Голографическое устройство для воспроизведения цвета объекта
Изобргтение относится к гологра)ии и предназначено для воспроизведения цвета нгсамосветящихся и самосветящихся объектов, имитации излучения различных источников излучения при помощи одного источника излучения, воспроизведения цвета объекта при рпзл1гчньгх условиях ос-г вешения, изготовления образцов цвета изделий, а также для метрологического обеспечения колориметрических измерений . Целью изобретения нвлчется повышение точности воспроизведения цвета объекта. В устройство, содержащее источник излучения, диспергирующую систему, пространственный фильтр, выполненный в виде сипу-пного представления функции сп ктрального пропускания или отражения оГч.скта, систему пространственного гопмошсяип спектральных компонентов, диффузный -экран, дополнительно виг-- дены система формирования плоского волнового фронта, цилиндрическая оптическая с-истема, причем диспергирующая система и система пространственного совмещения спектральных компонент выполнены в виде идентичных голограмм сходящегося цилиндрического волнового фронта и плоского опорного волнового фронта. 3 ил. е из (Л с
СОЮЗ СОжТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН (51)5 О 03 Ц 1/26
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (46) 07.05,91. Вюл. 1< - 17
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГННТ СССР
Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4470598/75
j(22) 08.08,88 (72) Н,Г.Влагов, А,H,Çзборов и А.В.Яновский (53) 772.99(088 ° 8) (56) Зернов В.А, Цнетояедение.
И.: Книга, 1972, с. 169.
Авторское свидетельство ГССР
В 1347766, кп. О 03 Н 1/26, 1983. (54) ГОЛОГРАФис1ЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ
ВОСИРОИЗВГДВИИЯ ЦВГТА ОЬЪЕКТА (57 ) Изобретение относится tt rostoграфии и предназначено для воспроизведения цвета несамогветящихся и самосветящихся объектов, имитации излучения раэпич«ь<х источников излучения при помощи одного источника излучения, воспроизведения цвета объекта при ра эличных условиях ос-, веп<ения, изготовления образцов цвета иэделий, а также дл« метрологическоИзобретение относится к голографии, рещается голографйческими сред..ствами и предназначено для воспроизведения цвета несамосветящихся и сайосветящихся объектов, имитации из"
11учения различных источников излуче1<ня при помощи одного источника изйучения, воспроизведения цвета.объек-. та при различных условиях освещения, изготовления образцов цвета изделий, а также для метрологического обеспечения колориметрических измерений.
Цепью изобретения является повышение точногти воспроизведения цвета
Объекта.
На фиг. 1 представлено голографическое устройство для воспроизведе„„SU„„1563455 А 1 гo обеспечP.íèÿ коstоримгтричесKèõ Н1мерений. Цепью изобретения ВОПНОИОГ О фРОНта, ЦИПИНДРНЧЕ<-К» и ОПтнческая Г:истема, ttptt"tpt< дисиергирующая система и систем» про tðttstственного совмещения спектральных компонент Выполнены в BHJlp. идентичных т<<лограмм сходящегося цилиндрического волнового фронта и плоского опорного волнового фронта, 3 ил ° МФ . Q.i ния гвета объекта; на фиг. 7 и ® фиг. 3 — схемы записи голограммь< сходящегося цилиндрического Волнового фронта с плоским опорным Волновым фронтом и ее восстановления плоским Ю волновым фронтом <источником белого Ю l света. устройство для вопроиэпедения цвета объек.т а (фиг, ) годер <сит источник 1 излучения, систему формирования плоского волнового фронта, состоящую из конденсора 2, точечной диафрагмы 3, коллимапионного объектива 4, диспергирующую систему 5, пространственный фильтр 6, нилин" дрическую оптическую oèñòåèó (ОС) 7, систему 8 пространственного совкеI 563455 2f„4 2f,. 3 щения спектральных компонент, блок 9 смешения иветов, который может быть TTbTTTozTTen как н виде интегрирующей сферы, тлк и в виде аксикона с проек циОниый линзой и диффузный экран 1!) ° Б качестве источника I излучения используется источник белого света со сплошным спектром. Плоскость тела накала. источника излучения оптически сопряжена ° конденсором 2 с 1 плоскостью точечной диафрагмы 3, расположенной в фокальной плоскости коллимационногс- объектива 4. Диспергирующая система 5 представляет собой голограмму цилиндрического волнового фронта с плоским опорным волновым фронтом и составляет с оптической осью формирующей оптической системы угол /, равный углу падения плоского ойорного волнового .фронта, при записи голограммы обра зующей диспергирующую систему. Прост ранственный фильтр 6 расположен в 25 плоскости физической фокусировки формируемого диспергирующей системой 5 спектра источника излучения. Главные плоскости Н и Н цилиндрической OC 7 расположены симметрично относительно оптически сопряженных с ней диспергирующей системы и системы пространственного совмещения спектральных компонент так, что их оптические центры лежат на оптической оси цилиндрической. оптической системы, а ее передняя главная плос" кость совмещена с плоскостью формирования спектра источника излучения за диспергирующей системой. Это означает, что оптические цЕнтры дисперг ирующе Й с ис темы и с ис темы и p oc транственного. совмещения спектральных компонент удалены от соответственНо передней и задней главных плоскостей цилиндрической 0С на eе двойные фокусные расстояния Система 8 пространствеииого сон50 мещения спектральных компонент представляет собой голограмму цилиндрического волнового фронта с плоским опорным волновым фронтом, идентичную голограмме, используемой в клче55 стве диспергирующей, и parTToложг ил СОПРЯЖЕННО ПО ОТНОШЕНИЮ К ИЕЙ Я OTT тическ ой схеме уг тройс тва . Т ..T e i."T T плоскooòTT ллниги дифракципни 1 T гTT и.— туры голограмм (5 и 8) обрлщены я протияonпложнь1е стороны, Входное окно блока 9 .смешения цветов (входное отверстие интегрирующей сферы или основание аксикона) расположено эа системой простран- ственного совмещения спектральных компонент, причем расстояние между ними определяется параметрами оптической системы исходя иэ условия исключения паразитной засветки, ДиФфузный экран 10 совмещен с выходным окном блока 9 смешения цветов (выходное отверстие интегрирую-" щей сферы или выходной зрачок проекционной линзы, расположенной после аксикона, оптическая Ось которого совпадает с оптической осью проекционной линзы). Голограмму цилиндрического волнового фронта диспергирующей системы 5 записывают с помощью плоского опорного волнового фронта. Нилиндрическая линза II (фиг. 2) от общего с плоским Опорным волновьи фронтом когерентного, монохроматического источника .(на фиг. 2 не показан) формирует сходящийся цилиндрический волновой фронт. Интерференционную кар-. тину, образующуюся в результате наложения цилиндрического и плоского волновых фронтов, регистрируют на фотопластине (5 (8)). Углы падения цилиндрического и плоского волновых фронтов равны соответственно у и <р . При записи голограммы необходимо, чтобы биссектриса между направлениями распространения цилиндрического и плоского волновых фронтов была перпендикулярна линии, в которой фокусируются сходящийся цилиндрический волновой фронт. Пространственный фильтр 6 выполней в виде непрозрачного экрана с силуэтным отверстием, Нижняя часть отверстия ограничена осью абсцисс, верхняя — силуэтным представлением графика функции, левая и правая части — границами требуемого интервала длин волн, Дпя воспроизведения цвета объектл пространственный фильтр выполнен в виде силуэтного представ- ления функции ц(Л} спектрального пропусканчя чли отражения объекта с масштабп1 .. TRF(TTM МаСштабу спектРального рлз,к1ж ния излучения дисперги1 рующей «и<: 1ой. Для имитации цвета Одного и у; ння H другим игточни! 5 3455 5 фронтов 10 где у и 111 находят из (1 ) и 1,2 ), кР + и в общем случае, значительно от-. о о личается от 90 (фиг. 3). 5Q Для дальнейшего рассмотрения уст" ройства не требуется более подробного анализа расположения плоскости фокусировки спектра, Поскольку плоскость фокусировки 55 спектра в нашем случае совмещена с передней главной плоскостью Н цилиндрической ОС, это означает, что иэображение спектра в данной системе совмещено с ее задней главной плоско ком излучения Б фильтр выполнен в 1. виде силуэтного представления функци ->,(Я) (Я), де -, (л) и л,(л) фуикцйи спектрального распределения источников Н1 и Н>, Для воспроизведения цвета объекта, соответствующего освещению его источником Б,, при помощи источника Б пространственный фильтр выполнен в виде силуэтного представления функции с (Л) Б,(3)/ / (Л). сьункции M(p) спектрального пропускания или отражения объекта и Я(Л) спектрального распределения источников излучения получают, как и принято в колориметрии, на спектрофотометре или спектрорадиометре. Цилиндрическая OC 7 асимметрична относительно своей оптической ос. è и построена таким образом, чтобы обеспечивать доступ пространственного фильтра 11 к. плоскости физической фокусировки спектра, положение, которой определяется конструкцией конкретной цилиндрической ОС и не обязательно совпадает с показанным на фиг, 1 положением гипотетической главной передней плоскости Н цилиндрической ОС. В простейшем случае цилиндрическая ОС представляет собой два одинаковых прикраевых сегмента цилиндрической линзы. Устройство работает следующим обра эом. Плоский нолноной фронт от источни .ка 1 белого цвета, сформированный конденсором 2, точечной диафраг-. мой 3 и коллимационным объективом 4 освещает поверхность диспергирующей системы 5. При освещении диспергирующей системы 5, представляющей полученную голограмму, плоским волновым фронтом от источника белого света под углом 1 1 ; соответствующим углу падения плоского волнового фронта. при записи голограммы, будет иметь. место спектральное разложение линии фокусировки цилиндрического волновог фронта для . различных моиохроматических компонент излучения источника белого света. Положение линии фокусировки для произвольной монохроматической компоненты Д. полностью описывается углом дифракции у. глав- ного луча восстанавливающего пучка и удалением R. точки фокусировки вол 1 нового фронта на главном луче от оптического центра голограммы. Данные параметры можно определить, например, пользуясь уравнениями !!1Лмпаня, с e òÎì уп роще ния для и лос к их ОИО11ного и Bàcñ Tníàíëèí,lþläåãо Hолнонblх sin q = (Я;/,1 )(н1п y + в1п111 ) sing, (1) R = (Л /Л,) R,, (2) где 3 и R — соответственно длина о. О волны и удаление линии фокусировки 15 .сходящегося пилиндрического волнового фронта при записи голограмм диспергирующей системы 5 и системы 8 пространственного совмещения спектральных компонент. Анализ уравнений (1) и (2) (например численный) показывает, что линии фокусиронки волновьгх фронтов для континуума монохроматических компонент нидимого спектра образуют цилиндрическую поверхность, которая в первом приближении достаточно точно аппроксимируется плоскостью, параллельной плоскости, проходяящей через линии фокусировки крайних монохроматических 30 компонент рабочего участка спектра источника излучения, и сдвинутой в сторону изгиба указанной цилиндрической поверхности приблиэительис> на половину высоты изгиба. Аппрокси35 мирующая плоскость даЛее именуется плоскостью фокусировки спектра. Угол ее наклона e(к нормали к голограмме сложным образом зависит от исходных параметров 3<, с11 и g и крайних 4О ИОНОхрОматических комт1онеит г\ „1 (крайней красной компоненты) н (для крайней фиолетовой компоненты): (1/A1p). in Чкр —. (1/Ap) . sinyy 45 577 А кр7. cos y кр <173+7 совс11Ф -1563!455 r.òûâ П. Палее, поскольку голог рамма (система Я), выполняющая функцию системы пространственного совмещения спектральных компонент, по условию оп тическ и сап ряжена в цилиндрической ОС 7 с голограммой — диспергирующей системой 5 и симметрична ей в цилиндрической ОС, что практически обеспечивается небольшими размерами голограмм по сравнению с удалениями линий фокусировки монохроматических компонент R1 то, как это показано на фиг. 1, удаления иэображений ли1 ний фокусировки монохроматических Ю компонент спектра от голограммы {системы 8) равны удалениям самих линий фокусировки от голограммы (системы 5), а углы падения главных лучей на голограмму (систему 8) рав- з0 ны углам их дифракции на голограмме (системе 5), Таким образом, при идентичности систем 5 и 8 и размещении системы 8 противоположна системе 5 по ходу излучения, в ее первом поряд-15 ке дифракции происходят угловое совмещение спектральных компонент и одновременное формирование плоских волновых фронтов для каждой спектральной компоненты. 30 Пространственный фильтр 6 селективно диафрагмирует спектр, изменяя спектральный состав исходного излучения. По направлению распространения совокупности плоских монохроматических фронтов, сформированных системой 8 пространственного совмещения спектральных компонент, имеющих интенсивность, определяемую интен- 40 сивностью идентичной монохроматической компоненты в спектре источника 1 излучения, сформированного дисперrирующей системой 5,. степенью ослабления ее пространственным фильт- 45 ром 6 и дифракционной эффективностью . голограммы системы 8 прост1 ранств енного совмещения спек тральных компонент, установлено входное окно блока 9 смешения цветов. В блоке смешения цветов монохроматические волновые фронты аддитивно смешиваются, воспроизводя иа выходе равноокрашенный по своему сечению световой поток, цвет которого определяется наличием тех или иных спектральных компонент и их интенсивностые и наблюдается на диффузионном экране 10 ° 13 отличие от прототипа и предло— жаннам vстройс твp уч итыв а ется на клОH плоскости фокусировки спектра. !(аскольку в прототипе наклон плоскости фокусировки спектра не учитывается, значение функции рассеивания линии фокусировки спектральной компоненты изменяется от некоторого минимального значения в месте пересечения пространственным AHJlbTpoM плоскости фокусировки спектра до больших значений в краях из-за обычной дефокусировки, которая относится к хроматической аберрации положения, 1 Кроме того, точность воспроизве- . дения цвета объекта, при прочих равных условиях, находится в прямой зависимости и от линейного размера спектра разложения освещающего излучения. Увеличение линейного размера спектра разложения позволяет обеспечить независимость воздействия на каждую монохроматическую спектральную компоненту спектра без одновременнога воздействия на соседние монохроматические компоненты, приводящее к трудно учитываемому отклонению вопроизводимого цвета объекта от требуемого. Благодаря применению ци" линдрической OC предлагаемого типа удается сильно растянуть спектр, исключив при этом виньетирование пучков спектральных компонент за счет оптического сопряжения в цилиндрической ОС систем 5 и 8, что обеспечивает возможность -селективного воздействия на произвольную спектральную компоненту и, соответственно, повьппает точность работы. Формула и з о б р е т е н и я Голографическое устройство. для воспроизведения цвета объекта, содержащее расположенные последовательно источник излучения, диспергирующую систему, пространственный фильтр, выполненный в виде силуэтного представления функции q(P ) спектрального пропускания или отражения объекта с масштабом, равным масштабу спектрального разложения излучения диспергирующей системы, систему пространственного совмещения спектральных комп оне нт, диффузный эк ран, отличающееся тем,что, с целъю повышения точности воспро1563455 )о 10 изведения цвета объекта, в устройство введены система формирования плоского волнового фронта, расположенная за источником излучения, цилиндрическая оптическая система, главные плоскости которой расположены симметрично относительно оптически сопряженных в ней диспергирующей системы и системы пространственного совмещения спектральных компонент так, что их оптические центры лежат на оптической оси цилиндрической оптической системы, à ее передняя главная плоскость совмещена с плоскостью формирования спектра источника излучения эа диспергнрующей системой, при этом диспергирующая система и система пространственного совмещения спектральных компонент выполнены в виде идентичных голограмм сходящегося цилиндрического волнового фронта и плоского опорного волнового фронта. Лкр Составитель В, Аджалов Техред Л.Олийнык Корректор Н. .Ренская Редактор С. Кулакона Зак а з .. .. Ч > Тираж 2 )4 Подписное ВНИИ11И 1 с парстненнсп о к митета по изобретениям и открытиям при Г К11Т СССР l 1 30,3!, Мг гкап, Ж-35, Раушская наб., д. 4/ э Прои ..п< тненнс.-и.чпатt льr кпй комбинат "Патент", г. Уясгорпл, ул. 1 апарина, 101
