АКАДЕМИЯ НАУК СССР
ОТДЕЛЕНИЕ ОБЩЕЙ ФИЗИКИ И АСТРОНОМИИ
НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ПРОБЛЕМЕ «ГОЛОГРАФИЯ»
ОПТИЧЕСКАЯ
ГОЛОГРАФИЯ
практические
применения
Ответственный редактор
чл.-корр. АН СССР Ю. Н. ДЕНИСЮК
ЛЕНИНГРАД
ИЗДАТЕЛЬСТВО «НАУКА»
ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ
1985

УДК 778938
Книга представляет собой сборник статей по практическим приложениям
оптической голографии. В ней рассматриваются вопросы получения
изобразительных голограмм с помощью непрерывного и импульсного излучение
крупноформатных голографических портретов, а также техника голографи!
ческого эксперимента. Большое внимание уделено вопросу создания системы
оголографической памяти.
Рецензенты:
канд. физ.-матем. наук Г. А. ГАВРИЛОВ,
канд. техн. наук Г. Б. СЕМЕНОВ.
2401000000-723
299-85—II ©Издательство «Наука», 1985 г.
042 (02)-85

ПРЕДИСЛОВИЕ
Одной из наиболее развитых областей практического
приложения современной голографии является так называемая
изобразительная голография. Возникнув в начале 60-х годов на основе
методов записи отражательных трехмерных голограмм, а также
двумерных голограмм с внеосевым опорным пучком, к
настоящему времейи изобразительная голография развилась в большое
самостоятельное направление, в рамках которого объединены
исследования в области физической оптики, фотохимии,
растровой оптики, а также обширные технологические исследования по
созданию светочувствительных сред, их обработке, копированию
голограмм и многим другим аналогичным вопросам.
Перечисленные исследования группируются вокруг следующих трех
основных методов изобразительной голографии — отражательной
голографии в трехмерных средах, композиционной голографии, а также
радужной голографии Бентона.
Успехи развития отражательных изобразительных голограмм
зависят главным образом от успеха исследований разработки
светочувствительных сред и особенно технологии их химической
обработки при проявлении. Именно в результате развития этих
исследований в самое последнее время удалось создать технологию
получения высококачественных цветных изобразительных
голограмм.
Одной из весьма существенных проблем получения
отражательных изобразительных голограмм является снижение качества
записи в результате смещений объекта и вибраций голографиче-
ской установки в процессе регистрации голограмм. Наиболее
эффективным способом борьбы с этой трудностью является переход
на съемку с помощью импульсных источников излучения. Однако,
кроме естественных проблем создания специальных импульсных
лазеров, в данном случае возникает также и проблема реакции
фотоматериала на импульсные засветки.
В целом отражательные изобразительные голограммы
достигли в данное время высокой степени совершенства: получены
цветные голограммы, крупноформатные (до одного метра) моно-
1*
3

хромные голограммы, а также голографические портреты, восстав
навливаемые источником белого света.
Композиционная голография, основанная на синтезе голо^
грамм, создающих объемное изображение объекта по данным обыч-1
ной съемки этого объекта с различных точек зрения, хотя и сильно
уступает отражательной голографии в отношении качества
изображения, имеет то существенное преимущество, что позволяет
получить объемные изображения объектов, освещенных естественным
светом. Эффективность этого вида голографии зависит в основном
от эффективности способов оптической обработки исходных
ракурсов и их синтеза в единое объемное изображение. Следует
отметить, что в этом направлении существуют, по-видимому, большие
резервы повышения качества изображения.
Отечественные исследования в области радужной голографии
Бентона ведутся относительно узким фронтом. Следует отметить,
что этот вид голографии, допускающий массовое получение
дешевых рельефных копий, заслуживает большего внимания.
Полезной особенностью метода Бентона является также и то, что он
легко сочетается с композиционной голографией.
В настоящем сборнике читатель познакомится с последними
исследованийми во всех этих направлениях. Кроме того, в
сборнике представлена статья, посвященная созданию
автоматизированных систем голографической памяти. Поскольку такая память
в основном предназначена для хранения картинной информации
(страниц текста), ее также можно рассматривать как одно из
важных направлений изобразительной голографии.
В целом можно сказать, что данный сборник посвящен наиболее
актуальным проблемам важного раздела современной оптической
голографии — изобразительной голографии и представит интерес
для широкого круга читателей, работающих в области собственна
голографии, разработки светочувствительных сред и методов их
химической обработки, создания систем записи и
воспроизведения информации, а также аспирантов и студентов высших учебных
заведений.

А. Д. ГАЛЬПЕРН, Б. К. РОЖКОВ
О РЕАЛИЗАЦИИ РАСТРОВО-ГОЛОГРАФИЧЕСКОГО
ОБЪЕМНОГО ПРОЕКЦИОННОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ
Одним из направлений в области регистрации и
воспроизведения объемных изображений является разработка систем проекции,
позволяющих наблюдать на одном экране мцожество различных
объемных изображений, в том числе живых, движущихся,
цветных и т. п.
Возможным способом решения этой задачи, неоднократно
обсуждавшимся в печати, является первичная регистрация
объемного изображения в белом свете с помощью растровой системы
с последующим переводом его на голограмму. При этом основное
внимание уделялось методу растровому интегральной
фотографии (ИФ), который, как ранее отмечалось [1], имеет ряд
преимуществ перед прочими растровыми методами получения объемных
изображений.
Идея большинства работ, посвященных объединению методов
ИФ и голографии [2—4], заключалась в непосредственном
голографировании интегрального изображения (ИИ),
восстановленного растровой системой. В результате наблюдатель будет
рассматривать ИИ, восстановленное с голограммы. Достоинствами
такого предложения являются отсутствие при восстановлении
наблюдательного прибора, т. е. растра, а также возможность
устранения на этапе голографической перезаписи псевдобкопии
объемного изображения, возникающей при непосредственном
восстановлении ИИ.
Полученное объемное изображение в принципе можно
использовать и для получения проекционного объемного изображения,
спроектировав его, например, растровый или голографический
множащий экран. Очевидной сложностью реализации такого
предложения является то, что размер голограммы, предназначенной
цля проекции, оказывается чрезмерно большим. Он равен размеру
растровой фотографии, которая не должна быть слишком
маленькой, поскольку качество изображения быстро ухудшается при
5

уменьшении размеров растра и соответствующего размельчения
его структуры [1].
Непосредственно для целей голографической проекции
предназначена схема, предложенная 10. Н. Денисюком [5]. Здесь
площадь голограммы может быть намного меньше площади
растровой фотографии. Это уменьшение достигается за счет
регистрации не объемного ИИ, а лишь той информации, которая
содержится на фотопластинке, полученной в результате растровой
съемки, т. е. в так называемой аспектограмме.
В настоящей работе исследованы две схемы голографической
регистрации аспектограмм и воспроизведения объемного
проекционного изображения. Одна схема предполагает регистрацию
на голограмме спектра аспектограммы, другая — ее
сфокусированного изображения, что позволяет восстанавливать объемное
изображение в белом свете. При этом исследовано распределение
разрешающей способности по пространству объемного
изображения, проведено сравнение качества этого изображения с качеством
его растрового аналога, проверена возможность значительного
сокращения площади голограммы по сравнению с площадью
аспектограммы, определена дифракционная эффективность
голограмм обоих типов.
1· Регистрация спектра аспектограммы
и воспроизведение
объемного изображения
Как мы отмечали выше, одним из способов увеличения
плотности регистрации является голографическая запись спектра
аспектограммы (совокупности микроизображений, полученных
в результате растровой съемки) [5]. Протяженность спектра
аспектограммы определяется размером элемента разрешения на
ней. При этом даже в случае реализации при съемке метода
растровой ИФ, когда размер элемента разрешения на аспектограммы
минимален (0.01—0.05 мм [6]), протяженность спектра
аспектограммы намного меньше ее поперечного размера.
Воспроизведение объемного изображения может быть
реализовано, например, путем проекции восстановленного изображения
аспектограммы в плоскость просветного растрового экрана.
Схемы экспериментальных установок представлены на рис. 1.
Для проведения эксперимента был.изготовлен специальный
пространственный тест-объект, на 9 ступенях которого располагались
радиальные миры абсолютного контраста. На установке (рис 1, а)
по методу ИФ [7] была изготовлена аспектограмма тост-объекта.*
* Принцип выбора типа миры, техпика ИЗГОТОВЛОМНЯ (МШвктограммы и
восстановления с ее помощью объемного иаображ#КЯ, А также ряд кон-
трольно-юстировочных этапов но отличались от матоДШШ получения
растрового ИИ, подробно описанной в [6],

Рис. 1. Схема получения растрово-голографического объемного
проекционного изображения.
а — съемка объекта по методу ИФ; б — регистрация спектра аспектограммы; в —
воспроизведение объемного изображения из спектра аспектограммы; г— регистрация
сфокусированного изображения аспектограммы; д—воспроизведение объемного изображения
из сфокусированного изображения аспектограммы.
I — объект; 2 — объектив; з — воздушное изображение объекта; 4 — растр; о—
полупрозрачное зеркало; 6, 7 — зеркала; 8 — коллиматор; 9 — микрообъектив; ю — объекгив;
II — матированный экран; 12 — объемное изображение; 13 — глаза наблюдателя; А —
аспектограмма; Л — линза; Г, Ги А— возможные положения голограммы при
регистрации; Ну Я', Я" — сопряженные плоскости; 2Н — расстояние между аспектограммой А
и оптимальным положением плоскости регистрации голограммы; z —направление
продольной оси; эс, хи х2 — координатные оси при прямом и обратном ходе лучей.
В эксперименте использовались объектив ОФ-233 (210/2.5) и
растровая фотографирующая система, составленная из растра со
сферическими линзовыми элементами (ЛЭ) (шаг растра — 0.4 мм,
фокусное расстояние ЛЭ — 4.0 мм) и фотослоя (фотопластинки
Микрат ВР-Э). Расстояния между ступенями тест-объекта и
масштаб фотографирования были выбраны такими, чтобы глубина
исследуемого пространства составляла примерно 250 мм, что
достаточно для большинства видов съемок [1].
Далее на установке (рис. 1, б) по схеме в попутных пучках была
произведена голографическая запись спектра аспектограммы.
При выбранных параметрах элементов схемы протяженность
спектра соответствовала максимальной пространственной частоте
аспектограммы (100 мм""1) и была равна 29.8 мм (размер
аспектограммы 120x120 мм). При голографировании использовались
7

Я, мм
-I— 1 1 1 I I I I I 1,1
125 100 75 50 25 0 25 50 75 100 125 г, мм
Рис. 2. Экспериментальное распределение разрешающей способности по
пространству растрово-голографического объемного изображения.
1 — интегральное изображение; 2 — растрово-голографическое изображение,
полученное при смещении голограммы из плоскости спектра; 3 — то же при расположении
голограммы в плоскости спектра; 4 — растрово-голографическое изображение,
восстановленное в когерентном свете из сфокусир ованного изображения аспектограммы; 5 — то же
в белом свете.
фотопластинки ПЭ-2. Их фотохимическая обработка
производилась по стандартной методике в проявителе ГП-8. Наивысшая
дифракционная эффективность голограмм получалась при
соотношении пучков 1 : 3—1 : 4 и для разных образцов колебалась
в пределах 4—6 %.
На этапе реконструкции изображения (рис. 1, в) аспектограмма
восстанавливалась в плоскости матированного экрана, после
которого устанавливался растр. Расстояние между рассеивающей
плоскостью экрана и растром соответствовало с высокой точностью
( + 2 мкм) расстоянию между растром и фотослоем при записи
аспектограммы. При этом в пространстве за растром возникало
объемное изображение тест-объекта.
Определение качества полученного изображения тест-объекта
производилось путем фотографирования каждой его ступени и
измерения по полученным негативам разрешающей способности.
Техника фотографирования объемного изображения такого типа
имеет ряд существенных для практики особенностей и подробно
описана в [6].
Результаты измерений показаны на рис. 2, кривая 3. Здесь
по оси абсцисс отложена продольная координата объемного
изображения, причем начало координат совпадает с плоскостью растра,
а по оси ординат — величина разрешающей способности. Таким
образом, кривая 3 является распределением разрешающей
способности по пространству объемного изображения.
Представляло также интерес сравнить качество полученного
изображения с качеством ИИ, восстановленного с той же
аспектограммы. Поэтому с ее помощью было получено растровое ИИ тест-
объекта в белом свете и описанным образом измерена
разрешающая способность в каждой его ступени. На рис. 2 эта
зависимость представлена кривой 1.
Из сравнения кривых 1 и 3 следует, что характер изменения
кривой 3, соответствующей растрово-голографическому изобра-

жению, повторяет кривую 1, построенную для ИИ. При этом этап
голографической записи и восстановления ухудшает качество
объемного изображения в среднем на 40 %.
Одной из причин падения качества объемного изображения
является спекловая структура, возникающая из-за наличия в схеме
матового экрана. Возможным вариантом устранения этого
недостатка является применение жидкокристаллического экрана.
Другая причина ухудшения качества изображения связана
с тем, что при голографической регистрации спектра аспекто-
граммы из-за значительных перепадов интенсивности излучения
в его различных порядках и ограниченности динамического
диапазона фотоматериала возникают нелинейные искажения,
приводящие к падению разрешающей способности. Известно [8], что
этот недостаток можно частично устранить за счет незначительного*
смещения плоскости регистрации голограммы из плоскости
спектра. При этом распределение интенсивности объектного
излучения на голограмме становится более равномерным. Вместе
с тем, рассчитывая определенным образом положение плоскости
регистрации голограммы, удаляемой на значительное расстояние-
от плоскости Фурье-спектра, можно также дополнительно еще
более уменьшить размер голограммы, увеличив тем самым
плотность записи.
В конце статьи показано, что наименьший размер голограммы а
и ее удаление Ъп от плоскости аспектограммы в этом случае
определяются следующими выражениями:
где В — поперечный, размер аспектограммы; £' — задний
фокальный отрезок линзы; Я — максимальная пространственная
частота аспектограммы; X — длина волны.
Для проверки возможности качественного воспроизведения
изображения аспектограммы с помощью голограммы, смещенной
из плоскости спектра, вышеописанным образом был проведен
эксперимент по определению разрешающей способности. При этом
величина а, полученная в эксперименте, была равна 10 мм. Вместе
с тем эта величина, рассчитанная по приведенной формуле, должна
равняться 21.5 мм. Различие между экспериментальными и
теоретическими значениями было вызвано тем, что конус лучей, схо*
дящихся от аспектограммы в осевую точку голограммы, на
практике представляет собой каустическую поверхность. Это
обстоятельство при выводе этой формулы не учитывалось. При
использовавшейся в описываемом эксперименте линзе 1 (рис. 1), имевшей
относительное отверстие 1 : 3, эта поверхность явно выражена,
что и приводит к уменьшению реального размера голограммы.
Как видно из сравнения результатов эксперимента (рис. 2Г
кривая 2) с графиком аналогичной зависимости, полученной при
регистрации голограммы в плоскости спектра (кривая 5), качество
объемного растрово-голографического изображения увеличилось.
9

Рис. 3. Фотографии растрово-голографи-
ческого объемного проекционного
изображения.
о — интегральное изображение; б — растрово-
голографическое изображение, восстановленное
из спектра аспектограммы; в —
растрово-голографическое изображение, восстановленное из
сфокусированного изображения аспектограммы.

Дифракционная эффективность полученных голограмм составляла
10 — 12 %, т. е. увеличилась вдвое по сравнению с вариантом
регистрации голограммы в плоскости спектра.
Таким образом, сделанное предложение по смещению
плоскости регистрации голограммы из плоскости спектра не только
приводит к уменьшению ее площади, но и позволяет несколько
увеличить качество изображения и его дифракционную
эффективность.
Для иллюстрации вышеизложенного по описанному способу
было получено объемное растрово-голографическое изображение
полутонового объекта, фотография которого представлена на
рис. 3. На этом же рисунке приведено ИИ того же объекта,
восстановленное в когерентном свете. Сравнение этих изображений,
проведенное рядом наблюдателей, показало, что визуально их
качество в части различения мелких деталей лишь незначительно
отличается друг от друга. В то же время при воспроизведении
растрово-голографического изображения становится заметным
результат перераспределения излучения, возникающий из-за
несовершенства линзы (рис. 1, б), используемой на этапе записи
голограммы. В частности, изображение зашумлено темными полосами
и пятнами, особенно на краю поля.
Таким образом, голографическая регистрация спектра аспекто-
граммы позволяет получать проекционное объемное изображение
удовлетворительного качества при небольших размерах
голограммы. Дальнейшее улучшение качества изображения может
быть достигнуто за счет использования качественной оптики,
производящей Фурье-преобразование, а также рассеивающих
экранов с определенной индикатриссой рассеяния.
2. Регистрация сфокусированного изображения
аспектограммы
и воспроизведение объемного изображения
Описанная выше схема вполне удовлетворительно решает
поставленную задачу. Однако определенное ограничение на
возможность построения на основе этой схемы установки для проекции
голограмм накладывает необходимость использования при
восстановлении и проекции монохроматического точечного источника,
что практически требует лазерного освещения для получения
достаточно ярких изображений. Поэтому нами была исследована
схема растрово-голографической проекции с использованием
голограмм сфокусированных изображений.
Схемы экспериментальных установок представлены на рис. 1, а,
г, д. Регистрация голограмм сфокусированных изображений
аспектограммы в полученных пучках производилась по схеме
рис. 1, г.
При выбранных параметрах элементов схемы аспектограмма
с помощью объектива 10 (КД-31, 60/1 : 1.3) уменьшалась в 10 раз
11

Рис. 4. Изменение разрешающей способности и ДЭ в растрово-голографиче-
ском изображении в зависимости от соотношения объектного и референтного
пучков.
1 —изменение разрешающей способности в плоскости, удаленной от растра на 20 мм;
2 — то же в плоскости, удаленной от растра на 50 мм; 3 — результат измерения ДЭ неразо-
гнанным пучком; 4 — результат измерения ДЭ широким пучком, охватывающим всю
поверхность голограммы для полутонового изображения; 5— то же для штрихового
изображения.
и размер голограммы был 10 X10 мм. Объектив 10, строящий
изображение аспектограммы в плоскости регистрации голограммы,
устанавливался таким образом, чтобы, наряду с заданным
уменьшением, обеспечивался его наименьший диаметр без потери
наивысших пространственных частот (см. п. 3).
При голографировании использовались фотопластинки ПЭ-2.
В ходе предварительных экспериментов для фотохимической
обработки был выбран режим проявления в проявителе Д-19
с отбелкой [9], обеспечивавший наибольшие значения
дифракционной эффективности (ДЭ) при относительно небольших шумах.
На этапе реконструкции (рис. 1, д) в плоскости голограммы
восстанавливалось уменьшенное изображение аспектограммы и
объективом строилось в плоскости матированного экрана, за
которым располагался растр. Определение качества
полученного изображения тест-объекта производилось описанным выше
путем.
В ходе предварительных экспериментов было выяснено, что
разрешающая способность в сечениях объемного изображения и
ДЭ голограмм колеблются в зависимости от выбранного при голо-
графической записи соотношения интенсивностей референтного и
объектного пучков. На рис. 4 представлены зависимости ДЭ от
соотношения пучков, причем кривая 1 соответствует измерению
ДЭ узким лазерным пучком, когда последний проходит через
светлый участок изображения, а кривые 2 и 3 получены при
измерении широким параллельным пучком, проходящим через всю
рабочую поверхность голограмм. Последние кривые идут
несколько ниже, поскольку мы имеем дело с голограммами
сфокусированные изображений, в которых имеются светлые и темные
места.
12

На этом же рисунке приведены зависимости разрешающей
способности в сечениях изображения (взяты два различных сечения
объемного изображения) от соотношения интенсивностей
референтного и объектного пучков. Из сопоставления кривых рис. 4
видно, что при увеличении соотношения пучков до величин
больших чем 4 : 1-^-5 : 1, разрешающая способность не меняется.
В то же время при таком соотношении ДЭ достаточно велика и
составляет 30-^-40 %. Поэтому для последующего определения
разрешающей способности в сечениях объемного изображения
регистрация голограмм аспектограмм производилась при
соотношении пучков 1:5. Результаты этих измерений показаны на рис. 2
(кривая 4).
Из сопоставления кривой 1, построенной для растрового ИИ,
и кривой 4 следует, что характер их изменения аналогичен, а этап
голографической записи и восстановления ухудшает качество
голографического изображения в среднем на 15 %, причем это
ухудшение имеет место лишь при достаточном удалении
изображения от растра, т. е. качество объемного изображения,
полученного этим способом, выше, чем в случае восстановления
изображения из спектра аспектограммы.
Кроме восстановления в когерентном свете, осуществлялось
восстановление параллельным пучком белого света с
использованием источника с угловыми размерами порядка 2°. График
распределения разрешающей способности по глубине в этом случае
представлен на рис. 2 (кривая 5). Ухудшение разрешения
обусловлено, во-первых, тем, что полностью аберрации объектива,
строящего изображения аспектограмм, компенсируются лишь для одной
спектральной составляющей. Вторая и основная причина
заключается в том, что при восстановлении происходит частичное пере-
наложоние спектрально-расширенных зон просмотра. Этот
недостаток можно устранить, увеличив зону просмотра, т. е.
увеличив диаметр выходного зрачка объектива при растровой записи
аспектограммы, или за счет введения в схему проекции
дополнительного элемента, имеющего дисперсию, обратную дисперсии
голограммы.
Поскольку в предыдущем эксперименте частичное ухудшение
качества было связано с несовершенством линзы Л (рис. 1, б),
то в данном случае использовалась другая линза, работающая
только своей центральной частью. Поэтому в данном случае
никаких полос и пятен по полю изображения не наблюдалось.
Для иллюстрации вышеизложенного по описанному способу
также было получено объемное^ растрово-голографическое
изображение полутонового объекта, восстановленное в когерентном
(рис. 3, в) и белом свете. Изображение, полученное в когерентном
свете, визуально практически не отличалось от растрового
^интегрального изображения. Качество изображения,
восстановленного в белом свете, было несколько хуже. При этом на его заднем
и переднем планах вдоль контуров наблюдались радужные каемки,
причина появления которых была отмечена выше.
13

3· Уменьшение площади голограммы
в системе
регистрации изображений
Рассмотрим возможность уменьшения площади голограммы,
регистрируемой по схеме рис. 1,6, за счет значительного
смещения плоскости регистрации из плоскости Фурье-спектра. На этом
рисунке представлена линза Л с фокусным расстоянием /', к
которой вплотную расположен плоский транспарант А. Плоскость
регистрации голограммы Г расположена на расстоянии Ъи от
транспаранта.
Поле в плоскости регистрации голограммы может быть
определено по следующей формуле:
со
Ф (хх) — с | Ь (х) ехр -А^г- ехр К — #)2 йх, (1)
—со
где £ (х) — амплитудное пропускание транспаранта; с —
постоянная.
Пусть это поле зарегистрировано на голограмме, а затем
восстанавливается волной, сопряженной опорной волне,
использовавшейся при записи. Тогда выражение для комплексной
амплитуды поля в плоскости транспаранта может быть записано
следующим образом:
со
Е (я2) = с,\и (х,) Ф (х,) ехр =£- (х, - х2)2 йх,. (2)
— со
Здесь
(1 |ж|<а
П(^ = (0 |*|>а!
2а — размер голограммы; сг — постоянная.
Подставив (1) в (2), после упрощения полученного
выражения имеем:
со С оэ 1
Е(ж2) = С! ехр ^ П («,) | г (ж)ехр ехр-1£**х <Ц х
— СО *— 00 * '
ехр —у— йхх, (3)
где и=гл(гш - Г).
Использовав теоремы о прямом и обратном преобразовании
Фурье, а также теорему о преобразовании Фурье произведения
двух функций, получим следующее выражение для вычисления
Е (х2):
14

Б
со f 2
(х2) = схехр^Jgi \t{x%-х'2)ехр Fn(х'2)dx'2. (4)
кх'2а
Здесь Fn (х'2) = 2а —щ^
Будем считать, что при тех значениях х'2, когда функция
кх2а
sin—^—
U (#2) = —-j^r^— значительно отличается от нуля, величина kx'2<^2f9.
и.
Действительно, и (х'2) имеет первый ноль при -^~^-=<п:. Отсюда,
н
учитывая, чт0^~г=:у> получаем х'2=~. Для |/э| имеем |/э| =
— ^ 21 х ~~2Г~* подставив полученные выражения для х2 и /э
в первое неравенство, получим -^-^ -О. Поскольку элемент раз-
решения й много меньше размера голограммы /), то это
неравенство очевидно, что доказывает справедливость нашего предположения.
Поэтому в выражении (4) можно пренебречь множителем ехр (}. 2 .
Тогда выражение (4) можно переписать следующим образом:
со
^кх'2а
Ь (х2 — х'2) кх?а« ехр -^р-дя'г (5)
Для анализа интеграла, стоящего в (5), рассмотрим его
преобразование Фурье:
/'(Е1) = 2^ИП(Во(а,_М.), (6)
где Ех — интеграл, стоящий в (5); Ft (<ю) — спектр функции t (х2),
Пщ» =
I I ^ ка
1ш1О0 = я~
0 \*\>%
Допустим, что пространственный спектр транспаранта
ограничен. Обозначим граничную частоту (омако=2^мако==2тс/^, где
й — размер элемента разрешения транспаранта. Из (6) следует,
что система неизопланатична, величина ее импульсного отклика
зависит от х2 — координаты точки на транспаранте. Кроме того,
из (6) следует, что для того, чтобы Ех (0)=£ (0), щ должна рав-
15

КГ-?)
Рис. 5. К анализу спектра восстановленного изображения.
няться о)макс. Отсюда вытекает первое условие, накладываемое
на размер голограммы 2а, и расстояние от нее до транспаранта Zн:
ка 2% а 'к
(7)
Рассмотрим, что происходит во внеосевых точках изображения
транспаранта при выполнении условия (7). Как следует из (6)
и рис. 5, при х2 < 0 по мере увеличения | х2 \ протяженность
перекрытия спектров и Пи>0 в области положительных частот
останется постоянной, а в области отрицательных частот умень-
кх»
шится. При —т-^- ^> со0 все отрицательные частоты срезаются, при
кх2 ^
—т-=-р> а)мак0 начинают срезаться и положительные частоты.
При х2 > 0 имеет место обратный процесс. Сначала срезаются
положительные частоты, а при <— <омако срезаются и отри-
цательные. Отсюда следует, что для сохранения информации
о наименьшем элементе разрешения, который содержит
транспарант, необходимо выполнить следующее условие:
кР
21/.1
2%
(8)
где В/2= |#2макс I — координата крайней точки транспаранта;
I) — размер всего транспаранта.
Подставив в (8) значение /э, получим:
1 +
2\У
ар
Тогда из (7) и (9) находим:
а =
2\Г
Р
(9)
(Ю)
Выполнение условий (9) и (10) гарантирует сохранение
информации о всех пространственных частотах транспаранта. Однако,
поскольку при регистрации голограммы происходит обрезание
16

либо положительных, либо отрицательных частот в зависимости
от координат точек транспаранта, то в конечном изображении
должны наблюдаться искажения. Рассмотрим характер этих
искажений.
Как мы отмечали выше ((6), рис. 5), при х2 < О спектр
восстановленного изображения полностью совпадает со спектром
транспаранта в области положительных частот и уменьшен на
величину &г2//э в области отрицательных частот. При этом выражение
для Ег может быть записано следующим образом:
оо О
Ег (х2) = ^ Ft (о>) ехр шх2<1а) + | ^ (о>) (о) ехр тх^ю, (11)
О оо—
тс | , ^ , ка кхгп
— \*\<% = -2-—7Г
где П»д(ш) = { ^
О | со | > ю'0.
Представим первое слагаемое в виде (10):
2(^)=0.5[*(^) + Й(^)], (12>
где I (х2) является преобразованием Гильберта функций Ь (#2)·
Учитывая, что I (х2) действительная функция, второе сДагае_
мое можно записать в виде:
^(^==0.5 К\ и) 1*1(^)-Й1(^)1, (13)
00
— 00
Представим функцию £ (х2) в следующем виде:
t{x2) = A + g{x2),
где А — постоянная величина.
Тогда, полагая, что нулевая составляющая в центре,
соответствующая А, пропускается для всех точек объекта,
выражения (12) и (13) можно переписать следующим образом:
г(х2) = А+0.Ь[ё(х2) + £(х2)], (15)
г, (х2) = 0.5 (1 -^.) [Л (*2) - (*2)], (16)
где,аЖ^Г[Ч^-^81п[;^:|)(а2"^-. (17)
уга к\-г:-т)(**-^
2 Оптическая голография ^

Используя (5), (11), (15) и (16), определим распределение
^интенсивности в восстановленном изображении и проанализируем
полученное выражение:
Е> (х2) = е {А +1 [* (х2) +(1 §1 (х2)]}2+
+т[/ (^)-(1—^-) А (^)]2, (18)
где с — постоянная.
Для точек объекта, лежащих вблизи оси, т. е. при ж2->0,
#1 (*2)£ (я2)> а £1(^2) -*£(х2)- Тогда из (18) следует:
Е2(Ъ) -^ + *(^)]Я = И^)]Я. (19)
При #2 -> — , т. е. для точек, лежащих на краю объекта,
Тогда:
Е*{х2) А* + ±?{х2) + Ае{х1+±ё>{ь). (20)
Как видно из этого выражения, изображение на краю объекта
искажено. Аналитически определить характер этих искажений
можно лишь для простейших транспарантов.
Рассмотрим транспарант с амплитудным пропусканием 7 =
1 1 *
-(----сое ш#2. Тогда, анализируя (20) и учитывая, что со8а>#2 =
— б т оух2 , пол у ч и м:
I =Е2 (^2)^^+^со82а)а:2+^-со8 0)Х2+-^- 8т2^2=
=Тё+^С08(0Х2' (21)
Тогда очевидно, что контраст К в изображении будет:
К= ^«"°"^"* =0.8. (22)
^ макс "т ^ мин
Таким образом, искажение, вносимое в распределение
интенсивности, в конечном изображении для косинусоидального транс-
ларанта будет заключаться в незначительном уменьшении
контраста.
Представляет также интерес провесщ подобный анализ и для
транспаранта с прямоугольным пропусканием. Однако
рассмотрение этого вопроса приводит к громоздким выражениям. Поэтому
этот случай нами был исследован экспериментально.
В эксперименте использовалась прямоугольная мира
абсолютного контраста с предельной частотой 10 мм"1. Мира освещалась
параллельным пучком. Спектр миры формировался в фокальной
Л8

плоскости линзы, которая устанавливалась вплотную к мире.
В плоскости спектра располагался подвижный нож,
экранирующий половину спектра (при этом нулевой порядок пропускался).
Вторая линза осуществляла обратное преобразование Фурье.
В плоскости изображения устанавливалась щель, за которой
располагался ФЭУ. Щель с ФЭУ перемещалась перпендикулярно
штрихам решетки изображения. По измеренным таким образом
освещенностям в изображении вычислялся контраст. В
результате измерений оказалось, что экранирование половины спектра
объекта приводило к падению контраста в изображении на 28 %
Рассмотрим теперь общий случай малоконтрастного объекта,
т. е. А > £макс. Тогда, исходя из (20):
Е\х2) з> А* + Ае(х2). (23>
Как следует из (23), выражение для контраста в изображении
миры с прямоугольным пропусканием будет К=§/А. В то же
время при А > gжлκo выражение для контраста объекта можно
записать в- виде К ^ 2^1 А. Таким образом, в худшем случае,,
т. е. для крайних точек объекта, контраст изображения
понижается в два раза. Аналогичные результаты можно получить,
анализируя точки транспаранта, имеющие и положительные
координаты.
Таким образом, изображение, восстановленное голограммой.-
имеющей параметры и а, и определяемое выражениями (9) и
(10), будет иметь контраст, убывающий по полю от центра к краю.
При этом максимальное уменьшение контраста в наихудшем слу-
чао малоконтрастного объекта составляет 50 % от контраста
транспаранта.
Оценим выигрыш в размере голограммы, который может быть
получен путем указанного смещения плоскости регистрации
голограммы из плоскости спектра. Этот выигрыш можно оценить
с помощью коэффициента р=ас/а, где а=/'Я/й — протяженность
спектра транспаранта.
Тогда из (10) имеем:
р=1+^=1+2/шу. (24>
где N — знаменатель относительного отверстия линзы Л (рис. 1, б)г
осуществляющей преобразование Фурье; Я — предельная
пространственная частота транспаранта.
Для иллюстрации вышеизложенного нами был проведен
эксперимент по следующей схеме (рис. 6). В плоскости 1 с помощью
линзы Лх с расположенным вплотную к ней транспарантом А
(стандартная штриховая мира № 3 абсолютного контраста;
наибольшая пространственная частота 50 мм"1) формируется спектр
транспаранта. Линза Л2 осуществляет обратное преобразование Фурье
и в плоскости 2 строит изображение транспаранта, которое
рассматривается в микроскоп 3.
2*
19

Рис. 6. Схема эксперимента по выбору оптимального положения плоскости
регистрации при записи голограммы аспектограммы.
1 — плоскость Фурье-спектра; 2 — плоскость наблюдения; 3 — микроскоп; 4 —
подвижная диафрагма; 5 — микрообъектив; А — аспектограмма; Ли Л8— линзы.
Передвижением подвижной диафрагмы 4 и изменением ее
диаметра, т. е. экранированием пучков лучей, прошедших через
транспарант, можно имитировать в такой схеме изменение
пространственного положения и размера голограммы при реализации
схемы (рис. 1, б). Осуществляя указанные изменения и наблюдая
в микроскоп изменение качества изображения при различном
характере экранирования, можно определить оптимальное
положение диафрагмы 4 и ее минимальные размеры, при которых еще
не происходит ухудшения качества изображения.
При выбранных параметрах элементов схемы минимальный
размер диафрагмы, при котором еще не было заметно ухудшения
качества изображения, был равен 2.8 мм. При тех же условиях
^протяженность спектра транспаранта равнялась 8.9 мм. Получен-
Рис. 7. Фотографии изображений мир, полученных на установке (рис. 6).
о — плоскость регистрации соответствует минимальному размеру голограммы]- б —
плоскость регистрации соответствует плоскости Фурье-спектра.
20

ное значение минимального размера диафрагмы полностью
соответствовало рассчитанному по формуле (10). Таким образом,
в условиях нашего эксперимента достигалось почти трехкратное
уменьшение линейного размера регистрируемой картины.
Из сопоставления изображений, реконструированных как из
полного спектра, так и из оптимального положения диафрагмы 4,
•было установлено, что для обоих изображений визуально
предельно разрешимые пространственные частоты были одинаковы.
При этом не наблюдалось искажений изображения, а также
падения его контраста.
В описанных условиях было проведено фотографирование
изображений транспаранта. Эти фотографии, иллюстрирующие
вышеизложенное, приведены на рис. 7.
Таким образом, данный метод уменьшения площади голограммы
может быть использован в системах регистрации и
воспроизведения изображений, рассматриваемых визуально. Целесообразность
ъто использования в других системах определяется допустимыми
требованиями к падению контраста на краю изображения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рожков Б. К. Стереоскопия и качество интегрального изображения. —
ОМП, 1982, № 8, с. 50—59.
2. Какачашвили Ш. Д. Фокусированное голографирование интегральных
изображений протяженных объектов. — ОМП, 1970, № 10, с. 15—17.
3. Пат. 3515452 (США). Запись голограммы объекта с интегральной
фотографии, полученной с помощью некогерентного источника света /
П. Поль. — 1970.
4. Голенко Г. Г. Глубина резкости и разрешающая способность растровой
фотографирующей системы. — ОМП, 1979, № 7, с. 6—9.
5. Денисюк Ю. Н. О некоторых свойствах аспектограмм применительно
к задаче синтеза композиционных голограмм. — ЖТФ, 1975, 14,
№ 12, с. 2574—2591.
6. Дудников Ю. А. и др. Определение разрешающей способности в
растровой фотографирующей системе. — ОМП, 1982, № 6, с. 7—10.
7. А. с. 352256 (СССР). Устройство для получения интегральных
фотографий / Ю. А. Дудников. — Опубл. в Б. И., 1972, № 28.
8. Колъер Р. и др. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.
9. Денисюк Ю. И., Артемьев С. В., Загорская 3. А. и др. Получение
цветных отражательных голограмм из отбеленных фотопластинок ПЭ-2. —
Письма в ЖТФ, 1982, 8, вып. 10, с. 597—599.
10. Папулис А. Теория систем'и преобразований в оптике. М.: Мир, 1971.
В. А. ВАНИН
ДВУХСТУПЕНЧАТЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ
ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫХ ГОЛОГРАММ
В последние годы бурное развитие получила изобразительная
голография. Она находит широкое бытовое и коммерческое
применение в музейной практике и для рекламы промышленных
товаров [1—3]. Одним из требований к изобразительным голограммам
21

Рис. 1. Схема Ю. Н. Денисюка для получения отражательных голограмм..
является восстановление изображения в белом свете. Такой
способностью обладают два типа голограмм: отражательные
голограммы и так называемые радужные голограммы. Радужные
голограммы, уступая отражательным в величине угла обзора
восстановленного изображения и в комфортности его рассматривания,
более просты в изготовлении и тиражировании. Кроме того,
работая на просвет, они позволяют расширить ассортимент бытовых
изделий на основе голографии, например их удобно использовать
в различного рода светильниках.
Обычно изобразительные голограммы получают
одноступенчатым способом: отражательные, как правило, по схеме Ю. Н.
Денисюка (рис. 1), радужные — по одной из схем с использованием
отображающей линзы, которая изображение объекта проецирует
в плоскость голограммы, а щель — на некотором расстоянии
перед голограммой (рис. 2).
При двухступенчатом процессе получения голограмм вначале
производится запись промежуточной голограммы (голограммы-
оригинала), а затем уже получают голограмму с заданными
свойствами. Оказывается, что разделение процесса получения голограмм
на два этапа имеет ряд существенных преимуществ перед
традиционным одноступенчатым способом. Прежде всего в этом случае
легко наладить процесс тиражирования голограмм, поскольку
объект заменяют голограммой, параметры которой легко
оптимизировать для этого процесса. Кроме того, двухступенчатый способ
получения голограмм позволяет гибко управлять голографиче-
ским процессом и получать голограммы с заданными свойствами,
тем самым открывая большие возможности для творчества при
создании художественных голограмм. При получении голограмм
22

Рис. 2. Схема получения радужных голограмм одноступенчатым способом.
1 объект; 2 — щель; з — проецирующая линза; 4 — опорный пучок; 5— голограмма;
6 — изображение объекта, сформированное линзой; 7 — изображение щели.
двухступенчатым способом обе голограммы (промежуточная и
конечная) могут быть как пропускающими., так и отражающими.
Однако в практическом отношении для записи промежуточной
голограммы интерес представляют два типа голограмм:
отражательные голограммы, записанные по схеме Ю. Н. Денисюка, и
голограммы пропускающего типа, полученные по двухпучковой
схеме.
Достоинством схемы 10. Н. Денисюка является ее простота и
широкий угол обзора восстановленного изображения,
ограничением — направленная односторонняя подсветка объекта,
повышенные требования к когерентности лазера и зависимость
дифракционной эффективности голограммы от отражательной способности
объекта. Поэтому такую голограмму целесообразно использовать
в качестве оригинала в случае необходимости получения большого
тиража отражательных голограмм-копий объектов с хорошей
отражательной способностью и с малой глубиной (например,
различного рода барельефов или горельефов, выполненных из золота,
бронзы, серебра, мрамора, гипса). Для повышения
дифракционной эффективности оригинала можно использовать различные
схемные приемы, увеличивающие освещенность объекта [4, 5],
а также перекопировать голограмму-оригинал на хромированную
желатину.
В общем случае промежуточную голограмму целесообразно
записывать по двухпучковой схеме, позволяющей гибко управлять
освещением объекта и выравнивать соотношение опорного и
сигнального пучков, причем предпочтение следует отдавать
голограммам пропускающего типа. По сравнению с отражающими
голограммами они проще в изготовлении и менее чувствительны к
изменению толщины голограммы в процессе химико-фотографической
обработки. Существенным преимуществом является и тот факт, что
светочувствительность фотоматериалов, пригодных для получения
голограмм пропускающего типа, в несколько раз выше, чем свето-
23

Рис. 3. Принципиальная схема получения голограмм двухступенчатым
способом.
Г» — промежуточная голограмма, регистрируемая на первом этапе записи; Ги IV—
конечная голограмма, регистрируемая на втором этапе записи; Я, С, Я', С — опорный
и восстанавливающий волновые фронты промежуточной и конечной голограмм,
соответственно; I — волновой фронт, восстановленный конечнойЯ голограммой.
чувствительность фотоматериалов, предназначенных для записи
отражающих голограмм. Это обстоятельство имеет большое
значение в случае необходимости голографирования
крупноформатных объектов при условии ограниченной мощности лазера,
например при голографировании живых объектов с помощью
импульсного лазера [6].
На рис. 3 приведена принципиальная схема получения
голограмм двухступенчатым способом, включающая все возможные
варианты его реализации. Обе голограммы, промежуточная Гг ш
конечная Г2, могут быть как пропускающими, так и отражающими.
В дальнейшем все особенности двухступенчатого способа
будем рассматривать на примере получения отражающей
голограммы с использованием промежуточной голограммы
пропускающего типа.
Второй вариант — запись пропускающей голограммы с
помощью отражающей промежуточной — представлен на рис. 3
в скобках. Очевидно, что возможны еще два варианта как
комбинация первых двух. В общем случае искомая голограмма Г2
находится на некотором расстоянии от изображения объекта,
восстановленного промежуточной голограммой, но часто искомую
голограмму регистрируют в области локализации этогсизображе-
ния. Такая голограмма Г2 обладает высокой разрешающей
способностью и носит название голограммы сфокусированного типа.
Итак, промежуточная голограмма пропускающего типа
регистрируется с помощью опорной волны ЕЕ. При записи конечной
голограммы Г2 промежуточная голограмма Гг освещается
волной Ее, сопряженной опорной волне Еп, и восстанавливает
волну Ет, формирующую действительное, т. е. висящее в воэ-
духе, псевдоскопическое изображение объекта.
24

Это изображение регистрируется на отражающей голограмме Гг
с помощью опорной волны Для получения истинного
изображения объекта /' голограмма Г2 восстанавливается волной Ее,
«сопряженной волне
Если требуется на втором этапе получить радужную
голограмму, то при ее записи используют опорную волну 2?д,/, а
промежуточная голограмма Гг восстанавливается узким пучком,
например через щель, перпендикулярную плоскости падения
восстанавливающего пучка С.
Особенности голограмм, полученных
двухступенчатым способом
На первый взгляд замена объекта его голографическим
изображением мало меняет существо процесса получения голограмм.
Однако при более внимательном рассмотрении выявляются
некоторые особенности, использование которых дает ряд преимуществ
и позволяет получать голограммы с новыми свойствами.
Рассмотрим эти особенности и свойства на примере получения
отражающих голограмм с помощью голограммы пропускающего типа.
Все трудности по обеспечению стабильности объекта во время
голографирования, равномерности его освещения, необходимой
когерентности источника излучения решаются на стадии записи
промежуточной голограммы пропускающего типа, получение
которой технически более просто, чем получение отражающей
голограммы.
Помещая фотопластинку на втором этапе в область локализации
действительного изображения, можно получать изображения
перед пластинкой и за ней, а также располагать изображение по
обе стороны фотопластинки, чего нельзя сделать при
голографировании объекта. Возможность получения выступающего
изображения представляет большой интерес в отношении зрительного
восприятия, поскольку на его качество меньше влияют
неоднородности голограммы и сильнее ощущается эффект присутствия
объекта. При расположении изображения по обе стороны
голограммы его четкость повышается примерно вдвое по сравнению
с обычным способом записи, когда все изображение находится за
пластинкой.
Двухступенчатый способ позволяет в два раза увеличить
дифракционную эффективность голограмм диффузных объектов. Это
связано с тем, что промежуточная голограмма преобразует
хаотически поляризованный свет, отраженный от объекта, в линейно
поляризованный. Меняя размер промежуточной голограммы,
можно управлять углом его обзора и яркостью восстановленного
изображения . [7]. Двухступенчатый способ дает возможность
создавать синтезированные голограммы путем одновременного или
последовательного наложения изображений, восстановленных
с различных промежуточных голограмм. Используя свойство го-
25

Рис. 4· Положение точечных источников при получении отражающих
голограмм двухступенчатым способом.
лограммы трансформировать восстановленное изображение при
отличии расходимостей восстанавливающего и опорного пучков г
можно менять размеры восстановленного изображения. Это
полезно для согласования размеров изображения со стандартными
размерами фотопластинок и при создании голографических
художественных композиций.
Свойства голографического изображения.
Координаты изображения
На рис 4 приведена схема получения отражающей
голограммы Г2 с помощью голограммы пропускающего типа Гг.
Разберем методику расчета координат восстановленного
изображения, а также получим формулы для продольного увеличения
голографического изображения на обоих этапах.
Предполагается, что промежуточная Г1 и конечная Г2
голограммы регистрируются в бесконечно тонкой фоточувствительной
среде, являющейся идеальным квадратичным детектором. Обе-
голограммы лежат в параллельных плоскостях, и расстояние
между ними равно й. Используемые при записи и восстановлении
голограмм источники (опорный, сигнальный, восстанавливающий
и восстановленный) обозначаются соответственно буквами Л, Р,
С, /; штрихи в обозначении источников относятся к отражающей
голограмме. Для анализа фокусирующих и аберрационных свойств
голограмм, полученных двухступенчатым способом, по-видимому,,
наиболее целесообразно использовать методы геометрической
оптики, основанные на расчете хода лучей через голограмму [8—9].
Однако при выводе соответствующих уравнений для
восстановленных лучей следует учитывать, что двухступенчатые
изобразите льные голограммы имеют два вынесенных зрачка: неподвижный.
1<>

Рис. 5. К вопросу о связи между «плавающими» координатами
промежуточной и конечной голограмм.
(окно промежуточной голограммы) и подвижный (апертура
нашего глаза). От каждой точки голографического изображения
в зрачок попадают лучи, восстановленные различными участками
промежуточной и конечной голограммами. С изменением угла
наблюдения положение этих участков также меняется. Поэтому
для полного описания свойств голографического изображения
следует ввести «плавающую» систему координат, которая
позволит определить направление восстановленного луча в любой точке
голограммы и соответственно рассчитать параметры
голографического изображения для любого положения зрачка наблюдателя.
Из рис. 4 следует, что координаты источников в «плавающей»
{Ю-ц) и в стационарной (хОу) системах координат связаны
следующим образом.
1 = х — х0; у1 = у—у0. (1)
В отличие от промежуточной голограммы, где точки 0 на
толограмме выбираются произвольно, точки О' заданы и
находятся в местах пересечения плоскости отражающей голограммы
лучами, восстановленными промежуточной голограммой.
Координаты этих точек в системе координат хОу, как видно
'ИЗ рис. 5, определяются следующими выражениями:
хо< = а + хо> у о' = л 1ё Р/ + у о, (2)
где ах и (3/ — углы, образуемые лучом, восстановленным
промежуточной голограммой, с плоскостями г\Ог и Юz соответственно.
И по аналогии с (1) получим связь «плавающей» и стационарной
систем координат в плоскости отражающей голограммы:
27

■ц' = У' — Уо>, 1' = х' — х0,.
(3)
Согласно основному уравнению голографии, для условий
эаписи и восстановления голограмм, представленных на рис. 4*.
волна, восстановленная промежуточной голограммой
пропускающего типа, описывается выражением:
Поскольку при записи отражающей голограммы (по отношению*
к пропускающей промежуточной) меняются направления опорной
и восстанавливающей волн, то волна, восстановленная
голограммой Г2, будет описываться выражением:
Таким же образом эти уравнения могут быть получены и для
других возможных типов промежуточной и конечной голограмм.
Представляя фазы соответствующих волн уравнений (4) и (5)
рядами по Л71, как это делается, например, в [10], и используя
приближение первого порядка, получим формулы для координат
восстановленного изображения. Для промежуточной голограммы
пропускающего типа они имеют следующий вид:
где ц.1=^с,Лк — коэффициент отношения длин волн
восстановления и записи; т1 — коэффициент изменения масштаба голограммы
перед восстановлением.
Знаки при координатах т4, 5, Л определяются реальным
положением точечных источников независимо от направления
распространения световых пучков. Такой подход является общим для
всех типов голограмм, заданных уравнениями (4), (5), и удобен
при вычислениях. Символы «Д» над координатами Ид означают
расстояния от соответствующих источников до центра О
«плавающей» системы координат. В дальнейшем эти символы будут
иметь тот же смысл. В угловых координатах уравнение (6) имеет
вид:
17 Е» 17* I?
1111 == ЛЪ-рЕлйПлС*
(4),
(5>
(6)
вт $т = (вт рр — эт рл) + в*11 Рс«
(7)
28

Координаты Rq, ag, $g и S, t\, z связаны следующим образом:
c = WF2 _Л_ *,2 Л- «2
Л,= \/? + ^ + 4 •f- = sinfit,
2
(8)
координаты источников
где д=/, Р, Д, С, а Д2, уд, гд
в системе координат хОу.
Для конечной голограммы отражающего типа координаты
восстановленного изображения /' можно вычислить по формулам.,
имеющим вид, аналогичный формулам (6):
^2
= ^2
( Apr &R> )
1
R
Л,
(*2
1Я'
с
(9)
(10)
или в угловых координатах:
sin aJt = jjl2 ^sin &рГ + sin &r,^ — sin olC4
sin $j, = [i2(sin + sin p^) — sin $c-
Линейные и угловые координаты также описываются
выражениями (8). В уравнениях (9) и (10) отсутствует масштабный
коэффициент иг2, поскольку для отражающей голограммы он не имеет
практического смысла.
С помощью формул (6) и (9) можно поэтапно получить
координаты изображения, восстановленного промежуточной и конечной
голограммами, а по формулам (7) и (10) можно вычислить
направления восстановленных лучей.
Продольное увеличение изображения
Продольное увеличение Миг определяется следующим
образом:
мйг=—£-=-^-—I—±,
но с1Ё1'/с1Йр'=М1 является продольным увеличением,
создаваемым конечной голограммой по отношению к промежуточному
изображению. Из формул (9) следует:
2&

11.1 определения системы координат на рис. 5 dB.ptIdR.i-ii
(11(1/<Шг -М„ является продольным увеличением, создаваемым
промежуточной голограммой.
Мг = тург
1 + А
/ гп1 IV
\4 ЙеГ
(12)
Следовательно, М\\и=М]ГМ{Г
Анализ формул (11) и (12) показывает, что продольные
искажения, получаемые голографическим изображением после
первого этапа, могут быть частично или полностью скомпенсированы
на втором этапе. Кроме того, двухступенчатый процесс позволяет
получить переменное увеличение по глубине объекта. Например,
помещая на втором этапе фотопластинку в плоскость локализации
промежуточного изображения, можно увеличить действительную
его часть, уменьшить мнимую и оставить без изменений области
изображения, прилегающие к фотопластинке. В этом случае
глубина 12 изображения, восстановленного конечной голограммой,
определяется следующей формулой:
/2=г;/2(1+м;(н)) + /1/2(1+м;|(к)), (13)
где 1г' и //—расстояния от плоскости конечной голограммы до
габаритных точек промежуточного изображения, находящихся на
оси я; М[,(н) и М[,(К) —продольные увеличения, создаваемые
конечной голограммой в этих точках.
Что касается поперечного увеличения изображения, то оно
ограничивается с тыльной стороны размерами конечной
голограммы, а с фронтальной стороны — размерами промежуточной
голограммы, являющейся по существу вынесенным зрачком для
конечной голограммы.
В общем случае изменение габаритных размеров объекта,
трансформацию его формы можно определить, выполнив
графические построения изображения с помощью формул (6)—(10).
Качество голографического изображения
Качество голограмм, полученных двухступенчатым способом,
как и обычных голограмм, прежде всего определяется их
аберрациями. Зная волновую аберрацию, с помощью критериев Рэлея
или Марешаля можно сравнить качество полученного
изображения с качеством дифракционно-ограниченного изображения.
При использовании метода расчета хода лучей через
голограмму целесообразно использовать критерий типа ()4 [11],
который позволяет не только сравнить качество восстановленного
изображения с идеальным, но дает возможность определить
разрешающую способность голограммы при заданных условиях ее
получения и восстановления.
Волновую аберрацию голограммы, полученной
двухступенчатым способом, до-видимому, нужно рассматривать в плоскости ее
зрачка, т. е. в плоскости промежуточной голограммы, используя,
30

X
| ^-тег^
"г г
ь
<
Рис. 6. К вопросу о действующей апертуре голограммы при ее визуальном*
наблюдении.
например, методику, описанную в работах [12, 13]. При
визуальном рассматривании голограммы качество изображения
полностью определяет подвижный вынесенный зрачок (наш глаз),
апертура которого значительно меньше апертур промежуточной и
конечной голограмм. Как видно из рис. 6, в этом случае
существенно ограничивается действующая апертура конечной
голограммы и соответственно пучка лучей, формирующих точку.-
Радиусы действующих апертур для действительной (р^ и
мнимой р2 частей восстановленного изображения (рис. 6) определяются^
следующими соотношениями:
Из формул (14) следует, что действующая апертура голограммы,
формирующая изображение точки, больше для действительного
изображения. Этим обстоятельством прежде всего объясняется*
тот факт, что качество выступающего действительного
изображения всегда хуже качества мнимого изображения. Например, для*
расстояния наилучшего зрения (1/=250 мм, гр3=2.5 мм и ъх—
=22=100 мм) получим Р!=1.65 мм, а р2=0.71 мм.
Известно, что при малых апертурах голограммы с внеосевым
опорным пучком основной вклад в аберрацию вносит астигматизм.
Астигматизм для всего изображения одновременно неустраним,
но его влияние минимально при расположении записывающей
голограммы по биссектрисе угла между направлениями на
источники Р и Я.
Отметим, кстати, что этому условию автоматически
удовлетворяет схема Ю. Н. Денисюка. Волновая аберрация, вызванная
астигматизмом, пропорциональна квадрату радиуса голограммы.
Таким образом, для рассмотренного примера качество
действительного изображения точки примерно в пять раз хуже, чем
качество мнимого изображения. В работе [14] проведена оценка.
31

качества мнимого голографического изображения при изменении
угла наблюдения для радиуса действующей апертуры голограммы,
равного 1 мм.
Отклонение угла наблюдения на ±60° от нормали к
голограмме приводит к увеличению среднего радиуса пятна
изображения примерно до 0.3 мм. Следовательно, радиус точки
действительного изображения в нашем примере составит около 1.5 мм.
Описанное ухудшение качества действительного изображения
вызвано несоответствием опорного и восстанавливающего
волновых фронтов. Поэтому для получения четкого изображения,
выступающего перед голограммой, восстанавливающий пучок
должен быть сопряжен опорному, как по направлению, так и по
расходимости.
Несколько слов об особенностях бинокулярного зрения.
Применительно к рассмотренной схеме записи (рис 4) глаза
расположены параллельно оси у. Каждый глаз рассматривает
изображение точки через свой маленький участок голограммы,
расстояние между которыми также определяется формулами (14) с той
лишь разницей, что вместо гЗР берется половина расстояния
между глазами. В процессе восприятия изображения точки,
создаваемые каждым глазом, накладываются друг на друга. Поэтому
с целью получения лучшего качества воспринимаемого
изображения нужно стремиться обеспечить одинаковые величину и
характер аберрационных искажений точки. Это условие выполняется
при расположении опорного и восстанавливающего источников
в вертикальной плоскости, т. е. в плоскости xOz.
Известно, что на качество голографического изображения
влияют не только аберрации, но и соотношение интенсивностей
опорного и предметного пучков. Требуемые значения этого
соотношения для максимальных величин дифракционной
эффективности голограммы и динамического диапазона передаваемых ею
яркостей объекта не равны друг другу. При записи промежуточной
голограммы встает задача, как можно точнее передать фактуру и
форму регистрируемого объекта. Поэтому компромисс между
дифракционной эффективностью и качеством на этом этапе всегда
решается в пользу качества.
Наш опыт работы показывает, что при записи фазовой
промежуточной голограммы диффузного объекта соотношение
интенсивностей не должно превышать 1 : 3, 1 : 4. Такая голограмма в
лазерном свете восстанавливает изображение, практически
неотличимое от самого объекта при дифракционной эффективности
порядка 12—15 %.
На втором этапе при записи отражательной голограммы чаще
всего встает задача получения высокой дифракционной
эффективности при качестве, удовлетворительном для визуального
наблюдения. Обычно сфокусированное изображение объекта
располагается в плоскости фотопластинки, что приводит к
неравномерности интенсивности предметного пучка в плоскости регистрации*
Максимальное значение интенсивности может отличаться от сред-
32

него в 5—10 раз. Записать яркую, качественную голограмму
такого объекта весьма трудно. Хорошие результаты получаются,
когда интенсивность блика превышает среднее значение
интенсивности не более, чем в 3—4 раза, а интенсивность опорного
пучка — не более, чем в 1.5—2 раза. В противном случае качество
голограммы заметно падает из-за появления темных пятен в местах
локализации бликов. Лучшие результаты по дифракционной
эффективности и качеству получаются для диффузного объекта,
поскольку в этом случае выравнивается соотношение интенсив-
ностей интерферирующих пучков по поверхности голограммы.
В работе [15] показано, что среднее значение дифракционной
эффективности голограммы в диапазоне углов от 0 до 60° между
интерферирующими волнами в воздухе практически не зависит от
типа поляризации, поэтому выбор поляризации волн (опорной и
предметной) также диктуется, в первую очередь, соображениями
качества получаемого изображения. На первом этапе получения
промежуточной голограммы целесообразно использовать опорную
волну с круговой поляризацией, поскольку это позволяет
получить больше информации о голографируемом объекте. На втором
этапе получения отражающей голограммы поляризацию опорной
и предметной волн следует выбирать в плоскости их падения,
так как при этом существенно ослабляются контраст так
называемой древесной структуры голограммы. При угле падения
опорного пучка, близком к углу Брюстера, эта структура пропадает,
что существенно повышает визуальное качество восстановленного
изображения. Такие голограммы с внеосевым опорным пучком и
осевым предметным могут быть получены только с помощью
двухступенчатых методов.
Пример расчета положения
голографического изображения
На рис. 7 приведен пример графического расчета
голографического изображения для используемой нами схемы получения
изобразительных голограмм. Промежуточная голограмма
пропускающего типа Гг записывается расходящимся пучком с /?я=500
и восстанавливается сходящимся пучком с В.с = 800.
Конечная отражающая голограмма Г2 записывается расходящимся
пучком с Дк' = 1700 мм и восстанавливается сходящимся пучком
с Лсг=300 мм. Расходимость восстанавливающего пучка
определяется условиями использования отражающих голограмм,
например в декоративных светильниках. Использование расходящегося
опорного пучка позволяет очистить его от «интерференционной
грязи» и тем самым улучшить качество голограмм. Опорные и
восстанавливающие пучки на этапах записи и воспроизведения
сопряжены по направлению, которое составляет угол 65° с
нормалью к голограммам.
В качестве объекта был выбран прямоугольник размером
180x120 см, расположенный в плоскости хОъ. Обе голограммы
3 Оптическая голография
33

с'
Рис. 7. К расчету положения голографического изображения при
двухступенчатом способе.
Ги Г% — промежуточная и конечная голограммы; Я, С, й', С" — опорный и
восстанавливающий пучки пропускающей и отражающей голограмм; Р1—Рв— габаритные точки
объекта;* 1Х—1в и 1±'—/в'— габаритные точки изображений, восстановленных
промежуточной и конечной голограммами; 78а', 18б'—положение изображения точки Р3,
сформированное крайними точками а и б промежуточной голограммы.
регистрировались на X—0.6328 мкм. Положим также, что усадка
голограмм и увеличение тх промежуточной голограммы равно 1.
Поскольку нашей задачей являлось прежде всего определение
местоположения и конфигурации восстановленного изображения
в плоскости хОг, то запись промежуточной голограммы будем
рассматривать только в точке О — центре стационарной системы
координат хО%.
Построение промежуточного изображения не составляет
особого труда, так как направления восстановленных лучей (а/)
Параметры голографического изображения
Точки

изображений
Объект
Промежуточное
изображение
Конечное изображение
Хр
х1
м„
М л 2
Р1
р8
Р*
Рб
Рб
150
175
285
270
285
175
0
90
90
0
—90
—90
169
201
363
339
363
201
0
102
112
0
—116
—105
1.27
1.32
1.62
1.57
1.62
1.32
—117
—122
75
67
67
—18*
0
—52
22
0
—И
62
2.13
1.84
0.56
0.55
0.45
4.37
2.7
2.42
0.9
0.863
0.73
5.77

заданы — они являются сопряженными направлениям
предметных лучей (а^). Остается только вычислить по формуле (6) и
отложить
Точка пересечения луча, восстановленного промежуточной
голограммой, с плоскостью конечной голограммы Г2 является
местом его голографической регистрации на втором этапе и
соответственно центром «плавающей» системы координат 0Х\
относительно которой по формулам (4), (8) находим Йг* и хрг.
(Значения координат для габаритных точек объекта и продольного
увеличения вблизи этих точек сведены в таблицу). Расстояние между
голограммами Гг и Г2 составило 250 мм, при этом конечная
голограмма на стадии регистрации располагалась примерно посредине
изображения, восстановленного промежуточной голограммой.
Далее с помощью формул (10) находим направление восстановленного
луча а/г и расстояние Вт? до изображения точки /х.
Продольное увеличение на обоих этапах определялось для
габаритных точек Р1—Р4^ по формулам (И), (12), которые для
указанных условий записи и восстановления имеют вид:
где Нрг = (Ят <2); а Л/ определяется уравнением (6).
С учетом (13) коэффициент увеличения глубины объекта
при двухступенчатом способе получения голограммы определяется
по формуле:
Отметим, что поскольку положение точек изображения и
увеличение вблизи этих точек зависит от направления наблюдения,
расчет нужно выполнять таким образом, чтобы лучи,
восстановленные конечной голограммой и проходящие через габаритные
точки восстановленного изображения, попадали в глаз
наблюдателя.
В общем случае при небольшой деформации изображения лучи,
восстановленные конечной голограммой, в первом приближении
повторяют направления лучей, исходящих от объекта. Поэтому
оптимальным положением глаза является его положение в
плоскости промежуточной голограммы, вблизи ее центра О. В нашем
примере при э1гом положении наблюдателя через зрачок проходят
все лучи, кроме лучей, проходящих через точки Гъ и Г&, поскольку
изображение в этой области претерпевает сильные искажения. Лучи
от точек Г5 и Г6 пересекают осевые лучи от точек 1[ и Г± на
расстоянии 700 мм от плоскости конечной голограммы.
Осевое перемещение зрачка в диапазоне от 250 до 700 мм не
вызывает заметного изменения положения габаритных точек ко-
к^=\ [(1 + м,[р,) + (1 + лад лад.
(15)
3*
35

печного изображения. Приведенный пример подтвердил
высказанные рапео положения о возможности компенсации продольных
искажений промежуточного изображения на этапе получения
конечной голограммы. Такая компенсация возможна для мнимого
изображения. Наоборот, продольные искажения усиливаются для
действительной части изображения. Исходя из нашего опыта для
указанных условий записи и восстановления, глубина
действительной части не должна превышать 20-^30 мм. При этом
визуально незаметно ухудшение качества восстановленного
изображения за счет аберраций. Возможность увеличения глубины
действительной^ части изображения связана с необходимостью
удаления восстанавливающего источника, т. е. с увеличением
В заключение отметим, что если изображение не
ограничивается зрачком нашего глаза и используется вся апертура
промежуточной голограммы, то изображение точки сильно искажается
аберрациями, как это показано на рис. 7 на примере точки Р3.
На этом рисунке приведены направления лучей 30, За, Зб,
строящих изображение точки Г3 за счет промежуточной голограммы.
Это обстоятельство объясняет, почему при наблюдении
действительного изображения, восстановленного промежуточной
голограммой на матовом экране, оно выглядит очень нерезким и
размытым.
Схемы для получения голограмм
двухступенчатым методом
На рис. 8 изображена схема получения промежуточных
голограмм пропускающего типа. Лазерный пучок 1 расщепляется
делителем 4 на два пучка: опорный и освещающий. Делитель имеет
переменный коэффициент деления по поверхности, что позволяет
более эффективно использовать мощность лазерного излучения.
Освещающий пучок делится на четыре равные части делителями 5*
6 и 7. Освещающие пучки формируются отрицательными
линзами 14 и диффузорами 15, что дозволяет получить равномерное
освещение объекта. Для согласования поляризации предметного
и опорного пучков в освещающие и опорный пучки вводятся
четвертьволновые или полуволновые пластинки 10. Отсчет
времени стабилизации и экспонирования производится с помощью
электронного блока 3 с электромагнитным затвором 2. Для защиты
от тепловых флюктуации и звуковых колебаний воздуха
оптическая схема защищается кожухом.
Схема получения голограмм на втором этапе процесса показана
на рис. 9. Основным достоинством этой схемы является
возможность управления дифракционной эффективностью голограммы и
положением восстановленного изображения объекта относительна
поверхности голограммы. Схема состоит из трех практически
одинаковых ветвей, составляющих опорный (ветвь /) и два
восстанавливающих пучка (ветви // и ///). Оптические пучки в
каждой из ветвей формируются с помощью пространственного фильтра
36

Рис. 8. Схема получения голограмм-оригиналов пропускающего типа.
I — луч от лазера ЛГ-38; 2 — фотозатвор; 3 — блок экспонирования; 4 —
светоделитель с плавным коэффициентом отражения; 5—7 — светоделители с переменными
коэффициентами отражения, равными 0.25, 0.33 и 0.5 соответственно; 8 —
плоскопараллельная стеклянная пластина; 9 — алюминиевое зеркало; 10 — четвертьволновая пластина}
II — фотопластинка; 12 — линза| 13 — объект; 14 — короткофокусная линза; 15 — рас-
сеиватель; 16 — микрообъектив с пространственным фильтром.
с микрообъективом 8 и линзы 9. Изменение расходимости пучков
достигается перемещением линз вдоль их оптических осей.
Поляризация пучков меняется с помощью полуволновых пластинок 7.
Для устранения отражения опорного пучка от фотопластинки,
являющегося причиной образования интерференционных полос
на поверхности голограммы* опорный и предметный пучки поля-
Рис, 9. Схема получения отражающих голограмм с оригиналов
пропускающего типа.
1 — луч от лазера ЛГ-38; 2 — фотозатвор; з — блок экспонирования; 4 —
светоделитель; 5 — плоскопараллельная пластина; 6 — зеркало; 7 — полуволновая пластина;
8 — микрообъектив с пространственным фильтром; 9 — линза; 10 — промежуточная
голограмма; 11 *— фотопластинка; 12 — действительное изображение; 13 — съемное
зеркало (полупрозрачный делитель).
37

Рис. 10. Принципиальная схема получения отражающих голограмм
трехступенчатым способом.
ризуются в плоскости падения, а угол падения опорного пучка
выбирается близким к углу Брюстера. Наличие двух
восстанавливающих пучков позволяет получать отражающие голограммы,
восстанавливаемые с нижней и верхней подсветками, а также
появляется возможность синтезирования на одной голограмме
изображений, записанных на двух промежуточных голограммах.
Переключение оптических ветвей // и III производится с помощью
съемного зеркала 13; при одновременной их работе глухое
зеркало 13 заменяется полупрозрачным делителем. При записи
радужных голограмм опорный пучок формируется с помощью
оптической ветви II, которая перемещается вниз параллельно самой
себе.
Некоторые варианты применения
двухступенчатого способа
Как уже упоминалось выше, двухступенчатый способ
позволяет получать голограммы с новыми изобразительными
свойствами и дает возможность наладить тиражирование
высококачественных голограмм любых объектов.
Однако при массовом производстве голограмм начинают
сказываться его недостатки: недостаточная для тиражирования
крупноформатных голограмм вибростабильность двухступенчатой
схемы тиражирования; низкий кпд использования мощности
лазерного излучения, что также ограничивает размер
тиражируемых голограмм и производительность процесса.
Эти недостатки можно устранить введением в процесс
получения конечной голограммы Г3 третьего этапа (рис 10),
представляющего по существу контактное копирование отражающей
голограммы Г2 по схеме Ю. Н. Денисюка. При такой схеме все
необходимые параметры конечной голограммы удобно формировать на
втором этапе. Естественно, что дифракционная эффективность
второй голограммы должна быть высока.
Предложенный трехступенчатый процесс позволяет объединить
яя

Рис. 11. Схема получения отражающих голограмм натурных объектов.
1 — объект; 2 — проецирующая линза; 3 — линзовый растр; 4— фотопластинка; 5 —
изображение, формируемое линзой; 6 — матовое стекло; 7 — действительное псевдоскопиче-
ское изображение, формируемое интегральной фотографией в обратном ходе лучей;
8 — изображение линзового растра.
преимущества двухступенчатого метода получения голограмм и
однопучковой схемы Ю. Н. Денисюка.
Рассмотрим применение двухступенчатого способа при
получении голограмм натурных объектов. Натурные объекты, например
портрет человека, можно получать либо с использованием
импульсного лазера, либо синтезом на одной голограмме множества
ракурсных фотоснимков, либо с использованием растра. Последний
способ привлекателен своей простотой.
На рис. 11 показана схема получения отражающей голограммы
портрета человека с использованием объектива и линзового растра,
более подробно описанная в работе [16]. Запись ведется в три
этапа, хотя принципиально отражающую голограмму можно
получить на II этапе. На I этапе регистрируется интегральная
фотография изображения, построенного объективом. На II этапе
регистрируется пропускающая голограмма действительного псев-
доскопического изображения, сформированного интегральной
фотографией и объективом в обратном ходе лучей. Отражающую
голограмму получают на III этапе. Такая схема удобна тем, что
позволяет унифицировать установки для получения отражающих
голограмм. Все особенности съемки объектов нивелируются при
записи промежуточной голограммы. Кроме того, с введением
39

Ill этапа существенно повышается кпд использования мощности
лазерного излучения, так как дифракционная эффективность
промежуточной голограммы, по крайней мере, в пять раз выше
коэффициента пропускания интегральной фотографии [16].
При получении линзово-растровой голограммы важным
моментом является местоположение изображения растра относительно
плоскости конечной голограммы. Чем дальше изображение растра
отстоит от плоскости голограммы, тем больше размывается его
структура и повышается визуальное качество восстановленного
изображения. На рис. 11 изображение растра находится за
голограммой, но интересен и другой вариант, когда изображение
растра находится в пространстве перед голограммой. В этом
случае его структура расфокусируется сильнее, чем структура
изображения объекта.
Заключение
В работе показано, что голограммы, полученные
двухступенчатыми способами, по отношению к традиционным голограммам
обладают новыми, полезными свойствами, наиболее важными из
которых являются: высокая яркость восстановленного
изображения; способность формировать действительное ортоскопиче-
ское изображение; пригодность для массового тиражирования.
Описанная методика геометрического расчета голографического
изображения позволяет оценить искажения изображения на обоих
этапах, а также, задавшись допустимыми искажениями
изображения, определить оптимальные условия записи промежуточной и
конечной голограмм. Используя приведенные в работе
практические схемы, можно гибко управлять двухступенчатым процессом
получения голограмм, что особенно важно при создании
художественных голограмм. Отражательные голограммы, полученные
двухступенчатым способом, используются нами в товарах
культурно-бытового назначения, например в декоративных
светильниках.
При дальнейшей разработке двухступенчатых способов
получения голограмм следует более подробно рассмотреть аберрации
конечной голограммы и качество восстанавливаемого ею
изображения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Денисюк Ю. Н. Голография и ее перспективы. — В кн.: Проблемы
оптической голографии. Л.: Наука, 1981, с. 5—27.
2. Налимов И. П. Достижения изобразительной голографии.— Техн. кино
и телевид., 1982, № 2, с. 75—77.
3. Annenkova G. A., Vanin V. A., Orlova N. G., Soboleu G. A. Internationale
tagung: Laser und ihre Anwendungen. 3. Kursfassung D 18. Dresden,
DDR, 1977.
4. Папоян С. M., Соболев Г. А., Голограммы с действительным предэкран-
ным изображением. — Техн. кино и телевид., 1974, № 8, с. 11—14.
5. А. с. 911450 (СССР). Устройство для записи голограммы объекта во
встречных пучках / Б. Г. Турухано, Н. Турухано. — Открытия, изобрет.,
1980, № 5, с. 12.
/л

6. Стаселъко Д. И., Духовный А. М., Беспалов В. Г. Регистрация гологра-
фических портретов излучением ВКР лазера. — В кн.: Проблемы
оптической голографии. Л.: Наука, 1981, с. 66—70.
7. Ванин В. А, Получение отражающих голограмм копированием голограмм
пропускающего типа. — Квантовая электроника, 1978, 5, № 7, с. 1499—
1505.
8. Off пег A. 'Ray tracing through the holographic sistem. — J. Opt. Soc.
Amer., 1966, 56, N 11, p. 1509—1512.
9. Галъперн А. Д. Трансформационные свойства голограмм. — В кн.:
Материалы IV Всесоюз. школы по голографии. Л.: ЛИЯФ, 1973,
с. 5-12.
10. Campaque Е. В. Non paraxial imaging, magnification and aberration
properties in holography. — J. Opt. Soc. Amer., 1967, 57, p. 51—54.
11. Грейсух Г. П., Прохоров М. А., Туркевич Ю. Г. Расчетные критерии
оценки качества голографических оптических элементов. — Опт. и
спектр., 1977, 42, № 6, с. 1162—1164.
12. Бобров С. Т., Грейсух Г. И., Прохоров М. А. и др. Монохроматические
аберрации третьего порядка осевых голографических линз. — Опт.
и спектр., 1979, 46, № 1, с. 153—157.
13. Бобров С. Т., Туркевич 10. Г. Методика расчета волновых аберраций
сложных голографических систем. — Опт. и спектр., 1979, 46, № 5,
с. 986—991.
14. Шелъманова В. Г. Зависимость качества голографического изображения
от условий восстановления. — Прикл. спектр., 1982, 37, № 3, с. 382—
386.
15. Ванин В. А. Влияние поляризации предсетной и опорной волн на
качество голограмм. — Квантовая электроника, 1979, 6, с. 1320—1323.
16. Акимакина Л. В., Ванин В. А., Голенко Г. Г. и др. Съемка растро-го-
лографического портрета человека.— Техн. кино и телевид., 1983.
№ 12, с 24—27.
Н. И. БОРИСЕНОК, М. М. ЕРМОЛАЕВ, Ю. А. ЛЯПЛИН,
С. С. СЕМЕНЦОВ, К. С. ЯКИМОВ
ВЛИЯНИЕ ВНЕШНИХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
ПРИ РЕГИСТРАЦИИ ОБЪЕМНЫХ
ОТРАЖАТЕЛЬНЫХ ГОЛОГРАММ
В процессе записи трехмерных отражательных голограмм
требуется высокая стабильность положения регистрирующей среды
относительно голографического поля, создаваемого объектным и
опорным пучками. В противном случае происходит падение
дифракционной эффективности (ДЭ) и ухудшение качества
изображения. К указанным дефектам приводит как нестабильность
формируемой интерференционной структуры [1—3], так и смещение
регистрирующей среды относительно неподвижного
голографического поля. Практика записи изобразительных голограмм по
схеме Ю. Н. Денисюка показывает, что высокий процент брака
голограмм является следствием движения фотопластинки в течение
времени экспозиции. Тенденция к увеличению размеров
голограмм делает эту проблему еще более острой.
Очевидно, что движение голографической пластинки в
процессе экспозиции будет наблюдаться при отсутствии равновесного
состояния между внешней средой и фотопластинкой. В данной
41

Рис. 1. Оптическая схема экспериментальной установки.
1 — теплоизоляционный кожух; 2 — лазер ЛГ-38; 3 — зеркало; 4 — микрообъективг
5 — пространственный фильтр; 6 — полупрозрачное зеркало; 7 — объектив; 8 — голо-
графическая пластина; 9 — эталонная поверхность; 10 — секционный фотодиод; 11 —
светоделитель; 12 — объектив; 13 — телевизионная установка; 14 — экран телевизора:
15 — регулируемая щелевая диафрагма; 16 —дифференциальный усилитель;
17—датчик термометра; 18 — датчик гигрометра; 19 — микрофон; 20 — гигрометр; 21 —
частотомер; 22 — электронный блок; 23—шумомер; 24—потенциометр.
работе приводится методика эксперимента и результаты
исследований влияния изменений температуры и влажности
окружающего воздуха, а также механических и акустических вибраций на
стабильность положения голографической пластинки при записи
объемных отражательных голограмм на галогенидосеребряных
материалах.
Для решения задачи была изготовлена экспериментальная
установка, оптическая схема которой сочетает в себе схему
Ю. Н. Денисюка для записи голограмм и двухлучевой
интерферометр с коллимированным пучком для измерения деформации
фотопластинки (рис. 1).
Все элементы оптической схемы размещались на массивной,
амортизированной плите, закрываемой тепловлагоизоляционным
кожухом 2, объем воздуха внутри которого составлял около 4 м3.
Электронные блоки аппаратуры и лазер были вынесены за
пределы кожуха в соседнее помещение. Излучение от лазера 2 (ЛГ-38)
подавалось зеркалом 3 на микрообъектив 4 и пространственный
фильтр 5, а также с помощью полупрозрачного зеркала 6 на
объектив 7, который вместе с микрообъективом 4 образовывал
телескопическую систему. Коллимированный пучок ее падал на
голографическую пластинку 8 и затем на эталонную поверхность 9.
которые выставлялись с таким расчетом, чтобы отраженные от их
поверхностей пучки света создавали интерференционную картину
с шагом полос не менее 1 мм. Она освещала секционный
фотодиод 10 (ФД20КП), а также с помощью светоделителя 11 и
объектива 12 формировалась на видиконе промышленной телевизион-
42

ной установки 13 (ПТУ-29) и наблюдалась на экране телевизора 14.
Система йрдвижек и регулируемая щелевая диафрагма 15
позволяли выставлять фотодиод на интерференционную полосу в
любом месте поверхности пластины 8. Сигналы с площадок
фотодиода, включенных в мостовую схему, подавались на
дифференциальный усилитель 16. Фотопластинка закреплялась в
специальной кассете с опорой на три точки. Такое закрепление было выбрано
в связи с тем, что оно обеспечивает сохранение интерференционной
картины между поверхностями 8 и 9 при смене фотопластинки и
наиболее часто встречается на практике. Фотопластинка могла
располагаться в вертикальном и горизонтальном положениях.
В непосредственной близости от фотопластинки размещались
датчики термометра 27, гигрометра 18 и измерительный
микрофон 19. Влажность воздуха измерялась гигрометром 20 типа
«Волна-2М» в процентах относительной влажности ср. В процессе
эксперимента потребовалось существенно повысить
чувствительность прибора. Для этой цели на выход кварцевого первичного
преобразователя подключался частотомер 21 (Ч 3-36); при отсчете
показания частотомера с погрешностью 0.5 Гц и после
соответствующей калибровки датчика гигрометра стало возможным
измерять изменения ср на 0.05 %.
В качестве дистанционного измерителя температуры был
использован специально разработанный транзисторный
термодатчик [4]. Датчик температуры 17 мог находиться на расстоянии
до 5 м от электронного блока 22. Акустические шумы измерялись
точным импульсным шумомером 23. Все контролируемые
параметры одновременно регистрировались 6-канальным
потенциометром 24 (Н 338-6П). Система контроля с фотодиодом 10,
диафрагмой 15 и усилителем 16 уверенно регистрировала смещение
интерференционной картины на 1/20 полосы, что соответствует сдвигу
фотопластинки на АУ40, где X — длина волны излучения лазера.
Проверка голографического стенда и системы контроля при
закрытом кожухе с помощью стабильной
интерференционной картины, создаваемой поверхностями эталонной пластины
ПИ-120, показала, что сдвиг интерференционной картины в
течение 2—3 ч практически равен нулю. Величина сдвига
оценивалась в той точке фотопластинки, где наблюдалась
наибольшая деформация, т. е. происходила наибольшая потеря ДЭ
голограммы.
При выборе критерия допустимого смещения фотослоя
относительно голографического поля исходили из того, что ДЭ может
уменьшиться не более, чем на 10 % от максимальной величины,
и предполагали, что процесс деформации пластинки аналогичен
прямолинейному равномерному движению фотослоя. В этом
случае допустимая величина смещения регистрирующей среды
8 « У10 [1, 5].
При изготовлении голограмм важно знать как время
установления равновесного режима — этапа подготовки к записи
голограммы, так и влияние возмущений параметров окружающего
43

1000
О 20 40 60 80
мин
Рис. 2. Изменение влажности воздуха Д<р и вызванная этим величина
сдвига Z фотопластинки в зависимости^ времени.
воздуха на стабильность положения голографической пластинки
при экспонировании — этап записи голографического поля.
Этап подготовки необходим, чтобы голографическая пластинка
пришла в равновесие с окружающим воздухом и чтобы по
окончании его деформация пластинки стала меньше, чем 8 за
необходимое время экспозиции £э. Исследования показали, что
фотопластинку нужно адаптировать к условиям помещения, где будет
проводиться регистрация, в течение 6—10 ч и, если после этого
производится установка ее к месту регистрации, то необходимо
выдержать еще определенное время, которое зависит от £э,
формата фотопластинки, условий обращения оператора с пластинкой.
Все дальнейшие результаты получены при условии, что
голографическая пластинка полностью прошла этап подготовки.
Экспериментальное исследование этапа записи доказало
существенное влияние влажности воздуха на стабильность
положения голографической пластинки. Так, на рис. 2 приведены кривые
изменения влажности воздуха Дер=ср (£) — ср (0) и соответствующей
величины деформации I центра фотопластинки относительно
начального положения в зависимости от времени.
Воздействие влаги изменяет физико-механические свойства
эмульсионного слоя, что вызывает перераспределение
механических напряжений на границе подложка—фотослой и деформирует
пластинку. Изменения механических свойств эмульсионного слоя
таковы, что при увеличении ср пластинка прогибается в сторону
эмульсии, при уменьшении — наоборот. Изменение влажности
окружающего воздуха проявляется двояко: во-первых, в
изменении толщины эмульсионного слоя при сорбции или десорбции
влаги; во-вторых, как сказано выше, в деформации
фотопластинки по причине изменения физико-механических свойств
эмульсии.
44
800
600
200·

670
610
о
1
г
3
к- 4
30
о
'I'' ! I и_
20 <+0 60 80 100 120 ПО
±9ман
Рис. 3. Изменение Хмакс при Рис. 4. Характерные изменения влажности
десорбции влаги в зависимости воздуха в помещении (7=12 м3) при ра-
от времени. боте в нем одного человека.
Оценка первого фактора проводилась по смещению максимума
спектрального значения ДЭ Хмакс голограммы плоского зеркала
при изменении толщины эмульсии. Измерения показали, что
изменение толщины эмульсии при изменении влажности воздуха на
Дер ^ 2 % за время экспозиции сказывается на качестве
изображения голограммы согласно выбранному критерию 8.
При проведении этих измерений было отмечено, что влагосо-
держание эмульсионного слоя быстро приходит в равновесие
с влажностью окружающего воздуха. Голограмму с записью
плоского зеркала выдерживали при влажности воздуха ср=68 %
{чему соответствовал максимум ДЭ ^маке~665 нм), а затем
помещали в атмосферу с ср=30 % и следили за изменением Ямакс из-за
усыхания эмульсии при десорбции влаги. График приведен на
рис. 3, где А,макс пропорциональна толщине эмульсии. Ход этой
зависимости согласуется с результатами работы [6], в которой
исследовали сорбцию влаги из воздуха в эмульсии толщиной
10 мкм. Следовательно, процесс сорбции и десорбции протекает
с постоянной времени порядка 1 мин, что соизмеримо с временами
регистрации (£э) изобразительных голограмм, и эмульсионный
слой успевает «отслеживать» изменения ср, происходящие за tэ.
Иллюстрацией этого могут служить графики на рис. 2.
Исследование деформации фотопластинок при изменении
относительной влажности воздуха ср проводилось на фотопластинках
типа ПЭ-2 стандартных размеров. При этом было установлено,
что величина деформации примерно одинакова для стеклянных
подложек с галогенидосеребряным эмульсионным слоем и чисто
желатиновым слоем, если толщины подложек и эмульсионных
олоев соответственно равны между собой. Поэтому приводимые
ниже результаты можно распространять и на другие типы гологра-
«фических пластинок с эмульсиями на основе желатины.
45

Таблица 1
Габариты

фотопластинок
типа ПЭ-2,
мм
Толщина

стеклянной
подложки ,
мм
К,
%/мкм
• со
CCD
go
г II
А, град./мкм 1
58
со S
ft "
С-со
§4
се©
Примечание
90 X 120
2.6
5.6
0.35
17
1
А* д7Тмакс
опреде180 X 240
2.6
1.8
0.14
—
—
лены с помощью
280 X 406
2.6
0.6
0.038
0.16
0.01
статистической
обработки
данных
400 X 600
5
0.4
0.025
0.05-
0.003—
А* А77Макс
измере0.25
0.016
ны по нагреву
пластинки от
ИК излучателя
Результаты исследования при относительной влажности
воздуха в диапазоне ср = 30—50% и комнатных температур приведены
в табл. 1. Коэффициент К (%мкм) численно равен изменению
влажности воздуха в %, приводящему к деформации центра фотопластинки
на 1 мкм. Величина Д<рмакс=.ЙТ8 (%) характеризует максимально
допустимое Дер за tQ, которое не должно привести к ухудшению
качества изображения (снижение ДЭ не более, чем на 10 %).
Величина Д<рмакс позволяет судить о требуемой степени
стабилизации влажности воздуха, необходимой для записи голограмм.
На практике очень редко сталкиваются с подобными требованиями.
С целью их оценки на рис. 4 приведен график изменения ср воздуха
в помещении объемом 12 м3, где находился один человек по
обслуживанию голографического стенда при записи голограмм. При ср>
^>50 % имеется выраженная тенденция к возрастанию
коэффициента К, т. е. к повышению стабильности фотопластинки при
воздействии изменений влажности. На рис. 5 приведены
экспериментальные значения коэффициента К для фотопластинок типа
ПЭ-2 форматом 280x406 мм. Большой разброс значений при
ср > 50 % объясняется значительными трудностями проведения
измерений при повышенной влажности. Эксперимент проводился
как при возрастании, так и при понижении влажности воздуха.
Сплошная линия графика соответствует значениям К для случаев
наибольшей деформации фотопластинок.
В работе [7] для получения высококачественных голограмм
фотопластинку рекомендовано выдерживать в течение суток во
влажной атмосфере с последующей сушкой. Это приводит к
снятию механических напряжений. Можно было ожидать, что
подобная предварительная обработка фотопластинок повысит
стабильность их положения. Однако, если влажность воздуха в момент
записи находилась в пределах ср = 30—50 %, то ожидаемого
эффекта не наблюдалось.
Экспериментальное определение воздействия изменений
температуры окружающего воздуха на деформацию фотопластинки
46

Рис. 5. Зависимость коэффициента К от
абсолютного значения
10.0
8.0
1 6.0
вызывает определенные трудности,
объясняемые тем, что: существует
зависимость между температурой и
относительной влажностью воздуха,
которую сложно учесть в условиях
реального объема голографического
стенда; колебания температуры
приводят к изменению оптического пути
света из-за термического расширения
элементов оптической схемы; величина
деформации зависит от взаимного
положения источника тепла и
пластинки.
По аналогии с оценкой воздействия влажности воздуха из
экспериментальных данных для некоторых форматов
фотопластинок определили величину коэффициента А (град/мкм), который
численно равен изменению температуры Т воздуха в градусах,
приводящему к сдвигу фотопластинки на 1 мкм, и величину
&Ти&кс=А X В/град./, показывающую максимально допустимое
изменение температуры за время экспозиции £э (см. табл. 1).
Следует отметить, что ДГмакс примерно совпадает с
допустимыми изменениями температуры, рассчитанными исходя из
коэффициентов термического расширения материала плиты и оптико-
механических деталей голографического стенда. Так, предположив,
что изменение оптического пути не должно превышать Ъ=Х/10 на
типичных для голографических схем размерах около 50 см,
получим условия для колебаний температуры ДГ < 0.01.
Для времени экспозиции до 5 мин изменение температуры
окружающего воздуха не сказывается столь жестко на
термодеформации фотопластинок. Это, вероятно, связано с малыми
скоростями теплообмена между пластинкой и воздухом и небольшими
перепадами температуры в условиях помещения.
При записи изобразительных голограмм по схеме Ю. Н. Де-
нисюка фотопластинка закрепляется только по периметру, т. е.
представляет собой прямоугольную мембрану, подверженную
воздействиям колебаний воздуха. Для определения величины
акустических колебаний были измерены основные собственные частоты
/0 пластинок стандартных размеров и оценены уровни
акустического воздействия, приводящие к амплитуде колебаний пластинки
в пучности порядка Х/5, что, согласно [8] должно привести к
образованию темной полосы на восстановленном изображении, при
этом предполагаем £э ;> 1//0.
Результаты измерений при закреплении пластинки в
горизонтальном^ положении с опорой на три точки приведены в табл. 2.
Здесь же даны частоты /02 и /22, рассчитанные по [9], причем
47

Таблица 2
Размер

фотопластинки,
мм
Толщина
подложки,
мм
Экспериментальные
данные
Расчетное' значение
/о, Гц
превышение
над уровнем
фона, дб
/и. Гц
90 X 120
2.6
380—450
15—30
4ё5
2500
5.0
800
—
857
4800
180 X 240
2.6
102-107
5—11
111
623
5.0
160—190
11—25
215
1200
280 X 40(5
2.6
34—42
1-2
40
250
5.0
88
77
478
400 X 600
2.6
—
—
18
117
5.0
42—45
2—3
42
226
600 X 800
2.6
—
—
9
56
5.0
—
—
19
107
800 X 1200
2.6
—
4.5
30
5.0
9
56
/02 — основная собственная частота прямоугольной пластинки^
свободно опертой по коротким краям; /22 — основная собственная
частота пластинки, жестко закрепленной по периметру.
Уровень акустического фона в условиях рабочего помещения
без специальных мер защиты составляет 50—55 дб —
(интегральное значение в полосе частот 20—20 000 Гц). Величина
превышения над уровнем фона (табл. 2), приводящая к потере гологра-
фической информации, определена для резонансного возбуждения
с частотой /0 при Д/=0.01 /0 — (спектральное значение).
Исследование вибраций фотопластинок показало, что
собственные частоты колебаний определяются только размерами
стеклянной подложки и способом ее крепления. Добротность
фотопластинок как колебательной системы достаточно высока, так как
постоянная времени затухания колебаний после импульсного
воздействия примерно равна 1—5 с.
В табл. 2 указаны значения /0 для основного типа колебаний
пластинки, но следует помнить, что имеется еще и ряд
собственных типов колебаний с более высокими частотами. Так, для
пластинки 280x406 мм толщиной 2.6 мм возбуждаются типы
колебаний вплоть до частот порядка 2000 Гц, но уровни резонансного
возбуждения при этом доходят до 90 дб.
Хорошее совпадение расчетной величины /02 и
экспериментального значения /0 объясняется идентичностью условий закрепления
пластинок для основного типа колебаний (свободно оперты на
короткие края). Это позволяет оценивать собственные частоты
перспективных размеров фотопластинок.
Большую опасность представляют механические колебания
голографического стенда, которые возникают из-за колебаний
48

Рис. 6. Осциллограммы вибраций фотопластинки размером 280X406 мм,
толщиной 2.6 мм.
а — установка без амортизации; б — амортизирована только плита; в — двойная
амортизация (плиты и всего стенда).
фундамента здания, хлопания дверей и т. д. Наличие в спектре
собственных частот фотопластинок низкочастотных составляющих
существенно осложняет виброзащиту стенда. Доказательством
этого могут служить осциллограммы колебаний фотопластинок
размером 280x406 мм, толщиной 2.6 мм (рис. 6). Исследования
проводились на голографическом стенде с амортизацией как
плиты, так и всего стенда. Плита с лазером и оптическими
деталями (общая масса около 1000 кг) размещалась на четырех
автомобильных камерах. Четыре камеры были проложены также и
под весь стенд (масса примерно 2000 кг).
На осциллограммах обозначен размах колебаний (удвоенная
амплитуда), соответствующий сдвигу пластинки на АУ4=0.158 мкм
(Х=0.6328 мкм), и масштаб времени. Эксперимент
проводился в типичном лабораторном помещении (первый этаж),
уровень акустического шума равнялся фоновому («50 дб),
осциллограммы записаны в пучности колебаний — центр
фотопластинки.
Когда амортизация отсутствует, размах колебаний пластинки
доходит до Я/5—Я/4, спектр колебаний сложный, но
просматривается /0 (40—42 Гц). На колебаниях пластинки сказываются^
любые, самые незначительные сотрясения фундамента.
Если амортизирована только плита, то хорошо различимы две
основные частоты: 40 Гц — собственная частота пластинки, раз-
4 Оптическая голография
49

ма х колебаний около Я/28, и 4-f-4.6 Гц — собственная частота
колебаний плиты, размах — Я/9—Я/16. В этом случае шаги в
соседнем помещении увеличивают размах колебаний на fQ=40 Гц
до Я/5.
При полной амортизации установки размах высокочастотных
колебаний /0=40 Гц порядка Я/100, а размах Низкочастотных
колебаний с частотой 2.5—2.8 Гц составляет окбло Я/16.
Пластинка практически не реагирует на шаги, хлопание дверью
;в соседних помещениях здания увеличивает размах собственных
колебаний пластинки до Я/16.
Проведенные исследования показали, что голографическая
^пластинка с эмульсионным слорм на основе желатины является
наиболее нестабильным элементом голографической установки,
что приводит к необходимости соблюдения жестких требований
стабильности влажности и температуры воздуха и изоляции от
акустических и вибрационных воздействий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гинзбург В. М. Голография: Методы и аппаратура. М.: Сов. радио,
1974.
-2. Neuman Don. В., Rose Н. М. Improvement of recorded holographic fringes
by feedback control. — Appl. Opt., 1967, 6, N 6, p. 1097—1104.
3. Rose H. M., Pruett H. D. Stabilization of holographic fringes by FM
feedback. — Appl. Opt., 1968, 7, N 1, p. 87—95.
4. Фогелъсон H. Б. Транзисторные термодатчики. M.: Наука, 1977.
5. Островский Ю. И., Бутусов М. М., Островская Г. В. Голографическая
интерферометрия. М.: Наука, 1977.
6. Анисимов С. А. и др. О рациональных методах контроля влажности
кинофотоматериалов на триацетатной подложке. — Техн. кино и телевид.,
1982, № 2, с. 30—35.
7. Pennington К., Harper <?., Laming F. New phototechnology suitable
recording holograms and similar information in hardened gelatin. — Appl.
Phys. Lett., 1971, 18, N 3, p. 80—84.
8. Вест Ч. Голографическая интерферометрия. M.: Мир, 1982.
9. Гонткевич В. С. Собственные колебания пластин и оболочек. Киев: Нау-
кова думка, 1964.
А. Д. ГАЛЬПЕРН, В. П. БРУИ, А. А. ПАРАМОНОВ,
И; В. КАЛИНИНА
О РЕГИСТРАЦИИ И ПРОЕКЦИИ композиционных
ГОЛОГРАММ СФОКУСИРОВАННЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
Одним из перспективных способов регистрации и
воспроизведения объемных изображений натурных объектов,
непосредственное голографирование которых связано с известными трудностями,
является получение многоракурсных голограмм с последующим их
копированием в виде голограмм сфокусированных изображений.
50

р
э
0\
/
0
СУ
V
Рис. 1. Схема получения многоракурсных голограмм по [4].
Такие голограммы могут восстанавливаться источником белого
света. Из-за дисперсии голограммы изображение при перемещении
глаза наблюдателя окрашено в различные цвета. В настоящее
время предложено несколько методов ахроматизации голограмм
сфокусированных изображений [1, 2], однако они достаточно
громоздки и еще более усложняют многоэтапный процесс
получения изображения. Кроме того, поскольку размер наблюдаемого
изображения определяется размером голограммы
сфокусированного изображения, то воспроизведение объемных изображений
большого формата затруднительно. В связи со сказанным нам
представляется перспективной разработка объемного
диапроектора с голографическим экраном, осуществляющим построение
окна наблюдения и ахроматизацию наблюдаемого изображения.
Диапозитивом в таком проекторе является многоракурсная
голограмма сфокусированного изображения.
В данной работе рассмотрены особенности получения
многоракурсных голограмм, а также вопросы проекции объемных
изображений, восстановленных такими голограммами.
Для получения многоракурсной голограммы первоначально
производится фотографическая регистрация различных ракурсов сцены,
осуществляемая либо за счет эквидистантного смещения
фотографической системы, либо за счет смещения регистрируемого объекта.
Полученные ракурсные изображения регистрируются на одну
голограмму (многоракурсная голограмма). Последняя операция
может осуществляться двумя способами [3, 4]. В соответствии
с первым способом изображения всех ракурсов регистрируются
на всей поверхности голограммы при разных углах наклона
референтного пучка, а согласно второму [4] — на смежных участках
фотоматериала.
Основным достоинством второго способа является то, что
дифракционная эффективность (ДЭ) голограмм различных ракурсов
(элементарных голограмм), полученных согласно этому способу,
4!
51

Рис. 2. Оптическая схема получения
многоракурсных голограмм;
предложенная в данной работе.
Э
£>Р
одинакова, тогда как при
использовании первого способа ДЭ
элементарных голограмм будет
колебаться и с ростом их числа
снижаться. Схема установки
для реализации второго
способа приведена на рис. 1.
Фотографическое изображение
ракурса исходного объекта Р
освещается коллимированным
лазерным пучком /.
Объектив Ь переносит это
изображение в плоскость рассеивающего
ФЭУ
экрана Э. Рассеянное экраном излучение поступает через
щелевую диафрагму Д на открытый участо.к голограммы Г, куда
одновременно попадает референтный пучок П. Перед регистрацией
следующего изображения диафрагма Д смещается параллельно
поверхности голограммы Г. Так продолжается до тех пор, пока
,не будет экспонирована вся поверхность голограммы.
Однако, наряду с указанными преимуществами, у
рассмотренной схемы есть существенный недостаток, заключающийся в том,
что большая часть световой энергии, рассеянной экраном 3, не
используется, так как задерживается щелевой диафрагмой Д,
размер которой рбычно соответствует размеру зрачка глаза.
Указанное обстоятельство заставляет либо применять лазеры
повышенной мощности, либо увеличивать продолжительность
экспозиции подголограмм. И то, и другое нежелательно при
проведении голографического эксперимента.
Для устранения потерь энергии при записи подголограмм
необходимо, чтобы все объектное излучение собиралось в виде
световой полоски в плоскости регистрации голограмм.
На рис. 2 представлена предложенная нами схема [5, 6].
реализующая этот принцип. Коллимированный лазерный пучок /
собирается цилиндрической линзой Ь± на рассеивающем экране Э
в виде щели. Рассеянное экраном излучение просвечивает
находящийся в лентопротяжном механизме ракурсный снимок Р и
поступает в объектив Ь2. Этот объектив переносит изображение
светящейся щели с экрана Э в плоскость голограммы Г, одновременно
строя мнимое изображение ракурсного кадра Р. На голограмму Г
подается также параллельный референтный пучок П, сечение
которого плоскостью голограммы совпадает с изображением щели,
построенным объективом Ь3. Следующая подголограмма
регистрируется на смежном участке, для чего производится перемещение
52

Рис. 3. Изображение тест-объекта.
регистрирующей фотопластины Г. Очевидно, что потери световой
энергии в рассмотренной схеме сокращены до минимума, однако
перемещение фотопластины Г перед записью очередного ракурса
может привести к тому, что восстановленные с подголограмм
ракурсные изображения будут пространственно разнесены и
наблюдатель не сможет соединить их в единый образ.
Устранить такое смещение можно двумя путями. Первый из
них состоит в правильном выборе угла наклона референтной
волны при записи каждой подголограммы. Однако этот путь
связан с усложнением схемы, так как в нее придется ввести
дополнительное устройство, обеспечивающее изменение угла падения
референтного пучка при неизменном положении линии встречи
его с плоскостью голограммы. Второй путь более простой и
заключается в записи Фурье-подголограмм. Так как такие голограммы
восстанавливают изображения в бесконечности, их смещение не
приводит к смещению изображения.
В наших экспериментах мы пользовались вторым способом.
Для получения подголограмм Фурье ракурсный кадр Р
устанавливался в передней фокальной плоскости объектива £2, точность
установки кадра контролировалась с помощью коллиматора.
В ходе экспериментов были получены многоракурсные голограммы
ряда объектов, в том числе портреты людей, содержащие до 60
ракурсов. При этом была замечена сильная зависимость качества
восстанавливаемых изображений от условий регистрации
подголограмм и метода их фотохимической обработки. Это побудило
нас провести исследования по оптимизации процесса получения
многоракурсных голограмм. Оптимизация проводилась как в
отношении дифракционных (яркостных), так и шумовых параметров
восстановленного изображения.
В качестве тест-объекта при проведении исследований
использовалась штриховая мира, изображение которой приведено на
рис. 3. Мира помещалась в передней фокальной плоскости
объектива 1/2, и производилась запись ряда подголограмм Фурье
изображения миры при различных величинах экспозиции и соотношения
интенсивностей опорного и референтного пучков.
Голограммы регистрировались на заводвких пластинках ПЭ-2.
Для предотвращения воздействия разброса параметров гологра-
53

фичгекой эмульсии при исследовании качества восстанавливаемых
илоОрижеиий фотопластинки с наборами подголограмм
разрезались на части, которые обрабатывались разными способам^. Поело
обработки голограммы возвращались на исходное место (рис. 2)
и освещались референтным пучком II. За голограммой
устанавливался объектив £3, выполнявший обратное преобразование Фурье,,
в задней фокальной плоскости которого формировалось
увеличенное изображение тест-объекта,
В качестве шумовой характеристики была выбрана величина
контрастного отношения V между интенсивностями светового
поля восстановленного изображения в его светлых 1С и темных
/т участках:
Для измерения интенсивности поля использовался
фотоэлектронный умножитель ФЭУ-79, который помещался в темные и
светлые участки восстановленного изображения. Напряжение
питания 17 =1.6 кВ, сопротивление нагрузки 1 МОм, апертура
ФЭУ уменьшалась с помощью диафрагмы размером 5x0.02 мм2.
Выходное напряжение измерялось цифровым вольтметром.
Наряду с шумовыми характеристиками осуществлялось измерение Д&
голограмм. Для этого применялся фотодиод ФД-7к в вентильном
режиме, выходной ток которого измерялся цифровым
микроамперметром В7-21. При измерениях фотодиод помещался
последовательно в падающий и восстановленный пучок. Отношение
измеренных в этих положениях токов фотодиода /п и /в и
определяло величину ДЭ г\:
Поскольку размеры апертуры фотодиода были недостаточны
для перекрытия сечения этих пучков, перед фотодиодом
устанавливался светосильный объектив, стягивавший падающее на нега
излучение до сечения нужных размеров.
На первом этапе были исследованы зависимости величин тг]
и V от экспозиции Е. Соотношение интенсивностей референтного
и объектного пучков было выбрано равным 10. Голограммы
обрабатывались по принятой методике в проявителе ГП-8. Для
получения отбеленных голограмм использовался процесс
фотохимической обработки пластинок ПЭ-2 в проявителе Д-94 с
добавлением роданистого калия [7] и с последующей отбелкой по методике
Филлипса [8]. Ход получения зависимостей приведен на рис. 4,
из которого следует, что максимум ДЭ практически совпадает
с максимумом контраста в изображении для обоих видов обработки
фотоматериала, благодаря чему можно говорить об оптимальной
экспозиции Е0 для данного фотоматериала.
После получения экспозиционных характеристик были полу-
54

ДЭ,% V
Рис. 4. Зависимость ДЭ и контрастного отношения V от величины экспозиции.
чены зависимости г\ и V от величины И — отношения интенсив-
ностей референтного (7р) и объектного (7об) пучков:
'об
При этом величина суммарной экспозиции обоими пучками
поддерживалась постоянной и равной Е0. Голограммы
проявлялись в проявителях ГП-2, ГП-8 и Д-94 с отбелкой по Филлипсу.
Из рис. 5 видно, что обработка с отбеливанием позволяет
получить заметно более высокую ДЭ, до 40 %, однако шумовые
параметры такого вида обработки ниже, чем при обработке в
проявителях типа ГП. При обработке в ГП-8 ДЭ выше, чем в ГП-2,
в то время как шумовые характеристики у них отличаются доста-
Д3,% V
30
20
10
1 г 4 8 16 32
Рже. 5. Зависимость ДЭ и контрастного отношения V от соотношения интен-
сивностей референтного и объектного пучков.
55

точно слабо. Можно отметить, что максимум ДЭ при проявлении
с отбелкой достигается при большем соотношении интенсийностей
пучков. Полученные результаты позволяют провести оптимизацию
режима получения голограмм. Как указывалось выше,
исследующийся процесс регистрации композиционных голограмм является
только одним из этапов получения изображения, которое будет
демонстрироваться зрителю. Шумы изображения, возникающие
на каждом этапе, будут накапливаться. Поэтому для уменьшения
уровня шумов, как следует из рис. 5, соотношение интенсивностей
пучков Н желательно иметь достаточно высоким. При этом
увеличение величины Н влечет за собой понижение величины ДЭ
голограммы, из-за чего в свою очередь приходится увеличивать
продолжительность экспонирования на этапе копирования.
Поэтому технологически допустимая продолжительность
экспонирования при копировании собственно и обусловливает выбор
величины В. В нашем случае при обработке голограмм в проявителе
ГП-8 величина В выбрана равной 10.
При оценке качества систем, формирующих изображения,
обычно используется частотно-контрастная характеристика (ЧКХ)
[9], дающая наиболее полное представление о качестве
изображения. Нами была получена ЧКХ процесса записи и восстановления
изображения с композиционной голограммы. На рис. 3
прямоугольная мира с переменной пространственной частотой, которая
использовалась для этой цели. Апертура ФЭУ, который
использовался для сканирования по изображению миры, была
уменьшена до размеров 10x5· 10~2 мм2. Контраст рассчитывался по
формуле:
к~1 +7—9
л макс ~ * мин
где /макс — ток ФЭУ при прохождении светлой полосы; 1т —
ток ФЭУ при прохождении темной полосы изображения миры.
Графики, построенные по результатам измерений, приведены
на рис. 6. Экспозиция во всех случаях была постоянной и
равной Е0, варьировалась величина В соотношения интенсивностей
пучков.
Для оценки влияния шумов, возникающих на этапе
голографирования, полученные ЧКХ нужно сравнить с ЧКХ
предыдущего процесса, т. е. процесса фотографирования. Для получения
такой ЧКХ был использован микрофотометр ИФО-451, на
котором проводилось сканирование изображения тест-объекта на
фотопленке. Полученная кривая также приведена на рис. 6.
В связи с тем, что при проекции через объективы Ь2 и Ьэ
(рис. 2) изображение претерпевает увеличение в 8 раз,
пространственные частоты на рис. 6 уменьшены также в 8 раз с тем, чтобы
графики на них были сопоставимы. Из сравнения кривых рис. 6, а,
б следует ряд выводов. «Спад» ЧКХ и ограничение полосы
пространственных частот изображения происходит в значительной
степени уже на этапе фотосъемки. Кривые на "всех графиках по

I 1 1 I I I I
О 12 3*56 у,мм'1
Рис. 6. ЧКХ процесса записи и восстановления изображения многоракурс-
ных голограмм.
а — проявленных в проявителе ГП-8; б — в проявителе Д-94 с добавлением роданистого
калия и последующей обработкой отбеливателем Филлипса.
форме близки друг к другу. При уменьшении величины Л (при
увеличении шумов голограммы) ЧКХ располагаются друг под
другом и нигде не пересекаются. При сравнении качества
восстанавливаемых изображений такое поведение ЧКХ позволяет
производить сравнение контраста только на какой-то одной частоте,
например нулевой. Очевидно, контраст на нулевой частоте можно
легко вычислить, зная величину У=1млке/1т для границы
темного и светлого полей: К—(У —
Таким образом, для количественной оценки качества
восстановленных изображений в нашем случае достаточно измерить
величину V. Нами были предприняты попытки уменьшить уровень
шумов в восстанавливаемом изображении. С этой целью на
голограммы наносился слой иммерсионной жидкости (глицерина).
57

Величина контрастного отношения У в изображении,
восстановленном с отбеленных голограмм, возросла при этом в 1.6 раза.
Применение иммерсии для голограмм, проявленных в проявителях
ГП, привело к резкому снижению их ДЭ, что заставило нас
отказаться от использования этого метода для такого вида
голограмм.
С целью снижения уровня шумов при проявлении голограммы
была осуществлена добавка антивуалирующего вещества К!
в проявитель ГП-8 в концентрации порядка 4 г на литр исходного
проявителя. Контрастное отношение V в изображении,
восстановленном с голограммы, проявленной таким составом, оказалось
в 1.5 раза выше, чем при обычном проявлении.
Процесс получения многоракурсных голограмм,
заключающийся в последовательном экспонировании нескольких десятков
подголограмм, является очень трудоемким. Поэтому вопрос о
копировании таких голограмм имеет большое значение. При этом
следует иметь в виду ряд обстоятельств. Голограммы Фурье,
зарегистрированные во встречных пучках на фотослое конечной
толщины, не допускают восстановление изображения источником
белого света из-за их недостаточной угловой и спектральной
селективности, в то же время восстановление таких голограмм
в лазерном свете затруднено из-за усадки фотослоя в процессе
фотохимической обработки.
Таким образом, многоракурсные голограммы Фурье могут
быть зарегистрированы только в попутных пучках. В то же время
голограммы, зарегистрированные в попутных пучках, допускают
восстановление лишь в лазерном свете. Поэтому желательно
использовать такой метод копирования, чтобы копии допускали
восстановление в белом свете.
Голограммы Фурье восстанавливают изображение на
бесконечности, однако при съемке ракурсов объект находился на
конечном расстоянии. Указанное обстоятельство может привести
к дискомфорту при наблюдении восстановленного изображения
из-за разрыва конвергенции и аккомодации. Поэтому желательно,
чтобы голограммы-копии восстанавливали изображение на
конечном расстоянии.
Схема копирования, которая отвечала бы изложенным выше
требованиям, представлена на рис. 7. Многоракурсная голограмма
Фурье, расположенная на двойном фокусном расстоянии от
объектива 5, восстанавливается коллимированным лазерным пучком.
Восстановленное излучение падает на объектив 5, в задней
фокальной плоскости которого, где формируются ракурсы
изображения, регистрируется голограмма-копия' сфокусированного
изображения. На двойном фокусном расстоянии от объектива 3
формируется изображение многоракурсной голограммы, т. е. совокупность
зрачков, через которые можно наблюдать восстанавливаемое
изображение.
Голограммы-копии можно восстанавливать белым светом, так
как они представляют собой совокупность голограмм сфокусиро-
58

\
Рис. 7. Схема регистрации голограммы сфокусированного изображения.
2 — голограмма сфокусированного изображения; 2 — референтный пучок; 3 — объектив.
ванных изображений. При этом цвет изображений будет меняться
от красного до синего при смещении глаз наблюдателя
относительно голограммы по вертикали.
Нами был получен ряд многоракурсных голограмм-копий
размерами 9x12 см2 и 20x28 см2 (портреты людей), допускающих
восстановление источником направленного белого света. Качество
изображения при этом было достаточно высоким. Особенно
следует отметить яркость восстанавливаемого изображения, которая
обусловлена не только сравнительно большой величиной ДЭ
{т}—40 % при измерении с помощью лазерного излучения %=
=0.63 мкм), но и конечной величиной окна наблюдения, в которое
собирается восстановленное излучение.
Остановимся теперь на вопросах, связанных с проекцией
изображений, восстановленных многоракурсными голограммами-
копиями. Как уже отмечалось в начале работы, при проекции
должны быть решены две задачи: получение увеличенных
изображений и их ахроматизация. На рис. 8 приведена схема
воспроизведения увеличенного изображения, восстановленного
многоракурсной голограммой сфокусированного изображения (РГ).
Голограмма РГ освещается источником белого света, при этом на
расстоянии а, равном фокусному расстоянию
объектива,использовавшемуся при ее записи, формируются зоны наблюдения различным
ракурсов изображения, причем за счет дисперсии голограммы
зоны, соответствующие различным спектральным компонентах
излучения, смещены по вертикали. Объектов Лг предназначен
ГЭ
Рис. 8. Оптическая схема диапроектора (вид в горизонтальной плоскости).
59

для построения увеличенного изображения ракурсов в плоскости
голографического экрана (ГЭ) и устанавливается в плоскости
формирования зон наблюдения. Фокусное расстояние объектива
подбирается исходя из требуемого увеличения изображения.
ГЭ формирует окно наблюдения и осуществляет ахроматизацию
наблюдаемого изображения. Для того чтобы понять работу экрана,
рассмотрим схему его регистрации (рис. 9). В качестве объекта
при записи экрана используется узкая вертикальная диффузная
полоска (ДП), действительное изображение которой строится
объективом Л2 на расстоянии Ь" от плоскости записи голограммы.
Это расстояние равно удалению зон наблюдения от ГЭ. Точечный
опорный источник (ОИ) располагается под углом ср^ к центру
голограммы ГЭ, его мнимое изображение строится объективом Л2
на расстоянии —Ъ' от плоскости регистрации голограммы.
Расстояние —V выбирается равным расстоянию от объектива Лг до
ГЭ (рис. 8). Длина вертикальной ДП выбирается исходя из
требуемого размера окна наблюдения, а ширина, с одной стороны
должна быть достаточно малой, чтобы не происходило
значительного перекрытия зон, соответствующих различным ракурсам,
а с другой — достаточно большой, чтобы не получать в плоскости
изображения крупной спекл-структуры. Как показали н&ши
исследования, при ширине полоски, равной 1 мм, значительного
перекрытия зон еще не происходит, а спекловая структура не
мешает наблюдению.
Для осуществления ахроматизации восстановленного
изображения необходимо, чтобы ГЭ имел дисперсию, обратную
дисперсии многоракурсной голограммы. Рассмотрим, как при наших
параметрах записи многоракурсной голограммы сфокусированного»
60

Рис. 10. Ход восстанавливающего и про-
дифрагированного лучей в эмульсии
голограммы.
изображения и ГЭ выполняется
ахроматизация. При этом будем
считать, что их запись осуществляется
на одной и той же длине волны
излучения (в нашем случае 2^=0.63 мкм),
а восстановление производится
«белым» светом.
Пусть на голограмму сфокусированного изображения под
углом ср^ падает луч «белого» света. Поскольку голограмма
записывается в попутных пучках, то она обладает достаточно малой
спектральной селективностью, поэтому в контур спектральной
селективности укладывается весь спектр видимого излучения.
Будем считать, что угол ср^ таков, что для Хк=0.63 мкм,
выполняется условие Брэгга. Тогда нетрудно определить [10], под
какими углами выходят из голограммы лучи с длиной волны
е + е* = (1-^)е- (*>
Здесь 6 — угол луча с длиной волны Я; Ьгк — угол луча с длиной
Углы отсчитываются от изофазной поверхности (ИП) (рис. 10).
Углы, отсчитываемые по часовой стрелке, имеют знак «—»,
против «+». Используя (1) и рис. 10, нетрудно записать выражение
для угла а — между нормалью к голограмме и продифрагировав-
шим лучом:
<?к — ак 'к <?к — Ч
(2)
Выражение (2) учитывает соотношения между углами в
эмульсии голограммы. Для определения их в воздухе надо учесть
преломление на границе. Учитывая малость углов, можно записать:
т/с п
ав
а, = Л
ав
п
(3>
где ср£, а*, ав —
Использовав (2) и задавшись параметрами схемы проекции
рис. 11, с учетом (3) можно определить углы падения различных
спектральных составляющих на ГЭ. На рис. И лучи различных
спектральных составляющих, идущие от голограммы
сфокусированного изображения РГ, условно обозначены через к, з, с. Как
следует из рис. 11:
Ч *Ъ — Ч а*
К
(4>
61

3?ис. 11. Оптическая схема диапроектора (вид в вертикальной плоскости).
.Здесь ср'в — угол падения луча на ГЭ; а0в — угол, под которым
от РГ идет луч через главную точку объектива; ав — угол, под
которым от РГ идет луч данного спектрального компонента;
К — увеличение.
Поскольку в нашем случае углы, входящие в (4), невелики и не
лревосходят 20°, то (4) можно переписать следующим образом:
Для лучей, продифрагировавших на ГЭ, аналогично (2) можно
записать:
а' = «р'-!ь^-А.2Ц^, (6)
где;^, а'к — угол падения на ГЭ луча от опорного источника
и объекта при записи ГЭ; ср' — угол падения на ГЭ произвольного
спектрального компонента при восстановлении.
Поскольку в нашем случае наблюдатель располагается на
:нормали к экрану, то ос^я^О. Учитывая (2), (5), (6) и преломление
лучей на границе воздух—эмульсия, определим связь углов
лучей на выходе ГЭ а'в с углами а|, <р£, ср^в:
„в ?* — *Ъ Т*" К + 1 хо <р|-<4 ,
а — гса _срл - - К~Т£ 2 *~
■г^-Л^-О- го
Как видно из формулы (7), чтобы угол а'в не зависел от длины
волны, последний член в формуле должен быть равен 0:
^51-^ = 0 или < = ^. (8)
♦62

Из формулы (8) следует, что выбор параметров записи ГЭ
(угла ср|) зависит от увеличения К. Это приводит к необходимости
иметь для каждого увеличения изображения свой ГЭ.
Выражение (8) является условием получения
ахроматизированного изображения только в вертикальной плоскости. В
горизонтальной плоскости дисперсия в диапроекторе значительно меньше
ввиду меньшей пространственной частоты используемых
голограмм, но она также вносит цветовые искажения в изображение.
Если не принять мер по ахроматизации в горизонтальном
направлении, то зоны наблюдения различных ракурсов для разных
цветов могут перекрываться и на экране будем наблюдать смазанное
неахроматизированное изображение. Можно определить условия,
при которых уменьшается влияние дисперсии. На рис. 8 показан
ход лучей в горизонтальной плоскости диапроектора. Рассуждая
аналогично предыдущему случаю, получим:
а = +<Р* —
п — ак * <?к ■
Ъ = —К а; f =—Кс, Н = —а1%а<р^—а ос,
, К 4-1 Ыъ. а _ , _
? = Т а —1С> с = —
а =
к + 1 1 юб , ^ Г у! — 4 (>* п,*\1 /ач
Из выражения (9) определяется условие ахроматизации:
^р^=?;в-<. (Ю)
Определим, при каких значениях углов ср| и а| выполняется^
это условие. Из рис. 9 видно, что для точек на ГЭ,
расположенных выше оптической оси, углы ср*в — положительны, ак—
отрицательны и, следовательно, <р*в—ак > 0. Для точек,
лежащих ниже оси, ср^в— а'к <^ 0. Если обратиться к рис. 8, то
можно сказать, что для точек на экране, расположенных выше
оси, угол ср?, под которым падает в данную точку многоракур&ной*
голограммы восстанавливающий луч, меньше нуля, а угол
отклонения выходящего из голограммы луча от нормали может быть
больше или меньше нуля. Таким образом, разность ср* — а|
будет меньше нуля для всех центральных зон и зон,
расположенных под оптической осью, и только для крайних нижних зон,
где ак <^ ср£ <^ 0, эта разность будет больше 0.
Если обратиться к уравнению (10), то увидим, что для
центральных зон равенство не выполняется, так как левая часть
больше, а правая меньше нуля. Чтобы условие ахроматизации
выполнялось, запись многоракурсной голограммы необходимо
проводить так, чтобы ср! > а*макс и ср| > 0, где <х£макс — мак
симальный угол эс| для данной точки многоракурсной голограммы.
63

Для точек ГЭ, расположенных ниже оптической оси, равенство (10)
будет выполняться при ср| < 0.
Таким образом, для получения ахроматизированного
изображения в горизонтальной плоскости при записи многоракурсной
голограммы необходимо использовать сходящуюся опорную волну.
По схеме, изображенной на рис. 9, был записан ГЭ размером
130x180 мм для проекции изображения с трехкратным
увеличением. Его фотохимическая обработка состояла из проявления и
отбеливания согласно [7]. Была собрана схема диапроектора,
изображенная на рис. 8. Для проекции использовались два
варианта многоракурсных голограмм. В первом варианте
многоракурсная голограмма сфокусированных изображений записывалась
плоской опорной волной, во втором — сходящейся. В обоих
случаях было получено увеличенное изображение с
удовлетворительной компенсацией дисперсии в вертикальной плоскости. В
горизонтальной плоскости в первом случае на краях увеличенного
изображения наблюдалось цветное оконтурирование. При
использовании многоракурсных голограмм, записанных со сходящейся
опорной волной, такое оконтурирование отсутствует.
ЛИТЕРАТУРА
1. Benton S. A. Achromatic images] from white light transmission hologra-
mus. — In: Opt. Soc. of Americ. meeting. San. Francisco California,
1978.
2. Benton S. A. Recent advances in white light transmission holography. —
In: IPIE's Los Angeles, Technical Sumposium, North Hollywood,
California, 1980.
3. Redman I. D. The three—dimensional reconstruction of people and onto-
loor scenes using holographie multiplexing. — J. Sci, Sust., 1968, 1,
p. 821—835.
4. De Bitetto D. I. Holographic panoramic stereograms synthesized from
white light recording. — Appl. Opt., 1969, 8, N 8, p. 1740—1741.
5. Галъперн А. Д., Бруй В. П. О регистрации композиционных голограмм
Френеля. — Оптика и спектроскопия, 1980, 48, с. 1177—1182.
'6. Галъперн А. Д., Бруй В. П. О записи и восстановлении композиционных
голограмм. — ОМП, 1981, 48, с. 6—11.
7. Денисюк Ю. Н., Артемьев С. В., Загорская 3. А. и др. Получение
цветных отражательных голограмм на отбеленных фотопластинках ПЭ-2.—
Опт. голография, 1982, 8, вып. 10, с. 597—598.
8. Phillips N. Porter D. An advance of processing of holograms. — S. Phys.
E. Sci Instrum, 1976, 9, p. 631—633.
9. Фризер X. Фотографическая регистрация информации. М.: Мир, 1978.
10. Колъер Р., Беркхарт JT., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир,
1973.
64

Н. Д. ВОРЗОБОВА
ИССЛЕДОВАНИЕ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК
ФОТОПЛАСТИНОК ВРИ
В работах [1, 2] сообщалось об использовании в голографии
промышленных фотопластинок ВРП и ФПР, предназначенных для
микроэлектроники. При записи голограмм в попутных пучках на
длине волны 0.53 мкм излучением импульсного лазера с
длительностью импульса —10 не достигались значения дифракционной
эффективности (ДЭ) 20 % при достаточно высокой
чувствительности, а изображения объектов имели сравнительно высокий
контраст, что показало перспективность использования
фотопластинок ВРП и ФПР для импульсной голографии.
В данной работе более детально исследовались голографические
характеристики фотопластинок при различных режимах
экспонирования и химико-фотографической обработки. В качестве
исследуемых параметров были выбраны ДЭ голограмм плоских волн и
величина светорассеяния. Голограммы записывались по
методике [2] с отношением интенсивностей пучков 1 : 30 и 1:2.
Для записи использовались непрерывный аргоновый лазер (Х=
= 0.53 мкм) и импульсный лазер на неодимовом стекле с
преобразованием на вторую гармонику (Х=0.53 мкм). Голограммы
восстанавливались излучением Не—]Че лазера на длине волны
0.63 мкм. Для определения светорассеяния измерялась
интенсивность света, рассеянного под углом 1° к падающему пучку.
Исследовалось влияние условий гиперсенсибилизации,
величины экспозиции, типа проявителя, времени проявления, типа
отбеливателя на ДЭ и светорассеяние. Первая часть исследований
была направлена на изучение влияния условий экспонирования и
проявления на характеристики фотопластинок без
предварительной обработки. Использовались следующие проявители:
«Реагент», рекомендованный для обработки фотопластинок ВРП,
концентрированный и разбавленный в отношениях 1 : 2, 1 : 5, 1 : 10,
1 : 50, а также проявители, широко применяемые для обработки
голографических фотоматериалов (Д-82, Д-94, Д-19),
концентрированные и разбавленные в отношении 1 : 4, голографический
проявитель ГП-2, концентрированный и разбавленный в
отношении 1 : 50. Время проявления менялось от 30 с до 48 мин в
зависимости от типа проявителя. В качестве отбеливающих материалов
использовались растворы, рекомендованные в [3] для обработки
фотопластинок ПЭ-2, отбеливатели с железосинеродистым калием
и хлорной медью, отбеливатель по рецепту Филлипса [4], а также
отбеливатели И-9 и И-Ю. Голограммы, записывались излучением
аргонового лазера с отношением интенсивностей пучков 1 : 30.
Исследовались экспозиционные характеристики для
различных режимов обработки. На рис. 1 приведены характерные
экспозиционные кривые ДЭ и светорассеяния. Видно, что зависимости
5 Оптическая голография
65

а
10* 105 10Ч
®6 105 10~* ю
ЪДж/см3
Рис. 1. Экспозиционные зависимости ДЭ (—) и светорассеяния ( )
от вида обработки.
а — «Реагент» концентрированный, хлорная медь| б — Д-82, отбеливатель Филлипса.
Цифры у кривых — время проявления в мин.*
имеют явно выраженные максимумы. Положение максимумов
кривых ДЭ по оси абсцисс определяется преимущественно величиной
экспозиции. Положение максимумов кривых светорассеяния —
в наибольшей степени временем проявления, причем с
увеличением времени проявления максимум смещается в сторону меньших
66

3
Рис. 2, Зависимость оптимальной экспозиции от обработки.
Проявители: 1 — Д-82; 2 — «Реагент» концентрированный} 3 — «Реагент» 1:5; 4 —
Д-19; отбеливатели: Филлипса; хлорная медь; - · железосинеродистый
калий.
экспозиций. Абсолютные значения максимумов и форма кривых
определяются видом обработки. Характерно, что с увеличением
времени проявления (в использованных пределах) максимальные
значения светорассеяния уменьшаются. Можно выделить область
экспозиций (до экспозиции в 2—3 раза, меньшей экспозиции,
соответствующей максимальному значению ДЭ), при которых
значения ДЭ и контраста немонотонно зависят от времени прояв
ления. При больших значениях экспозиций значения ДЭ и
контраста с увеличением времени проявления растут.
Поскольку ДЭ и светорассеяние определяются одновременно
всеми параметрами (экспозицией, типом проявителя, временем
проявления, типом отбеливателя), то представляется
целесообразным проводить оптимизацию: 1) определение условий, при которых
достигаются максимальные значения ДЭ и контраста при
изменении всех указанных параметров; 2) определение условий,
обеспечивающих наибольшее значение ДЭ и контраста при заданных
параметрах, например: а) экспозиции, б) типе проявителя.
Как показывает анализ всевозможных экспозиционных
кривых, максимальные значения ДЭ достигаются при достаточно
больших экспозициях.
Рассмотрим условия, при которых достигаются максимальные
значения ДЭ и контраста. Анализ полученных результатов
показывает, что область оптимальных экспозиций соответствует
значениям 7· 10~5—7.10~4 Дж/см2, причем наибольшее число из
использованных вариантов обработки дает значение 2-10~4 Дж/см2.
На рис. 2 показаны зависимости оптимальной экспозиции от типа
обработки. Видно, что увеличение времени проявления до 6 мин
для проявителей «Реагент» (1 : 2, 1 : 5) и Д-94 приводит к уве-
5*
67

а
-I 1 1 I
3 6 12 2Ь ±па,тш
б
Рис. 3. Зависимости максимальных значений ДЭ (а) и контраста (б) от вида
обработки.
Отбеливатели: Филлипса; хлорная медь; железосинеродистый
калий; проявители «Реагент» концентрированный (Рк) и разбавленный в отношениях 1:2,
1:5, 1:10, Д-19, Д-94, Д-82.

личению чувствительности. Дал ьнейшее увеличение времени
проявления чувствительность практически не меняет. Наибольшую
чувствительность обеспечивает обработка в неразбавленном
проявителе «Реагент» и хлорной меди.
Рассмотрим теперь влияние обработки на абсолютные
значения ДЭ и контраста в области оптимальных экспозиций. Под
контрастом будем понимать величину К=ДЭ//р (о. е.). На рис. 3
показаны зависимости максимальных значений ДЭ и К от вида
обработки (для трех наилучших отбеливателей). Видно, что
значение ДЭмакс возрастает с увеличением времени проявления.
Наибольшие значения обеспечивают проявители «Реагент»
(неразбавленный и разбавленный в отношении 1 : 2) и Д-82.
Наилучшим является отбеливатель Филлипса, особенно в сочетании
с проявителями Д-19 и Д-94. В сочетании с проявителями «Реагент»
и Д-82 практически те же результаты дает хлорная медь (на 10—
20 % меньше, чем в отбеливателе Филлипса). Наилучшие
контрасты дают также проявители «Реагент» (неразбавленный и
разбавленный в отношении 1 : 2) и Д-82. С увеличением времени
проявления контраст в большинстве случаев улучшается.
Достаточно высокие значения контраста обеспечивает обработка в Д-19
и Д-94 с отбеливателем Филлипса, однако значение
соответствующей экспозиции увеличивается в 4—6 раз по сравнению с
обработкой в «Реагенте» и Д-82. Таким образом, наибольшие
значения ДЭ и К могут быть достигнуты при нескольких вариантах
обработки. Однако лучшие результаты обеспечивает обработка
в проявителе «Реагент» (неразбавленном и разбавленном в
отношениях 1 : 2, 1 : 5) и Д-82 с отбеливанием в хлорной меди и
отбеливателе Филлипса.
Как было показано выше, значения экспозиций,
соответствующих предельным значениям ДЭ и К, в ряде практических задач
оказываются недостижимыми, поэтому особый интерес
представляет определение оптимальных условий обработки при малых
экспозициях.
Анализ полученных результатов показывает, что поведение
фотоматериалов при ийкенении обработки в области малых
экспозиций отличается от их поведения в области больших экспозиций.
Так, в области экспозиций, близких к пороговым, наилучшие
результаты достигаются при сравнительно малых временах
проявления (3—6 мин), в то время как при больших экспозициях
дальнейшее увеличение времени проявления ведет к увеличению
ДЭ и К (рис. 4). Наибольшую чувствительность обеспечивает
обработка в проявителе «Реагент» неразбавленном и разбавленном
в отношении 1 : 2. Следует обратить внимание на то, что при
малых экспозициях имеет место большая по сравнению с
большими экспозициями критичность как к типу обработки, так и
к величине экспозиции. При изменении экспозиции в 2—3* раза
наблюдается изменение ДЭ и К, соизмеримое с принципиальным
изменением условий обработки.
69

Рис. 4. Зависимость ДЭ (а) и контраста (б) от обработки при ограниченных
экспозициях.
10_Б Дж/см2; 2.5 «Ю-5 Дж/см2; 7«Ю*"5 Дж/см2; проявители«Реагенг»
концентрированный Рк и разбавленный в отношениях 1:2, 1:5, 1:10, Д-19, Д^94, Д-82.

Т а блица 1
Значения экспозиции, обеспечивающие наибольшие
значения ДЭ
Время проявления

Концен1 мин
3 мин
6—12 мин
трация
ТЭА, %
без
промывки
с
промывкой
без
промывки
с
промывкой
без
промывки
с
промывкой
Без ТЭА
Н20
0.2
2
10
2 · Ю-3
1.5.10-*
ю-*
ю-*
7·10"5
ю-*
ю-*
8.10~5
ю-*
з. ю-*
1.5.10-*
ю-*
10"*
6.10~5
ю-*
ю-*
ю-*
ю-*
2.5.10-*
1.5-10-*
ю-*
7 · Ю-5
4 · Ю-5
10~*
ю-*
7 · 10~&
ю-*
Приведенные результаты относятся к фотоматериалам без
какой-либо предварительной обработки. В работе [1] было
показано, что чувствительность пластинок ВРП значительно
увеличивается при их гиперсенсибилизации в растворе триэтаноламина
(ТЭА) большой концентрации. В данной работе более подробно
исследовалось влияние условий гиперсенсибилизации на голо-
графические характеристики. В частности, исследовалось влияние
концентрации ТЭА, причем обработка в ТЭА проводилась двумя
способами: с последующей промывкой в воде и без промывки.
Необходимость этих исследований связана, с одной стороны,
с желанием получить наибольшую чувствительность, с другой
стороны — минимальное количество дефектов, связанных с
неравномерным распределением ТЭА по поверхности фотопластинки
во время сушки. Как показали наши эксперименты с записью
изобразительных голограмм, такие дефекты заметно снижают их
художественное качество.
Рассмотрим влияние концентрации ТЭА при следующих
условиях записи и последующей обработки: запись голограмм
излучением аргонового лазера с отношением интенсивностей пучков
1 : 2, обработка в проявителе «Реагент» 1:2с фиксированием и
отбеливанием в хлорной меди. Обработка пластинок перед
экспонированием проводилась следующим образом: одна часть
пластинок обрабатывалась в растворах ТЭА с концентрацией 0.2, 2,
10 %, а также в воде в течение 5 мин и сушилась в естественных
условиях, другая часть также обрабатывалась в ТЭА и воде,
затем ополаскивалась в растворе смачивателя ОП-7 и сушилась
в тех же условиях.
Сравнение экспозиционных кривых ДЭ и светорассеяния
показывает, что при гиперсенсибилизации происходит смещецие
кривых в сторону меньших экспозиций, причем смещение кривых
светорассеяния несколько больше, чем кривых ДЭ. Одновременно
увеличиваются максимальные значения ДЭ, максимальные
значения светорассеяния меняются незначительно. Зависимость от кон-
71

12
I 1 1 I I »
б/ТЗД Н20 0.2 2 10
ТЭА,%
Рис. 5. Зависимость ДЭмакс от условий гиперсенсибилизации.
Цифры у кривых — время проявления в мин,; без промывки; с промывкой.
центрации ТЭА наиболее явно выражена в случае отсутствия
операции промывки. Наиболее выразительный эффект действия ТЭА
наблюдается в случае 10 %-ной концентрации. Действие
концентраций 0.2 и 2 %, обычно применяемых для увеличения
чувствительности голографических пластинок, эквивалентно действию
обычной воды.
Рассмотрим более подробно изменение чувствительности и ДЭ
при гиперсенсибилизации. Из табл. 1 видно, что наибольшее
увеличение экспозиционной чувствительности наблюдается при
обработке в растворах ТЭА с концентрацией 10 % без промывки
(до 8 раз). В остальных случаях чувствительность увеличивается
в 2—4 раза. Аналогичным образом меняется и «пороговая»
чувствительность. Действие гиперсенсибилизации на максимальные
значения ДЭ показано на рис 5, из которого видно, что при
гиперсенсибилизации ДЭмакс увеличивается в два раза. Причем
купание в воде или ополаскивание после ТЭА несколько увеличивает
ДОмакс- С увеличением концентрации ТЭА до 10 % (без
промывки) ДЭмак0 несколько падает. Таким образом, исходя из
значений ДЭ и чувствительности, целесообразно использовать
растворы с концентрацией 10 %. Однако следует принимать во
внимание наличие в этом случае дефектов сушки. Если необходима
бездефектная обработка, то можно рекомендовать обработку в
растворах ТЭА малых концентраций, а также обработку в обычной
воде.
Влияние гиперсенсибилизации на величину светорассеяния при
различных экспозициях показано на рис. 6. Видно, что
концентрационная зависимость наиболее явно выражена при малых экспо-
72

Рис. 6. Влияние условий гиперсенсибилизации на светорассеяние при
различных экспозициях.
а — ю-5 Дш/см2; б — 3-Ю"5 Дж/см2;« в — б^Ю"8 Дж/см2$ г — 10~4 Дж/см2.
зициях. При больших экспозициях величина светорассеяния
практически не зависит от концентрации ТЭА.
С целью окончательного выбора условий обработки,
обеспечивающих наилучшие голографические параметры, были проведены
эксперименты по оптимизации обработки фотопластинок с
гиперсенсибилизацией. Концентрация ТЭА менялась от 0.2 до 10 %.
Использовались проявители и отбеливатели, обеспечивавшие
наилучшие результаты при обработке без гиперсенсибилизации.
Было установлено, что при изменении обработки фотопластинок
с гиперсенсибилизацией наблюдаются закономерности, замеченные
при обработке без гиперсенсибилизации. Во всех случаях
использование предварительной обработки приводит к существенному
увеличению ДЭ (в два раза) и чувствительности (в 2—3 раза)
(табл. 2).
73

Таблица 2
Условия оптимальной обработки голограмм

Экспозиция,
Дж/см2

Концентрация
ТЭА, %
Проявитель
Время

проявления,
мин
Отбеливатель
10-5
0—10
0-2
«Реагент»
концентрированный
«Реагент» 1:2
6—12
12
Хлорная медь
Филлипса
ю-4
10
0.2
2
«Реагент»
концентрированный
Д-82
Д-94
12
12
24
Железосинеродистый
калий, Филлипса,
хлорная медь,
Филлипса
В заключение следует отметить, что оптимизация обработки
была проведена при записи голограмм излучением непрерывного
аргонового лазера. С целью выявления возможности
использования полученных результатов для записи голограмм излучением
импульсных лазеров было проведено сравнение экспозиционных
кривых при экспонировании излучением второй гармоники лазера
на неодимовом стекле и аргонового лазера. Полученные
экспозиционные кривые практически совпадали.
Таким образом, исследованы голографические характеристики
фотопластинок ФПР, предназначенных для микроэлектроники.
Использование различных способов обработки показало
существенную зависимость их параметров от вида обработки. В
результате оптимизации ДЭ достигла 45 % при экспозициях 5-10~5—
2-10-4 Дж/см2 при использовании особоконтрастных проявителей
и больших времен проявления. Показана возможность
уменьшения светорассеяния при увеличении времени проявления. Кроме
того, отмечено, что оптимальная обработка при ограниченных
экспозициях отличается от обработки при больших экспозициях
(в частности, временем проявления). Полученные результаты
позволяют рекомендовать промышленные фотопластинки ФПР
(ВРП) для задач голографии. По чувствительности и ДЭ эти
пластинки приближаются к лабораторным фотопластинкам типа
ИАЭ [2] и отличаются более низким уровнем светорассеяния.
В настоящее время фотопластинки типа ВРП являются
промышленным отечественным фотоматериалом с хорошими голографи-
ческими характеристиками при записи голограмм в попутных
пучках излучением импульсных лазеров с длительностью
импульса 10—40 не. Фотопластинки ФПР были успешно
использованы для записи изобразительных голограмм размером 400 X
Х280 мм, в том числе голографических портретов людей.
74

ЛИТЕРАТУРА
1. Андреев Р. Б., Ворзобова Н. Д., Калинцев А. Г., Стаселъко Д. #.
Изобразительная импульсная голография с записью в зеленой области
спектра. — Опт. и спектр., 1980, 49, вып. 5, с. 938—940.
2. Ворзобова Н. Д., Гребенщикова А. А. Исследование характеристик
голограмм, записанных в видимой области спектра с использованием
импульсных лазеров. — В кн.: Проблемы оптической голографии. Л.:
Наука, 1981, с. 43—49.
3. Кириллов Н. И. — В кн.: Регистрирующие среды для голографии. Л.:
Наука, 1975, с. 5—25.
4. Phillips N. /., Porster D. An advance in the processing of holograms. —
J. Phis. Eng. Sci. Instrum., 1976, 9, p. 631—633.
Б, Г. ТУРУХАНО
ДИСКОВАЯ СИСТЕМА ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ
ПАМЯТИ
Развитие науки и техники, обновление промышленной
продукции и технологии требует обработки больших объемов йаучно-
технической информации, представляющей собой страницы
буквенно-цифрового текста, схемы, рисунки, чертежи и т. п., которая
получила название буквенно-цифровой и графической (БЦГ)
информации.
Наиболее перспективным направлением решения указанной
проблемы в ближайшее время является использование и развитие
голографически'х методов. Голографический способ записи БЦГ
информации в виде Фурье-голограмм обладает необходимой
миниатюризацией, достаточной избыточностью при высокой надежности
записи и сравнительно легко поддается автоматизации на всех
звеньях — от записи до воспроизведения информации.
Обработка больших массивов БЦГ информации обычно
ведется по следующей обобщенной схеме (рис. 1). Вначале
информация подбирается и подготавливается к записи, затем
переписывается с уменьшением размера на матрицу. Параллельно произ-
•6
-7
Рис. 1. Общая схема обработки БЦГ информации.
1 — подготовка документов; 2 — запись матрицы; з — кодировка документов; 4 — ЭВМ;
5 — воспроизводящее устройство; 6 — визуальная информация; 7 — копия документа.
75

водится кодирование документов и ввод кодов-реквизитов в память
ЭВМ. На заключительном этапе матрица устанавливается в
воспроизводящее устройство, и по запросу пользователя ЭВМ
находит адрес документа на матрице, а воспроизводящее устройство
отображает документ на экране и выдает его копию.
В той или иной части схему обработки БЦГ информации можно
усложнять, видоизменять. Например, перед записью матрицы
информация для удобства переписывается на промежуточный
носитель с тем, чтобы запись матрицы производилась с
унифицированной формы: микропленки, микрофиши и т. п. Матрица
может иметь дисковую, цилиндрическую, прямоугольную и
другую форму.
Современные виды записи БЦГ информации допускают
уменьшение страницы текста до 1 —=—2 мм (голограммы Фурье,
субмикрофиши). Это позволяет хранить на матрице 104-^-105 документов.
От матрицы с таким объемом информации возможно осуществить
поиск и отображение документа на экран за несколько секунд,
что вполне сравнимо с временем реакции человека. Следовательно,
создание информационной системы большой емкости с
оперативным доступом вполне реальная задача. Объем хранимой
информации в системе большой емкости составляет от 106 до 107
документов; в частности, объем всех советских изобретений достигает
107 страниц, что укладывается на несколько сотен матриц.
Именно голографический метод открывает возможность
создания систем памяти большой емкости для БЦГ информации.
Причем изготовление такой информационной системы возможно на
базе электронных и оптико-механических узлов, уже
выпускаемых нашей промышленностью.
1. Голографический способ хранения
информации
Основой устройств с голографическим способом хранения БЦГ
информации являются Фурье-голограммы, где информация от
страницы текста, рисунка, чертежа преобразуется линзой и
регистрируется в виде голограммы в ее фокусе или близко к нему.
Такой вид голограмм можно получить следующим образом (рис. 2).
Вначале информация записывается в виде слайда-транспаранта,
который освещается коллимированным когерентным светом от
лазера и фокусируется линзой. В фокусе линзы устанавливается
фотопластинка, на которую, кроме волны от слайда-транспаранта,
направляется вспомогательный пучок коллимированного света от
того же лазера. Фурье-голограмма образуется как результат
интерференции Фурье-образа транспаранта с опорным пучком.
Если распределение плотности транспаранта описать двумерной
функцией Ь (х, у), а транспарант установить в переднюю
фокальную плоскость (х, у) линзы, то в задней фокальной плоскости
линзы получим Фурье-образ транспаранта Т (5, т)):
76

Рис. 2. Оптическая схема записи Фурье-голограммы транспаранта.
* (я» у) — функция распределения плотности транспаранта; Ь — линза; ТО, "ц) —
амплитудное распределение в Фурье-плоскости; / — фокусное расстояние линзы.
Т(1 Ч)=55*(*1 У)ЫР(—2ти1х)^(-2^щу)(1х(1у = Р[Ь{х9 г/)], (1)
— 00
где Г — операция Фурье-преобразования.
Легко показать, что линза осуществляет частотный анализ
функции распределения плотности транспаранта Ь (х, у) с
точностью до апертурных ограничений [1]. Иными словами, если
разложить эту функцию по гармоникам пространственных частот
§, т|, то каждая точка в фокальной плоскости линзы будет
отвечать своей пространственной частоте с соответствующей фазой.
Для отсчета фаз гармонических составляющих вводится
вспомогательная волна, падающая под углом 6 на Фурье-плоскость.
Таким образом, Фурье-голограмма регистрирует спектр
пространственных частот входного сигнала £ (х, у).
На основании свойств преобразования Фурье можно объяснить
полезные особенности Фурье-голограмм. Потеря части спектра не
приводит к потере всего образа, а лишь несущественно снижает
разрешение и яркость его изображения при восстановлении.
Данное положение объясняет высокую надежность записи
информации в виде Фурье-голограмм и открывает возможность
целенаправленного воздействия на спектр сигнала при организации матрицы.
Поднимая соответствующие частоты, можно выделять и усиливать
полезную информацию и, наоборот, маскируя
малоинформативную часть спектра, уменьшать размер голограммы, добиваясь
компактной записи матрицы.
Одним из сложных вопросов, которые приходится решать при
разработке информационных систем высокой плотности и емкости,
является создание точных и скоростных систем считывания
информации с матрицы голограмм. Запись информации в Фурье-коде
обладает инвариантом к сдвигу. Так, если транспарант £ у\ во
входной плоскости сдвинуть на (х01 г/0), то
77

+00
78
/' I' (·* — ^o> У — Уо)] = \\ — xtt У — Уо) exP (—2rdlx) ехр X
— 00
00
X(—liziijr^dxdy = jJ4^> */)exP[—2тсг^(^ + ^o)J exP [—2тсгт] (г/ ~f-
— 00
+ </o)l = exP (—2к1хо) exP (—2™#o) ^ P 2/)]» (2)
т. е. сдвиг транспаранта на входе по координатам приводит
к появлению постоянных фазовых множителей ехр (—2пгх0) и
exp (—2niy0), которые не влияют на положение восстановленного
изображения, так как инвариантностью к сдвигу обладает и
матрица голограмм, ибо при ее восстановлении осуществляется
обратное Фурье-преобразование:
*'(*, */) = /^[Г(£,
В силу того, что прием осуществляется с помощью
квадратичных детекторов (будь то глаз, фотопластинка, фотопленка и т. п.),
голограмма формирует изображение, которое определяется как
квадрат модуля волны, поэтому фазовые члены исчезают, так как
| ехр (—2nixQ) |2=1. Это свойство Фурье-преобразования
приводит к тому, что качество восстановленного изображения не
ухудшается при небольших сдвигах как входного сигнала, так
и матрицы относительно восстанавливающего пучка света, что
позволяет создавать скоростные системы записи и считывания
информации за счет снижения требований к точности установки
транспаранта и матрицы.
Анализ когерентной передаточной функции S (v)=rect (v/vMaKC),
где v — пространственная частота оптического сигнала,
выполненный в работе [2], показывает, что оптическая система,
осуществляющая Фурье-преобразование (рис 3), передает все
частоты транспаранта t (х, у) равномерно. Линза в оптической
системе преобразует световую информацию о предмете в
изображение независимо от расположения транспаранта во входной
плоскости. Пространственные частоты в плоскости
Фурье-голограммы распределены по закону:
v = (E2 + 712)V2. (3)
Если пространственная частота какого-либо компонента
транспаранта превышает vMaKC, определяемое апертурой голограммы, то
соответствующая ей информация теряется. Однако в пределах
апертуры голограммы частотная передаточная функция имеет
постоянное значение (рис. 3), т. е. Фурье-преобразующая система
идеально передает все частоты изображения, записанного на
транспаранте.
Отметим преимущества голографической системы хранения

Рис. 3. Когерентная передаточная функция
оптической системы 5 (V), представленной на рис. 2.
БЦГ информации в сравнении с
традиционными оптическими методами.
1. Классические методы записи
изображения предусматривают репроекцию каждой
точки объекта в точку изображения. При
кратностях уменьшения 100—200 размеры элементов БЦГ
информации (страница А4) преобразуются в доли микрона. Поэтому при
обычной оптической записи регистрирующая среда не. должна
иметь дефектов на субмикронном уровне. В противном случае
обнаруживается потеря информации. При голографическом
способе записи информация о каждой точке объекта равномерно
распределяется по всей площади голограммы, и при локальных
дефектах записывающей среды потерь информации не происходит.
2. При указанных кратностях уменьшения и использования
обычных оптических методов необходимо с высокой точностью
(~Л мкм) поддерживать глубину резкости при записи. Такой
режим трудно реализовать при скоростях записи в несколько
сотен страниц текста в час. При голографической записи
регистрируется пространственный спектр частот объекта в фокусе
объектива. Качество восстановленного изображения не зависит от
фокусировки при записи, ибо небольшие изменения глубины
резкости изображения, обусловливаемые погрешностями оптико-
механической системы, можно устранить при выводе изображений
на экран. Однако на практике этой проблемы не возникает, так
как глубина резкости Р восстановленного изображения
определяется выражением [3]:
Р = 2кр*\Ц-\, (4)
где к — коэффициент, определяемый формой голограммы; р —
расстояние от голограммы до экрана; X — длина волны
восстанавливающего лазера; В — апертура голограммы.
Для принятых размеров входных изображений формата А4
глубина резкости достаточно велика (Р ~ 10 мм), и подфокуси-
ровки изображения в процессе работы не требуется.
3. Инвариантность к смещению голограммы при
восстановлении снижает требования к точности установки матрицы.
4. Запись информации в виде Фурье-голограмм позволяет
гибко воздействовать на пространственный спектр изображения и
за счет этого оптимизировать как качество изображения, так и
размер голограммы. Корреляционный анализ пространственного
спектра открывает возможность создания поисковых систем по
ключевым словам [4].
5. Исследование голографических систем памяти показало,
что при записи БЦГ информации с уменьшением в 100—200 раз
79

можно использовать серийную фотографическую оптику, не
прибегая к разработкам специальных объективов.
6. Матрицы Фурье-голограмм допускают контактное
копирование, поэтому для получения копий не требуется длительная
перезапись массива голограмм.
7. Высокая информационная плотность Фурье-голограмм
позволяет записывать на одной матрице до десятков тысяч страниц
БЦГ информации. Компактная запись большого объема
информации приводит к созданию автоматизированных поисковых систем
с большими банками данных.
Перечисленные преимущества голографического метода
показывают, что в настоящее время этот метод хранения является
наиболее перспективным, а внедрение его в практику поставит
информационное обеспечение на новую ступень.
2. Выбор элементов голографических систем
памяти
К настоящему времени предложено множество проектов голо-
графических систем памяти. Часть из них реализована в виде
макетов. Системы различаются видами матриц, степенью
автоматизации устройств записи и воспроизведения, типами
используемых лазеров и т. п. Все параметры имеют большое значение в
работе системы, однако способ организации матрицы в конечном
счете определяет удобство работы, скорость воспроизведения и
возможность автоматизации системы памяти. Поэтому в основу
классификации голографических систем положим вид матрицы.
1. Прямоугольная матрица заполняется
голограммами последовательными строками по ортогональному
закону. Матрица может перемещаться в двух взаимно
ортогональных направлениях. Такой вид матрицы взят за основу в рабо-
тах[5—7].
2. Дисковая матрица заполняется голограммами
либо по спирали, либо по концентрическим окружностям. По
сравнению с прямоугольной матрицей упрощается механическая
система управления, облегчается установка и смена матрицы, что
в конечном итоге приводит к увеличению быстродействия системы.
Примером использования дисковых матриц при построении
информационных систем могут служить работы [8—10]. В Японии
ведутся интенсивные исследования по использованию дисковых
голографических матриц при создании видеомагнитофонов.
Выбор расположения голограмм на диске по спирали или по
концентрическим окружностям определяется видом информации.
Если информация имеет логическую связь (кино, телевидение), то
выбирается спираль, в противном случае удобнее заполнять
матрицу по концентрическим окружностям.
4. Матрица, сочетающая в себе два первых
способа. В этом случае прямоугольной матрице дается воз-
80

можность вращения. Так, в работе [И] используется дисковый
каркас, который заполняется предварительно записанными
прямоугольными матрицами. Здесь преследуются две цели: обходиться
без дисковых заготовок и иметь возможность замены части
информации.
4. Еще более сложную систему представляет собой
цилиндрическая поверхность, на которой размещаются
прямоугольные матрицы. Такая система может использоваться
для архивов средней емкости до 105 документов, ибо смена
цилиндров затруднительна.
На основании вышеизложенного отметим, что дисковая
матрица наиболее пригодна для создания голографических систем
памяти большой емкости, так как установка ее непосредственно
на валу шагового двигателя упрощает управление матрицей.
При конструировании оптической схемы записи
Фурье-голограмм необходимо исходить из следующих требований:
1. Максимальный размер входного транспаранта (его
диагональ) должен быть не более входной апертуры объектива,
осуществляющего Фурье-преобразование.
2. Выбор размера Фурье-голограммы определяется длиной
волны лазера при задней Я, фокусным расстоянием объектива /
и максимальной пространственной частотой vΛlaκc, которую
необходимо передать при записи [12]:
Для оптимального использования светового потока
транспарант устанавливается непосредственно перед Фурье-преобразую-
щим объективом. Угол между вспомогательным и объектным
пучками 0 должен удовлетворять условию:
где @} — линейная апертура объектива. В этом случае
восстановленное голограммой изображение свободно от шумов, вносимых
пучком света, проходящим голограмму без дифракции. На
практике условия (5) и (6) сравнительно легко выполняются при
выборе входного транспаранта в виде фото- или кинокадра.
3. Дисковая система голографической памяти
большой емкости
На рис. 4 представлены отдельные углы дисковой
голографической автоматизированной системы для записи, поиска и
воспроизведения БЦГ информации, разработанной и внедренной
в Ленинградском институте ядерной физики им. Б. П.
Константинова АН СССР [13].*
* В разработке системы дисковой голографической памяти принимали
участие: И. Н. Смирнов, Г. Ш. Весна, К. А. Веинер, В.Г. Толчин, Т. М. Хозе,
В. П. Зайцева, Т. М. Чеканова, М. К. Рунова, В. М. Живаев.
а = 2\у.
(5)
е>2агс^(^/2/),
(6)
б Оптическая голография 81

Рис/5. Голографический диск емкостью 10 076 Фурье-голограмм.
Обработка БЦГ информации осуществляется системой в
следующей последовательности.
На первом этапе информация подготавливается к переводу^на
промежуточный носитель, которым служит микрофильм с
размером кадра 24x36 мм. Использование микропленки преследует
две цели: а) производить запись с унифицированной формы;
б) оптимально использовать мощность лазерного излучения при
записи голограмм «на просвет».
Запись микрофильма с бумажного носителя осуществляется на
докуматоре АКМ-22М1 (рис. 4), в котором фрикционная
кадрировка заменена на жесткую введением «мальтийского креста» 1.
Второй этап состоит в кодировании информации 2. Например,
для патентной информации каждому патенту соответствует свой
индекс в системе Международной классификации (МКИ). Этот
индекс совместно с номером кадра заносится оператором в память
ЕС ЭВМ. В дальнейшем при поиске информации индекс МКИ
будет служить реквизитом.
После кодирования информации бобина пленки подается в
автомат записи голографических дисков 3. Записанный диск
подвергается фотохимической обработке и передается в информационную
машину (читально-копировальный аппарат) 4.
Информационная машина работает совместно с ЕС ЭВМ 5.
Пользователь на пульте УТ-340 набирает реквизиты информации,
Рис. 4. Основные узлы системы дисковой голографической памяти и их
взаимодействие.
1 — докуматор; 2 — просмотрово-кодирующее устройство; з — автомат записи Фурье-
голограмм; 4 — информационная машина; 5 — ЭВМ, управляющая работой системы.
6* 83

[=ж=1 1 I
Рис. 6. Оптическая схема автомата записи голографических дисков.
1 — импульсный газовый лазер ЛГИ-37; 2, 7 —объективы; 3, 4 — диафрагмы; 5 —
фотодиод; 6 — призма-куб; 8 — светофильтр; 9, 12, 13 — зеркала; 10 — фильмопротяжное
устройство; 11 — Фурье-преобразующий объектив; 14 — голографический диск; 15, 16 —
шаговые двигатели,
по которым ЕС ЭВМ находит адрес голограммы (номер диска,
номер дорожки и номер голограммы на дорожке) и подает команды
на установку диска в нужное положение. После позиционирования
диска пользователь получает на экране страницу искомого текста,
которую при желании может получить в виде оттиска на
фотобумаге.
Основой системы служит дисковая матрица (рис. 5). Фурье-
голограммы диаметром 2 мм располагаются по концентрическим
окружностям. Емкость матрицы 10076 голограмм. Емкость одной
голограммы — страница текста формата А4.
Рассмотрим работу нестандартных узлов системы.
Автомат записи голографических дисков
Оптическая схема автомата записи представлена на рис. 6.
Излучение от импульсного газового лазера 1 проходит через
светофильтр, выделяющий оранжевую линию (595.5 нм). Затем
пучок фокусируется микрообъективом 2 на диафрагму 3, которая
прожигается пучком на месте. Такой способ создания
микродиафрагмы диаметром 15—20 мьсм удобен, так как не требует ее
дальнейшей настройки. После диафрагмы призмой-кубиком 6 луч
расщепляется на два пучка: опорный и объектный.
Вспомогательный луч коллимируется объективом 7 и зеркалами 12 и 13, после
чего направляется на матрицу 14. Объектный пучок ослабляется
84

Рис. 7. Блок движения голографического диска.
светофильтром 8 и, отразившись от зеркала 9, освещает входной
транспарант 10. После фокусировки Фурье-преобразующим
объективом 11 «Гелиос-40» пучок попадает на матрицу 14.
Взаимодействие объектного и опорного пучков когерентного
света образует в светочувствительном слое матрицы
Фурье-голограмму. Угол между осями записывающих пучков 0=30°, что
приводит к модуляции голограммы с пространственной частотой
примерно 1000 лин./мм. Диод 5 служит для контроля мощности
лазера.
Основой системы голографической памяти является матрица,
заполняемая Фурье-голограммами. Она выполнена в виде
стеклянного диска диаметром 400 мм и толщиной 5 мм, покрытого
высокоразрешающей фотоэмульсией. В азимутальном
направлении матрица смещается шаговым двигателем 15, на валу которого
она устанавливается. Движение диска в радиальном направлении
осуществляется вторым шаговым двигателем 16 через шарико-
винтовую пару, смещающим каретку с первым двигателем и
диском. Скорость двигателей 2000 шагов в секунду.
Голографический диск, шаговые двигатели с шарико-винтовой
парой укрепляются на станине и образуют блок движения голо-
графического диска (рис. 7). Основной особенностью этого блока
является использование стандартных механических узлов,
выпускаемых промышленностью, которые определяют точность
установки и быстродействие всей системы. Аналогичный блок
применяется при воспроизведении голограмм в информационной машине,
что позволяет использовать идентичные программы управления
голографическим диском при записи и воспроизведении.
Задание координат, записанных на голограммы страниц БЦГ
информации, осуществляется в полярной системе координат.
85

Рис. 8. Электронная управляющая
система автомата записи голографи-
ческих дисков.
При использовании одной
угловой координаты упрощается
механическая конструкция,
снижается масса подвижных
элементов, увеличивается
быстродействие и облегчается
операция смены дисков.
Для ввода информации
служит автоматизированное фильмо-
протяжное устройство с емкостью
бобин 300 м и скоростью ввода
2 кадра в секунду. Управление
двигателем фильмопротяжного
устройства производится электрическим тормозом, герконом и
тиристорным коммутатором.
Блок движения голографического диска, фильмопротяжное
устройство и оптика формирования опорного и объектного лучей
объединены в оптико-механическое устройство автомата записи
голографических дисков (рис. 4, 3). Этот автомат работает по
замкнутому циклу. Цикл записи одной голограммы состоит из
следующих операций: успокоения голографического диска,
перемотки пленки, подачи питания на шаговые двигатели, включения
электромагнитных тормозов, перемещения диска для записи
следующей голограммы, выключения электромагнитных тормозов и
снятия питания с шаговых двигателей. Затем цикл повторяется до
тех пор, пока не закончится запись всего диска. Последовательная
и синхронная работа отдельных узлов автомата записи дисков
контролируется электронной управляющей системой (рис. 8),
блок-схема которой приведена на рис. 9,
Блок автоматики процесса записи через тиристорный ключ 11
управляет электрическими тормозами 5 при записи голограммы и
в момент поворота диска 6. Перед операцией «успокоение» все
питающие напряжения снимаются с оптико-механической части
автомата, а отпущенные электротормоза фиксируют диск в
заданном положении. Снятие питающих напряжений снижает вибрации
в момент записи голограммы. Использование импульсного
газового лазера ЛГИ-37 с длительностью импульса 0.3 мкс не требует
амортизации автомата записи. Время успокоения отсчитывается
с интервалом 0.1 с таймером блока 16, а продолжительность
экспозиции задается реверсивным программным счетчиком 15.
Перемотка пленки осуществляется фильмопротяжным устройством 3
с «мальтийским крестом», электродвигатель которого включается
тиристорным ключом 12.
80

Рис. 9. Блок-схема электронного управляющего автомата записи голографи-
ческих дисков.
1 — лазер; 2 — призма-куб; з — фильмопротяжное устройство; 4 — датчик начального
положения; 5 — электротормоз; 6 — дисковая матрица голограмм; 7,8 — шаговые
двигатели; 9, ю — блоки питания шаговых двигателей; 11 — узел запуска олектротормоза;
12 — узел запуска фильмопротяжного устройства; 13 — фото приемник и
аналого-цифровой преобразователь; 14 — узел запуска лазера; 15 — программный реверсивный
счетчик; 16 — блок автоматики процесса записи; 17 — ЭВМ.
Для качественной записи матрицы при использовании неста-
билизированного импульсного лазера применена система
автоматического контроля и подстройки экспозиции 2, 13, 15. С этой
целью часть светового потока от призмы-куба направляется на
фотоприемник (см. позиции 4 и 5 рис. 6). Амплитуда
электрических импульсов измеряется пиковым детектором, преобразуется
в код с помощью аналого-цифрового преобразователя 13 и
поступает в виде последовательности импульсов на интегратор. С блока 16
подается разрешение на узел запуска 14 лазера 1
последовательностью импульсов рабочей частоты до тех пор, пока на
интеграторе не наберется установленная экспозиция.
Управление движением матрицы осуществляется ЭВМ 17
(«Электроника-60»). Требуемое число импульсов подается на
усилители мощностью блоков питания шаговых двигателей 9 и 10,
а затем на двигатели 7 и 8, приводя пх в движение. Датчик
начального положения диска 4 (осветитель, зеркало на валу и
фотодиод) позволяет позиционировать первоначальное положение диска
при записи и воспроизведении. ЭВМ «Электроника-60» в
зависимости от заданной программы может осуществить любое
расположение голограмм на диске. В рассматриваемой системе голограммы
располагаются по концентрическим окружностям. Программа
разметки диска определяется размером индивидуальной
Фурье-голограммы и дискретностью шагового двигателя. После записи диска
на автомате записи и фотохимической обработки диск
устанавливается в информационную машину.
87

Информационная машина
Информационная машина предназначена для быстрого поиска
документов, воспроизведения их на экране для чтения и отбора
и получения копии. Внешний вид информационной машины
показан на рис 4 (позиция 4), а ее оптико-кинематическая схема на
рис 10, Для восстановления Фурье-голограммы матрицы
используется непрерывный газовый лазер 1 (ЛГ-38). Лазерный луч
коллимируется двумя объективами 4 и 5 и направляется
зеркалом 6 на матрицу 7. Зеркала 8 и 9 введены для уменьшения объема
репроецирующего устройства. Экран 10 выполнен в виде матового
стекла. Для подавления спекл-структуры при восстановлении
изображения применено качание экрана в горизонтальном
направлении. Настройка на резкое изображение производится
изменением расходимости лазерного пучка, для чего меняется
расстояние между объективами 4 и 5. Смена дисков производится
вручную, хотя в принципе их смену можно осуществить и
автоматически.
Рассмотрим управление и работу информационной машины 1Г
блок-схема электронного управления которой показана на рис. 11.
Начальное положение диска задается датчиками 4. Для контроля
нулевого положения диска по углу применен оптический датчик,
для контроля по радиусу — механический. Через интерфейс 5
данные о начальной установке диска поступают в ЭВМ 9 (ЕС-1020).

Для нахождения требуемого документа, находящегося на диске,
пользователь вызывает с пульта 6 (видеотерминал Т-340) нужную
программу и соответственно ей набирает на пульте ключевые коды
документа. Заданная информация через приемо-передатчик 7,
кабельную линию и приемо-передатчик 8 подается в ЭВМ Р, которая
производит подборку всей группы документов, находящихся на
диске, и выдает номер голограммы первого документа в виде
двух числовых значений. Эти значения в обратном порядке через
приемо-передатчик 8 и 7 и кабельную линию поступают в
интерфейс 5 и записываются в соответствующие регистры счетчиков.
Имеющийся в интерфейсе задающий генератор выдает импульсы
€ частотой следования, определяемой параметрами шаговых
двигателей. После поступления информации в регистры происходит
ее считывание и преобразование в последовательность импульсов,
которые через электронные коммутаторы подаются в блоки
питания шаговых двигателей 2 и 5, отрабатывающих требуемое
положение голографического диска. После этих операций
изображение^ документа появляется на экране информационной машины.
При просмотре документа напряжение на шаговых двигателях
понижается. Предусмотрен режим «листания» документа, когда
последний содержит несколько страниц. Возможно производить
реверсивное «листание».
Математическое обеспечение
системы дисковой голографической памяти
Математическое обеспечение автоматизированной системы
голографической памяти выполняет следующие задачи: 1) запись
реквизитов документов в архив при создании каталога; 2) чтение
документов из архива голографических дисков по заданным
6
7
д
Рис. 11. Блок-схема управления информационной машиной.
1 — информационная машина; 2,3 — блоки питания шаговых двигателей; 4 — датчики
начального положения диска; 5 — интерфейс; 6 — пульт Т-340; 7,8 — приемо-передат-
чики; 9 — ЭВМ.
89

реквизитам; 3) создание, контроль и коррекцию каталогов
документов в архиве ЕС-ЭВМ.
Система математического обеспечения представляет собой
совокупность двух независимых подсистем: одной — управляющей
записью документов в архив голографических дисков и другой —
организующей работу с документами, хранящимися в памяти.
Подсистема записи управляет автоматом записи дисков. Эта
программа производит: предварительную разметку диска по числу
дорожек и числу голограмм на дорожке в соответствии с угловой
дискретностью шагового двигателя и размером голограммы;
устанавливает диск в исходное состояние; осуществляет запись
заданного числа голограмм с указанного номера.
Исходные данные, необходимые для работы подсистемы,
вводятся оператором с дисплея в режиме диалога. Подсистема
реализована на ЭВМ «Электроника-60», в качестве языка
программирования использовался АССЕМБЛЕР.
Подсистема, организующая работу с документами,
хранящимися в архиве, включает управляющую программу «МОНИТОР»,
функциональные программы «ЧТЕНИЕ ДОКУМЕНТОВ»,
«КАТАЛОГ» и библиотеку сервисных программ.
Запросы, поступающие в систему от пользователей или
операторов, анализируются программой «Монитор», передающей
управление одной из программ подсистемы, реализующей действие,
указанное в запросе.
Программа «КАТАЛОГ» предназначена для формирования
каталога документов, хранящихся в архиве ЕС ЭВМ. Каждому
документу в каталоге соответствует запись фиксированной длины,
содержащая: ключ поиска, координаты документа в архиве голо-
графических дисков (цомер диска и номер голограммы на диске);
количество страниц в документе.
В качестве примера приведем запись в каталог патентной
информации, где в качестве ключа для поиска используется МКИ
документа:
ISU G05F 306 SU Т00473995 001 006950 02,
где G05F 306 — МКИ документа; SU — страна; Т00473995 —
номер документа; 001 — номер диска; 006950 — номер
голограммы; 02 — число страниц в документе.
Запись каталога ведется оператором на экране дисплея в
режиме «of-line» и по окончании набора передается в ЭВМ
массивом фиксированной длины. Формируемый программой каталог
хранится в виде стандартного файла на магнитном диске ЕС ЭВМ.
При выборе документа из архива инициируется работа
программы «ЧТЕНИЕ ДОКУМЕНТА». Запрос пользователя
содержит ключ требуемого документа, в соответствии с которым
программа ведет поиск документа по каталогам архива. Для
вышеуказанного примера директива пользователя на поиск документа
запишется в виде:
CALL POISK G05F 306 001.
90

При обнаружении документа его координаты передаются в ЭВМ
«Электроника-60», осуществляющую управление механическим
перемещением голографического диска. После того как страница
искомого документа отображена на экране информационной
машины, пользователь может «пролистать» документ до конца, либо
отказаться от его дальнейшего чтения. Программа позволяет
просмотреть все хранящиеся в архиве документы с указанным
ключом, изменить ключ поиска или прекратить работу системы.
Для выполнения вспомогательных функций, необходимых при
работе системы голографической памяти, создан комплекс
программ, объединенных в «библиотеку сервисных программ». С
помощью программ библиотеки можно осуществить контроль и
корректировку каталогов архивов, дублирование каталогов,
печать интересующей информации и др.
Как показал опыт работы, разработанное математическое
обеспечение системы голографической памяти большой емкости
является гибким, эффективным и достаточно удобным средством
обработки больших массивов БЦГ информации, записанной на
голографических дисках.
Реализация голографических матриц для БЦГ информации
с высокой плотностью записи позволяет решать ряд проблем,
связанных с выбором материалов для записи Фурье-голограмм,
совершенствованием оптических схем записи и оптимизации
записи голограмм, со способами их фотохимической обработки и
контрастом входного изображения, устранением высоких
перепадов интенсивности в спектре Фурье-голограмм. Причем ряд
параметров выдвигает противоречивые требования: высокое
разрешение фотоматериала и высокую чувствительность к излучению
лазера, высокую плотность записи информации и равномерность
спектра голограммы, высокую дифракционную эффективность
фазовых голограмм и отношение сигнал / шум восстановленного
изображения.
Это привело к разработке методов оптимизации записи голо-
трамм Фурье. Критериями оптимизации служили качество,
дифракционная эффективность и отношение сигнал/шум
восстановленного изображения. Вариациям подвергались следующие
параметры: толщина эмульсионного слоя, концентрация и состав
проявителя, вид отбеливателя, соотношение интенсивностей объектного
и опорного пучков, размер Фурье-голограммы и степень
дефокусировки при записи.
Не останавливаясь детально на методах оптимизации, отметим
найденные параметры для фазовых голограмм, записанных на
галоидосеребряной эмульсии ПЛ-2: толщина эмульсионного слоя
5—7 мкм, диаметр голограммы 2.2 мм, проявление в проявителе
ГП-2 с последующим отбеливанием, дефокусировка при записи
2 %, отношение сигнал/фон 30—40, дифракционная
эффективность 10 % по изображению, контраст входного негативного транс*
паранта К-4-^-5. В качестве примера на рис. 12 показаны
восстановленные изображения с голограммы диаметром 2.2 мм.
91

According to the invention, a mounting device for fuel
element assemblies in a nuclear reactor is provided,
comprising a head and a cylindrical guide tube, the head
being located in a recess in the upper grid of the reactor
and being provided at its upper part with a collar
member forming an abutment, in which the head is of paral-
telepiped shape having a vertical a jus, ii machined along
its axis and is provided at its lower port with apertures
for receiving pawls pivoted nbout horizontal axes, and
the cylindrical guide tube is partly introduced inio the
machined bore of the head and moves the pawls into
contact with the lower edge of the recess, locking means
being provided between the head and the guide tube
and the ends of the fuel element can be secured by means
of flanges to the lower part of the head and to a ferrule
member freely slidable in a recess'in the lower grid of
the reactor.
Fig.2
Рабочие характеристики системы дисковой голографической
памяти для БЦГ информации ,
Диаметр дисковой матрицы 400 мм,
Емкость матрицы 10076 страниц,
Плотность записи 3 · 103 символ/мм2,,
Скорость записи 1000 гологр./ч,
Среднее время поиска документа 3 с,
Размер входного транспаранта 24 X 36 мм,
Источник когерентного излучения при записи
(импульсный газовый лазер) ЛГИ-37,
Источник когерентного излучения при
восстановлении (непрерывный газовый лазер) . . ЛГ-38.
Работа системы продемонстрировала эффективность
заложенных конструкторских решений и надежность всей системы.
92

4. Перспективы развития и возможные области
внедрения систем голографической памяти
большой емкости
Рассмотренная система дисковой голографической памяти
представляет собой пассивную систему, так как позволяет извлекать
из нее лишь первоначально записанную информацию. Кроме того,
поиск информации определяется данными, которые находятся
в каталоге. Тем не менее уже эта система при накоплении в ней
большого объема данных позволяет не только оперативно находить
документы, что практически неосуществимо при объемах данных
более 106 страниц, но и автоматически производить подборку
документов из всего массива по ключу (например, подбор материалов
для составления обзоров по заданной тематике), что приводит
к значительной экономии интеллектуального труда.
Прежде чем перейти к рассмотрению перспектив развития
голографических информационных систем, остановимся на
ассоциативных свойствах голограмм. Зарегистрируем па
Фурье-голограмме два изображения, которые обозначим символами h и
Для восстановления голограммы будем использовать излучение,
идущее от одного из изображений. Если использовать излучение
от изображения h, то на выходе получим изображение g, и,
наоборот, если подадим на вход излучение от изображения #, то на
выходе увидим изображение h. Отметим, что одно из изображений,
например h, может быть частью, фрагментом изображения g.
Система осуществляет восстановление одной из функций, если
восстанавливающая функция смещается параллельно самой себе
во входной плоскости, т. е. в случае Фурье-голограмм имеет место
сдвиговый инвариант.
На этом принципе был разработан макет голографического
корреляционного транслятора [4]. Изображением h служило
слово «Monday», а изображением g — его перевод «понедельник».
Голограмма записывалась в Фурье-плоскости. Если голограмму
освещать словом «понедельник» или частью его, то в выходной
плоскости получим «Monday». Для увеличения дифракционной
эффективности отклика голограммы при записи производилась
оптимизация параметров записи: отношения интенсивности
пучков h и g и времени экспозиции с учетом характеристической
кривой материала.
Математическое описание процесса ассоциативного
опознавания изображений можно выразить следующим образом. Если
транспарант с изображениями hug освещается плоской волной
единичной амплитуды, то в фокальной плоскости объектива
функции изображений h (х, у) и g (х, у) будут иметь комплексную
амплитуду в виде суммы Фурье-образов Н (S, 7])+С? (£, tj).
Фотопластинка в случае линейной регистрации будет иметь
пропускание:
НИ* + GG* + HG* + H*G. (7)
93

Если осветить голограмму волной с комплексной амплитудой Н*
то четвертый член выражения (7) H*G даст изображение g, так
как комплексная амплитуда волны в Фурье-плоскости будет HH*G,
а в выходной плоскости волна будет описываться обратным Фурье-
преобразованием:
F'1 (HH*G). (8)
Используя свойства Фурье-преобразования, выражение (8)
можно записать в виде:
F~i(HH*G) = F-i{F[h*(xs, yz)*h(xv ys)]F[g(x3, у3)}) ~
~<[A*(s8t Уз)*Нхв> Уз)]8(х& У*)> (9)
т. е. комплексная амплитуда выходного сигнала представляет
собой свертку g (х3, у3) с функцией автокорреляции изображения
h (х3, г/3). Если автокорреляционная функция h представляет
собой 8-функцию, то выходной сигнал дает изображение объекта
в плоскости (х3, г/3). При этом смещение изображения h (хг уг) во
входной плоскости (см. выражение (2)) не нарушает процесса
восстановления сигнала g, так как действует инвариант сдвига.
Рассмотренные ассоциативные свойства голограмм можно
использовать при поиске БЦГ информации по смысловым признакам
в больших массивах данных. Поэтому второй этап
совершенствования голографических систем памяти для БЦГ информации
можно представить^ как создание активных систем,
предусматривающих: запись, -стирание и коррекцию информации, введение
ассоциативного смыслового поиска, объединение матриц в
многодисковые оперативные системы.
В настоящее время большое число исследований голографиче-
ской памяти посвящено не только ее применению для хранения
БЦГ информации. Голографические диски с записью цветных
изображений в виде Фурье-голограмм пытаются применить в
коммерческом телевидении [И]. Учитывая, что на телевизионном
кадре значительно меньше информации, чем на странице текста,
размер голограммы может быть уменьшен. Это позволит
размещать на одном диске часовые программы кино и телевидения.
Другим аспектом применения голографической памяти могут
служить системы для записи бинарной информации [14—16].
В этом направлении исследователи пытаются увеличить емкость
долговременной памяти современных ЭВМ. Использование голо-
графической памяти для оперативной памяти ЭВМ сдерживается
из-за отсутствия быстрых сканирующих систем и фотоматериалов,
допускающих запись—стирание, которые в настоящее время
интенсивно разрабатываются.
ЛИТЕРАТУРА
1. Гудмен Дж. Введение в Фурье-оптику. М.: Мир, 1970.
2. Колъер Р., Беркхарт if., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.
3. Турухано Б. Г. Накопление информации на голограмме по глубине вос-
94

становленного изображения и загрузки пузырьковой камеры
треками. — ЖТФ, 1970, 1, с. 181—187.
4. Bekker А. М., Bukhtoiarova N. I., Turukhano В. G. An optimization of
recording of holograms formed with spatially modulated reference
waves. — Optics Gommuns, 1979, 31, N 3, p. 290—300.
5. Anderson L. K. Holographic optical memory for balk data storage. — Bell.
Lab. Rec, 1968, 46, p. 318—326.
6. Гибин И. С, Мантуш Т. #., Нестерихин Ю. Е. и др. Программируемое
голограммное ЗУ с записью и считыванием информации. —
Автометрия* 1975, № 3, с. 3—21.
7. Вагин М. И., Филатов A.M., Воробьев С. 77., Егоров В. И.
Автоматизированное устройство Мигол-1 для голографической миниатюризации
документов. — ОМП, 1978, № 8, с. 32—39.
8. Heagerty W. F. Ideographic composing machine. — Appl. Opt., 1970,
9, N 10, p. 2291—2295.
9. Толчин В. Г., Турухано Б. Г. Дисковая система голографической
памяти. — В кн.: Материалы VI Всесоюз. школы по голографии. —
Л.: ЛИЯФ, 1974, с. 303—328.
10. Турухано Б. Г. Голографические аспекты памяти: Физические основы
голографии. Л.: ЛИЯФ, 1978.
11. Tsunoda J. A holographic wideodiscs; alternative method optical wideo-
discs. — Appl. Opt., 1976, 15, N 6, p. 1398—1410.
12. Vander Lugt A. Packing density in holographic sistems. — Appl. Opt.,
1975, 14, N 5, p. 1081—1096.
13. A. c. 686586 (СССР). Способ записи и воспроизведения изображений
и устройство для его осуществления / В. Г. Толчин, Б. Г. Турухано,
С. Н. Николаев. — Опубл. в Б. И., 1980, № 38.
14. Микаэлян А. Л., Бобринев В. Н. Голографические системы памяти:
Оптические методы обработки информации. Л.: Наука, 1974.
15. Акаев А. А., Майоров С. А. Когерентные оптические вычислительные
машины. Л.: Машиностроение, 1977.
16. Герасимова С. А. Голографические информационно-поисковые системы. —
Обзор по электронной технике. Сер. 9, 1978, вып. 3 (351).
Д. И. СТАСЕЛЬКО
ИССЛЕДОВАНИЕ ЦВЕТНЫХ ИЗОБРАЖЕНИЙ,
СОЗДАВАЕМЫХ ПРОПУСКАЮЩИМИ ИМПУЛЬСНЫМИ
ГОЛОГРАММАМИ
И ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ ИЗЛУЧЕНИЕМ
НЕПРЕРЫВНЫХ ЛАЗЕРОВ
Одним из потенциально перспективных направлений развития
изобразительной импульсной голографии является
двухступенчатое получение цветных голограмм, включающее в себя
регистрацию многоцветной голограммы (оригинала пропускающего типа)
с последующей перезаписью восстановленного оригиналом
изображения на отражательную голограмму — копию, допускающую
восстановление в белом свете [1,2]. Наиболее подходящими источниками
излучения для копирования голограмм в настоящее время
являются непрерывные газовые лазеры, генерирующие в видимой
области спектра ряд дискретных линий. Однако длины волн излученир
газовых лазеров не совпадают с длинами волн излучения наиболее
эффективных импульсных лазеров для голографии — лазера на
95

рубине (Х=694.3 нм) и второй гармоники неодимового лазера
(^=530 нм), что, вообще говоря, должно приводить к
пространственному рассогласованию монохромных компонентов,
образующих восстановленное цветное изображение, и как следствие
этого — к ухудшению восприятия последнего.
В настоящей работе представлен теоретический анализ
масштабных преобразований, возникающих при восстановлении цветных
пропускающих голограмм излучением с длинами волн, отличными
от использованных при записи, и на его основе сформулированы
требования к выбору длин волн и расположению источников
восстанавливающего излучения, выполнение которых обеспечивает
заданную точность пространственного совмещения монохромных
компонентов цветного изображения. Приведены также результаты
экспериментов по восстановлению излучением непрерывных
лазеров двухцветных импульсных голограмм, полученных в [2] при
использовании второй гармоники неодимового лазера (к=530 нм)
и ВКР — излучения в сжатом водороде (^=678 нм).
При анализе масштабных преобразований воспользуемся
формулами Мейера [3], которые запишем для координат точек £-тых
компонентов восстановленных изображений х[*) и в виде,
удобном для дальнейшего рассмотрения:
20
(2)
где х$*\ — координаты опорных источников; х[1\ —
координаты восстанавливаемых источников; х0, г0 — координаты точек
объекта: 1*ч=Ц*Ук№ — отношения длин волн, используемых при
записи и восстановлении голограммы.
Для простоты ограничимся случаем записи и восстановления
голограммы на двух длинах волн, поскольку ситуация с
произвольным их числом может быть изучена путем последовательного
анализа различных пар, образуемых рассматриваемыми волнами.
Тогда пространственное рассогласование монохромных
компонентов по глубине изображения будет определяться выражением:
_1 1 _1 1 « ^1 — Р-2 М>1 /о\
41} 42) — 42) "|~ *о 41} г(г2) ' К }
из которого следует, что в общем случае рассогласование зависит
от масштабных коэффициентов координат опорных и
восстанавливающих источников, а также координат точек объекта.
Покажем, что при равенстве масштабных коэффициентов ^=^2=^
возможно точное пространственное совмещение трехмерных
изображений, создаваемых монохромными компонентами, независимо
от глубины объекта. Действительно, полагай в (3) ра — р^^О,
находим, что г[^=г^ независимо от 20 при выполнении условия:
96

1
1
Г 1
(1)
Считая (4) выполненным, найдем условие совмещения
монохромных компонентов изображения в поперечном направлении,
которое удовлетворялось бы при любых значениях х01 z0.
Согласно (1):
где 6^, 0<Л} и б0 — углы, образуемые нормалью к голограмме
с направлениями на опорные и восстанавливающие источники,
а также на точки объекта. Приравнивая х^1) и х^2) и учитывая
равенство z[l)=z^\ находим, что х^=х^ независимо от х0, г0,
если
Из выражений (4) и (7) следует, что совмещение может быть
достигнуто для различных пар положений восстанавливающих
источников г(г\ х[1) и х&\ одновременно удовлетворяющих (4)
и (7). Однако с точки зрения зрительного восприятия изображения
оптимальным является случай, когда изменение углового размера
объекта в ^ раз, связанное с изменением длины волны при
восстановлении [3], компенсируется изменением расстояния от
голограммы до изображения в 11\х раз по сравнению с расстоянием от
голограммы до объекта. В противном случае угловой размер
изображения объекта и место его фокусировки окажутся для
наблюдателя несогласованными, и он будет воспринимать объект
как увеличенный или уменьшенный по сравнению с
действительным его размером. Согласно (2), условие нормального зрительного
восприятия реализуется при zW=zW|\^, и, таким образом, мы
приходим к системе условий полного пространственного
совмещения монохромных компонентов цветного изображения:
Ф = ^£-> 2- = ^> ЧЧ'-^Ч^р^-Ч^). (8)
Остановимся теперь на оценке необходимой точности взаимного
расположения восстанавливающих источников. Как показали
результаты наблюдений, проведенных с тест-объектом, обладавшим
резким краем, для визуального восприятия двухкомпонентного
голографического изображения как цветного необходимо, чтобы
соответствующие точки монохромных компонентов совпадали друг
с другом с точностью до разрешающей способности глаза. В
противном случае двухцветное изображение субъективно
воспринималось как окрашенное и было лишено игры красок. Поэтому
в дальнейших оценках в качестве критерия допустимого углового
рассогласования монохромных компонентов будем принимать
угловую разрешающую способность глаза 8сргл.
(5)
(6)
(7)
7 Оптическая голография
97

Подставим в выражение (3) и аналогичное выражение для
— #<2) значения координат = + Аг<*) и = -\-
-{-Дж(*), отличающиеся от значений и я**), удовлетворяющих
равенствам (4) и (7), на малую величину №с1\ Д#<*> (Дз;(0 <^
<С2^\ Дж<*'> <^ ж^)). Несложные вычисления приводят к
соотношениям, определяющим рассогласование точек монохромных
компонентов, обусловленное указанными неточностями:
2(») 2Ы) * Vе7/
ч°=м<).[1^-у. (10>
Полагая Дж^/г^^Зср^, получаем оценку допустимых
отклонений положения восстанавливающего источника по
координате х:
\ьфи<ъ?гА"' (И)
Для оценкж влияния неточности совмещения монохромных
компонентов по глубине Дя(*') на качество восприятия цветного-
изображения будем исходить из величины возникающего при этом
углового рассогласования точек монохромных компонентов. Пусть
точка 1 (рис. 1) — некоторая точка изображения первого
компонента, а точка 2—соответствующая ей точка второго компонента,
отстоящая от точки 1 на расстояние Дяв, причем при наблюдении
через середину голограммы эти точки выглядят пространственно
совмещенными. Из рис. 1 следует, что при смещении точки
наблюдения по голограмме возникает малый угловой сдвиг
рассматриваемых точек Дер, достигающий на краю голограммы значения:
Ь<? = —^%-, (12)
или с учетом 10)
-(*) 12
С 1
При дср=8сргл из (13) следует оценка допустимого отклонения
положения восстанавливающего источника по координате ъ\
и+(#-)* (14>
Принимая для типичных условий эксперимента значения
ъс ~ 1 м, Вт ~ 0.3 м и 8сргл=3-10~4 рад, находим, что
допустимые величины А#с и Дяс составляют соответственно 0.3 и 2.5 мм.
Перейдем теперь к анализу случая неодинаковых значений
и рассмотрим общий случай, когда объект расположен на
произвольном расстоянии zo6 от голограммы и характеризуется глуби-
98

Рис, 1. К оценке допустимого
пространственного рассогласования монохромных
компонентов цветных изобразительных голограмм.
ной Д20. Согласно (3), при Др-^р^ —
[х2 =^= 0 невозможно достичь
совмещения изображений по всей глубине
«объекта, однако это может быть
достигнуто для некоторой плоскости
объекта удовлетворяющей
равенству:
Ч
г/
' 1
///
0
1
1
2(2)
20
+
Р-1
т(2)
(15)
Подставляя в (3) z0=zoб+^z0 и считая, что (15)
удовлетворяется при 20=2об, находим выражение для Д2„:
Дг, = ДцД2о(3-)\ (16)
\ 2об /
Рассогласование монохромных компонентов по глубине на
величину Дяр, согласно (12), приводит к угловому смещению точек
изображения. Подставляя (16) в (12) и принимая Д<р=8<ргл,
получаем величину допустимого рассогласования масштабов
монохромных компонентов 2Гр.Д0П:
Л1*Доп <
7%
20б
Тобз2»
(17)
где 90бз=^г/20б — угол обзора объекта., а величина Z0= Д^0/^об
характеризует относительную глубину объекта. Для значений
сробз — 1, ~ 1, обеспечивающих высокое качество восприятия
глубины голографируемого предмета, А[хдоп ^ 6-10~4. Иными
словами, длины волн источников, используемых для
восстановления качественных цветных двумерных голограмм протяженных
по глубине объектов, должны отличаться от заданных значений
не более, чем на единицы ангстрем.
Аналогичная оценка для случая голограмм сфокусированных
изображений приводит к выражению:
ДИдоп<
2Ьсрг
?0б820
(18)
подобному (17), с той разницей, что роль расстояния от голо-
траммы до объекта в нем играет рабстояние от голограммы до
наблюдателя гж.
Определенный практический интерес представляет оценка
возможности точного пространственного совмещения при Др. ^ О
монохромных компонентов изображения плоского объекта. В этом
7*
99

Активная среда
Длина волны,
нм
Не—N6
Хе
Не—N6
Аг
Кг
Кг
Ац
Аг
Кг
Аг
632.8
495.4
632.8
496.5
676.4
530.9
627.2
488.0
676.4
528.7
0.94
0.94
1.0
0.92
1.0
1.5-Ю~3
3 · Ю-3
4. Ю-3
5 · Ю-3
1 . Ю-4
случае необходимо и достаточно совместить плоскость
фокусировки монохромных компонентов и их угловые размеры Длч
голограммы сфокусированных изображений указанные условия
выполняются автоматически. Если же 20б =^= 0, то они могут быть
удовлетворены при введении на стадии восстановления зазора
между голограммами, формирующими монохромные компоненты,
Дгг' равного:
Д2г = 2о6-^, (19)
и изменения положения одного из восстанавливающих источников
по сравнению с (8) на величину:
М? = ЬГ[3&.]. (20)
В заключение остановимся на анализе ситуации, возникающей
при записи цветных импульсных голограмм наиболее
перспективными источниками (излучением многоцветного ВКР-лазера на
сжатом водороде (А^=678 нм, К^=530 нм, ?^3)=430 нм) или
излучением рубинового лазера и второй гармоники неодимового)
и восстановлении их излучением гелий—неонового,
гелий—кадмиевого, аргонового, криптонового, ксенонового лазеров, а также
лазеров на парах меди и золота. Сопоставление дл_ин волн
указанных непрерывных и импульсных лазеров показывает, что
достаточно малые значения Д[х (Др. <1 10~2) могут быть
реализованы лишь по отношению к красной и зеленой областям спектра.
В случае ВКР-лазера наименьшие величины Д|х достигаются
при использовании следующих пар линий восстанавливающих
источников (см. таблицу). Величина Д|л ~ 10~4 могла бы быть
получена при использовании =676.4 нм (Кг) и А,(2)=528.7 нм
(Аг), однако последняя из линий в лазерах, выпускаемых
промышленностью, отсутствует. Если же использовать для записи
импульсных голограмм излучение рубинового лазера и второй
гармоники неодимового, то при настройке последнего на длину
100

волны генерации 1056 нм, что соответствует Цр~528 нм,
значение Ар. обращается в нуль для пары линий ^1)=676.4нм (Кг)
и А,С2)=514.5 нм (Аг) при р.=0.97. Для =530 нм (Д^)МИ1=3.10-%
т. е. по порядку величины соответствует случаю ВКР-
лазера.
В целом проведенный анализ показывает, что при двухцветной
записи импульсных голограмм излучением твердотельных лазеров
с нелинейным преобразованием частоты возможно восстановление
с помощью газовых непрерывных лазеров достаточно качественных
изображений протяженных по глубине объектов. Однако для
дальнейшего улучшения качества цветовой передачи изображения
объектов необходимо использование лазеров с перестройкой
частоты излучения, по крайней мере, на одной из стадий
получения цветных изображений — записи или восстановлении.
Наиболее перспективным в настоящее время является, по-видимому „
применение для этой цели непрерывных лазеров на красителях*
позволяющих получать высококогерентное излучение
практически на любых из длин волн видимого диапазона спектра [4].
Другая возможность, отмеченная в [1], связана с использованием
на стадии восстановления цветных голограмм излучения
частотных импульсных лазеров с теми же активными средами и средами,
преобразующими частоту излучения, что и у использованных при
записи.
Практический интерес может представить возможность
использования красителей как сред, усиливающих в импульсном режиме
излучение непрерывных газовых лазеров [5], что в принципе
позволяет создать импульсный источник для записи голограмм
с длинами волн, совпадающими с длинами волн восстанавливающих
источников. Следует отметить также определенные успехи,
достигнутые в разработке импульсных лазеров на красителях с
перестройкой частоты, генерирующих при ламповой и лазерной
накачках излучение с достаточно высокой выходной энергией и
пространственно-временной когерентностью [6, 7]. Наиболее
актуальный диапазон длин волн перестройки излучения таких лазеров
с учетом сказанного выше, а также требований достаточно полного
охвата цветового треугольника лежит в области 460—490 нм.
До сих пор мы интересовались вопросом о необходимой
точности совпадения величин р.х и р,2, не принимая во внимание
влияние на качество цветного изображения самой 'величины
параметра р., определяющей изменение цветового тона
восстановленного изображения. (Далее мы будем считать условие р^р^—
=[а выполненным). Наиболее точное физическое воспроизведение
цвета реализуется при р.=1, однако глаз це способен улавливать
различия в цвете при сдвиге длины волны менее 1 нм даже в наиболее
благоприятных для цветоразличения условиях, когда
сравниваемые цвета находятся в контакте [8]. Следовательно, отклонение
значений р. от единицы на величину порядка долей процента
является для глаза совершенно незаметным. Более того, как будет
видно из дальнейшего, при двухцветной съемке объекта с за-
101

У 520
Рис. 2. Цветовой треугольник МКО,
Координаты точек различных оттенков:
1 — кожи; 2 — глаз; 3 — губ; 4 — точка
равноэнергетического белого света.
650
> 700нм
писью на длинах волн около
530 и 680—690 нм
использование значений р, < 1
становится даже весьма полезным
исходя из улучшения
зрительного восприятия восстанов-
I—I ут ■ 1 I I I I ленных цветных изображений.
0 380 0.2 0Л 0.6 0.8 х в самом деле, если
отметить на цветовом
треугольнике, изображенном на рис. 2, длины волн 530 и 678 нм (или
694 нм), то окажется, что цвета объекта, которые могут быть
воспроизведены при р=1, относятся к числу спектрально чистых,
которые практически отсутствуют среди окружающих нас
предметов. Ситуация существенно меняется, если р < 1. При этом
положение точки треугольника, соответствующей красной линии
записывающего источника для значений р вплоть до 0.9,
практически не меняется, тогда как точка, соответствующая зеленой
линии, при изменении длины волны от 530 нм (р.=1) до 480 нм
(р=0.9) успевает пробежать почти вдоль всей зелено-синей
стороны цветового треугольника, что позволяет синтезировать любой
из охватываемых им цветов путем соответствующего подбора при
восстановлении параметра р. В частности, при р=0.93 возможно
получение равноэнергетического белого цвета с координатами
в стандартной цветовой системе МКО, равными х=у=0.333.
Изучение цветовых координат более 20 репродукций с
изображениями артистов кино, проведенное с использованием «Атласа
цветов» Е. Б. Рабкина [9], показало, что координаты цвета лиц
заключены в сравнительно узком диапазоне значений х\ лежащих
в пределах от 0.34 до 0.43, ж у — от 0.33 до 0.39. Большая часть
оттенков при этом оказалась вблизи линии, пересекающей
цветовой треугольник и соединяющей «красную» и «зеленую» точки
при значении р=0.94, реализуемом для восстановления
изображения на длинах волн Ц1)=632.8' нм и к&=496.5 нм. Что
касается цвета таких деталей портрета, как глаза и губы, то лучшее
соответствие восстановленного изображения и объекта достигается
при значениях р, близких к 0.93, т. е. вдоль линии, проходящей
через равноэнергетическую белую точку. Таким образом,
регулируя величину р в интервале от 0.92 до 0.95, можно получить
цветовые оттенки наиболее важных в сюжетном отношении
деталей лица значительно более близкие к естественным, чем при р=1.
Эксперименты по восстановлению цветных импульсных
голограмм, записанных на длинах волн Ц1)=678 нм и Х^2)=530 нм,
102

проводились с Не—Ке лазером в качестве источника краснота*
излучения 632.8 нм) и тремя линиями аргонового лазера
(?1(с2)=514.5, 496.5 и 488 нм), что обеспечивало значения р., равные
соответственно 0.97, 0.94 и 0.92. При использовании каждой иа
пар длин волн положение точек на линиях в цветовом треугольнике
определялось соотношением яркостей восстановленных
монохромных компонентов изображения, которое регулировалось путем
внесения в восстанавливающие пучки нейтральных светофильтров,
различной плотности. Визуальное наблюдение восстановленных
цветных изображений людей показало, что при р,=0.94 и
оптимальном для восприятия соотношений яркостей монохромных
компонентов цвет лица действительно принимал естественные
оттенки загорелой кожи, тогда как при р,=0.97 он был золотистым^
а при р,=0.92 — насыщенно розовым. Следовательно, регулировка
параметра р. при восстановлении двухцветных импульсных
голограмм позволяет существенно улучшить зрительное восприятие-
изображений аналогично тому, как усадка монохромных
отражательных голограмм дает возможность получать цвета изображений
объектов, близкие к цвету оригиналов, особенно изделий из
золота или бронзы.
Влияние неточности установки восстанавливающих источников
по глубине изучалось путем измерения углового рассогласования
монохромных компонентов изображения, возникающего при
перемещении глаза наблюдателя по голограмме. Эксперимент
проводился при освещении двухцветной импульсной голограммы
излучением с Х№=632.8 нм и А,£2)=488 нм при следующих значениях
параметров, входящих в4 (13): г(1)=80 см, ^2)=40 см, z^=z^ =
= 120 см, 2)г=3 см. Значения Д41} составляли от 3 до 30 см,
угловое рассогласование Д/р определялось как соотношение
наблюдаемого линейного рассогласования монохромных компонентов в
плоскости изображения к расстоянию от голограммы до изображения.
В исследованном интервале значений д^*) величина Дер в
соответствии с (13) была пропорциональна Д^}, причем численные
значения величины Дер, найденные из эксперимента и
рассчитанные по (13), отличались не более чем на 20 %. Так, при Д^1} = 10 см
на краю голограммы Дсрэ достигало 2.5· 10~3 рад., тогда как Дер =
=2.35.10~3 рад.
Рассмотрим теперь некоторые методические вопросы, связанные
с особенностями восстановления цветных изображений
голограммами пропускающего типа. Как отмечалось выше, монохромные
компоненты цветного изображения должны быть пространственно
совмещены с точностью до разрешающей способности глаза, что
требует юстировки восстанавливающих пучков не хуже
Однако на практике оказалось достаточным выставлять эти пучки
относительно голограмм с точностью ~1°, определяемой ее
угловой селективностью (3.5-^4° по спаду ДЭ до половинного уровня
от максимального значения) и обеспечивающей достижение
максимальной яркости и контраста восстановленных изображений.
Точное же пространственное совмещение компонентов достигалось
103

путем небольших поворотов голограммы, что явилось следствием
различия возникавших при этом угловых смещений «красного»
ж «зеленого» компонентов. Действительно, с помощью уравнения
решетки
sine^ sin е2 = Х/Л, (21)
где X — длина волны восстанавливающего излучения; Л — период
решетки, нетрудно показать, что изменение угла падения
считывающего пучка 8Х на величину A92 приводит к изменению угла 03
на А02, в общем случае не равному A0X. В результате при повороте
голограммы на угол АВг возникает угловое смещение компонентов
изображений, которое с точностью до членов порядка (AOi)2
описывается выражением:
Ь*~мМ--^)9 (22)
1V1 cos 82 / ' v '
а при 6А = 62 = 6 Дер ~ -i cos 6 (Д9г)2.
Угловое смещение компонентов относительно друг друга
определяется разностью соответствующих им угловых смещений:
' cos6[i> cos 1 ,2оч
cos ер J · ^ '
cos
Учитывая, что при записи изобразительных голограмм углы
падения объектных пучков одинаковы (б^1 )=0^2) = 0Об)» запишем
(23) в виде:
Для условий эксперимента [2] значения углов падения на
голограмму опорных пучков составляли б^1) = 56° («красный»
компонент) и 6<2>=43° («зеленый» компонент), а 90б был около 30°,
что дает оценку Дер=0.35 Дбх. Таким образом, в случае
неодинаковых углов падения опорных пучков поворот голограммы вокруг
оси, параллельной штрихам решеток, является удобным способом
♦совмещения монохромных компонентов двухцветного изображения.
Измерения ДЭ и контраста монохромных компонентов цветных
пропускающих голограмм, записанных в [2], показали, что
«зеленый» компонент характеризовался сравнительно высокими
значениями ДЭ (~3 %) и контраста изображения (~10+-12). Качество
ч<красного» компонента было значительно ниже (ДЭ <— 1+15 %,
контраст —3+5). Однако при визуальном наблюдении
двухцветное изображение воспринималось намного лучше, чем «зеленое»,
хотя объективно оно и уступало ему по такому важному
параметру, как контраст. (Яркость изображений в этих экспериментах
поддерживалась постоянной). Это наблюдение показывает, что
наличие в изображении информации о цвете объекта (цветового
контраста) способно в известных пределах перекрыть уменьшение
104

информации о малых деталях объекта, вызванное снижением
контраста изображения по яркости.
Полоса пространственных частот соответствующая угловой
селективности голограмм по половинному уровню ДЭ, составляла
115 мм*"1 для «зеленого» и 100 мм"1 для «красного» компонента,,
что соответствовало эффективной толщине голограммы около 4 мкм.
Несущие пространственные частоты для «зеленого» ^зел) и
«красного» ^кр) компонентов составляли около 2200 и 1950 мм"1..
Поскольку опорные пучки при записи компонентов голограмм
располагались по одну сторону от объекта, то разность
пространственных частот компонентов была равна Av = vзeл — vκp ^ 250 мм"1.
В противоположном случае Av:=vзeл +vKp. Таким образом, в
экспериментах выполнялось условие <Ьзел, <^кр < Дv,
обеспечивающее при восстановлении цветной г&лограммы излучением
«зеленого» и «красного» источников подавление «чужих» изображений,,
являющихся следствием рассеяния «зеленого» излучения на
«красном» компоненте, и наоборот.
К числу особенностей восстановления цветных изображений
следует отнести также их повышенную чувствительность к
неоднородности значений ДЭ монохромных компонентов (по сечению
голограммы), являющейся следствием неравномерного
распределения интенсивностей по полю опорных пучков. Дело в том, что-
локальные колебания значений ДЭ для различных компонентов
являются обычно пространственно некоррелированными, что при
перемещении глаза наблюдателя по поверхности голограммы
приводит к изменению не только яркости, но и цвета
восстановленного изображения.
Эксперименты, выполненные с целью оценки допустимых
отклонений отношения яркостей монохромных компонентов
цветного изображения от заданного, проводились в условиях
контролируемого изменения этого отношения и показали, что ясна
видимые отклонения цвета изображения от заданного возникают*
при изменениях отношения яркостей компонентов на 5+10 %у
что предъявляет жесткие требования к равномерности
распределения ДЭ монохромных компонентов по сечению голограммы.
Поэтому при записи цветных изобразительных голограмм
целесообразно выбирать такие условия экспонирования, когда
неоднородность ДЭ компонентов по сечению голограммы становится
минимальной при заданном уровне неравномерности
интенсивности опорного пучка.
Здесь следует различать две предельные ситуации. Первая
возникает, когда объект освещается опорным пучком и расположен
вплотную к голограмме (однолучевая схема Ю. Н. Денисюка).
В этом случае распределение интенсивности объектного пучка
в плоскости голограммы примерно повторяет распределение
опорного и запись происходит при постоянном^ отношении
интенсивностей объектного и опорного пучков и переменном значении
общей экспозиции записывающего излучения. Вторая ситуация
характерна для записи объектов при достаточном удалении голо-
105

граммы, а также при освещении их через рассеиватели, когда
интенсивйость по сечению объектного пучка одинакова и
голограммы записываются при переменном значении общей
экспозиции и переменном соотношении интенсивностей пучков. В первом
случае оптимальной с рассматриваемой точки зрения является
экспозиция которая обеспечивает наибольшее значение ДЭ
при заданном отношении интенсивностей объектного и опорного
пучков, во втором — экспозиция Е2, обеспечивающая
наибольшее значение ДЭ при заданной интенсивности объектного пучка.
Значения этих экспозиций неодинаковы, в частности для
фотоматериалов с экспоненциальными фазово-экспозиционными
характеристиками, хорошо аппроксимирующими характеристики
реальных галогенидосеребряных фотослоев, отношение Е2/Е1, согласно
110], равно 2.
В целом проведенные исследования и оценки показали
возможность получения цветных голографических изображений при
записи их излучением импульсных лазеров и последующем
восстановлении в свете непрерывных лазеров и вместе с тем позволили
уточнить требования к параметрам рхсточников и схем на стадиях
записи и восстановления таких изображений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Беспалов В. Г., Духовный А. М., Стаселъко Д. И. Применение лазеров
на вынужденном комбинационном рассеянии в качестве источников
белого цвета для голографии. — В кн.: Проблемы оптической
голографии. Л.: Наука, 1981, с. 55—65.
"2. Стаселъко Д. И., Духовный А. М., Беспалов В. Г. Регистрация
голографических портретов излучением ВКР-лазера. — В кн.: Проблемы
оптической голографии. Л.: Наука, 1981, с. 66—70.
3. Meier R. W. Magnification and third—order abberations in holography. —
JOSA, 1965, 55, N 8, p. 987—992.
4. Апохов С. П., Марусий Т. #., Соскин М. С. Перестраиваемые лазеры.
М.: Радио и связь, 1982.
Ъ. Жерихин А. Летохов В. С, Мишин В. И. и др. Перестраиваемые
лазеры на красителях с высокой частотой повторения импульсов с
накачкой лазером на парах меди. — Квант, электроника, 1981, 8, № 6,
с. 1340—1343.
*6. Аристов А. В., Козловский Д. А., Стаселъко Д. И., Стригун В. Л. О
пространственной когерентности излучения лазера на водном растворе
родамина 6Ж в неустойчивом резонаторе. — Опт. и спектр., 1977,
43, № 4, с. 801 —802.
7. Андреев Р. Б., Гулидов С. С, Калинцев А. Г. и др. Исследование
когерентности излучения лазера на растворах родамина 6Ж при интенсивной
лазерной накачке. — Опт. и спектр., 1983, 54, № 2, с. 350—354.
8. Педхем Ч., jCoudpec Дж. Восприятие света и цвета. М.: Мир, 1978.
9. Рабкин Е. Б. Атлас цветов. М.: Медгиз, 1956.
10, Чураев А. Л., Стаселъко Д. #., Бенкен А. А. Исследование записи
толстослойных голограмм в средах с нелинейными
фазово-экспозиционными характеристиками. — ЖТФ, 1984, 54, вып. 2, с. 306—313.
106

Е. Ф. АРТЕМЬЕВ, В. Г. БЕСПАЛОВ, В. 3. БРЫСКИП,
Н. Д. ВОРЗОБОВА, М. М. ЕРМОЛАЕВ, Д. И. СТАСЕЛЬКО
ТЕХНИКА ПОЛУЧЕНИЯ МОНОХРОМНЫХ
ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ПОРТРЕТОВ,
ВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ В БЕЛОМ СВЕТЕ
Разработка методов получения голографических портретов,,
восстанавливаемых в белом свете, является одним из
перспективных направлений изобразительной голографии [1]. Наиболее1
важными параметрами, определяющими зрительное восприятие1
восстановленных изображений, являются дифракционная
эффективность (ДЭ) голограмм, контраст восстановленных изображений^
их цвет, угол обзора объекта, а также размеры голограмм. В [2—41
сообщалось о получении отражательных импульсных голограмм
людей, однако размеры голограмм быйи небольшими, а качества
голографических изображений не исследовалось.
Целью проведенной работы являлось создание метода
получения на серийных отечественных фотоматериалах
высококачественных монохромных голографических портретов размерами 28 X
Х40 см, восстанавливаемых в белом свете, которые
удовлетворяли бы требованиям к голограммам, экспонируемым на выставках.
Как известно, современная голографическая изобразительная
техника базируется главным образом на получении отражательных
голограмм Ю. Н. Денисюка. Существует два варианта записи
таких голограмм, один из которых связан с непосредственной
записью трехмерных голограмм объектов во встречных
пучках [5], тогда как второй основан на двухступенчатом процессе^
включающем в себя запись голограммы-оригинала (ГО) с
последующей голографической пересъемкой восстановленного
оригиналом изображения на голограмму-копию (ГК) [6, 7]. Ясно, чта
вариант с копированием технически является более сложным,
однако он обладает рядом существенных достоинств, поскольку
позволяет создавать действительные изображения, частично или
полностью вынесенные перед плоскостью фотопластинки, а также*
тиражировать голограммы без многократной съемки. Последнее
обстоятельство имеет принципиальное значение при получении
голографических портретов. Не менее важно и то, что в качестве
оригиналов могут быть использованы не только отражательные,
но и пропускающие голограммы. Благодаря этому при записи
оригинала значительно снижаются требования к энергии
импульсных лазеров, используемых на стадии записи ГО, поскольку
становится возможным регистрировать ГО на фотослоях с
меньшим разрешением, обеспечивающих высокую чувствительность и
эффективность записи голограмм при экспонировании короткими
световыми импульсами [8, 9].
В данной,, работе импульсная запись ГО пропускающего типа
была совмещена с получением отражательных ГК в свете
излучения непрерывных лазеров, что позволило достичь высокого ка-
107

1 2 3 * $ е ? 8
Рис. 1. Схема записи голографических портретов-оригиналов.
оптический затвор; 2 — плоскопараллельные пластинки; з — два интерферометра; 4 — диафрагма; 5 — стержень; 6 — резонатор;
телескоп; 8 — усилитель; 9 — преобразователь частоты; 10, 11 — селективные зеркала; 12,13 — линия оптической задержки; 14—16,
- светоделители; 17 — отрицательные линзы; 18, 19 — плоские зеркала; 21 — голограмма; 22 — объект; 23, 24 — рассеивающие
экраны; 25 — линза.

чества изображений на обеих стадиях создания голографических
портретов. Выбор источников излучения, использованных на
этих стадиях, диктовался наличием серийно выпускаемых
отечественных фотоматериалов, обеспечивающих достаточно высокие
характеристики голограмм. Для записи ГО излучением
импульсных лазеров, согласно [9, 10], наиболее эффективной средой
являются фотопластинки ВРП и ФПР, сенсибилизированные
к зеленой области спектра, а для регистрации ГК непрерывным
излучением — фотопластинки ПЭ-2 с оптической сенсибилизацией
в красной области. В связи с этим для регистрации ГО в зеленой
области спектра излучения была использована вторая гармоника
неодимового лазера, тогда как для получения ГК в красной
области — гелий-неоновый и криптоновый лазеры.
Оптическая схема установки для ГО приведена на рис. 1.
Источником излучения является лазер на неодимовом стекле,
состоящий из одномодового одночастотного задающего генератора
(ЗГ), трехпроходового усилителя и преобразователя излучения во
вторую гармонику. Активным элементом ЗГ служил стержень 5
из фосфатного стекла ГЛС-22 диаметром 20 мм и длиной 270 мм,
помещенный в двухламповый осветитель с посеребренным
отражателем. Одномодовый режим генерации ЗГ обеспечивался
диафрагмой 4 диаметром 2 мм, размещенной внутри резонатора длиной
1.2 м. Для получения устойчивой одночастотной генерации
выходной отражатель резонатора 6 был выполнен в виде двух
близких по толщине плоскопараллельных стеклянных пластин
{^=40.62 мм и d2=40.75 мм), разнесенных на расстояние ~12 см
111]. Внутри резонатора устанавливались два интерферометра
Фабри—Перо 5, наклоненных к оси резонатора под углом 0.5°
и представляющих собой плоскопараллельные стеклянные
пластинки толщиной 3 и 14 мм. На их поверхности были нанесены
диэлектрические покрытия с коэффициентами отражения на длине
1.06 мкм, равными 30 %. Три плоскопараллельные пластинки 2,
расположенные под углом Брюстера, задавали вертикальную
поляризацию выходного излучения ЗГ, необходимую для
эффективного преобразования во вторую гармонику и записи ГО.
Пассивный оптический затвор 1 применялся для модуляции
добротности лазера. В качестве затворов использовались кюветы
с растворами насыщающихся красителей и кристаллы фтористого
лития с центрами окраски. Начальное пропускание затворов
составляло от 20 до 40 %, что обеспечивало генерацию одиночных
импульсов длительностью 20—40 не с выходной энергией 20-f-
40 мДж. Для увеличения выходной энергии.до значений порядка
единиц Дж излучение ЗГ после расширения трехкратным
телескопом 7 направлялось в трехпроходной усилитель 8 — стержень
из фосфатного стекла ГЛС-22 диаметром 45 мм и длиной
€30 мм, помещенный в осветитель прибора ГОС-1001. Поскольку
диаметр усилителя превосходил диаметр усиливаемого пучка,
распределение интенсивности по сечению усиленного пучка было
свободно от возмущений, возникающих из-за дифракции излуче-
109

нин па краях ограничивающих пучок апертур. Энергия излучения
на выходе усилителя составляла 6 Дж при эдергии накалки.
30 кДж. С выхода усилителя изду^ецие попадало
преобразователь частоты 9 — кристалл КДР размерами 50x50x40^
Использовалось взаимодействие типа 00—е, поэтому
преобразованное в гармонику излучение имело горизонтальную-
поляризацию; коэффициент преобразования энергии излучения во вторую-
гармонику составлял около 30 %. Излучение первой и второй
гармоник разделялось спектрально селективными зеркалами 10'
и 11 с коэффициентами отражения 99 % на длине волны 530 нм..
Схема контроля параметров лазерного излучения включала
в себя калориметры для измерения энергии излучения основной
частоты и второй гармоники, голографический когерометр для*
контроля пространственной когерентности излучения гармоники,
интерферометр Фабри—Перо с базой 300 мм и разрешающей
способностью 5.10"4 см"1 для определения длины когерентности
этого излучения и систему фотоэлектрической регистрации
импульсов излучения с временным разрешением 1-10"9 с.
Излучение, использованное для записи голографических
портретов, характеризовалось следующими параметрами:
длина волны излучения 528 цм,
наибольшая выходная энергия 2 Дж,
длина когерентности . . 6 м,
пространственная когерентность в
пределах сечения лазерного пучка . . . более 0.95,
длительность импульса 2 · 10~8 с.
Распределение интенсивности по сечению пучка было близка
к гауссову с мелкомасштабной модуляцией, уровень которой
зависел от типа затвора в резонаторе ЗГ. В случае затвора из
фтористого лития глубина модуляции была не более 3-^-5 % от
среднего значения, тогда как для жидкостного затвора она
превосходила 10-^-15 %, что приводило к заметным колебаниям ДЭ по
сечению голограмм. Для устранения пространственной
неоднородности выходного пучка использовалась его пространственная
фильтрация в линии оптической задержки 12, 13 длиной 15 м>
на выходе которой локальные отклонения интенсивности по его
сечению не превышали 1 %.
Схема записи голографических портретов была построена
с учетом последующего использования их для копирования во
встречных пучках, а также приемов освещения, принятых в
практике художественной фотографии. Голограммы 21 размерами
28x40 см устанавливались вертикально по отношению к длинной
стороне формата и по нормали к направлению на объект, чтобы
обеспечить наибольший угол обзора объекта. Угол между
средним направлением сферического -опорного пучка и нормалью
к голограмме составлял 45° и был близок к брюстеровскому, что.
110

благодаря горизонтальной поляризации записывающего
голограмму излучения, позволило ослабить влияние нереотражений
опорного пучка в фотопластинке. Опорный пучок был
расходящимся, радиус кривизны его составлял 80 см. Он формировался
системой отрицательных линз 17 и плоских зеркал 18, 19 и был
выбран исходя из диаметра и фокусного расстояния сферического
зеркала, использованного на стадии копирования для создания
сходящейся восстанавливающей волны, сопряженной по
отношению к опорной. Расстояние между объектом 22 и голограммой
выбиралось исходя из стремления максимально увеличить угол
обзора объекта и вместе с тем избежать пересечения объектом
опорного пучка, а также сложностей фронтального освещения
объекта при слишком близком его расположении от голограммы.
Кроме того, необходимо было учитывать и то, что увеличение
углового размера объекта в случае изменения длины волны при
копировании приводит к ограничению поля зрения
восстановленного изображения вследствие невозможности выполнения условий
Брэгга одновременно для всех угловых компонентов объектного
пучка. Оценка, согласно [12], полосы пространственных частот,
в пределах которой снижение дифракционной эффективности (ДЭ)
голограммы за счет указанной причины не превосходит двух раз,
приводит к следующему, выражению для допустимого углового
размера объекта срдотг, видимого из плоскости голограммы:
где Т — толщина голограммы; Хв — длина волны
восстанавливающего излучения; 9 — угол между объектным и опорным пуч-
при записи и восстановлении голограмм.
В условиях эксперимента при Хв ~ 0.6 мкм, Т=6 мкм
(толщина фотоэмульсионного слоя пластинок ВРП) и Др, ~ 0.15
величина срдоп составляла около 30°, что при размере лица примерно
20 см соответствовало минимальному расстоянию от голограммы
до объекта (яоб)мнн около 40 см. Поскольку при таком удалении
объекта не возникало сложностей с размещением его в схеме
записи, эксперименты проводились при 20б ~ 40+50 см. В схеме
подсветки объекта с помощью светоделителей 14, 15, 16
формировалось четыре пучка, два из которых, пройдя через рассеивающие
экраны 23 и 24, освещали объект спереди, а два других — сверху
и сзади. Соотношение интенсивностей пучков фронтального
освещения плавно регулировалось в зависимости от задач съемки
перемещением зеркального уголкового светоделителя 20.
Фокусное расстояние линзы 25 выбиралось с учетом требований
безопасности голографической съемки людей, а также с целью
обеспечения достаточно большого размера областей, освещаемых на
рассеивающих экранах пучками фронтальной подсветки. Схема
1
ками; величина Др = 1—г-2-
характеризует изменение длин волн
•в
111

.mi11ti<-ii тщательно контролировалась, чтобы исключить случайные
turn к и, которые могли бы попасть в поле зрения
голографируемого, а его взгляд направляли в сторону от ярко светящихся
рассеивателей. Для юстировки схемы записи, регулировки
условий освещения объекта и контроля качества освещения
использовался пучок излучения непрерывного [аргонового лазера
ЛГ-106М мощностью —0.2 Вт, пространственно совмещенный
с пучком неодимового лазера. С целыр увеличения
чувствительности фотопластинок ВРП, соглаенр [10], их предварительно
гиперсенсибилизировали в 10 %-ном водном растворе триэтанол-
амина. После экспонирования их обрабатывали в проявителе
«Реагент» (степень разбавления 1:2, длительность проявления
6—8 мин), а затем отбеливали в хлорной меди. Экспозиция,
создаваемая опорным пучком, составляла (2-f-3)»10~5 Дж/см2у
соотношение интенсивностей объектного и опорного пучков 0.1-f-
0.2, энергия излучения на входе в схему записи l-f-1.5 Дж.
Значительное внимание в этой части работы уделялось достижению
высокой однородности ДЭ по сечению ГО, а также устранению
дефектов фотослоя, возникающих при его
химико-фотографической обработке и приводящих к значительному снижению качества
восприятия изображений, восстановленных ГО в лазерном свете.
Для этого диаметр опорного пучка на голограмме был увеличен
до 600 мм, а сушка фотопластинок после купания в растворе
триэтаноламина и после окончания их химико-фотографической
обработки проводилась соответственно в растворе смачивателя
ОП-7 и спиртово-водных растворах возрастающей
концентрации.
По описанной схеме и методике записи голограмм был получен
ряд голографических портретов-оригиналов, отличавшихся
высоким качеством визуального восприятия, низким уровнем шумов
и отсутствием видимых дефектов по всей площади голограммы.
Эксперименты показали также высокую воспроизводимость
параметров полученных ГО. ДЭ оригиналов составляла 1.5-f-2 %,
а относительные отклонения ее от среднего значения не
превосходили 10-^-15 % по площади голограммы.
Схема копирования голографических портретов представлена
на рис. 2. Элементы схемы вместе с непрерывными источниками
излучения — одномодов!ыми одночастотными лазерами Spectra
Physics гелий-неоновым типа 125А мощностью 50 мВт (Х=633 нм)
и криптоновым типа 171-01 мощностью 1 Вт (А,=6/47 нм) —
располагались на амортизированной плите, причем элементы схемы
копирования находились под отдельным кожухом, исключавшим
циркуляцию потоков воздуха в пределах схемы, что обеспечивало*
получение стабильных результатов по записи голограмм при
экспозициях вплоть до 10-f-15 мин. С целью получения
высококачественного действительного изображения для записи копии ГО
освещалась под-углом Брэгга сходящимся пучком в направлении,
противоположном направлению опорного пучка при записи
оригинала. При этом, однако, радиус кривизны восстанавливающего
пучка в плоскости голограммы был уменьшен в p=XJX9 раз по*
112

9
Рис. 2. Схема копирования голографических портретов.
1 — поворотная призма; 2 — вращатель плоскости поляризации пучка; 3 — светодели»-
тель; 4, 5 — зеркала; 6,7 — микрообъективы; 8, 9 —сферические зеркала.
сравнению с сопряженной волной, чтобы компенсировать
увеличение в (л раз (связанное с изменением длины волны
восстанавливающего излучения) размера восстановленного изображения
объекта по отношению к самому "объекту и в результате получить
масштаб изображения копии по отношению к объекту, равный
единице. Для формирования восстанавливающего пучка с
необходимым диаметром и кривизной волнового фронта
использовалось сферическое металлическое зеркало 8 диаметром 600 мм
с радиусом кривизны 1800 мм, которое освещалось волной,
сфокусированной 40х микрообъективом 6. Восстановленное ГО
действительное изображение фокусировалось в плоскости ГК и
располагалось относительно ГО на месте, которое занимал объект при
ее записи (рис. 3, а). Ясно, что для восстановления ГК ортоско-
пического изображения объекта ее необходимо освещать пучком,
направленным противоположно опорному. В результате
восстановленное в белом свете ортоскопическое изображение объекта
должно наблюдаться в пределах телесного угла, в котором ГК
восстанавливает изображение ГО, причем последнее будот
формироваться в месте ее расположения при копировании (рис. 5, б).
8 Оптическая голография
113

Копия была ориентирована параллельно ГО эмульсионным
слоем к опорному пучку, что обусловливалось требованием защиты
эмульсионного слоя непрозрачным покрытием, обеспечивающим
сохраняемость ГК, а также достаточно низкий уровень
освещенности при ее демонстрации. Специальные меры были приняты
для подавления низкочастотной паразитной картины полос,
обусловленной интерференцией в фотослое пучков, появляющихся
в результате отражения опорной волны от поверхностей
голограммы и границы между эмульсией и подложкой, которая
впечатывается в эмульсионный слой голограммы и снижает
зрительное восприятие восстановленного изображения (так называемая
„древесина). С этой целью среднее направление опорного пучка
было выбрано близким к углу Брюстера, а ориентация вектора
электрических колебаний опорной волны была горизонтальной и
задавалась с помощью вращателя плоскости поляризации пучка 2,
установленного на входе в схему копирования. Достаточно
большие углы падения восстанавливающего излучения на ГО и
опорного на ГК позволили также избежать засветки ГК
восстанавливающим пучком и освещения ГО — опорным. Первоначально
формировался сходящийся опорный пучок, приблизительно
сопряженный расходящемуся пучку белого света, служившему для
восстановления ГК. Для этого, как и при освещении ГО,
использовалась система из 30х микрообъектива 7 с диафрагмой и вогнутого
сферического зеркала 9 диаметром 550 мм с радиусом кривизны
.2100 мм. Однако практика показала, что при получении ГК,
близких к голограммам сфокусированных изображений, замена
вогнутого зеркала на плоское и, следовательно, сходящегося
опорного пучка на расходящийся не приводила к заметным для
114

наблюдателя изменениям восстановленного изображения. Эта
позволяет сократить в схеме копирования необходимое числа
крупногабаритных сферических зеркал.
Ввиду сравнительно невысокой ДЭ ГО большая часть
излучения лазера при копировании использовалась для восстановлен
нйя изображения, а светоделитель 3 представлял собой стеклянную
пластинку без отражающих покрытий. Запись ГК проводилась,
примерно при тех же соотношениях интенсивностей объектного и
опорного пучков, что и оригиналов ^ 0.15-^-0.2). ГК
обрабатывались в проявителе ГП-2 в течение'15 мин с последующим
фиксированием в кислом фиксаже от 5 до 15 мин, что позволяло
регулировать цвет восстановленного изображения в диапазоне
длин волн от 610 до 580 нм. Длительность экспонирования,
обеспечивающая получение наиболее ярких и контрастных
изображений, при использовании гелий-неонового лазера составляла
30 мин, а криптонового — 4 мин. В последнем случае выход
годных ГК был около 90 %, тогда как в первом он не
превосходил 10 %. ДЭ голографических портретов-копий не измерялась,
однако при визуальном сравнении они не уступали по качеству
образцам изобразительных отражательных голограмм диффузно*
рассеивающих объектов, непосредственно зарегистрированным на
фотопластинках ПЭ-2 и демонстрируемым на выставках.
Сравнительные измерения контраста голографических изображений
одних и тех же тест-объектов, восстановленных оригиналами и
копиями, показали, что копирование приводит к снижению этого
параметра, не превосходящему двух раз. Угол обзора
изображений, определяемый отношением размера голограммы к
расстоянию ее до объекта, для ГК, согласно рис. 3, был таким же, как
и для ГО, и составлял 40-^-50°.
Эксперименты по записи ГК, а также результаты наблюдения
восстановленных ими в белом свете изображений показали, чта
требования к равномерности ДЭ по сечению ГО и дефектам
химико-фотографической обработки и сушки ГО, используемых для
последующего копирования, могут быть существенно снижены па
отношению к требованиям, предъявляемым в случае, когда
наблюдатель видит изображение непосредственно через эти ГО. Причина1
нечувствительности изображений, создаваемых ГК, к
неоднородности ГО связана с хроматическим размытием изображения ГОг
создаваемого ГК, а также с отсутствием для наблюдателя какой-
либо иной плоскости естественной фокусировки глаз, помима
плоскости изображения объекта. В случае наблюдения
изображения непосредственно через ГО такой плоскостью, наряду с
плоскостью изображения объекта, является также плоскость самой ГО.,
Данная особенность представляется весьма важной при
получении цветных импульсных голограмм, когда требования к
локальной однородности ДЭ по сечению монохромных компонентов
голограмм являются весьма высокими [1,3].
В целом проведенная работа показала, что исследованный
двухступенчатый процесс получения голографических портретов, вое--
8*
115

ста^авливаемых в белом свете, является достаточно
воспроизводимые и надежным. Опыт работы и высокое качестж) полученных
портретов позволяют сделать вывод, что при достигнутом уровне
Гол<^графической изобразительной техники возможно ставить и
репг<ать не только демонстрационные, но и художественные задачи,
свя^ашше с выявлением характерных черт образов, создаваемых
метс*дами голографии.
ЛИТЕРАТУРА
А^енисюк Ю. Н. Художественная голография с записью в трехмерных
средах на основе липпмановских фотопластинок. — ЖТФ, 1978.
48, вып. 8, с. 1683—1687.
2* ^ech R. Siebert L. D. Pulsed laser reflection hologram. — Appl. Phys.
Lett., 1968, 13, N 12, p. 417—418.
^nsley D. A. Techniques for pulsed laser holography of people. — Appl.
v Opt., 1970, 9, N 4, p. 815—821.
^iysun В. А., Стаселъко Д. И. Особенности записи отражательных
голограмм диффузно рассеивающих объектов с использованием
импульсного лазера на рубине. — В кн.: Оптическая голография. Л.: Наука,
ДЦенисюк Ю. Н. Об отображении оптических свойств объекта в волновом
поле рассеянного им излучения. — ДАН СССР, 1962, 144, № 6,
с. 1275-1278.
°- *Що1г F. В., Friesem A. A. Holograms with nonpseudoscopic real images. —
Appl. Phys. Lett., 1966, 8, N 6, p. 146—148.
' · & чанинВ. A. Получение отражающих голограмм копированием голограмм
пропускающего типа. — Квант, электроника, 1978, 5, № 7, с. 1499—
1505.
8. В^орзобова fft Стаселъко Д. И. Исследование характеристик
фотоматериалов для импульсной голографии. — В кн.: Тезисы докл. III Все-
союз. конф. по голографии. Л.: ЛИЯФ, 1978, с. 311—312.
В'ъорзобоеа Н. Д., Гребенщикова А. А. Исследование характеристик
голограмм, записанных в видимой области спектра с использованием
импульсных лазеров. — В кн.: Проблемы оптической голографии.
Л.: Наука, 1981, с. 43—49.
10. А Андреев Р. Б., Ворзобова Н. Д., Калинцев А. Г., Стаселъко Д. И.
Изобразительная импульсная голография с записью в зеленой области
44 «v спектРа. — Опт. и спектр., 1980, 49, вып. 5, с. 938—940.
11. Е'Щг0р0в А. Л., Коробкин В. В., Серов Р. В. Одночастотный лазер на не-
одимовом стекле, работающий в режиме модуляции добротности. —
49 w\r Квант- электроника, 1975, 2, № 3, с. 513—518.
44 у,№олъеР Р-1 Веркхарт Я., Лин. Оптическая голография. М.: Мир, J.973.
1д. С^таселъко дш Духовный А. И., Беспалов В. Г. Регистрация гологра-
фических портретов излучением ВКР-лазера. — В кн.: Проблемы
оптической голографии. Л.: Наука, 1981, с. 66—70.
(116

Е. Б. БРУЙ, И. М. КЛИОТ-ДАШИНСКАЯ, А. М. КУРСАKOBA,
Э. Ф. КЛИМЗО
УСОВЕРШЕНСТВОВАННАЯ МЕТОДИКА СИНТЕЗА
И ОБРАБОТКИ
ФОТОЭМУЛЬСИИ ПЭ-2 ДЛЯ ЗАПИСИ
ИЗОБРАЗИТЕЛЬНЫХ ГОЛОГРАММ
Использование импульсных рубиновых лазеров в
изобразительной голографии является весьма перспективным, так как
позволяет существенно расширить круг голографируемых
объектов, в частности, получать изображения объектов живой природы,
и исключить требования к стабильности установок для записи
голограмм [1, 2]. Однако возможности такой записи
ограничиваются недостаточно высокими значениями дифракционной
эффективности (ДЭ) и чувствительности промышленных фотоматериалов
ПЭ-2 и ЛОИ-2 при записи импульсных отражательных голограмм,
а также сложностью регулирования усадки фотоматериала в
широком диапазоне и обеспечения ее высокой равномерности по
площади голограммы.
Ниже представлены результаты работы по модификации
промышленного слоя ПЭ-2 и выбору оптимальных условий его химико-
фотографической обработки при записи отражательных голограмм
излучением рубинового лазера, позволившие получить
качественные голограммы объектов живой природы, восстанавливаемые
белым светом.
В наших экспериментах в качестве источника излучения при
записи голограмм использовался рубиновый лазер, работавший
в режиме свободной генерации с длительностью импульса 3· 10~4 с
и энергией 0.1 Дж. На образцах фотоматериала в соответствии
с методикой [3] записывались голограммы плоских зеркал, угол
между пучками составлял 180°, экспозиция варьировалась от 10"4
до 5.10"2 Дж/см2. Голограммы восстанавливались пучком HE-NE
лазера. ДЭ определялась как отношение потока,
дифрагированного голограммой в восстановленное изображение, к падающему
на нее потоку. Величины потоков регистрировались с помощью
селенового фотоэлемента. Фотоэмульсия ПЭ-2 синтезировалась
в лабораторных условиях.
Первоначально была исследована спектральная
сенсибилизация слоя ПЭ-2 к длине волны рубинового лазера А,=694 нм..
Известно, что сенсибилизирующее действие одних й тех же
красителей и особенно их смесей в значительной степени зависит от
состава твердой фазы, заряда поверхности частиц, концентрации
растворимого бромида, а также от характера добавляемых в
эмульсию веществ. При этом следует учитывать, что для получения
относительно высокочувствительной голографической
фотоэмульсии нужно подбирать не только сенсибилизаторы или их смеси,
обеспечивающие для каждого данного излучения максимальную
чувствительность, но и оптимальные условия их применения с уче-
117

Рис. 1. Зависимость ДЭ от экспо- Рис. 2. Зависимости ДЭ от экспози-
зиции для слоя ПЭ-2, оптически ции и обработки фотопластин ПЭ-£
сенсибилизированного к длине (см. таблицу),
волны Х = 694 нм красителями /—V,
том характера эмульсии и введения в нее различных но природе*
соединений.
В данной работе в качестве спектральных сенсибилизаторов.
использовались алкилаты и сульфоалкилаты мероцианинов,
производные роданина, с остатками фенилдифенилтиазола, замещеннога
бензотиазола и хинолина-4 (7—7), а также хино(2,4)карбоци-
анины. Для решения поставленной задачи синтезировались слож
ПЭ-2 с введением указанных оптических сенсибилизаторов в
количестве от 80 до 220 мл 0.1 %-ного спиртового раствора
сенсибилизатора на 1 л эмульсии. Зависимости ДЭ голограмм от
экспозиции, полученные при сенсибилизации эмульсии красителями
/—V, представлены на рис. 1. Слои, сенсибилизированные
красителями хино(2,4)карбоцианинами, давали значения ДЭ, не
превышающие 15 %. Оптимальные результаты получены для
красителя / — сульфоалкилата диметинмероцианина цианина с
остатками фенилтиазола и хинолина-4, разработанного в ГОСНИИ-
ХИМФОТОПРОЕКТе. Дальнейшие эксперименты проводились
на слоях, оптически сенсибилизированных этим красителем.
Следующим этапом была оптимизация процесса обработки
голограмм. В данной работе исследовались проявители: ГП-2 [4]*
ФМГ [7], рекомендованный для фотоматериала ПЭ-2 и ГП-8 [7].
Кроме того, был опробован метод обработки в проявителе Д-94
с последующим .отбеливанием голограмм парами брома [7] ж
118

дэ,%
м -
1?ис. 3. Зависимости максималь- Рис. 4. Зависимости экспозиционной
шых значений ДЭ от времени чувствительности слоя ПЭ-2 от кон-
проявления в ГП-8 при концен- центрации AgNOз для трех синтезов
грации проявителя 15 % (1) и эмульсии.
7.5 % (£).
азотно-кислым железом [8]. Полученные зависимости ДЭ от
экспозиции для разных типов обработки при рекомендованных
временах проявления представлены на рис. 2, из которого видно,
что максимальные значения ДЭ (при близких значениях гологра-
фической чувствительности) достигаются при обработке голограмм
в проявителях ГП-2 (кривая 1), ГП-8 (кривая 2) и при
использовании отбеливания в азотно-кислом железе (кривая 3). Оказалось,
что при использовании отбеливания для голограмм, записанных
т импульсном режиме, существенно возрастало светорассеяние.
Поэтому в дальнейших экспериментах представлялось
целесообразным использовать обработку голограмм в проявителе ГП-8,
так как для достижения одного и того же значения ДЭ
требовалось меньшее время проявления, чем при использовании
проявителя ГП-2. С целью достижения максимальных значений ДЭ
была исследована кинетика проявления (при изменении времени
проявления от 2 до 14 мин) и опробованы различные варианты
разбавления проявителя ГП-8. Результаты представлены на рис: 3,
-из которого следует, что для достижения максимальных значений
ДЭ необходимо применять более разбавленный вариант
указанного проявителя, при этом максимум ДЭ достигается при
проявлении в течение 6 мин.
Во всех дальнейших экспериментах голограммы проявлялись
в проявителе ГП-8 в течение 6 мин при концентрации
проявителя 7.5 %.
119

В связи с небольшой светочувствительностью вйсокоразре-
шающих фотоматериалов для голографии на практике широка
применяется гиперсенсибилизация таких слоев. Повышение
светочувствительности при гиперсенсибилизации в триэтаноламине и
моноэтаноламине для различных высокоразрешающих материалов,
и разных условий засветки не одинаково. В данной работе при
гиперсенсибилизации этими веществами эмульсии ПЭ-2 и
экспонировании излучением импульсного рубинового лазера,
работающего в режиме свободной генерации, повышения
светочувствительности не наблюдалось. Исходя из данных в [9—13],
представляло интерес опробовать сенсибилизацию эмульсии ПЭ-2
азотно-кислым серебром, так как для особомелкозернистых
эмульсий это приводит к увеличению плотности адсорбции ионов серебра
на эмульсионных зернах, что в свою очередь способствует
повышению светочувствительности. С этой целью раствор азотно-кислога
серебра вводился в эмульсию сразу после стадии эмульсификации
в количествах от 1.10~4до 2.10~3 молей на 1 л эмульсии. Эмульсия
выдерживалась 5 мин при температуре 40 °С. Затем проводилась
золотая и оптическая сенсибилизация. Оказалось, что рВг
приготовленной таким образом эмульсии менялся незначительно*
(от 7.8 до"8.1), что подтверждает предположение об адсорбции
вводимых дополнительных ионов серебра на эмульсионных
кристаллах. Голографическое исследование эмульсии, гиперсенсиби-
лизированной азотно-кислым серебром, показало, что ДЭ слоев*
в указанном диапазоне концентраций азотно-кислого серебра нф
меняется, в то время как экспозиционная чувствительность
повышается приблизительно в два* раза при концентрации AgNOз,
около 5.10"4 моль/л. Полученные зависимости голографической
чувствительности слоя от концентрации AgNOз для трех
различных синтезов эмульсии приведены на рис. 4.
При химико-фотографической обработке изобразительных
голограмм, полученных с помощью импульсного рубинового лазера,
желательно создание такой величины усадки, которая давала бы
желто-зеленый цвет восстановленного изображения —
оптимальный при визуальном наблюдении [14]. Поскольку длина волны
рубинового лазера больше, чем у Не—]Ме, для получения
требуемого цвета восстановленных изображений необходима усадка
фотослоя, приблизительно в два раза большая, чем при
использовании Не—N6 лазера.
В рамках данной работы была исследована возможность
получения восстановленных изображений однородного по площади
голограммы желто-зеленого цвета путем введения в
неэкспонированный слой пластификатора. Использовались два способа
введения пластификатора: купание пластин в его водном растворе
определенной концентрации и введение пластификатора в эмульсию на
стадии ее синтеза. Усадка возникала в результате вымывания
пластификатора в процессе химико-фотографической обработки слоя.
В качестве пластификатора использовался глицерин. Применение
триэтаноламина приводило к повышенному выделению
поверхностно

ДЭ,% (£,нм
40--
1
г
зн%%
500
5<Ю
580
А,///и
620
660
1Рис. "5. Зависимости ДЭ (1) и сдвига Рис. 6. Нормированные зависимости
максимума ДЭ голограмм относи- яркости восстановленного изобра-
стельно длины волны записи 6, (2) жения при визуальном наблюдении
ного серебра и уменьшению ДЭ, прогрессировавшему при
увеличении времени обработки в ТЭА, в то же время малые времена
обработки не давали возможности получить равномерный по площади
голограммы цвет восстановленного изображения.
При купании в растворе глицерина фотопластинки помещались
в его водный раствор с концентрациями от 0.5 до 10 % на 10 мин.,
споласкивались и высушивались. После экспонирования они
обрабатывались в проявителе ГП-8, как указано выше.
Полученные голограммы были однородны по цвету, который можно было
менять от красного до фиолетового путем увеличения
концентрации глицерина от 0.5 до 4 %. Измерение ДЭ и величины усадки
голограмм проводилось на установке «Цвет-1». Полученные
зависимости усадки и максимальных значений ДЭ голограмм от
концентрации глицерина приведены на рис. 5. Наблюдаемое падение
ДЭ, связанное с уменьшением прозрачности фотослоя при переходе
от красной к желто-зеленой области спектра, но уменьшает
видимой яркости объекта при визуальном наблюдении, поскольку
чувствительность глаза в желто-зеленой области растет. При
визуальном наблюдении яркость восстановленного изображения па
различных длинах волн определяется как величиной ДЭ, так и
значениями относительной видности глаза; необходимо также
учесть спектральное распределение света источника,
используемого для освещения голограммы. На рис. 6 приведены
нормированные распределения яркости восстановленного изображения
при использовании стандартных источников сплошного спектра А
от концентрации водного раствора
глицерина.
^виз от Длины волны.
•Стрелками указаны максимумы яркости
восстановленного изображения при
визуальном наблюдении для источников А и Б.
1 — источник освещения А) В —
источник освещения В; 3 — относительная
видность глаза; 4 — экспериментальная
зависимость ДЭ от длины волны.
121

и В, принятых в колориметрии [15], вычисленные для приведенной
экспериментальной зависимости ДЭ от (Длины волны. Источник А
моделирует условия искусственного освещения с помощью лампы
накаливания с цветовой температурой Т-2856 К, а источник В —
освещение прямыми солнечными лучами. Из рис. 6 видно, что
максимумы яркости восстановленного изображения, как для
искусственного, так и для солнечного освещения, сдвинуты в
длинноволновую сторону относительно кривой видности глаза.
Результаты этих исследований показывают, что с помощью
вышеописанной обработки голограмм до их экспонирования возможно получить
равномерное по цвету изображение, достигающее максимальной
яркости (для визуального наблюдения) при усадке, смещающей
максимум ДЭ в область,585 нм при освещении источником типа А
и в область 570 нм при освещении источником типа В, что
соответствует концентрации водного раствора глицерина около 2 %.
Приготовление эмульсии в лабораторных условиях дает
возможность вводить пластификатор внутрь слоя на стадии его синтеза
и таким образом избежать дополнительной обработки пластин
в его водном растворе/ При введении глицерина внутрь
эмульсионного слоя готовился 50 %-ный спиртово-водный раствор, который
добавлялся в сенсибилизированную эмульсию непосредственно
перед ее поливом на подложку. Концентрация глицерина
составляла 6, 10 и 13 мл на 1 л эмульсии и давала возможность менять
цвет восстановленного изображения от желтого до зеленого.
Проведенные исследования дали возможность осуществить
качественную запись отражательных голограмм с помощью
рубинового лазера. Для получения голограмм использовались
фотопластинки размером 90x120 мм, пластификатор вводился в слой как
при его синтезе, так и путем купания пластин в его водном
растворе. Запись голограмм проводилась по однолучевой схеме.
Пучок излучения рубинового лазера расширялся линзой до
величины диаметра 150 мм. Объект располагался вблизи
голограммы и освещался пучком, прошедшим через фотопластинку,
которая устанавливалась под углом ~5° к объекту. Плотность
энергии на фотопластинке составляла 2-10~3 Дж/см^. Объектами
голографирования служили живые ветви и листья растений.
Полученные голограммы при восстановлении белым светом имели
п/п
Эмульсия
Проявитель
Время
проявления,
мин.
Отбеливатель
Лабораторный
образец ПЭ-2
Серийный образец
ПЭ-2
ГП-2
ГП-8
Д-94
ФМГ
Д-94
ГП-8
25
6
10
15
10
Железо азотнокислое*
Пары брома
122

достаточно высокие значения яркости и контраста, все мелкие
детали и фактура объектов были отчетливо видпы, цвет
восстановленных изображений был однороден по площади голограммы.
Таким образом, в результате проведенных исследований
разработана методика синтеза и обработки эмульсии ПЭ-2 для записи
отражательных голограмм излучением рубинового лазера,
обладающей голографической чувствительностью в 2—3 раза большей,
чем серийные образцы, а также ДЭ до 45 %, восстанавливающей
голографические изображения однородного по площади
голограммы цвета в оптимальной для визуального наблюдения области
спектра (см. таблицу).
С помощью рубинового лазера получены качественные
голографические изображения объектов живой природы,
восстанавливаемые белым светом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Колъер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография. М.: Мир, 1973.
2. Кузин В. А., Стаселъко Д. И. Особенности записи отражательных
голограмм диффузно рассеивающих объектов с использованием
импульсного лазера на рубине. — В кн.: Оптическая голография. Л.: Наука,
1979, с. 85—92.
J3. Ворзобова Н. Д., Стаселъко Д. И. Экспозиционные характеристики
высокоразрешающих галоидосеребряных фотоматериалов для регистрации
трехмерных голограмм с помощью импульсного лазера. — ОМП,
1977, № 4, с. 69—71.
4. У санов Ю. Е. Влияние состава проявителя на свойства голографического
изображения. — В кн.: Регистрирующие среды для голографии. Л.:
Наука, 1975, с. 98—105.
Ъ. Масленко-ва Н. Г., Петренко А. С, Кириллов Н. И. и др. Обработка
особомелко£ернистых прозрачных фотоматериалов ПЭ-2 для
голографии. — Тез. 2-й Всесоюз. конф. по голографии. Киев: Наукова думка,
с. 38—40.
6. У санов Ю. Е., Кособокова Н. Л. Регистрация голограмм во встречных
пучках на пластинках ПЛ-2-633. — ЖНиПФиК, 1977, 22, № 6, с 447,
448.
7. Graube A. Advances in bleaching methods for photographically recorded
holograms. — Appl. Opt., 1974, 12, p. 2942—2946.
8. Денисюк Ю. H., Загорская 3. А., Артемьев С. В. и др. Получение
цветных отражательных голограмм на отбеленных фотопластинках ПЭ-2. —
Письма в ЖТФ, 1982, 8, № 10, с. 597—599.
9. Biedermann К. Attempts to increase the holographic exposure index of
photographic materials. — Appl. Opt., 1971, 10, N 3, p. 583—585.
10. Valenta E. Die photographie in naturlichen farben. Halle, 1912. -
11. Дедебулидзе А. И. Цветная фотография на солях серебра^ Кукарка,
1915.
12. Денисюк Ю. Н., Протас И. Р. Усовершенствованные липпмановские
фотографические пластинки для регистрации стоячих световых волн. —
Опт. и спектр., 1963, 14, № 5, с. 721—725.
13. Самойлоеич Д. М., Рябова Р. В., Ардашев И. В. К вопросу о процессе
образования скрытого фотографического изображения в особомелко-
зернистых фотографических эмульсиях. — Междун'ар. конгресс по
фотогр. науке. Сек. В. М.: Внешторгиздат, 1970, с. 329—332.
14о Клиот-Дашинская И. М., Стаселъко Д. И. Методика исследования
качества изображений, создаваемых отражательными голограммами. —
В кн.: Проблемы оптической голографии. Л.: Наука, 1981, с.*49—55.
15. Джадд Д., Вышецки Г. Цвет в науке и технике. М.: Мир, 1978.
123

СОДЕРЖАНИЕ
Предисловие 5»
ГалъпернА. Д., Рожков Б. К. О реализации растрово-голографиче-
ского объемного проекционного изображения 5>
Ванин В. А. Двуступенчатые способы получения изобразительных
голограмм 21
Борисенок Н. И., Ермолаев М. М., Ляплин Ю. А., Семенцов С. С,
Якимов К. С. Влияние внешних воздействий при регистрации
объемных отражательных голограмм 41
Гальперн А. Д., БруйВ. П. Парамонов А. А., Калинина И. В. О
регистрации и проекции композиционных голограмм
сфокусированных изображений 50
Ворзобова Н.Д. Исследование голографических характеристик
фотопластинок ВРП 65
Турухано Б. Г. Дисковая система голографической памяти .... 75
Стаселъко Д. И. Исследование цветных изображений, создаваемых
пропускающими импульсными голограммами и
восстанавливаемых излучением непрерывных лазеров 95
Артемьев Е. Ф., Беспалов В. Г., Брыск{ин В. 5., Ворзобова Н. Д.,
Ермолаев М. М., Стаселъко Д. И. Техника получения
монохромных голографических портретов, восстанавливаемых в
белом свете 407
Бруй Е. Б., Клиот-Дашинская И. М., Курсакова А. М., Климзо Э. Ф.
Усовершенствованная методика синтеза и обработки
фотоэмульсии ПЭ-2 для записи изобразительных голограмм ... 117
Рефераты 126