Способ формирования голографической интерферограммы

 

Изобретение относится к медицинской технике и машиностроению. Изобретение решает задачу получения непрерывной информации об изменении формы и (или) пространственного положения динамических объектов, повышая, тем самым, информативность регистрирующих систем голографической интерферометрии. Объектную волну при каждом регистрируемом состоянии объекта экспонируют одновременно на два кадра различных фотоносителей, при этом перед второй экспозицией один из фотоносителей смещают на величину кадра относительно другого, а перед каждой последующей экспозицией смещают на величину кадра фотоноситель, содержащий дважды экспонированный кадр. 1 ил.

Изобретение относится к технике голографической интерферометрии и может быть использовано для измерения деформаций динамических объектов.

Известен способ получения голографической интерферограммы (ГИ) (Stetson K. А., Powell R.L., Hologram, Interferometry Jorn. Opt. Soc. Am., 55, 1570, 1965), при котором исследуемый объект освещается когерентным светом и рассеянное им волновое поле дважды экспонируется в виде интерферограммы с помощью опорной волны на один и тот же кадр фотоносителя (ФН). При этом каждая экспозиция соответствует определенному моменту изменения физического состояния объекта.

Известен также способ получения голографических интерферограмм [1], включающий регистрацию интерферограмм с помощью голограммы, на которой зарегистрировано исходное состояние объекта. После обработки такую голограмму устанавливают на место регистрации и освещают ее излучением опорного источника, восстанавливая при этом изображение, совмещенное с объектом. В результате взаимодействия световых волн, рассеянных на объекте и голограмме, в поле зрения наблюдателя формируется интерференционная картина, структура которой изменяется с изменением физического состояния объекта и регистрируется с помощью киноаппаратуры.

Недостатки данного способа так же является малая информативность, поскольку даже при использовании высокоскоростной киносъемки информация об изменении физического состояния объекта в моменты времени, соответствующие межкадровым промежуткам, оказывается утерянной. Другим недостатком данного способа является ограниченный диапазон регистрируемых и измеряемых деформаций и высокие точностные требования к реализующей его аппаратуре.

Целью изобретения является повышение информативности ГИ за счет обеспечения непрерывной регистрации изменений физического состояния объекта на ГИ.

Это достигается тем, что в известном способе формирования ГИ, включающем двухэкспозиционную регистрацию объектной волны на ФН и последующее ее восстановление опорной волной, объектную волну при каждом регистрируемом состоянии объекта экспонируют одновременно на два кадра двух различных ФН, при этом перед второй экспозицией один из ФН смещают на величину кадра относительно другого, а перед каждой последующей экспозицией смещают на величину кадра ФН, содержащего дважды экспонированный кадр.

На чертеже представлено устройство, реализующее способ.

Устройство содержит два подвижных пленочных фотоносителя 1 и 2, помещенных в непрозрачный корпус 3 с кадровым окном 4, два шаговых двигателя 5 и 6, переключатель 7, источник излучения - импульсный лазер 8, отрицательные линзы 10 и 11 и светоотклоняющую систему 12, включающую полупрозрачное зеркало и отражательное зеркало. На чертеже представлен также регистрируемый объект 9.

Примером получения ГИ с помощью данного способа может служить регистрация пульсирующего сосуда кровеносной системы, при которой существует ряд особенностей. Во-первых, процесс пульсации - достаточно быстротечен: за 1с происходит целый комплекс довольно сложных, взаимосвязанных изменений физического состояния системы. Это требует применения скоростной регистрации состояний системы. Во-вторых это непрерывный процесс, в котором точное повторение изменения состояния системы от цикла к циклу не обязательно и может характеризовать физическое состояние системы в целом (в том числе и наличие аномалий). Это требует применения аппаратуры, регистрирующей изменение физического состояния системы непрерывно в течение достаточно длительного промежутка времени. В третьих, это процесс, аномалии в котором могут характеризоваться лишь очень незначительными по величине изменениями физического состояния объекта (сердечной мышцы или сосуда). Это требует применения аппаратуры, обладающей высокой чувствительностью и точностью измерения. Всем этим условиям в достаточной мере удовлетворяет предлагаемый способ регистрации ГИ.

Способ осуществляется следующим образом. Начальное состояние объекта 9 регистрируется в виде голограммы на двух кадрах пленочных фотоносителей 1 и 2 одновременно. Затем переключатель 7 включает шаговый двигатель 5, который перемещает фотоноситель 1 на один кадр так, что в кадровом окне будут находиться голограмма на фотоносителе 2 и чистый участок фотоносителя 1. Затем переключатель 7 включает импульсный лазер 8, регистрируя новое состояние объекта 9 на кадрах фотоносителей. Таким образом, на кадре фотоносителя 2 записана ГИ, фиксирующая изменение физического состояния объекта между первой и второй экспозициями, а на кадре фотоносителя записана голограмма, соответствующая "второму" состоянию объекта.

Затем по сигналу устройства управления 7 включается шаговый двигатель 6, перемещая фотоноситель 2 на один кадр и в кадровом окне будут находиться голограмма на фотоноситель 1 и чистый участок фотоносителя 2. Затем вновь включается импульсный лазер, регистрируя новое ("третье") состояние объекта на кадрах фотоносителей 1 и 2. Теперь на кадре фотоносителя 1 будет записана ГИ, фиксирующая изменение состояния объекта. В зависимости от длительности исследуемого процесса деформации производится требуемое количество смены кадров фотоносителей 1 и 2, регистрируя происшедшее в них изменение за период времени с момента второй экспозиции предшествующей ГИ до момента первой экспозиции последующей ГИ. Тем самым достигается повышение информативности ГИ и непрерывность записи изменения состояния объекта за весь период наблюдения. Экспериментальная проверка предлагаемого метода регистрации ГИ была выполнена с помощью устройства, описанного выше. В качестве объекта исследования использован человеческий череп, нагрузка на который непрерывно изменялась в диапазоне до 200 кГ.

Технико-экономическим преимуществом изобретения является повышение информативности, связанное с непрерывностью регистрации изменения физического состояния объекта за время исследования.

Формула изобретения

СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКОЙ ИНТЕРФЕРОГРАММЫ, заключающийся в двухэкспозиционной регистрации объектной волны на фотоносителе и восстановлении ее опорной волной, отличающийся тем, что, с целью повышения информативности, регистрацию осуществляют на два фотоносителя, после первой экспозиции один из фотоносителей смещают на величину кадра, а после второй экспозиции второй носитель смещают на величину кадра.

РИСУНКИ

Рисунок 1