Н. М. КУЗНЕЦОВ, С. Н. СТАРИКОВ
Московский инженерно-физический институт (государственный университет)
КОМПЬЮТЕРНЫЙ СИНТЕЗ ГОЛОГРАММ ФРЕНЕЛЯ ТРЕХМЕРНЫХ СЦЕН
Синтезированы голограммы Френеля трехмерных сцен. Проведена бинаризация, изготовление на лазерном принтере и оптическое восстановление синтезированных голограмм.
Синтезированные голограммы Френеля играют важную роль в создании устройств оптической обработки информации, изготовлении защитных голограмм и необходимы для разработки средств статического и динамического отображения трехмерных сцен.
В работе, на основании проведенных численных экспериментов:
- определено выражение для оптимального описания распространения световой волны, учитывающее конечное разрешение по полю регистрируемых объектов;
- разработан и программно реализован алгоритм компьютерного синтеза голограмм Френеля объемных сцен;
- создана программа, позволяющая численно моделировать восстановление световых полей с синтезированных голограмм;
- для изготовления синтезированных голограмм на лазерном принтере, была проведена их бинаризация методом определения оптимального порога бинаризации;
- синтезированы и изготовлены с помощью лазерного принтера пробные синтезированные голограммы;
- проведено оптическое восстановление световых полей с пробных синтезированных голограмм.
В ходе работы были синтезированы голограммы Френеля с числом отсчетов от 255×255 до 801×801, с шагом голограммы 42 мкм (оптическое разрешение лазерного принтера), длина волны принималась равной 0,63 мкм. Смоделированные объемные сцены располагались на расстоянии от голограммы в пределах от 1 до 3 метров, при поперечных размерах сцен до 5 мм. На рис.1а и 1б представлены фрагменты полутоновой и бинарной синтезированных голограмм сцены, образованной буквами слова «МИФИ». Ближайшая к голограмме буква «М» располагалась на расстоянии 2,0 м. Расстояние между соседними буквами по глубине составляло 0,2 м. Численное восстановление распределения интенсивности в плоскости фокусировки изображения буквы «М» с полутоновой и бинарной голограмм показаны рис.2а и 2б.
|
|
a) | б) |
Рис. 1. Фрагменты синтезированных голограмм: а) полутоновой, б) бинарной |
|
|
a) | б) |
Рис. 2. Компьютерное восстановление интенсивности света в плоскости изображения буквы «М» для полутоновой (а) и бинарной (б) голограмм |
Результаты оптического восстановления распределения интенсивности света в различных плоскостях, полученные с бинарной синтезированной голограммы (рис.1б), изготовленной на лазерном принтере, приведены на рис. 3а и 3б.
|
|
a) | б) |
Рис. 3. Оптическое восстановление сфокусированных изображений первой (а) и последней (б) букв слова «МИФИ» с бинарной голограммы |
Полученные результаты позволяют перейти к синтезу голограмм более сложных сцен, для изготовления таких голограмм на носителях с высоким разрешением.
