Прежде всего по этому определению разрешающая способность (pc) данной конкретной системы ставится в прямую зависимость от пороговой контрастной чувствительности метода, при помощи которого она была определена. Это ясно видно на примере материала с модуляционно-передаточной функцией с хвостом при высоких пространственных частотах. Ясно, что при измерении Р С этого материала по методам разностной пороговой контрастной чувствительности возможно значительное изменение Р С.

Вопрос ещё более осложняется, если при определунии pc светочувствительных материалов учесть их зернистую структуру и нелинейность амплитудной характеристики конкретного материала.

от сканирующей апертуры при исследовании изображения. Так как флуктуация плотности зависит обратно пропорционально от квадратного корня площади сканирующей апертуры, то ясно, что при одинаковом граничном отношении сигнал/шум, при котором сигнал теста ещё заметен на фоне зернистой структуры, методы определения Р С, использующие большие сканирующие апертуры, будут давать большие значения Р С.

Действительно, если решётке, имеет прямоугольное распределение непрозрачности, её спектр пространственных частот состоит из частот, кратных основной с амплитудой, убывающей с повышением частоты по законам sin, где а есть ширина непрозрачного штриха.

В соответствии с условием использования кинофотоматериалов Р С последних должна определяться при помощи теста с контрастом от 0,3 до 0,5. Это примерно соответствует контрасту мелких деталей в изображении на фоне больших полей сюжетного рисунка. При этом возможно определить Р С в начале, середине и верхней части характеристической кривой, что соответствует разрешению негатива в тени, в сюжетной части изображения и при пересветке. Обычно при испытании материала на pc подбирается экспозиция, соответствующая примерно середине линейного участка Х К.

№№ п/п	Проявитель	то	tпр		d0	s01	o	r	gотн.
np-15	Д-76 Д-76 1:1 Адокс iii f×i po9 1:100	20 20 20 20 20	4,5 5,5 6 8,5 12	0,60 0,60 0,60 0,60 0,60	0,01 0,01 0,03 0,02 0,01	6,7 5,7 8,9 9,6 5,3	50 52 48 54 52	170 190 160 190 160	16 15 13 13 13
np-20	Д-76 Д-76 1:1	20 20	10 12	0,61 0,60	0,04 0,03	47 44	40 48	150 160	16 17
np-27	Д-76 Д-76 1:1 f×i po9 1:100	20 20 20 20	11,5 18 24 40	0,60 0,60 0,59 0,58	0,12 0,15 0,16 0,11	153 164 152 192	32 34 32 33	190 90 90 80	16 14 14 12

МАТЕРИАЛЫ iii ВСЕСОЮЗНОЙ ШКОЛЫ ПО ГОЛОГРАФИИ

ocoБehhОСТИ РЕГИСТРАЦИИ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ И ТРЕБОВАНИЯ К ФОТОМАТЕРИАЛАМ ДЛЯ ГОЛОГРАФИИ

1. Формирование голографического изображения

В отличие от обычной фотографии в голографии в светочувствительном слое регистрируется не оптическое изображение объекта съёмки, характеризующее распределение яркостей его деталей, а тонкая и сложная интерференционная картина отображения волнового фронта объекта голографирования /1/. Эта картина формируется и регистрируется в толще эмульсионного слоя в виде специфического голографического изображения, представляющего собой дифракционные решётки разной пространственной частоты, которые в зависимости от применяемого способа голографирования располагаются в слое по-разному. Получаемые таким образом голограммы визуально выглядят как равномерные почернения. Наблюдаемые иногда на голограммах местные своеобразные полосы и кольца объясняются дифракцией света на пылинках зеркал и объективов, используемых при голографировании, и никак не отражают интерференционную картину объекта съёмки.

Рис.1.

Вместе с тем следует иметь в виду, что в зависимости от способа голографирования могут существенно изменяться соответствующие им регистрируемые зоны стоячих волн, как это показано на рис.2 /1/. Из приведённых на этом рисунки схем нетрудно видеть, что наиболее жёсткие требования к разрешающей способности и гранулометрическим характеристикам используемых фотоматериалов предъявляются при голографировании со встречными пучками по способу Денисюка /3,4/. Такие же наиболее жёсткие требования предъявляются и к регистрации стоячих волн, образующихся в липпманском способе цветной интерференционной фотографии /5,6/ являющемся прообразом современной голографии /7/.

В зависимости от способа голографирования интерференционная картина отображения объекта съёмки регистрируется в толще фотографического слоя по-разному с различным расположением в нём образующихся дифракционных решёток по отношений к поверхности слоя. При голографировании со встречными пучками и в липпманском способе цветной интерференционной фотографии пучности регистрируемых стоячих волн располагаются в виде большого числа серебряных прослоек (зеркалец), параллельных поверхности эмульсионного слоя (рис.3) /8/. Липпман /5,6/ указывает, что для хорошей цветопередачи число таких серебряных прослоек должно быть большим, при этом чистота цвета улучшается с увеличением числа прослоек.

2. Разрешающая способность

На приведённых выше данных следует, что в условиях голографирования со встречными пучками требуемая для регистрации в светочувствительном слое максимальная пространственная частота (ν_max) определяется расстоянием между пучностями регистрируемых стоячих волн, т.е.

ν_max=2n/λ, (1)

где λ - длина регистрируемой волны света в пустоте, а n - коэффициент преломления светочувствительного слоя (ддя обычного желатинового слоя n=1,5).

Отсюда можно сделать вывод, что необходимая разрешающая способность фотоматериалов для голографии при голографировании с встречными пучками (r_{гол.с встреч.}) должна быть не менее требуемой передачи максимальной пространственной частоты (ν_max), а именно:

Согласно существующему стандарту /9/, разрешающая способность фотоматериала выражается максимальным числом параллельных штрихов, приходящихся на 1 мм и раздельно передаваемых при оптимальном количестве освещения мирры абсолютного контраста. В связи с этим разрешающая способность фотоматериала должна несколько превышать (из имеющегося опыта примерно не 20%) требуемую максимальную пространственную частоту (ν_max), чтобы обеспечить её достаточно чёткую передачу в изображении. В таблице 1, исходя из выражений (1) и (2), приводится требуемая разрешающая способность фотоматериалов для голографирования со встречными пучками при разной длине волны регистрируемых излучений.

Требуемая разрешающая способность (r_{гол.встр.}) фотоматериалов при голографировании со встречными пучками при разной длине волны (λ) регистрируемых излучений

5. Гранулоцетрическая характеристика

Ещё в конце пришлого века Липпман /5,6/ указывал, что для осуществления разработанного им способа цветной интерференционной фотографии необходимо применение так называемых "беззернистых" слабоопалесцирующих светочувствительных слоев. Однако такое понятие липпманских фотоматериалов и эмульсий с характеристикой их по слабой опалесценции не может считаться достаточно определённым, поскольку оно относится к различным методам их получения и полива на стеклянные пластинки и плёнку /6,10-12/, что существенно отражается на их гранулометрических характеристиках. Действительно, по имеющимся данным /11,13,14 и др./, средний линейный размер зёрен () липпманских эмульсий составляет от 10-15 до 25-30 нм, т.е. отличается в несколько раз.

Денисюк и Протас /11/ в разработанном усовершенствованном способе получения липпманских фотопластинок указывает, что картина стоячих световых волн (с λ= 546 нм) может быть в них зафиксирована, если размер зёрен не превышает одной четверти расстояния между пучностями (т.е. d=70 нм), но наилучшие результаты имеют место, если размер зёрен меньше одной десятой расстояния между пучностями (d=30 нм). Нассенштейн, Дедден, Метц и др. /15/ считают, что для регистрации интерференционной картины световых излучений размер эмульсионных зёрен фотоматериалов должен быть много меньше одной десятой микрона (d>>0,1 мкм).

Для обеспечения чёткой передачи в фотографическом слов максимально возможных пространственных частот голографических изображений (см. выше) считаем, что линейный размер эмульсионных зёрен должен быть примерно в 10 раз меньше ширины регистрируемых штрихов. Дополнительно к этому учитываем, что эффективная площадь проекции зёрен после проявления обычно увеличивается в несколько раз или иначе после проявления линейный размер зёрен увеличивается примерно в 1,5-2 раза. Отсюда следует, что достаточная чёткая передача штрихов решётки (считая их равными с просветами) будет тогда, когда их ширина больше примерно в 15-20 раз линейного размера зёрен фотоматериалов. Исходя из таких допущений, требуемый размер эмульсионных зёрен при голографировании при длине волны излучений λ = 0,63 мкм (ν_max=4800 лн/мм) и λ=0,40 мкм (ν_max = 7600 лн/мм) должен быть, со ответственно, не более

и

К определению требуемого размера эмульсионных зёрен фотоматериалов для голографии можно подойти и с позиций устранения в них отрицательного влияния рассеяния света при голографировании, поскольку оно приводит к повышению шумов и искажениям в получаемом голографическом изображении. Нетрудно видеть,что рассеяние света в фотографическом слое будет практически отсутствовать тогда, когда размер в нём зёрен будет находиться вблизи границы размеров частиц истинных (прозрачных) и коллоидных (опалесцируюздих) растворов. Обычно эта граница условно характеризуется размером частиц с радиусом r=1 нм или диаметром d=2 нм /16/.

Приведенные, мало отличающиеся между собой, сравнительные данные и примерные расчёты указывают, что получение оптимального качества голографического изображения при наиболее жёстких условиях голографирования с встречными пучками связывается с использованием особомелкозернистых практически "прозрачных" фотоматериалов с размером эмульсионных зёрен (d) в несколько нанометров. Что же касается применения в голографии других зон голографирования, а тем более диапазона радиоволн или звуковых колебаний, то аналогичные расчёты приводят к предъявлению соответственно менее жёстких требований к разрешающей способности и зернистости используемых фотоматериалов.

При рассмотрении особенностей формирования голографического изображения в толще фотографического слоя не учитывались различные коэффициенты преломления желатины (n=1,5) и галогенидов серебра (n=2,25). Поскольку это приводит в эмульсионном слое к образованию мутной среды, то для достижения наиболее оптимальных результатов надо стремиться к возможному уравниванию коэффициентов преломления используемых в голографии светочувствительных веществ (галогенидов серебра и др.) и связующей (эмульсионной) среды.

4. Сенситометрические характеристики и прочие требования

Резольвометрические и гранул ометрические показатели фотоматериалов для голографии являются весьма существенными. Однако они не могут полностью определять их качество и должны быть дополнены сенситометрическими характеристиками и другими требованиями. Поскольку светочувствительность галогенидосеребряных фотоматериалов с уменьшением размера эмульсионных зёрен закономерно уменьшается, то и для фотоматериалов для голографии, как и обычно, должен быть установлен некоторый компромисс между их светочувствительностью и качеством получаемого изображения. При этом имеются в виду и имеющиеся данные о высокой частотно-контрастной характеристике фотохромных материалов с органическими соединениями /17 и др./, обладающих, однако, весьма небольшой светочувствительностью (порядка 10^-5-10^-6 ед. ГОСТ).

В фотоматериалах для голографии практическую значимость имеет не их общая, а спектральная светочувствительность, соответствующая определённым монохроматическим излучениям разных лазеров. Отсюда является целесообразным выпускать фотоматериалы для голографирования с разными лазерами с тремя-четырьмя уровнями светочувствительности для разных излучений с соответствующим различным размером зёрен, как это, например, имеется а фотоматериалах "Сциантия" Агфа-Геверт /1,15/, но с дополнением их практически "прозрачными" материалами для достижения оптимального качества изображения при голографировании с встречными пучками (см. выше п.2). Необходимы также фотоматериалы с достаточно равномерной сенсибилизацией ко всему видимому спектру для получения цветных голографических изображений.

Поскольку голографическое изображение строится из дифракционных решёток, то является понятным, что достижение их оптимального качества связывается с применением достаточно контрастных фотоматериалов (с γ>5) /18-25/. Интересными являются данные /21/ о повышении в два с лишним раза эффективной светочувствительности при получении голограмм на фотоматериале с резко повышенной контрастностью (вместо γ = 2,8 с γ = 7,8). Важным также явля-

Труднее подойти к обоснованию требуемой концентрации галогенидов серебра в используемых эмульсиях и их наносу в фотоматериалах для голографии. Исходя из их общих характеристик современных кинофотоматериалов, можно полагать, что использование в фотоматериалах для голографии высококонцентрированных эмульсий и их тонкослойный полив будет обеспечивать лучшую чёткость регистрируемых дифракционных решёток. Вместе с тем опубликованные данные /22/ указывают, что при применении фотопластинок типа Кодак 649 f с уменьшенной концентрацией галогенидов серебра в эмульсии повышается дифракционная эффективность получаемых голограмм. На относительно невысокую концентрацию серебра косвенно указывают и данные /5,6,10,11/ об оригинальных и усовершенствованном способах получения липпманских фотопластинок. Толщина эмульсионного слоя различных высокоразрешающих фотоматериалов изменяется от 5 до 40-50 мкм /6,11,18 и др./, что может объясняться их различным назначением.

5. Характеристика существуюших фотоматериалов для голографии

Рассмотренные выше данные являются, по существу, попыткой обоснования специфических требований, предъявляемых к галогенидосеребряным фотоматериалам для голографии. Можно считать, что они во многом могут характеризовать и требования, которые должны предъявляться такие и к различным несеребряным и необычным регистрирующим средам для голографии. Надо иметь в виду, что эти требования, как уже указывалось, могут в известной мере изменяться в зависимости от способа и условий голографирования, для которых предназначаются конкретные материалы.

Следует отметить, что сравнительная оценка различных фотоматериалов для голографии затрудняется ввиду определения их характеристик по различным методикам, которые могут существенно различаться между собой. Это относится к определению светочувствительности и разрешающей способности разных материалов. Современные методики голографической резольвометрии /17,26 и др./ (основой их являются, по существу, известные опыты Винера /27,28/, в которых он экспериментально подтвердил образование стоячих световых волн) позволяют определять разрешающую способность примерно до 3000 лн/мм (эти данные в таблице 2 для первых трёх материалов указаны в скобках).

* С дополнительной сенсибилизацией триэтаноламином.

и др. контрастных изображений при голографировании со встречными пучками (с λ = 0,63 мкм) указывает, что их разрешающая способность (на основании таблицы 1) составляет ≥4800 лн/мм. Разрешающую способность можно также определить по микросхемам голограмм. Например, на основании приведённой выше микрофотографии среза липпманских цветных фотографий (для λ= 0,56 мкм, см. выше рис.3) /8/ можно сделать вывод, что разрешающая способность применявшихся для их получения липпманских фотопластинок > 5400 лн/мм.

1. Ю.И.Островский. Голография, изд. Наука, 1970.