Применение голографии
В 1994 году в рамках совместных работ Научно-исследовательского кинофонтоинститута (НИКФИ) и Корейского института науки и технологии была теоретически отработана и экспериментально обоснована семиракурсная телевизионная система. В этой системе семиканальная съемочная аппаратура формирует сигналы изображений соответствующих ракурсов. Сигналы подвергаются сжатию и поступают в стандартный телевизионный канал или соответствующую видеозаписывающую аппаратуру. Воспроизведение осуществляется с помощью семиканального видеопроектора и голографического экрана. Отвлекаясь от деталей, можно сказать, что применяется схема, уже апробированная в НИКФИ более десятка лет назад.
Макетные испытания и демонстрация возможностей системы проводились в "видеозале" с одним зрительским местом. Это определялось только экраном. В принципе уже обоснована возможность создания видеозалов на десятки и сотни зрительских мест. Трудности здесь чисто технические. Передача многоракурсных телевизионных программ возможна по стандартным телевизионным каналам. Полностью применимы цифровые технологии обработки информации, алгоритмы сжатия MPEG-2 и MPEG-4.
Существующие сегодня системы трехмерного телевидения, разработанные в России в рамках программы П.В. Шмакова, в Японии и других странах ограничиваются двухракурсными схемами. Это самое грубое приближение к объемному видению. Оно утомительно для зрителя, поскольку эффект объема сохраняется только при неподвижности зрителя, исключен эффект оглядывания. Глубина восприятия объема минимальна. Недостатком является и наличие очков. Семиракурсная система - принципиально безочковая и обеспечивает оглядывание предметов, глубина эффекта почти не ограничена. Предметы можно приблизить к зрителю практически вплотную или удалить на неограниченное расстояние. Зритель расслаблен. Сейчас трудно сказать, какое число ракурсов необходимо для полноценного воспроизведения эффекта объема. Но ясно, что семиракурсная система обеспечивает очень высокое качество объемного изображения.
Трехмерная фотография.
Голограммы могут регистрировать излучение, рассеянное объектом. На рисунке показаны схемы регистрации голограмм с углом охвата 360°. Однако можно регистрировать голограмму с таким охватом и при обычном (не всестороннем) освещении. Для этого необходимо сделать много экспозиций, поворачивая каждый раз объект на небольшой угол и засвечивая при каждой экспозиции узкую вертикальную полоску голограммы.
РИСУНОК
Трехмерные свойства восстановленных с помощью голограмм изображений могут быть использованы в рекламе, лекционных демонстрациях, при конструировании художественных панорам, создании копий произведений искусств, регистрации голографических портретов. При получении голографического портрета человека необходимы столь краткие выдержки, чтобы структура голограммы не была размыта вследствие смещений освещенной поверхности. Это требует повышения мощности лазера, используемого для получения голограммы. При этом, однако, не следует забывать о предельно допустимой концентрации энергии на поверхности сетчатки человеческого глаза. Выход из положения заключается в освещении лица с помощью рассеивающих экранов большой площади.
Применение голографии в технологии и оптотехнике.
В ряде технологических процессов можно использовать образуемые голограммами действительные изображения. При просвечивании голограмм мощным лазером можно наносить на обрабатываемые поверхности сложные узоры. В частности, голограммы уже применялись для бесконтактного нанесения микроэлектронных схем. Основные преимущества голографических методов перед обычными – контактными или проекционными – достижение практически безаберрационного изображения на большом поле. Предел разрешения голограммы может достигать долей длины световой волны. На изображение практически не влияют пылинки, осевшие на голограмму, царапины и другие дефекты, в то время как для контактных или проекционных фотошаблонов это приводит к браку.
Другое применение голограммы в технологии – использование ее в качестве линзы. Фокусирующие свойства зонных решеток известны давно. Однако применение решеток ограничивалось трудностями их изготовления. Голографические зонные решетки – голограммы точечного источника – просты в изготовлении и несомненно будут полезны в лазерной технологии. Например, с помощью голографических линз получали отверстия диаметром до 14 мкм в танталовой пленке, нанесенной на стекло. Голографические решетки совсем не имеют ошибок, свойственных обычным решеткам, нарезанным на делительной машине.
Неоптическая голография.
С помощью голографии успешно решается проблема визуализации акустических полей. Это имеет большое прикладное значение. Возможные применения звуковой голографии – дефектоскопия, изучение рельефа морского дня, звуколокация, звуконавигация, поиск полезных ископаемых, исследование структуры земной коры и т.д.
Особе значение имеет ультразвуковая голография для медицинской диагностики.
Регистрация звуковых голограмм производится таким образом, чтобы запись допускала оптическое восстановление. Для этого используются следующие методы:
1) Сканирование звукового поля. Сигнал от приемника ультразвука (микрофона, пьезоэлемента и т.д.) модулирует световой поток, образующий оптическую голограмму. Возможны различные модификации такой схемы. На рисунке изображен вариант такой схемы, в которой сигнал сканирующего приемника управляет яркостью укрепленной на нем точечной лампочки. В других схемах сигнал с приемника подается на электроннолучевую трубку. Развертка производится синхронно с перемещением датчика и голограмма фотографируется с экрана трубки. Возможны как однолучевые, так и двулучевые варианты звуковой голографии. Впрочем, роль опорного звукового луча может играть электрический сигнал с генератора звука, добавляемый к сигналу датчика.
РИС 74(119)
2) Фотография. Ультразвуковое полк можно непосредственно зарегистрировать на фотопластинку, используя то обстоятельство, что ультразвук интенсифицирует химические реакции, происходящие при проявлении или фиксации фотослоя. Предварительно равномерно засвеченная, но не проявленная фотопластинка помещалась в ванну со слабым раствором гипосульфита. В ней создавалось ультразвуковое поле, и в пучностях звуковых волн происходило быстрое растворение галоидного серебра. После 20-30 секундного «озвучивания» пластинка проявлялась на свету. Полученная таким образом звукоголограмма восстанавливала изображение в световом пучке. Точно так же можно экспонировать фотопластинку ультразвуком в слабом проявляющем растворе. Пластинка должна быть предварительно засвечена. Проявление в пучностях звуковых волн идет намного быстрее, чем в узлах.