способ изготовления голографических изображений

Формула изобретения

Способ изготовления голографических изображений, при котором формируют когерентный световой пучок, направляют его сквозь покрытие с фоточувствительным слоем на голографируемый объект, отраженный объектной волной, формируют интерференционное поле, которое регистрируют на указанном покрытии, отличающийся тем, что на голографируемый объект, выполненный в виде мастер-голограммы, накладывают покрытие с фоточувствительным слоем, выполненное в виде фоточувствительной пленки, создают разрежение воздуха между фоточувствительной пленкой и мастер-голограммой и направляют когерентный световой пучок сквозь фоточувствительную пленку под углом, значения которого находятся в диапазоне 10^o от угла Брюстера.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к лазерной технике и может быть применено для массового получения голограмм во встречных пучках в нестационарных условиях.

Известен способ изготовления голограмм, при котором формируют восстанавливающий когерентный световой пучок, направляют его на мастер-голограмму, формируют также сходящийся опорный пучок, сопряженный с опорным пучком, используемым при получении голограммы-оригинала, которым формируется голографическое изображение на покрытии с фоточувствительным слоем [1]

Недостатки указанного способа заключаются в том, что голограммы, изготовленные с его применением, требуют наличия точно подогнанных дополнительных оптических элементов, усложняющих и удорожающих конструкцию, а также делающими невозможным массовое изготовление качественных голограмм в нестационарных условиях.

Наиболее близким по технической сущности и совокупности признаков является способ для записи голограмм, при котором формируют когерентный световой пучок, направляют его сквозь покрытие с фоточувствительным слоем на голографируемый объект, отраженной объектной волной формируют интерференционное поле, которое регистрируют на указанном покрытии [2]

Недостатками данного технического решения являются следующие. Невозможность получения с его помощью качественных голограмм во встречных пучках в передвижных условиях и массового получения голографических отпечатков. Как показал опыт промышленной эксплуатации устройства-прототипа, при вертикальной установке лазера качество полученных голограмм является достаточно низким за счет попадания бликов от источника, служащего для восстановления голограммы, невысокой оказывается также их яркость. Если в прототипе использовать мастер-голограмму, то в результате прохождения света лазера через голограмму и мастер-голограмму свет от последней отражается и создает паразитные интерференционные полосы на поверхности голограммы, которые в максимальной степени проявляются при угле между лучом лазера и фоточувствительной пластиной именно в 90^o. Недостатком известных способов является также тот, что для получения большого количества голограмм требуются стеклянные пластины, которые занимают значительный объем и имеют большой вес. Размер снимаемого объекта ограничен у прототипа и аналога форматом фоточувствительной пластины, которая при достижении размера более 200х200 мм при толщине 2-3 мм не обеспечивает требуемой неподвижности за счет собственных больших амплитудных колебаний, вызываемых резонансными частотами.

Задача, на решение которой направлено данное изобретение, является устранение перечисленных недостатков, что дает возможность с применением данного способа повысить качество голограмм, увеличить их яркость, кроме того, расширяются функциональные возможности путем обеспечения получения не только непосредственно голографических изображений объектов, но и массового изготовления голографических отпечатков, а также решается задача обеспечения получения голографического изображения объектов, имеющих размеры большие, чем в прототипе, при этом повышается быстродействие устройства и производительность труда.

Указанные задачи решаются тем, что в способе изготовления голографических изображений, при котором формируют когерентный световой пучок, направляют его сквозь покрытие с фоточувствительным слоем на голографируемый объект, отраженной объектной волной формируют интерференционное поле, которое регистрируют на указанном покрытии, на голографируемый объект, выполненный в виде мастер-голограммы, накладывают покрытие с фоточувствительным слоем, выполненное в виде фоточувствительной пленки, создают разряжение воздуха между фоточувствительной пленкой и мастер-голограммой и направляют когерентный световой пучок сквозь фоточувствительную пленку под углом, значения которого находятся в диапазоне 10^o от угла Брюстера. Как показали многочисленные эксперименты, в случае засветки фоточувствительного слоя под углами, лежащими в диапазоне 10^o от угла Брюстера (значение которого равно примерно 31^o), отраженный свет практически весь поглощается, что, соответственно, сводит на нет яркость паразитных интерференционных полос на голограмме, а также интерференционных полос, образующихся в местах контакта пленки и прижимного стекла, кроме того, яркость голограммы в данном диапазоне углов оказывается максимальной.

При использовании пленочной основы резонансная частота может быть больше за счет увеличения толщины контактного стекла мастер-голограммы, что, в свою очередь, резко снижает амплитудные колебания фоточувствительной пленки и позволяет вести съемку объектов большего размера, чем в прототипе.

У прототипа фоточувствительная пластина лежит на трех опорах эмульсионным слоем вниз, что затрудняет быструю съемку, так как необходимо некоторое время отстойки фотопластины перед экспозицией для устранения пластичности фотоэмульсии в опорных точках, которая происходит за счет ее деформации под действием собственного веса. В предлагаемом способе эмульсионная либо чистая сторона фоточувствительной пленки прижимается к мастер-голограмме всей плоскостью, а не в трех точках, благодаря чему время, затраченное перед экспозицией, определяется лишь временем вакуумного прижима фотопленки к прижимному стеклу (мастер-голограмме).

Кроме того, так как в прототипе для съемки используется непосредственно сам голографируемый объект, то это приводит к тому, что в ряде случаев невозможно наладить массовое производство голограмм из-за ограниченного времени работы с самим объектом (например, при съемке редких или уникальных музейных экспонатов). При этом прототип также не позволяет производить массовое размножение информации, которая не может быть записана на мастер-голограмме.

На фиг.1 и 2 изображены параметры устройств, на которых может быть обеспечена конкретная реализация предлагаемого способа.

Устройство на фиг.1 содержит основание 1, на котором располагается прижимное стекло 2, выполненное в виде мастер-голограммы. С основанием 1 шарнирно соединены стойки 3, к вершинам которых жестко крепится источник когерентного светового излучения в виде лазера 4 с расширителем 5 посредством, например, пластины 6. Стойки 3 могут быть выполнены в виде "телескопа", увеличивая или уменьшая длину которых можно регулировать угол между когерентным световым пучком, излучаемым лазером 4 и мастер-голограммой 2, а также расстояние между ними. Болты 7 служат для фиксации стоек 3. С прижимным стеклом 2 контактирует покрытие фоточувствительным слоем 8, выполненное в виде фоточувствительной пленки. Указанный контакт создается за счет разряжения воздуха между ними с помощью вакуум-насоса 9. Мастер-голограмма 2 помещается в толстостенный стакан 2-1, например, стеклянный, внутренние размеры которого чуть больше, чем размеры самой мастер-голограммы 2, но высота внутренней стенки точно соответствует толщине мастер-голограммы 2 для того, чтобы надежно "держать" разряжение воздуха. В нижней части толстостенного стакана 2-1 имеется отверстие со штуцером для откачки воздуха, к этому штуцеру и присоединяется шланг 10. Фоточувствительная пленка 8 может передвигаться вдоль мастер-голограммы 2 путем перемотки, например, с бобины 11 на бобину 12 как вручную, так и с помощью электропривода.

Устройство на фиг.2 позволяет реализовать предложенный способ, обеспечив к тому же его автоматизацию. Оно также содержит основание 1, на котором располагается прижимное стекло 2 с возможностью горизонтального перемещения, выполненное в виде мастер-голограммы. С основанием 1 шарнирно соединены стойки 3, к вершинам которых жестко крепится источник когерентного светового излучения в виде лазера с расширителем 5 посредством, например, пластины 6. Стойки 3 могут быть выполнены в виде "телескопа", увеличивая или уменьшая длину которых можно регулировать угол между когерентным световым пучком, излучаемым лазером 4 и мастер-голограммой 2, а также расстояние между ними. Болты 7 служат для фиксации стоек 3. С прижимным стеклом 2 контактирует покрытие с фоточувствительным слоем 8, выполненное в виде фоточувствительной пленки. Указанный контакт создается за счет разряжения воздуха между ними с помощью вакуум-насоса 9, подсоединенного с помощью шланга 10, который практически полностью гасит вибрацию от вакуум-насоса 9. Фоточувствительная пленка 8 может передвигаться вместе с мастер-голограммой 2 и стаканом 2-1 путем перемотки с бобины 11 на бобину 12 с помощью электродвигателя 13, вал которого кинематически соединен с бобиной 12. Перемещение и возврат мастер-голограммы 2 осуществляется по направляющим 14. В конце рабочего хода мастер-голограммы 2 расположен концевой выключатель 15, включенный в цепь управления электродвигателя вакуум-насоса 9 (на чертеже не показано). Возврат мастер-голограммы 2 в исходное положение производится с помощью груза 16, который крепится к ней с помощью тросика 17. Вместо груза 16 может быть использована, например, пружина.

С помощью устройства, изображенного на фиг.1, заявленный способ реализуется следующим образом.

Фоточувствительная пленка 8 с бобины 11 пропускается через основание 1 и закрепляется на бобине 12, соприкасаясь при этом своей поверхностью с мастер-голограммой 2. После этого включается вакуум-насос 9, создающий разряжение в стакане 2-1 и, соответственно, между фоточувствительной пленкой и мастер-голограммой 2, в результате чего пленка плотно прижимается к стеклу и создается надежный контакт по всей поверхности. Этот процесс длится всего несколько секунд, при этом, как показывает опыт эксплуатации промышленной установки, после создания указанного разряжения контакт пленка поверхность оказывается абсолютно равномерным без всяких воздушных зазоров. После этого включается лазер 4. Световой пучок от лазера 4 проходит сквозь фоточувствительную пленку 8 и отражается от мастер-голограммы 2. Эта отраженная объектная волна встречается с прямой опорной волной, формируя интерференционное поле, которое регистрируется на фоточувствительной пленке 8. Устанавливая угол в диапазоне от 21 до 41^o удается получить голограмму объекта с мастер-голограммы наилучшего качества и яркости. После окончания экспозиции лазер 4 и вакуум-насос 9 отключаются, а сэкспонированный кадр перематывается на бобину 12. Далее процесс повторяется.

С помощью устройства, изображенного на фиг.2, заявленный способ реализуется точно также до окончания экспозиции. После окончания экспозиции лазер 4 отключается и включается электродвигатель 13, который начинает вращать бобину 13 и, соответственно, перемещать фоточувствительную пленку 8 вместе с мастер-голограммой 2 и стаканом 2-1 по направляющим 14 (вакуум-насос 9 работает). После того, как фоточувствительная пленка 8 вместе с мастер-голограммой 2 достигают концевого выключателя 15, последний под механическим воздействием стакана 2-1 срабатывает и выключает вакуум-насос 9 и электродвигатель 13 одновременно. При этом бобина 12 останавливается, а разряжение между фоточувствительной пленкой 8 и мастер-голограммой 2 пропадает, так как вакуум-насос отключен, после чего под действием груза 16 мастер-голограмма 2 возвращается в исходное состояние. Далее процесс повторяется.