ОПТИКО-ГОЛОГРАФИЧЕСКАЯ СИСТЕМА 2F

Полезная модель относится к оптике и может быть использована в голографических системах.
Известен когерентно-оптический процессор, который является системой для записи голограмм, известной как схема 4F. Эта схема описана в монографии Применение методов фурье-оптики: Пер. с англ. /Под ред. Г.Старка. - М.: «Радио и связь», 1988 г, с.536. В этой схеме объект и точечный, опорный источник расположены в передней фокальной плоскости первой двояковыпуклой линзы, а фотопластина помещается в заднюю фокальную плоскость второй двояковыпуклой линзы, а между линзами устанавливается фильтр, осуществляющий подавление шума и позволяющий выделять частоты из спектра, который находится в задней фокальной плоскости первой двояковыпуклой линзы и в передней фокальной плоскости второй двояковыпуклой линзы.
Недостатками прототипа являются сложность конструкции, большие габаритные размеры, а также низкая скорость обработки оптической информации.
Технической задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является уменьшение габаритных размеров оптико-голографической системы 2F, а также времени, связанного с обработкой оптической информацией.
Поставленная задача решается тем, что оптико-голографическая система, содержащая плосковыпуклую линзу, согласно предложенной полезной модели, дополнительно содержит линзу с концентрическими сферическими поверхностями, расположенную перед плосковыпуклой линзой, при этом главные плоскости линзы с концентрическими сферическими поверхностями и плосковыпуклой линзы совпадают, передний фокус оптико-голографической системы совпадает с передним фокусом линзы с концентрическими сферическими поверхностями, а задний фокус
голографического процессора совпадает с задним фокусом плосковыпуклой линзы. Причем объект расположен в передней фокальной плоскости линзы с концентрическими сферическими поверхностями, а трехмерное изображение формируется в задней фокальной плоскости плосковыпуклой линзы.
Техническим результатом, достигаемым при осуществлении всей совокупности заявляемых существенных признаков, является уменьшение габаритных размеров оптико-голографической системы 2F, а как следствие времени, связанного с обработкой оптической информации, благодаря также фильтрации (изменению) как амплитудной, так и фазовой составляющей изображения объекта, за счет чего обеспечивается решение заявляемой технической задачи.
Сущность полезной модели поясняется рисунком, где фиг.1 представлена схема оптико-голографической системы 2F.
1
1
2
Оптико-голографическая система 2F (фиг.1) содержит расположенные на одной оптической оси линзу 2 с концентрическими сферическими поверхностями, фильтр 3, осуществляющий подавление помех, и плосковыпуклую линзу 5. Главная оптическая плоскость 4 оптической системы совпадает с главными оптическими плоскостями линзы 2 с концентрическими сферическими поверхностями и плоско-выпуклой линзы 5. Центр кривизны C линзы 2 с концентрическими сферическими поверхностями расположен на пересечении главной оптической плоскости 4 системы НН' и оптической оси, при этом r и r радиусы кривизны большей и меньшей сферических поверхностей линзы 2 с концентрическими сферическими поверхностями соответственно. Фильтр 3 устанавливается между линзами. Объект наблюдения 1 располагается в области переднего фокуса оптико-голографической системы 2F (-F), а приемник изображения 6 располагается в области заднего фокуса оптико-голографической системы 2F (F).
Техническая задача решается за счет уменьшения габаритных размеров оптической системы, так как прототип является системой 4F, то есть объект, фильтр и фотопластина расположены на фокусных расстояниях двояковыпуклых линз. Вследствие уменьшения габаритных размеров, луч, проходящий через оптическую систему, затрачивает меньше времени, что влияет на быстродействие системы.
Оптико-голографическая система 2F работает следующим образом.
Объект наблюдения 1, расположенный в области переднего фокуса оптико-голографической системы 2F (-F), освещается источником света (не изображен). Таким образом, каждая точка объекта наблюдения является источником вторичных волн. Линза 2 с концентрическими сферическими поверхностями выполняет роль многолучевого интерферометра.
1
1
1
Для плоско-выпуклой линзы 5 волновой фронт точечного источника, находящегося в переднем фокусе (-F) представляется плоским волновым фронтом за главной оптической плоскостью НН' линзы 2 с концентрическими сферическими поверхностями. При малом радиусе кривизны r первой сферической поверхности и малой толщине линзы 2 с концентрическими сферическими поверхностями главная оптическая плоскость НН' находится вне объема этой линзы. Линза 2 с концентрическими сферическими поверхностями имеет главную плоскость в центре кривизны C концентрических сферических поверхностей. Плосковыпуклая линза 5 имеет главную оптическую плоскость НН'. Конструкция оптико-голографической системы 2F такова, что главная плоскость линзы 2 с концентрическими сферическими поверхностями, находящаяся в точке C, совмещена с главной плоскостью НН' плоско-выпуклой линзы 5. Это позволяет сформировать трехмерное изображение в заднем фокусе плосковыпуклой линзы 5, без искажения информации о геометрических размерах исследуемого объекта. Фильтр 3 устанавливается между линзами 2 и 5. Запись голографического изображения означает регистрацию как фазы, так и амплитуды сигнала исследуемого объекта. Данная оптико-голографическая
система 2F выполняет проецирование голографического изображения на приемник излучения 6. Если фотоприемник находится в заднем фокусе системы 2F, на который падает плоский световой поток, то амплитуда светового потока на фотоприемнике будет максимальна. Если точечный источник излучения находится в переднем фокусе линзы 2 с концентрическими сферическими поверхностями, то сферическая волна пройдя через эту линзу будет иметь плоский волновой фронт. В этом случае осуществляется фазовая модуляция сигнала. Плоский волновой фронт после прохождения линзы 2 с концентрическими сферическими поверхностями с помощью плоско-выпуклой линзы 5 преобразуется в точку изображения в заднем фокусе оптико-голографической системы 2F, то есть осуществляется амплитудная модуляция светового сигнала. Таким образом, данная оптико-голографическая система 2F, позволяет получить, а также отфильтровать голографическое изображение исследуемого объекта, фиксируя как фазовую составляющую сигнала с помощью линзы 2 с концентрическими сферическими поверхностями, выполняющего роль многолучевого интерферометра, так и амплитудную составляющую с помощью плоско-выпуклой линзы 5; фильтрация происходящая при этом изменяет как амплитудную, так и фазовую составляющую фурье-образа. В качестве приемника излучения можно использовать матрицу фоточувствительных элементов на приборах с зарядовой связью (ПЗС) или фотопленку. Для получения изображения высокой четкости необходимо использовать фоторегистрирующий материал с высоким разрешением.
Предлагаемая оптико-голографическая система 2F обладает следующими достоинствами: возможность получения голографического изображения, его фильтрация как амплитудной, так и фазовой составляющей изображения объекта, уменьшение времени, связанное с обработкой оптической информацией, простота конструкции и малые размеры.