способ получения зеркальных голограмм

Формула изобретения

Способ получения зеркальных голограмм, включающий размещение на плоском зеркале оптического пропускающего элемента, фотопластины с нанесенным на нее слоем бихромированной желатины и последующую запись зеркальной голограммы опорным пучком когерентного света, падающим под углом к нормали фотопластины, отличающийся тем, что в качестве оптического пропускающего элемента используют пропускающую голограмму, предварительно записанную двумя пучками когерентного света, один из которых, опорный, направляют под углом, равным углу падения пучка, записывающего зеркальную голограмму, а второй, сигнальный, направляют перпендикулярно к плоскости пропускающей голограммы, причем пропускающую голограмму наклеивают на плоское зеркало.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения отражающих голограмм на бихромированной желатине (БХЖ) и может быть использовано для получения зеркальных отражающих голограмм в различных разделах прикладной голографии.

Известен способ получения голограмм на БХЖ, включающий приготовление слоя БХЖ, засветку слоя некогерентным светом, экспонирование голограммы, проявление и термическую сушку слоя, в котором после экспонирования перед проявлением проводят термическое дубление одновременно с фоновой засветкой некогерентным светом [1] Однако, указанный способ не позволяет получать зеркальные голограммы.

Наиболее близким по сути и достигаемому эффекту является способ получения зеркальных голограмм на БХЖ, включающий размещение на плоском зеркале оптического пропускающего элемента и фотопластины на основе БХЖ, расположенной под углом по отношению к зеркалу [2] К недостаткам данного способа относится невозможность направления восстановленного зеркальной голограммой пучка перпендикулярно к плоскости голограммы, что сильно снижает изобразительные возможности.

Технический результат, получаемый от реализации предлагаемого изобретения расширение изобразительных возможностей отражающих зеркальных голограмм за счет получения зеркальных голограмм с направлением распространения восстановленного пучка перпендикулярно плоскости голограммы. Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения зеркальных голограмм, включающем размещение на плоском зеркале оптического пропускающего элемента, фотопластины с нанесенным на нее слоем бихромированной желатины и последующую запись голограммы опорным пучком когерентного света, падающим под углом к нормали фотопластины, согласно изобретению, в качестве оптического пропускающего элемента используют пропускающую голограмму, предварительно записанную двумя пучками когерентного света, один из которых, опорный, направляют под углом , равным углу падения пучка, записывающего зеркальную голограмму, а второй, сигнальный, перпендикулярно плоскости пропускающей голограммы, причем пропускающую голограмму наклеивают на плоское зеркало.

Авторами впервые установлено, что с помощью использования основного отличия заявляемого технического решения от прототипа применения в качестве оптического пропускающего элемента пропускающей голограммы, предварительно изготовленной для этого определенным методом, а именно: записанную двумя пучками когерентного света, один из которых, опорный, направляют под углом a, равным углу падения пучка, записывающего зеркальную голограмму, а второй сигнальный, перпендикулярно плоскости пропускающей голограммы в сочетании с остальными существенными признаками, можно достигнуть неописанного в литературе эффекта получения зеркальных голограмм с углом восстановления пучка света перпендикулярно плоскости зеркальной голограммы. Другими словами, при записи пропускающей голограммы, представляющей собой фотопластину, двумя пучками когерентного света по способу, описанному выше, получается такая пропускающая голограмма, которая при размещении ее на плоском зеркале в схеме записи зеркальной голограммы дает при восстановлении полученной зеркальной голограммы пучком света, направленным под углом a к фотопластине, восстановленный пучок света, распространяющийся перпендикулярно к плоскости фотопластины, что повышает качество наблюдения зеркального изображения и тем самым расширяет изобразительные возможности зеркальных голограмм. Зеркальное изображение наблюдается при естественном положении глаз наблюдателя по отношению к зеркальной голограмме: ему не требуется подбирать более удобный угол наблюдения (наблюдатель смотрит на зеркальную голограмму как на книгу, экран телевизора, фотографию).

Авторам неизвестно использование в голографии пропускающей голограммы, наклеенной на плоское зеркало с целью направления в дальнейшем восстановленного пучка света перпендикулярно плоскости зеркальной голограммы, что улучшает изобразительные возможности зеркальной голограммы. Известно, что изменение направления восстановленного пучка света отражающей зеркальной голограммы может быть произведено только в двухпучковой схеме записи зеркальной голограммы. По предлагаемому способу получается, что при использовании однопучковой схемы записи отражающей зеркальной голограммы ее качество получается такое же, как при записи двухпучковым методом. Тем самым происходит расширение изобразительных возможностей способа за счет получения восстановленного пучка света, распространяющегося перпендикулярно плоскости голограммы и упрощение способа за счет использования однопучковой схемы записи зеркальной голограммы вместо двухпучковой. Это возможно потому, что в качестве второго пучка когерентного света используется восстановленный пучок света от пропускающей голограммы, перпендикулярный плоскости зеркальной голограммы.

Дополнительный технический эффект достигается за счет того, что пропускающая голограмма записывается двумя пучками света единожды, а используется в схеме записи зеркальной голограммы многократно.

В способе-прототипе при восстановлении пучок света падает перпендикулярно зеркалу, где пропускающий оптический элемент является лишь фильтром, ослабляющим пучок света, и восстановленный зеркальной голограммой пучок света не изменяет своего направления и распространяется в обратном направлении перпендикулярно плоскости зеркала и под острым углом к плоскости зеркальной голограммы, что ухудшает визуальное восприятие самой зеркальной голограммы.

Осуществление заявленного способа поясняется с помощью чертежей, представленных на фиг. 1-4.

На фиг. 1 представлена схема записи и восстановления зеркальной голограммы по способу-прототипу, где:

1 зеркало,

2 оптический пропускающий элемент (светофильтр),

3 фотопластина зеркальной голограммы,

4 записывающий опорный пучок когерентного света,

5 восстановленный пучок света,

6 глаз наблюдателя,

Q угол наклона фотопластины по отношению к зеркалу.

На фиг. 2 представлена схема записи пропускающей голограммы по предлагаемому способу, где:

1 опорный записывающий пучок когерентного света,

2 сигнальный записывающий пучок когерентного света,

3 фотопластина,

угол падения опорного пучка (угол между опорным записывающим пучком и нормалью к плоскости пропускающей голограммы).

На фиг. 3 представлена схема записи и восстановления зеркальной голограммы по предлагаемому способу, где:

1 зеркало,

2 пропускающая голограмма,

3 фотопластина зеркальной голограммы,

4 записывающий опорный когерентный пучок света,

5 восстановленный пучок света,

6 глаз наблюдателя.

На фиг. 4 а,б приведены фотографии зеркальных голограмм, записанных и восстановленных при 56^o в соответствии с предлагаемым способом. Нами были изготовлены сотни голограмм по предлагаемому способу, который показал свою хорошую воспроизводимость, надежность и высокое качество зеркальных голограмм.

Предлагаемый способ осуществляют в общем виде следующим образом. Предварительно изготавливают пропускающую голограмму, фиг. 2. Для этого берут фотопластину 3 и освещают ее двумя расширенными пучками когерентного света от лазера: опорным 1, падающим под углом a к поверхности фотопластины и сигнальным 2, падающим перпендикулярно плоскости фотопластины. Далее фотопластину проявляют и наклеивают полученную пропускающую голограмму на плоское алюминиевое зеркало 1, (фиг. 3) прозрачным оптическим клеем желатиновым слоем к зеркалу с целью упрощения записи зеркальной голограммы, поскольку исключается сдвиг пропускающей голограммы относительно зеркала при записи зеркальной отражающей голограммы.

На пропускающую голограмму 2 (фиг. 3) накладывают фотопластину 3 желатиновым слоем вверх. Для уменьшения паразитных переотражений между фотопластиной и пропускающей голограммой вводят иммерсионную жидкость с показателем преломления близким к показателю преломления (n 1,52 0,05) желатины и стекла. Далее экспонируют фотопластину опорным пучком когерентного света (4), падающим под углом a к нормали фотопластины. После экспонирования фотопластину снимают с пропускающей голограммы и проявляют. Готовую зеркальную голограмму склеивают с защитным стеклом или наклеивают на вспомогательную голограмму, восстанавливающую обычное объемное изображение. (На схеме (фиг. 3) защитное стекло и вспомогательная голограмма не показаны).

Приведем примеры конкретного выполнения по предлагаемому способу.

Пример 1.

Зеркальная голограмма фиг. 4(а) записана по предлагаемому способу, подробно изложенному выше. Пропускающая голограмма записана на фотопластине типа ПФГ-04 с толщиной слоя желатины БХЖ 10 мкм двумя пучками аргонового лазера на длине волны 514 нм. Угол a падения опорного пучка равнялся 56^o. Обработка фотопластины стандартная для данного типа фотопластин. Пропускающая голограмма наклеивалась на плоское алюминиевое зеркало, напыленное на стеклянную подложку, оптическим клеем "бальзамин". Для записи отражающей зеркальной голограммы использовались пластины того же типа (ПФГ-04). Расширенный пучок когерентного света аргонового лазера с длиной волны 514 нм направлялся под углом =56. В качестве иммерсионной жидкости использовался толуол с показателем преломления 1,49. Фотохимическая обработка фотопластины также стандартная. Полученную зеркальную голограмму с предварительно нанесенной на нее заданной надписью склеивали клеем "бальзамин" со вспомогательной голограммой, восстанавливающей объемное изображение. Восстанавливали полученную голограмму пучком белого света под углом =56 и наблюдали зеркальное голографическое изображение в виде букв в направлении, перпендикулярном плоскости этой голограммы.

Пример 2.

Зеркальная голограмма (фиг.4б) записана аналогично голограмме, приведенной в примере 1 (фиг.4а) и отличается только другой иммерсионной жидкостью диметилфталатом с показателем преломления n 1,53.

Из приведенных примеров видно, что получился наиболее естественный угол наблюдения ярких качественных голограмм, т.к. голографическое изображение рассматривалось при естественном положении глаз, были максимально использованы все изобразительные возможности зеркальных голограмм.

В случае же получения и наблюдения зеркальных голограмм по способу-прототипу невозможно вообще расположить глаз наблюдателя перпендикулярно плоскости зеркальной голограммы, поскольку в этом случае будет закрыт источник освещения, а при положении глаза, перпендикулярно плоскости самой зеркальной голограммы увидеть изображение невозможно. Поэтому в этом случае изобразительные возможности зеркальных голограмм снижаются.

Из сказанного выше следует, что технический результат при реализации предлагаемого способа достигается: расширяются изобразительные возможности отражающих зеркальных голограмм за счет получения зеркальных голограмм с углом восстановления пучка света перпендикулярно плоскости голограммы.

Авторам не известны способы получения отражающих зеркальных голограмм, которые обеспечивали бы такое качество изобразительных возможностей при достаточной дешевизне самой методики использования (при однопучковой схеме записи зеркальных голограмм качество изображения получается такое же, как при двухпучковой схеме). Данный способ может быть полезен и достаточно эффективен при получении изобразительных голограмм и голографических оптических элементов, регистрируемых на слоях бихромированной желатины, например, при изготовлении светильников, сувенирных голограмм, в оптическом дизайне и т.д.