專利名稱：彩虹全息圖記錄裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明創(chuàng)造涉及一種全息照相裝置，尤其是利用激光器或單色性較好的光源、彩虹版以及成像鏡頭而取得的一種單光束彩虹全息圖記錄裝置。
(2)技術(shù)背景以往的彩虹全息圖記錄方法(包括一步法和二步法)均是由二束來自同一光源的激光經(jīng)過不同路徑，在全息記錄材料的膠面上以某一夾角相交，形成干涉條紋而記錄下來的。在這類系統(tǒng)中，記錄光路中任何一個光學(xué)元件的微小震動都會嚴重破壞干涉條紋，導(dǎo)致全息記錄失敗。因此必須采用嚴格的防震措施，如采用防震工作臺；所有的光學(xué)元件、全息記錄材料、被記錄物體等都必須仔細固定；周圍環(huán)境不得有絲毫震動或氣體擾動。所以全息圖的記錄必須在特定條件的實驗室里才能進行，這使得全息記錄的應(yīng)用，尤其是在全息干涉計量方面，如工程測量、無損探傷等的應(yīng)用上受到限制。
已有的一步彩虹全息術(shù)具有能獲得高信噪比的白光重現(xiàn)全息圖像的特點，使其在全息干涉計量的工程測量中得到應(yīng)用。但由于拍攝需要穩(wěn)定的光學(xué)平臺、工作環(huán)境以及昂貴的光學(xué)元件，使該技術(shù)在實際應(yīng)用中受到限制。1992年以來，在美國、日本等國家有人提出采用整體光路小型化來實現(xiàn)全息照相機系統(tǒng)的方法來得到實用化的目的，但依然解決不了光路系統(tǒng)裝置的復(fù)雜性及其自身的穩(wěn)定性問題。
(3)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明創(chuàng)造的目的在于提供一種利用激光器或單色性較好的光源(如汞燈、紫外燈、鈉燈等)、具有狹縫信息的全息光學(xué)元件以及成像鏡頭而取得的不需用防震措施的彩虹全息圖記錄裝置。
本裝置設(shè)有照射被攝物體的光源、具有狹縫信息的全息光學(xué)元件(以下簡稱彩虹版)、成像鏡頭、全息記錄版、控制裝置，所說的光源可為激光光源或除激光光源以外的單色光源，彩虹版置于成像透鏡對被攝物體的成像位置，全息記錄版的膠面緊貼彩虹版之后，被攝物體、成像透鏡、彩虹版與全息記錄版位于同一光軸上。
對于采用激光光源，所說的光源由激光器、快門、擴束鏡、反射鏡組成，擴束鏡位于激光器與反射鏡之間，反射鏡的反射光束照射被攝物體，快門置于激光器與擴束鏡之間；所說的控制裝置設(shè)曝光控制器和快門按鈕，快門按鈕接曝光控制器，曝光控制器接快門?？扉T、快門按鈕可與成像透鏡、彩虹版、全息記錄版設(shè)于暗箱內(nèi)，成為一照相機系統(tǒng)。
對于采用除激光光源以外的單色光源，所說的控制裝置設(shè)光源開關(guān)。
本裝置可用于拍攝全息圖，成像后經(jīng)曝光和化學(xué)處理，即可獲得一張白光重現(xiàn)彩虹全息圖。
整個拍攝過程就如用普通照相機拍照片一樣。比起通常采用的全息圖拍攝方法，本裝置的特點是記錄過程不受外界環(huán)境、光學(xué)平臺和光學(xué)元件震動的限制，系統(tǒng)與普通相機的結(jié)構(gòu)類似，不必采用防震措施，能在任何環(huán)境中記錄全息圖，緊湊、簡單、操作方便，可獲得二維或三維彩虹全息圖，在無損傷探傷、應(yīng)力與應(yīng)變分析、光彈學(xué)等全息干涉計量研究中有著廣泛的應(yīng)用前景。由于不必使用防震工作臺及精密的光學(xué)元器件夾具，降低了成本。
(4)


圖1為本裝置采用激光光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本裝置采用非激光光源的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本裝置作為彩虹全息照相機系統(tǒng)示意圖。
圖4為本裝置的彩虹版制作系統(tǒng)示意圖。
(5)具體實施方式
本裝置在拍攝時，被攝物體由激光或其它單色性較好的光源照射。圖1顯示了用激光做光源時的整個光路系統(tǒng)。相機部分包括成像鏡頭L、彩虹版HS、全息記錄版HR、快門按鈕A，即圖1中虛線框內(nèi)所包括的部件。與普通照相機不同的是快門B是放置在光源激光器出口處，以限制光對物體O的照射時間來控制曝光時間。從激光器S發(fā)出的激光經(jīng)擴束鏡E擴束后，由反射鏡M反射到被攝物體O上。光束必須覆蓋物體面向成像鏡頭L的所有部分。物體、成像鏡頭、彩虹版和全息記錄版的中心必須在一條直線上，即必須共軸。全息記錄版HR的膠面緊貼著彩虹版HS，HS面對著成像鏡頭L，L將物體成像于HR的膠面上。圖像記錄原理是經(jīng)過彩虹版HS的成像光波由于衍射作用分為直透波和衍射波，這兩束光波在記錄干版HR上互相干涉，記錄下全息圖像?？扉TB安置在激光器的出口處，按下按鈕A即打開快門來進行曝光，曝光控制器P可預(yù)先設(shè)置快門打開時間。HR經(jīng)曝光、顯影、漂白處理后，就形成具有物體圖像的彩虹全息圖。虛線框中的相機部分L、HS、HR可以分別放置，也可以制作一暗箱，將L、HS、HR都放置在暗箱中，整個暗箱就是一臺照相機，可隨意搬動。若不用暗箱，則整個系統(tǒng)在拍攝過程中就必須在暗室內(nèi)進行。
當(dāng)光源不是激光時，如圖2所示，相機部分并不改變，只要將光源S1放置在圖1的反射鏡M處，直接照射物體O即可，省去了快門B、擴束鏡E和反射鏡M，快門按鈕A由開關(guān)按鈕A1代替。此時曝光時間由接通和關(guān)斷光源的電源來控制。曝光時間在幾十秒到幾分鐘的范圍內(nèi)，具體取決于光源的強度、全息記錄介質(zhì)的敏感度、被攝物體的大小等。
彩虹全息照相機系統(tǒng)裝置示意如圖3。全息記錄版HR的膠面緊貼著彩虹版HS，彩虹版HS面對著成像鏡頭L，激光或其它單色性較好的光源照射于物體上，成像鏡頭L將物體成像于全息記錄版HR的膠面上。經(jīng)過彩虹版HS的成像光波由于衍射作用分為直透波和衍射波，并且在記錄干版HR上互相干涉。經(jīng)曝光、顯影、漂白處理后，就形成具有物體圖像的彩虹全息圖。圖3中D是暗箱裝置，將L、HS、HR都放置在暗箱中，全息圖記錄過程就不必在暗室內(nèi)操作，整個暗箱就是一臺照相機，可隨意搬動和進行拍攝。若不用暗箱，則整個系統(tǒng)在拍攝過程中就必須在暗室內(nèi)進行。
彩虹版HS的制作系統(tǒng)示意如圖4，這實際上是狹縫像全息圖的拍攝系統(tǒng)。記錄介質(zhì)材料是重鉻酸鹽明膠(DCG)或光致抗蝕劑版(也稱光刻膠版)。記錄過程與拍攝菲涅爾全息圖一樣。激光器S輸出的光束先經(jīng)反射鏡M1后再經(jīng)分光鏡分為二束，其中一束經(jīng)反射鏡M3反射，再經(jīng)空間濾波器F濾波和準(zhǔn)直透鏡L準(zhǔn)直后到達記錄介質(zhì)HS作為參考光；另一束光經(jīng)反射鏡M2反射，再經(jīng)柱面鏡E形成一個窄條狀光束入射到帶有狹縫的毛玻璃G上，通過毛玻璃的漫射光作為物光到達記錄介質(zhì)HS并與參考光干涉。經(jīng)曝光、顯影等處理后形成彩虹版。HS是圖4中彩虹全息照相機系統(tǒng)的一個關(guān)鍵部件。
權(quán)利要求
1.彩虹全息圖記錄裝置，其特征在于設(shè)有照射被攝物體的光源、彩虹版、成像鏡頭、全息記錄版、控制裝置，所說的光源可為激光光源或除激光光源以外的單色光源，彩虹版置于成像透鏡對被攝物體的成像位置，全息記錄版的膠面緊貼彩虹版之后，被攝物體、成像透鏡、彩虹版與全息記錄版位于同一光軸上。
2.如權(quán)利要求1所述的彩虹全息圖記錄裝置，其特征在于光源采用激光光源，所說的光源由激光器、快門、擴束鏡、反射鏡組成，擴束鏡位于激光器與反射鏡之間，反射鏡的反射光束照射被攝物體，快門置于激光器與擴束鏡之間；所說的控制裝置設(shè)曝光控制器和快門按鈕，快門按鈕接曝光控制器，曝光控制器接快門。
3.如權(quán)利要求2所述的彩虹全息圖記錄裝置，其特征在于快門、快門按鈕與成像透鏡、彩虹版、全息記錄版設(shè)于暗箱內(nèi)，成為一照相機系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的彩虹全息圖記錄裝置，其特征在于光源采用除激光光源以外的單色光源，所說的控制裝置設(shè)光源開關(guān)。
5.如權(quán)利要求3所述的彩虹全息圖記錄裝置，其特征在于相機部分包括成像鏡頭、彩虹版、全息記錄版、快門按鈕，快門放置在激光器出口處，從激光器發(fā)出的激光經(jīng)擴束鏡擴束后，由反射鏡反射到被攝物體上，物體、成像鏡頭、彩虹版和全息記錄版的中心共軸。
6.如權(quán)利要求1所述的彩虹全息圖記錄裝置，其特征在于相機部分的成像鏡頭、彩虹版、全息記錄版放置在暗箱中。
7.如權(quán)利要求1所述的彩虹全息圖記錄裝置，其特征在于光源為單束光源。
全文摘要
涉及一種全息照相裝置,尤其是利用激光器或單色性較好的光源、彩虹版以及成像鏡頭的單光束彩虹全息圖記錄裝置。設(shè)有光源、彩虹版、成像鏡頭、全息記錄版、控制裝置,光源可為激光或除激光光源以外的單色光源,彩虹版置于成像透鏡對被攝物體的成像位置,全息記錄版的膠面緊貼彩虹版,被攝物體、成像透鏡、彩虹版與全息記錄版位于同一光軸?？捎糜谂臄z全息圖,成像后經(jīng)曝光和化學(xué)處理,即可獲得一張白光重現(xiàn)彩虹全息圖。拍攝過程如同普通照相機,記錄過程不受外界環(huán)境、光學(xué)平臺和光學(xué)元件震動的限制,不必采用防震措施,緊湊、簡單、操作方便、成本低,在無損傷探傷、應(yīng)力與應(yīng)變分析、光彈學(xué)等全息干涉計量研究中有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號G03H1/04GK1337605SQ0114170
公開日2002年2月27日 申請日期2001年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月13日
發(fā)明者劉守, 張向蘇 申請人:廈門大學(xué)