Файл: Иваницкий Г.Р. Исследование микроструктуры объектов методами когерентной оптики.pdf

нутая сторона перпендикулярна направлению предпочти­ тельной ориентации флюктуации. При этом в результате фильтрации будет формироваться изображение исполь­ зуемого протяженного источника.

На рис. 30 показан усредненный эталон для одного из классов анафазных шапок, на рис. 31 — части обучаю-

Рмс. 31. Несколько типичных представителей различных клас­ сов анафазных шапок.

Рис. 32. Структурная схема установки для обнаружения объек­ тов с использованием двумерной согласованной фильтрации.

116

19. РОЛЬ РЕГИСТРИРУЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ СИНТЕЗЕ ДВУМЕРНЫХ СОГЛАСОВАННЫХ ФИЛЬТРОВ

Несмотря на усиливающийся в технике оптической обработки 'информации интерес к новым регистрирую­ щим материалам — фотохромным, термопластическим, фототермопластическим, полупроводниковым, магнитным с мелкодоменной структурой и т. д., все же наиболее употребительными продолжают оставаться фотографиче­ ские материалы.

До использования когерентных оптических систем под переда­ чей экспонированной фотопластинки понималась передача интенсив­ ности, которая определялась как отношение интенсивности излуче­ ния, прошедшего через пластинку, к интенсивности излучения, па­ дающего на нее. Известно, что передача интенсивности Тц н экспо-

(рис. 34). Если Е попадает на линейный участок кривой, изображен­

118

Тогда передача интенсивности будет:

очередь равна интенсивности /, помноженной па время экспозиции, уравнение (197) принимает вид:

Комплексная амплитудная передача Та определяется как от­ ношение комплексной амплитуды световой волны, прошедшей сквозь пластинку, к комплексной амплитуде волны, упавшей на нее. Так как интенсивность/ = |Л |2, то амплитудная передача и передача по интенсивности связаны соотношением

где ф(.т, у ) — относительный фазовый сдвиг, испытываемый излуче­ нием при прохождении через пластинку.

т. е. амплитудная передача и передача по интенсивности связаны комплексным степенным законом. Зависимость Ta = F(E) изображена па рис. 35. Поглощающие свойства фильтра определяются действи­

тельной частью, а фазовый сдвиг— мнимой частью выражения

( 201) .

Когда пленка отбелена, ее передача по интенсивности, а следо­

Тем обстоятельством, что связь между экспонируемой интенсивно­ стью и амплитудной передачей в своей основе сугубо нелинейна, был серьезно озабочен еще Д. Габор в своих первых работах по использованию когерентного фона для регистрации и воспроизведе­

приводит к линейной зависимости между экспозицией и амплитудной передачей.

119

С учетом (201) выражение (198) можно переписать в виде

пускание, описываемое выражением (203), в позитивное

то Та линейна относительно Is. Нужное значение у может быть по­ лучено подбором соответствующего фотоматериала и режима его проявления.

Малые значения k достижимы при использовании предваритель­ но ужестченпых эмульсий и иммерсионных ванн с иммерсией, ко­ эффициент преломления которой близок к коэффициенту прелом­ ления желатины эмульсии [Л . 102].

Лейт и Упатниекс [Л . 107] показали, что использование пози­ тивных голограмм приводит лишь к сдвигу в 180° в регистрируемом волновом фронте. А это не должно изменить импульсный отклик со­ гласованного фильтра. Другой возможностью добиться линейной передачи по амплитуде является увеличение интенсивности постоян­ ной составляющей в сравнении с сигнальной составляющей, т. е. от­

Однако это приводит к уменьшению полезного динамического диапазона фотоматериала, что уменьшает его информационную ем­ кость. Нелинейные свойства фотоматериалов проявляются в появ­ лении в выходной плоскости оптической системы гармонических со­ ставляющих основной пространственной частоты. Если Q — макси­ мальная пространственная частота, модулирующая эталонный луч в спектральной плоскости, a v — значение пространственной несущей, то спектр гармоники (V-ro порядка лежит в диапазоне, onpeflej немом выражением

где а и Р (так же как v и Q) связаны с соответствующими значе­ ниями круговых частот соотношением

а=ш .х/2 л; р = ш „/2 я ![ед. длины-1].

120

Таким образом, видно, что гармошки выше первого порядка не будут интерферировать с основными порядками '(полями корреляции и свертки), если выполняется условие

Это условие будет выполняться для всех N, если 3£2<v. Обойти нелинейность фотоматериалов 'можно 'Использованием бинарных голограмм (Л . 48], синтезируемых с помощью ЭВМ.

Динамический диапазон фотоэмульсии определяется как отно­ шение мощности двумерного синусоидального сигнала наибольшей амплитуды, которая может быть зарегистрирована эмульсией, к из­ лучению мощности шума, наблюдаемого при единичной полосе ■си­ нусоидальных пространственных частот. Другими словами, динамиче­ ский диапазон равен числу уровней мощности излучения па еди­ ничную полосу, различимых при проявлении эмульсии. (Чаще ис­ пользуется десятичный логарифм этого числа.) Для используемых мелкозернистых эмульсий (типа AU/крат ВР) динамический диапазон составляет примерно 50 дб. При использовании незернистых на-ко- интательных сред (таких, как фотохроммые материалы) динамический диапазон может быть существенно расширен (60 дб и более) {Л . 16]. Однако широкому использованию фотохромных материалов препят­ ствует их низкая чувствительность 10_5H-10_G ед. ГОСТ {Л. 3].

Г л а в а п я т а я

ПРИМЕНЕНИЕ ГОЛОГРАФИИ

ВМИКРОСКОПИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ

20.ГОЛОГРАФИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП

Идем, связанные с регистрацией и восстановлением волнового фронта, были высказаны Д. Габором еще в конце 40-х годов [Л. 98, 13]. Первоначально они каса­ лись возможности компенсации аберраций электромаг­ нитных линз электронного микроскопа при восстановле­ нии в оптическом диапазоне записанного волнового фрон­ та. В течение более чем 10 лет (до появления лазеров) голография в основном привлекала внимание специа­ листов по расчету н коррекции аберраций микроскопи­ ческих систем. С появлением лазеров круг возможных приложений голографии неизмеримо вырос. Однако в микроскопии и по сей день голография находит одни из наиболее интересных и плодотворных применений.

Принципы голографической микроскопии достаточно просты. Объект помещается в расходящийся лазерный пучок. Полученная дифракционная картина на некото­ ром расстоянии от объекта фиксируется вместе с коге­ рентным фоном на фотопластинке (рис. 36). Увеличение

121