполнения двух условий. Первое условие состоит в том, чтобы при записи и восстановлении голограммы используемый свет имел одну и ту же длину волны. Второе условие — направление распространения и форма волнового фронта, падающего на голограмму при восстановлении,— должно либо точно соответствовать опорному пучку, использованному при записи, либо его комплексному сопряжению. Комплексно-сопряженным называют такой волновой фронт, который имеет одинаковую форму с исходным, но распространяется в противоположном направлении. На рис. 1 иллюстрируются эти случаи простой схемы записи, формирования мнимого изображения и формирования сопряженного (действительного) изображения. Следует заметить, что относительно голографической пластинки положения точек фокусировки опорного пучка на рис. 1, а и восстанавливающих пучков на рис. 1, б и б остаются одними и теми же. Если голограмма записана в тонком слое эмульсии, то кроме рассмотренных возможны и другие схемы восстановления, которые обеспечат формирование неискаженного изображения. Чтобы найти соответствующие геометрические конфигурации, рассмотрим запись голограммы по схеме рис. 2, а в случае, когда волновые фронты, создаваемые падающими на нее сигналом и опорной волной, записываются в виде [c.242]

Важные вопросы, связанные с голографическими аберрациями и эффектами, обусловленными толщиной слоя эмульсии, изложены в 2.4, и здесь мы их не будем обсуждать, разве что попутно. [c.258]

В сопряжении типа I нас интересуют сопряженные пространства восстанавливающего источника и прямого изображения. Главные лучи здесь позволяют определить положение прямого изображения, связанное с положением точечного восстанавливающего источника. Это представляет интерес, когда необходимо определить влияние сдвига восстанавливающего источника как в голографической микроскопии, так и при исследовании голографических деформаций, связанных со смещением восстанавливающего источника или голограммы, при рассмотрении голографических аберраций формирования изображения матричными голографическими элементами и при записи или восстановлении с помощью протяженных источников. [c.260]

Специалисты в области голографической микроскопии редко пользуются изменением масштаба изображения за счет применения различных длин воли для записи голограмм и восстановления изображения. Действительно, в диапазоне длин волн видимого света, применяемого для записи и восстановления, величина находится в пределах 0,57—1,75. Даже при использовании когерентного ультрафиолетового лазера для регистрации величина остается меньше 10. Ограниченный диапазон изменения величины и меры, которые необходимо предпринимать, чтобы избежать аберраций, связанных с применением различных длин волн при записи и восстановлении, приводит к тому, что увеличение изображений таким способом редко используется в голографической микроскопии. [c.621]

Местоположение объекта и окружающая его обстановка создают дополнительные проблемы при конструировании голографического микроскопа. Большинство объектов окружает не воздух, и их нельзя закрепить на покровном стекле. Многие объекты находятся в жидкостях, как, например, кристаллы, растущие из расплава. Некоторые объекты находятся в вакуумных камерах или в камерах высокого давления. В тех случаях, когда объект помещен в отдаленное или физически недоступное место, конструктор должен предусмотреть, каким образом объектное поле подвести к плоскости фотопленки с возможно меньшими аберрациями. Может оказаться, что оптические устройства размещаются также не в воздухе. Поэтому необходимо учитывать влияние окружающей среды, особенно если она является турбулентной или рассеивающей значительное количество света. [c.629]

ГОЭ можно рассматривать как запись оптической интерференционной картины, такой, что в каждой точке регистрирующего материала поверхность интерференционных полос является зеркальной и отражает входной луч в выходной. Такой подход справедлив только для частной пары сопряженных волн, для которых рассчитывается ГОЭ. Подход полезен тем, что позволяет найти поверхностную решетку, которая действительно определяет геометрию формирования изображения голографическими элементами. Эта поверхностная решетка представляет собой геометрическое место точек, в которых пересекаются зеркальные интерференционные плоскости с поверхностью материала, на котором записывается голограмма. Чтобы быть точными, это поверхность регистрирующего материала, из которой выходят преобразованные или дифрагированные волны. Поверхностная решетка плоской и объемной голограмм полностью определяет изображающую геометрию, т. е. положение изображения, аберрации, увеличение и т. п., какой бы волновой фронт ни преобразовывался ГОЭ. (К счастью, на эффективность ГОЭ, т. е. на амплитуду преобразованного волнового фронта, оказывают влияние другие факторы.) [c.635]

Голографические и обычные оптические элементы имеют одно общее важное свойство любой отдельный элемент может быть изготовлен так, что он будет иметь нулевые или малые аберрации для одной пары сопряженных точек. При этом для других сопряженных точек возникают аберрации. Чтобы избежать аберраций в некоторой протяженной области поля зрения или зрачка, в систему вводят дополнительные элементы. Параметры дополнительных элементов позволяют конструктору уменьшить аберрации системы в целом. В этом смысле задача разработчика состоит в том, чтобы определить, какие элементы и в какое место системы их нужно вставить, чтобы они действительно позволили устранить аберрации. [c.642]

Ранее вторые производные оптических величин встречались уже дважды в п. 3.2, когда анализировали аберрации голографически восстановленных изображений, и в п. 4.24, когда рассматривали абсолютную локализацию. В гл. 4 учитывали только первые производные о состоятельности такого приближения см., например, в [4.192, гл. 12]. Теперь сначала подробно рассчитаем вторую производную от оптической разности хода лучей, которая связана с кривизной интерференционных полос при этом будет рассмотрен случай фиксированной позиции наблюдателя. Затем покажем, как на основании информации, полученной на поверхности тела, и с помощью основных соотношений механики сплошных сред, могут быть вычислены механические величины для подповерхности областей тела. В этих соотношениях вторые производные от оптических величин будут присутствовать неявно, поскольку отправной точкой будут являться оптически измеренные механические величины на поверхности, [c.164]

Голографические (или 10лограммные) оптические. элементы (ГОЭ) представляют собой голограммы, на которых записаны волновые фронты специальной формы. ГОЭ можно сконструировать для преобразования любого входного волнового фронта в любой другой выходной фронт независимо от параметров материала подложки, например от кривизны или показателя преломления. С их помощью возможна коррекция аберраций оптических систем, в таком случае ГОЭ выступают в качестве составных. элементов сложных оптических приборов. ГОЭ используют и как самостоятельные оптические элементы в качестве линз, зеркал, дифракционных решеток, мультипликаторов и др. [c.49]

Преимуществом голографическото метода является и то, что решетки могут быть изготовлены весьма больших размеров, например 600X400 мм. Голографические решетки превосходят обычные, нарезаемые механическим способом, по таким параметрам, как максимальная пространственная частота и размеры, отношение сигнал/шум, возможность коррекции аберраций и т.п. [c.64]

Идея голографических фильтров была впервые поставлена на обсуждение А. Ван дер Люгтом в 1963 г. [61] (более доступна его статья [И]) в связи с их возможным использованием при детектировании (обнаружении) сигнала. С того времени сфера применения фильтров была расширена и включает коррекцию ( выравнивание ) аберраций в оптических системах, компенсацию движения изображения и т.д. Прежде чем рассматривать применение, нам необходимо ознакомиться с основными принципами работы фильтра этого типа. [c.116]

Ниже, однако, рассмотрены осевые ДЛ, аксиально симме-tpH4HHe структуры которых создают не только голографически, но и путем фотонабора на специальном оборудовании. Для осевых линз, как легко убедиться, осевое и внеосевое разложения эйконала записи ДЛ совпадают. Центры кривизны падающей и дифрагированной волн, как правило, располагаются вблизи от положения центров кривизны волн записи (поскольку в этой области аберрации минимальны), т. е. вблизи оси z в данном случае. Таким образом, для осевых ДЛ осевое разложение дает почти такие же результаты, как и внеосевое. [c.22]

Достигнутые в последние годы успехи в изготовлении нарезных и голографических решеток на подложках асферической формы, с переменным шагом и кривизной штрихов позволили существенно улучшить параметры спектральных приборов за счет коррекции аберраций как в классической роуландовской так и в нетрадиционных схемах их установки. В настоящее время можно рассчитать и изготовить высокоэффективные дифракционные решетки рентгеновского диапазона, оптимизированные в заданном диапазоне длин волн для данной геометрии установки и способные давать стигматическое изображение с высокими спектральным и пространственным разрешениями, не уступающими разрешению решеток в видимой области спектра. [c.249]

В настоящей главе рассматриваются наиболее важные для практических приложений характеристики рентгеновских отражательных дифракционных решеток как классических (плоских и сферических с равномерными прямолинейными штрихами), так и неклассических (нарезных и голографических решеток с компенсацией аберраций путем асферизации формы и варьирования распределения штрихов), сопоставляются экспериментальные данные по эффективности реальных решеток различных типов с теоретическими оценками. [c.249]

Голографические решетки свободны от сферической аберрации, поэтому могут иметь большую апертуру. При использовании тороидальных подложек такие решетки не имеют астигматизма в широкой области спектра и могут иметь плоское фокальное поле, что очень важно для регистрации спектров координаточув-ствительными фотоэлектрическими детекторами. Широкий набор голографических решеток с исправленными аберрациями для рентгеновской и крайней УФ-области спектра 3—170 нм изготовляется фирмой Жобен Ивоня [451. Среди них — решетки на тороидальных подложках о углом отклонения пучка 140—172°, плотностью штрихов от 450 до 3000 мм , имеющие разрешение % й к = 10 - -3-10 и значение астигматизма, на порядок меньшее по сравнению с обычными сферическими решетками. [c.267]

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]

В гл. 7 будет показано, что если в качестве опорной используется одна и та же плоская волна как для записи голограммы, так и для восстановления голографического изображения, то воспроизводится точный исходный волновой фронт и изображение оказывается свободным от каких-либо аберраций. Однако если при восстановлении изображения намеренно (например, для обеспечения увеличения) или ненамеренно изменяют либо длину волны, либо геометрию опорного пучка, то возникнут аберрации. Формулы для вычисления увеличения были получены в параксиальном приближении. При этом, за исключением искажения трехмерного изображения, обусловленного различием в значениях продольного и поперечного увеличений, в восстановленном изображении не должно возникать каких-либо иных аберраций. Однако, используя более точные формулы, можно показать, что аберрации возникают всякий раз, когда восстанавливающий пучок отличается от опорного, применявшегося при регистрации голограммы. Эти аберрации можно классифицировать по тем же признакам, что и в обычных системах формирования изображения, а именно сферическая аберрация, кома, кривизна поля, астигматизм и дисторсия [10, 9, 4, 6, 1]. [c.72]

В обычных системах формирования изображения, использующих стеклянные линзы, главное значение ил1еют аберрации. При этом во многих случаях отношение сигнал/шум (ОСШ) оказывается очень большим, поэтому с ним обычно не связано никакой проблемы. Однако для голографических систем картина совсем противоположная. Выше мы упоминали, что голографическое изображение, свободное от аберраций, получить довольно просто. Однако для голографических изображений характерны большие шумы, что связано с наличием различных дефектов в регистрирующих материалах. Поэтому во многих голографических применениях ОСШ играет значительную роль. [c.75]

В случае когда голограмма Фурье применяется в качестве пространственного фильтра (в таких применениях, как корреляционный анализ или винеровская фильтрация), обычно необходимо использовать одну из таких схем записи, в которых фурье-образ объекта совмещается с плоскостью записи голограммы. Хотя теоретически голограмма Фурье — Фраунгофера представляет собой наилучший выбор для этой цели, поскольку она позволяет свести к минимуму голографические аберрации, требования к величине аберраций используемого объектива столь жесткие, что, если требуется высокая разрешающая способность, стоимость объектива может оказаться ограничивающим фактором для некоторых применений. [c.194]

Это, по-видимому, наиболее важная схема голографического процесса (см. гл. 4). С точки зрения геометрии такая схема представляет собой частный случай безлинзовой голограммы Фурье (г/о=г/г), хотя обычно здесь запись осуществляется, когда объект[1ый и опорный пучки расположены в передней фокальной плоскости линзы [23]. Соотношение сопряжения для голограмм Фурье можно получить, если заменить 1/tg 0 на xjy . Если восстанавливающий пучок коллимирован, то в изображении полностью отсутствуют аберрации при любом угле падения восстанавливающего пучка это объясняется тем, что для любой точки объекта такая голограмма должна менять падающую плоскую волну на другую плоскую волну такое изменение может происходить без внесения аберраций. Практически это означает, что для точного определения угловых и линейных координат голограммы не требуется избавляться от Эберраций. [c.273]

Рис. 4. Сравнение голографической записи и обычной фотографии при воздействии атмосферы (моделируемой стеклянной пластинкой), а — обычное изображение б —голографическое восстановленное изображение в — среда, создающая аберрации (рассеивающее стекло) г — обычное изображение, получепное сквозь стекло д — восстановленлое голографическое изображение после его прохождения сквозь стекло.

В ЭТОМ параграфе мы подробно рассмотрим, как накапливался опыт и совершенствовались методы в голографической микроскопии. Мы проанализируем природу голографического увеличения и изменения масштаба, рассмотрим влияние увеличения изображений и вопросы балансирования аберраций. Мы подробно ознакомим с методами голографии, используюш,ими микроскопию с предварительным и последующим увеличением. Обсудим соответствуюш,ие уравнения для голографической микроскопии. Основное внимание будет обраш,ено на их пригодность для поиска метода, предпочтительного для данного применения. Мы выделим те конструктивные решения, которые должны быть приняты в конкретных применениях голографической микроскопии. В этом параграфе рассматриваются не красивые теоретические идеи, а схемы, которые найдут практическое применение. [c.620]

Таким образом, для большинства применений голографической микроскопии выбирают (i=/n=l, т. е. Му1.л=1- Для минимизации аберраций опорная и восстанавливающаяся волны согласуются между собой по возможности точно. Обычно выбирают плоские волны, делая z =z =oo и Мпопер=1- Но как при этом получить увеличенное изображение объекта [c.621]

Обозначения, которые мы используем, соответствуют принятым в литературе. В частности, основные сведения по аберрациям можно найти в работе [2]. Латта [6] исследовал количественные характеристики аберраций и выполнил также большую оригинальную работу по определению хода лучей для анализа и конструирования ГОЭ [71. Анализ голографических элементов, имеющих высокую оптическую эффективность, основан на теории толстых голограмм, развитой Котельником [5]. Многие вопросы достаточно полно освещены в книге Кольера и др. Оптическая голография [31. [c.634]

Голографические оптические элементы с успехом используются как внеосевые криволинейные зеркала или сдвинутые дедентриро-ванные линзы. Иными словами, они вносят в систему относительно большие абберрации, как правило астигматизм и кому. Кроме того, применение ГОЭ вызывает большую дисперсию, что приводит к необходимости использовать монохроматический свет или применять другие реилительные меры (другие ГОЭ), чтобы получать изображения хорошего качества. Решить эту проблему можно также путем изготовления систем с необычными геометрическими конфигурациями и особыми спектральными характеристиками. В на-цшх исследованиях большой уровень аберраций и значительная дисперсия играли отрицательную роль, но в других случаях, разумеется, они могут представлять интерес, например в спектроскопических исследованиях. [c.642]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...