Восстановление изображения точечного источника

В этом параграфе, прежде всего, рассмотрим проблему записи и восстановления изображения точечного источника, поскольку это понадобится в дальнейшем, а затем получение изображения всего предмета и нескольких предметов. [c.41]

Восстановление изображения точечного источника [c.43]

Полученные в 61 соотношения, позволяющие вычислить положение изображений, не следует понимать в том смысле, что каждой точке объекта будет соответствовать точка (в математическом смысле этого слова) в изображении. Как и в любой другой оптической системе, ограничение размеров волнового фронта приводит к тому, что изображение точечного источника имеет вид дифракционного пятна большего или меньшего размера, пропорционального длине волны (см. гл. IX, XV). Упомянутые соотношения описывают только положения центров дифракционных пятен. Что касается их формы, размеров, распределения в них энергии и т. д., то все эти важные свойства изображения определяются формой голограммы и ее раз.мерами, если, разумеется, при наблюдении изображения полностью используется весь свет от голограммы. Если же система, регистрирующая изображение (фотоаппарат или глаз), пропускает часть восстановленной волны, то свойства дифракционного пятна определяются регистрирующей системой. [c.256]

Сначала рассмотрим наиболее общую схему записи голограммы объекта и восстановления изображений. Так как амплитуда предметной волны остается линейной вне зависимости от характера опорной волны, то достаточно рассмотреть объект в виде точечного источника с координатами хо, уо, zq). При этом подразумевается, что угол наклона опорной волны 0 к оси Z достаточен, чтобы можно было разделить действительное и мнимое изображения. Предположим также, что опорная волна излучается точечным источником с координатами Хт, уг, 2г). При восстановлении голограмма освещается сферической волной с центром в точке Хр, ур, Zp). Для простоты будем полагать, что при записи и восстановлении используется длина волны X. Тогда координата восстановленных изображений точечного предмета (х-,, у, z ) будет определяться [19 [c.120]

Второе слагаемое - автокорреляция исходного изображения - в восстановленной картине отсутствует, так как все цифровые голограммы были рассчитаны при Р = 0. Это привело к искусственному очищению поля восстановленного изображения от мешающей составляющей, расположенной в окрестности начала координат. Периодическое повторение изображения точечного источника наблюдается во всех углах [c.107]

Р и с. 62. Голограмма точечного источника света, частично блокированного от фотопленки непрозрачным экраном. Такая голограмма обладает парадоксальным свойством — при восстановлении изображения воображаемый источник света оказывается все еще блокированным несуществующим экраном. [c.102]

Изображение, формируемое первой восстановленной волной, представляет собой изображение точечного опорного источника, в котором распределение амплитуд и фаз описывается импульсным откликом голограммы. [c.39]

В практических голографических системах, как правило, используется диффузное Освещение объекта-транспаранта. Введение рассеивателя перед транспарантом равносильно освещению его большим числом точечных источников. Яркость этнх источников можно считать одинаковой, а начальные фазы волн от них различны. Это приводит к тому, что дифракционные картины от каждого из источников в значительной степени перекрываются. При этом информация о каждой точке объекта более равномерно распределяется по поверхности регистрирующего материала и, следовательно, голограммы и обратно, в каждой точке голограммы содержится информация обо всем объекте. Такое размазывание света от объекта приводит к повышению помехоустойчивости голограммы и к увеличению диапазона яркостей в объекте, который может воспроизвести голограмма. Использование рассеивателя улучшает также наблюдение мнимого восстановленного изображения объекта, так как при использовании рассеивателя оно видно на его фойе. [c.41]

Для голограммы Фурье имеем восстановленное изображение, расположенное в плоскости восстанавливающего точечного источника с координатами (Мв, Ов, гз). [c.184]

Таким образом, в данном случае для восстановления изображения достаточно поместить голограмму в прежнее положение и осветить ее сферической волной единичной амплитуды от точечного источника, помещенного на место протяженного источника h x, у), использованного при записи. [c.251]

Однако могут быть восстановлены и мнимые изображения при простом освещении голограммы от точечного источника, как показано на рис. 5, и наблюдении этого источника через голограмму. Восстановленные мнимые изображения при этом появляются в плоскости точечного источника по разные стороны от него. Расположение этих изображений можно также понять из геометрии, рассмотренной в п. 4.3.4.1. [c.186]

На отражательных голограммах не бывает пятен перекрытия цветов, которые появляются, когда в белом свете восстанавливают обычную просветную голограмму. Такая спектральная селективность связана с наличием системы параллельных интерференционных полос. Однако резкость изображения определяется размером восстанавливающего источника следовательно, чем больше источник похож на точечный, тем выше качество восстановленного изображения. Это ограничение тем слабее, чем ближе находится изображение объекта к плоскости эмульсии, а лучше всего — непосредственно в этой плоскости. Такого положения можно достигнуть, если изображение спроецировать линзой или спроецировать действительное изображение объекта с его голограммы. Часть изображения, находящаяся внутри слоя эмульсии, будет резкой, даже когда оно восстанавливается протяженным источником, например флуоресцентной лампой, но часть изображения, расположенная перед эмульсией или за ней, будет рассеиваться пропорционально расстоянию от точки изображения до плоскости эмульсии. Такой метод голографической записи можно применить для улучшения резкости изображения как в случае пропускающих, так и в случае отражательных голограмм. Применяя этот метод к пропускающим голограммам, необходимо использовать цветные фильтры для исключения рассеяния цветов, поскольку цветовая фильтрация многослойными полосами осуществима лишь в отражательной голографии. [c.490]

Некоторые важные свойства голограмм Фурье используются в микроскопии. Изображение, восстановленное с голограммы Фурье, остается неподвижным при перемещении голограммы. Это позволяет восстанавливать неподвижные изображения с голограмм, записанных на рулонную пленку, в то время как пленка движется. На фотографии восстановленного с голограммы Фурье изображения получаются два действительных изображения, симметричных относительно изображению точечного опорного источника. Голограммы квази-фурье можно формировать без линз, если точечный опорный источник расположен в той же плоскости, что и объект (см. 4.3, т, 1 настоящей книги). [c.627]

В вертикальном направлении приводит к изменению цвета восстанавливаемого изображения. Со стороны плоскости восстановленной синтезированной апертуры наблюдаются яркие многоцветные изображения. Мы видим, что синтезированная апертура локализуется в плоскости, сопряжен ОЙ с плоскостью точечного источника. Отсюда следует, что имеется возможность формирования радужной голограммы безлинзового типа с помощью расходящегося предметного луча, выходящего прямо из узкого отверстия (рис. 3.10). При восстановлении такой голограммы сопряженной волной относительно опорной в плоскости точечного источника синтезируется апертура, через которую просматривается действительное изображение объекта (рис. 3.11). [c.83]

Для определенности рассмотрим две разновидности схемы записи голограммы I) предметная и опорная волны плоские 2) предметная волна сферическая (от точечного источника), а опорная — плоская. Восстановления изображений с голограммы проводятся с помощью монохроматических плоской волны, волной от точечного источника и в белом свете. [c.121]

Обычно в голографической интерферометрии прозрачных объектов изучают плавно изменяющиеся фазовые неоднородности такие, как процессы тепломассопереноса в газах и жидкостях, роста и растворения кристаллов в плазме, ударные волны, напряженные состояния прозрачных моделей, в которых происходят локальные изменения, температуры, плотности, концентрации и других параметров, приводящих к изменению показателя преломления. Этому методу, наряду с достоинствами, присущи некоторые существенные недостатки размытие и ухудшение контрастности интерференционных полос из-за изменения плоскости локализации изображения в процессе записи интерферо-граммы восстановление интерференционной картины на фоне яркого светящегося точечного источника или экрана [24—26]. [c.127]

Рис. 15. Восстановление волнового фронта и образование изображения При освещении голограммы точечным источником.

В качестве ортогонального набора удобно использовать систему функций Уолша, которые легко формируются с помОщью матричного жидкокристаллического ПВМС. Схема записи голограмм показана на рис. 5.19. В ней использовался фазовый ПВМС с числом элементов 8X8, а случайной фазовой маской служило матовое стекло. ПВМС мог формировать набор из 64 ортогональных функций Уолша. Всего в такой схеме было записано до 8 наложенных голограмм За с- Ст отбеливания дифракционная эффективность каждой голограммы достигала 2% при отношении сиг-нал-шум в восстановленном изображении не менее 20 1 (записывались изображения точечных источников — см. рис. 5.20). [c.290]

II змеряемое распределение интенсив-ности в создаваемом прибором изображении некоторого объекта можно представить как свертку аппаратной функции (изображения точечного источника) и функции объекта (распределения интенсивности, которое создавалось бы идеальным прибором). Чем больше ширина аппаратной функции и чем сложнее ее форма, тем большие искажения вносит прибор в функцию объекта. Однако даже при широкой, но точно известной аппаратной функции путем математической обработки измеряемого распределения можно восстановить вид функции объекта, иначе говоря, произвести редукцию к идеальному прибору. Успех решения этой обратной задачи определяется погрешностями при измерениях, т. е. уровнем шумов. Анализ показывает, что при наличии шумов прибор с узкой аппаратной функцией обеспечивает лучшее восстановление функции объекта и, следовательно, характеризуется более высокой разрешающей способностью. [c.368]

Процесс реконструкции (восстановления) объектной волны с помон1,ью голограммы изображен на рис. 1, б. На голограмму Н направляется волна Ws toi o же точечного источника S, к-рый использовался при записи голограммы. Оказывается, что структура голограммы именно такова, что в ре.зультате взаимодействия с EI010 восстанавливающая волпа Ws трансформируется в волну VFq, T04t[0 совпадающую с объектной НОЛ нон Wq, записанной на голограмме. [c.509]

Качество аь устических голографических изображений. Качество акустич. голограмм и восстановленных по ним изображений зависит от большого числа факторов. К ним относятся чувствительность акустич. гологра-фич. системы, угловое разрешение, разрешение по глубине (по продольной координате), наличие геом. и частотных искажений. Чувствительность у — мин. (пороговое) звуковое давление, воспринимаемое приёмной частью голографич. системы обычно выражается в единицах Па/у Гц. У лучших голографич. систем V=10 —10 Па/у Гц. Угловое разрешение 9ф — мин. угловое расстояние между двумя точечными источниками, различаемыми раздельно на голограмме зависит от волнового размера приёмной апертуры акус- [c.513]

Главным элементом в устройствах восстановления (визуализации) голограмм является источник света (рис. 3.7, б). Для восстановления голограмм Фурье или Френеля необходим точечный источник квазимонохроматического света. Существующие лазеры для этой цели использовать невыгодно из-за их чрезмерной мо-лохроматичности, с которой связано появление шума диффузности ва восстановленном изображении. Для сохранения четкости восстановленного изображения относительная полоса частот источника света должна определяться соотношением [c.62]

Примеры простейших изображений, восстанавливаемых с таких стереоголограмм, синтезированных по методу симметрирования, показаны на рис. 6.2, а, б. Как видно из этих рисунков, рассматривая цифровую стереоголограмму, наблюдатель одновременно одним глазом и в одной плоскости видит два сопряженных изображения. При этом если на одном изображении наблюдается стереоэффект (один тест-объект выступает вперед), то на втором изображении наблюдается псевдоскопия (объект, который прежде выступая вперед, отступает на задний план). Таким образом, в случае восстановления изображений, показанных на рис. 6.2, наблюдаются пять планов средний план, совпадающий с плоскостью точечного источника, и по два плана спереди и сзади от точечного источника. [c.119]

Для того чтобы с помощью синтезированных фильтров можно было обрабатывать изображения большой площади, они должны записываться с достаточно большой пространственной частотой. Для увеличения пространственной частоты фильтра в [192] был предложен метод голографического копирования. На рис. 7.15 приведена схема копирования фильтра для увеличения его пространственной несущей. Изображение, восстановленное с помощью линзы с синтезированного на ЦВМ фильтра — голограммы Г, освещенной плоской волной когерентного света, используется в качестве нового изображения для получения нового фильтра по классической схеме Ван дер Люгта [214]. При этом для формирования нового фильтра используется только изображение, восстановленное в +1 порядке дифракции, остальные дифракционныр порядки экранируются посредством диафрагмы Д. В качестве опорного источника можно использовать либо плоскую монохроматическую волну S, как показано на рис. 7.15, либо точечный источник со сферическим волновым фронтом, расположенный в одно11 плоскости с изображением, восстановленным с синтезированно11 голограммы-фильтра. При этом расстояние между источником и + 1 дифракционным порядком должно быть не меньше размера входного транспаранта в установке фильтрации. Это условие обеспечивает получение нового фильтра с большей пространственной частотой. Для случая плоской опорной волны, падающей в плоскость фильтра Ф, пространственная частота на фильтре зависит от угла падения Т опорной волны на фильтр. Чем больше угол, тем выше пространственная частота. Этот метод повышения пространственной несущей нашел применение для синтеза фильтров в различных задачах фильтрации [63, 112]. [c.154]

Общим для рассмотренных слутаев регистрации голограмм сфокусированных изображений является использование опорных волн от точечного источника - плоских или сферических. Однако для таких голограмм возможно применение более широкого класса опорных волн. В работе [25] Л. Роузен соо цил об осуществлении восстановления изо ажений с помощью сфокусированных голограмм, зарегистрированных с использованием протяженного опорного источника. Оказалось, что для таких голограмм отпадает необходимость в компенсации протяженности источника путем точного воспроизведения геометрии схемы регистрации [36—37J или использования других приемов [38]. Поэтому в качестве восстанавливающего пучка может быть использовано излучение 1фотяженного монохроматического источника. Эта возможность была продемонстрирована путем регистрации голограмм сфокусированных изобр ений диффузно отражающих объектов с помощью опорного пучка, рассеянного диффузором, и последующего восстановления изображений лазерным пучком при произвольной конфигурации схемы. [c.10]

Интересно отметить, чго в случае, когда сфокусированная голограмма регистрируется без диффузного рассеяния объектного пучка, наблюдение восстановленного изображения при освещении такой голограммы излучением лазера существенно затруднено вследствие точечных размеров источника. Наблюдение всего изображения в этом случае можно обеспечить путем проекции его на зкран, для чего изображение должно быть действительным. Соответствующие условия бьши созданы путем проведения двух последовательных фурье-преобразований светового поля, возникающего в плоскости голограммы, с последующей фильтрацией одного из пучков первого порядка дифракции в фурье-плоскости. При помещении сфокусированной голограммы в переднюю фокальную плоскость линзы с фокусным расстоянием f распределение амплитуд в ее задней фокальной плоскости, как известно (см., например, [92]), описывается выражением [c.25]

Для объяснения влияния регистрируюш,ей среды на восстановленное изображение рассмотрим для простоты схему получения голограмм Фурье — Фраунгофера и объект в виде единственного точечного источника б( — i), расположенного в точке i. Во время экспозиции на регистрируюш,ую среду падает волна, интенсивность которой дается выражением [см. (10)1 [c.191]

В другой уникальной схеме плоский объект и опорный пучок располагаются в одной и той же плоскости. В этом случае каждая точка объектной плоскости содержит фазовый член вида ехрЫфхХ+ЬуУ+сх +су )]. Если этот фазовый член записывается с помощью опорного пучка при Ь=0, то записанная на голограмме результирующая фаза полезного сигнала будет иметь вид exp[i (Ь х+Ь г/)]. Итак, каждая точка объекта формирует в плоскости голограммы решетку с постоянной частотой. При восстановлении записанной голограммы сферической опорной волной и мнимое, и сопряженное изображения формируются в той же плоскости, в которой располагается точечный источник, формирующий опорную волну. При этом положение любой точки изображения не зависит от положения или движения фотопленки (голограммы). Таким образом, этот тип голограмм формирует изображение, которое остается стационарным, даже когда сама голограмма перемещается. Данное свойство использовалось в некоторых предложенных голографических кинопроекторах, которые не нуждаются в обтюраторе, поскольку изображение остается неподвижным при движении пленки с постоянной скоростью [1]. При непрерывном движении пленки одно изображение выходит из кадрового окна, а другое — входит. [c.245]

Хроматическую дисперсию можно компенсировать различными способами [4]. В одном из них для этой цели используют решетку, имеющую ту же пространственную частоту, что и голограмма. Решетка помещается за голограммой, как это показано на рис. 6, а [3, стр. 501—504]. Пройдя сквозь эту решетку, восстановленный волновой фронт дифрагирует в направлении освещающего голограмму пучка. Поскольку дисперсии, вносимые пространственной несущей голограммы и решеткой, равны по величине, но противоположны по направлению, то после решетки все длины волны распространяются приблизительно параллельно друг другу и оказываются таким образом ахроматическими. Если несущая пространственная частота достаточно велика, то в данной схеме формируются изображения, которые заметно искажены. Другой метод состоит в предварительном введении дисперсии в точечный источник восстанавливаемого освещения таким образом, чтобы после дифракции на голограмме все длины волн продифрагировали в одном и том же направлении (рис. 6, б). Этот метод компенсации хроматической дисперсии не приводит к искажению изображения. Оба рассмотренных метода обеспечивают точную компенсацию хроматической дисперсии только для одной точки изображения, причем угловое удаление от этой точки приводит к увеличению дисперсии. [c.251]

Предположим, что объект состоит из линейной цепочки тесно расположенных точек, которые соответствуют всем возможным двоичным цифрам огромнейшего числа адресов на кадре. Выбор любого конкретного числа определяется включением (или выключением) соответствурощих точечных источников во время экспонирования. Такой принцип работы позволяет использовать линейную цепочку фотодиодов (например, типа Reti on или ПЗС), помещенных в плоскость восстановленного изображения с целью получения сигнала, пригодного для электронной обработки. [c.483]

Усовершенствование голографической записи привело к возможности восстановления изображений без применения дорогих источников света. Вначале необходимо было применять лазерный источник, свет которого имел ту же длину волны и падал под тем же углом, что и опорная волна при записи. Однако вскоре стало ясно, что, если рассчитать необходимый угол, исходя из сохранения условия Брэгга, и если имеется возможность менять размеры и положение изображения, при восстановлении можно использовать различные длины волн. В голографии стали применяться источники света с достаточно узкой полосой излучения, которую можно эффективно отфильтровать, например такие, как ртутные дуговые лампы. После того как выяснилось, что изображения, записанные вблизи плоскости эмульсии, восстанавливаются с высокой резкостью, даже если восстанавливающий источник отличается от точечного ), большие голограммы для систем отображения сделались реальностью. Для восстановления радужных голограмм, или стереограмм, записанных методом мультиплексной голографии, можно использовать даже обычные лампы накаливания с вертикальной нитью. Смягчение требований к источнику для воспроиз- [c.496]

Открытие Габора опередило на 10 лет создание когерентных источников света — лазеров. Начальный этап развития голографии, создание первой голографической системы Габора и эксперименты по записи основных го юграмм и восстановлению изображений проходили с помощью обычных источников света непрерывного излучения. До создания лазера когерентный свет получали с помощью газоразрядных лама, излучавших отдельные узкие спектральные линии. Соответствующим светофильтром выделялась требуемая линия излучения, и сконцентрированный пучок света направлялся через очень маленькое круглое отверстие. Путем такой частотной и пространственной фильтрации удалось получить световую волну с такой степенью когерентности, которая позволила продемонстрировать запись и восстановление голограммы. Габор в своих экспериментах применял ртутные дуговые лампы высокого давления. Для получения достаточной пространственной н временной когерентности он использовал точечное отверстие диа.метром около 1 мкм и с помощью узкополосного светофильтра выделял зеленую линию спектра. [c.6]

Рассмотренная схема восстановления волнового фронта с помощью линейно смещенных полос интерференционной решетки применима, конечно, и к трехмерным предметам. Недавно это было успешно подтверждено в ряде лабораторий ). Автор и его сотрудники расценивают такую схему как практическую основу объемной рентгеновской микроскопии [Ш, 26]. Вопреки утверждениям, которые иногда делались в связи с разделением изображений при помощи двухлучевой голографии, автору и его сотрудникам [42] недавно удалось экспериментально подтвердить возможность полного разделения изображений при помощи обычной габоровской схемы, когда оба пучка (опорный и модулированный) идут параллельно. При этом восстановление достигалось как при освещении точечным источником, так и при диффузном освещении. [c.27]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...