Media-security

СТЕРЕОГОЛОГРАФИЯ

И.П.Налимов

Обосновывается актуальность и необходимость разработки новой ветви голографии - стереоголографии, сочетающей преимущества стереосъемки при некогерентном освещении или в невидимом излучении с голографическим качеством объемности восстановленного стереоизображения, и основанной на записи стереотранспарантов на одну голограмму. Рассмотрены схемы голографического синтеза объемного изображения по дискретным разноракурсным транспарантам и по стереограммам, снятым при помощи растра. Обсуждаются применения стереоголографии в объемном голографическом театральном кинематографе, объемном вещательном и прикладном телевидении, при объемном наблюдении в невидимом излучении в медицине, интроскопии и неразрушающем контроле, в трехмерных индикаторах и имитаторах космической и авиационной техники.

1. В в е д е н и е

Широко известное преимущество голографической запаси в когерентном свете - возможность плавного рассмотрения изображения благодаря его "истинной" объемности. Однако, голографию не следует применять везде, где требуется объемное изображение, поскольку получение истинной объемности иногда обходится дорогой ценой, в то время как нужных результатов можно достичь с меньшими затратами, используя другие средства.

Сегодня пора обсудить недостатки голографической съемки и указать на те области, где она неприменима. Недостатки голографической съемки становятся очевидными, когда голография приме-

няется в несвойственных ей областях. При этом положительные черты голографии превращаются в свою противоположность.

Положительную роль в большинстве случаев играет избыточность информации, регистрируемой на голограмме. Однако в некоторых схемах избыточность оборачивается нерациональным использованием носителя. Создание значительного угла обзора (20° и выше) требует использования регистрирующих сред с очень высокой разрешающей способностью (1000 лин/нм и выше). Высокие пространственные частоты на голограмме обуславливают применение фотоматериалов низкой чувствительности (порядка единицы ГОСТ для сходящихся пучков и 0,1 единицы ГОСТ для встречных пучков), что, в свою очередь, ведет к нерациональному использованию освещения сцены. Трудность телетрансляции мелкоструктурных голограмм обусловлена громадным количеством информации в интерференционной картине (10⁶ бит/мм²). Практически бесконечное число ракурсов в голографическом изображении в некоторых применениях оказывается бесполезным для визуального наблюдения, так как зрительный аппарат неспособен различить столько ракурсов.

Когерентность излучения, используемого при съемке, также приводит к издержкам. Размеры снимаемого объема ограничены не только конечной длиной когерентности, но и мощностью лазера или энергией импульса когерентного излучения. С учетом низкого кпд преобразования поступающей энергии в когерентное излучение, составляющего 0,1-0,01% в твердотельном лазере в режиме модуляции добротности, для питания лазерной осветительной установки требуется значительная энергия. Громоздкость лазеров, аппаратуры питания и голографической съемочной аппаратуры не всегда позволяет доставлять их в места расположения не транспортируемых объектов. Вес и габариты этой аппаратуры исключают ее использование там, где эти параметры имеют определяющее значение: на борту, в космосе, в репортажных съемках. В ряде случаев лазеры невозможно использовать из-за непрозрачности окружающей среди или нарушения в ней когерентности лазерного излучения (например, под водой). Трудность устранения дневной засветки сужает сферу применений голографической съемки до павильонных сцен. Приходится считаться с опасностью повреждения зрения актеров при

зеркальном отражении мощного лазерного импульса света. Голографическая съемка микро- и макрообъектов (размером менее 1 мм и более 10 м) не всегда имеет смысл, поскольку в настоящее время практически нет способов получения неискаженных увеличенных и уменьшенных объемных изображений, снятых на голограмму: всякое изменение масштаба изображения (при сохранении размеров голограммы и длины волны записи) приводит к искажению голографического изображения вдоль продольной координаты.

Объемная голографическая съемка сцен глубиной свыше 10 м зачастую не представляется рациональной из-за ограниченной мощности и длины когерентности лазеров.

Монохроматичность лазерного излучения также ведет к потерям при съемке. В ряде случаев изменяется соотношение контрастов и тональностей различных цветовых составляющих спектров отражения объектов по сравнению со спектром при естественном или искусственном освещении (хотя для большинства окружающих нас предметов эти изменения могут быть незначительными). Голографическая съемка возможна только на тех длинах волн, для которых имеются достаточно мощные и одномодовые лазеры. Набор таких длин волн крайне ограничен: 441, 488, 515, 530, 632 и 694 нм и еще несколько линий меньшей интенсивности. Пока считают, что значительного расширения выбора ожидать не приходится.

Даже если удастся повысить длину когерентности лазеров на красителях с перестраиваемой частотой, проблема сохранения цвета при голографической съемке некоторых объектов, обладающих спектральной селективностью, остается не решенной до конца. Использование более трех-четырех линий для цветной голографической съемки вряд ли рационально. В то же время некоторые окружающие нас объекты, например, кристаллы, цветные стекла, имеют сложный спектр отражения или пропускания с максимумами, попадающими в промежутки между лазерными линиями. Следовательно, правильная цветопередача таких объектов при голографической съемке, а иногда и сама съемка невозможна.

Потеря существенных составляющих спектра отражения или пропускания при лазерном освещении и съемке уже невосполнима на этапе воспроизведения. В результате становится невозможной точ-

ная передача соотношений различных цветовых компонент такого рода объектов. (Правда, областью применения голографической съемки остаются объекты с плавно и медленно меняющимся спектром отражения, составляющие в природе значительное большинство).

Таковы проблемы, возникающие при стремлении к получению объемных изображений с непрерывным параллаксом.

2. Стереофотография

В настоящее время хорошо известны методы получения объемных изображений с дискретным параллаксом.

Принципы стереофотографии основаны на особенностях наблюдения стереоэффекта при бинокулярной зрении (рис.1а). На сетчатках левого и правого глаза образуются изображения объектов 1, 2 и 3, причем, чем ближе объект, тем дальше от оптической оси глазе расположено на сетчатке его изображение. Глазные мышцы обеспечивают аккомодацию (наводку на резкость определенной плоскости сцены) и конвергенцию (поворот оптических осей глаза) под определенным углом, соответствующим наблюдаемому объекту. Затраченные мышцы дают сигнал по нервной системе, который совместно с диспаратностью (угловыми различиям левого и правого изображений в желтом пятне глаза) определяет психофизиологическое ощущение эффекта объемности изображения.

Основная идея стереофотография заключается в съемке дискретного набора разноракурсных фотографий и организации светового потока от полученных фотографий в отдельные зоны с учетом базиса зрения. В простейшем случае снижаются два разноракурсных диапозитива, которые рассматриваются через два окуляра для левого и правого глаза (рис.16). Объемное изображение возникает на расстоянии

где S_f - расстояние от диапозитива до окуляра; b - глазной базис; у_л, у_п - параллакс соответствующей точки объекта,

заложенный в стереоснимок (расстояние объекта на диапозитиве от оптической оси, проходящей через окуляр и середину диапозитива с учетом знака: вправо от оси "+'', влево "-").

Рис.1. Наблюдение стереоэффекта:

Л, П - левый и правый глаз наблюдателя, соответственно; Д_л, Д_п - левый и правый диапозитивы; U₁, U₂,U₃ - изображения точек 1,2,3, соответственно.

Недостатками стереопары является невозможность рассмотрения и разрыва между аккомодацией глаза (в плоскость диапозитива) и конвергенцией (на расстояние S).

Дня получения возможности оглядывания изображения иногда используется интегральная фотография (рис. 2).За каждой линзой

растра фиксируется на фотопластинку уменьшенное изображение всего объекта под тем ракурсом, под которым этот объект "виден" данной линзе. При воспроизведении транспарант просвечивается с обратной стороны, и линзовый растр создает серию коллимированных пучков, сходящихся в районе расположения объекта. Наблюдатель, расположенный слева, видит псевдоскопическое изображение,

Рис. 2. Интегральная фотография:

а) - запись ,б) - воспроизвденение.

которое можно повторной печатью через растр сделать ортоскопическим. Интегральная фотография не получила широкого распространения ввиду трудности регистрации высоких пространственных частот на носителе. Так, для получения удовлетворительного воспроизведения микроизображение за линзой растра должно быть зарегистрировано с разрешающей способностью порядка 500 - 1000 лин/мм.

Наибольшее распространение в настоящее время получил метод записи растровым стереоаппаратом с фокусировкой изображения

вблизи плоскости растра (рис.3). Вблизи каждой линзы растра фиксируется лишь часть изображения, благодаря чему изображение дробится на количество участков, соответствующих количеству

Рис.3. Растровая стереосъемка.

А' - изображение точки А.

линз растра. При открытом объективе (диафрагма D отсутствует) глубина резко изображаемого пространства

где L - расстояние объект - объектив; d₀ - шаг растра; F₀, D₀ - фокусное расстояние и диаметр объектива. Поскольку d₀ - малая величина (порядка 0,4 мм), то глубина резкости для близких объектов (2 - 3 м) получается слишком незначительной. Приходится диафрагмировать объектив и этим снижать свето-

силу стереоаппарата. Размер диафрагмы

где f₀ - фокусное расстояние растра; k=d₀/d - требуемое количество ракурсов (обычно не превышает 30, а в отдельных случаях достигает 90). При этом каждому ракурсу одной точки объекта соответствует за растром на носителе полоска шириной d.

Чтобы заполнить поверхность носителя нужным количеством ракурсов, съемку осуществляют в следующем порядке. Делается первый снимок. Затем стереоаппарат перемещается по дуге вокруг объекта на величину D. Одновременно носитель смещается относительно растра на величину d в противоположном направлении, и делается второй снимок, за ним третий и т.д. Перемещение аппарата и перемещение носителя осуществляются до тех пор, пока не будет заполнена вся поверхность носителя за каждой линзой растра. Полученное изображение рассматривают через аналогичный растр. На этом принципе основано изготовление растровых стереооткрыток. Преимущество этого метода - низкочастотность полученного на носителе изображения (обычно не выше 200 лин/мм). Существенный недостаток - за время объезда (несколько секунд) объект не должен существенно перемещаться, чтобы не разрушить стереоэффект. Поэтому съемка динамических сцен невозможна.

Один из возможных вариантов стереокино съемки - использование двух или нескольких кинокамер, расположенных с учетом базиса зрения и осуществляющих- синхронную запись (например, 9-ти объективный стереокиноаппарат С.П.Иванова /1/).

Для полноты следует упомянуть еще один метод стереосъемки - метод световых сечений /2/. На поверхности объекта создается система светлых и темных полос, равноотстоящих по глубине. Например, эти полосы можно создать, освещая объект двумя лазерными пучками под слегка разными углами (рис.4а). Фотокамера делает снимки различных сечений объекта с малой глубиной резкости. Пространственный спектр полученного изображения имеет ненужные соответствующие нерезкому изображению составляющие, которые мож-

но убрать с помощью оптической фильтрации.

Полученные таким путей транспаранты составляются в колоду (рис.4б), образуя объемное изображений. Одна из реализаций метода предполагает создание набора жидкокристаллических пластин и быстрое поочередное включение соответствующих сечений изображения.

Рис.4. Метод световых сечений:

а) съемка; б) воспроизведение; 1 - лазер; 2 - фотоаппарат;

3 - объект, покрытый интерференционными полосами;

4- наблюдатель.

Недостатки метода: слишком низкий контраст полос на темных

участках объекта и отсутствие полос, а, следовательно, изображения на черных участках объекта и в области тени. Оптическая обработка транспарантов - очень трудоемкий процесс.

Большие трудности вызывает создание динамических транспарантов со временем записи и стирания порядка 10-3 сек, необходимых для того, чтобы за 1/25 сек поочередно воспроизвести все сечения сцены. Размер транспарантов, ограничивающий размеры наблюдаемой сцены, также не всегда может быть сделан достаточно большим.

Основная черта стереофотография - съемка производится при натуральном или искусственном освещении на обычную фотопленку и использованием уже имеющейся разнообразной и хорошо отработанной фото- или киноаппаратуры. При необходимости она может быть портативной и легкой. Поскольку кривая спектральной чувствительности обычно черно-белой фотопленки согласована с кривой чувствительности глаза, то в стереофотографии сохраняются натуральные соотношения контраста для различных цветов. При получении стереофотографий сохраняется натуральные соотношения контраста для различных цветов. При получении стереофотографий возможно любое изменение масштаба, например, уменьшение изображения на фотопленке. При наблюдении изображение может быть снова увеличено до необходимых размеров. Для стереофотографии могут быть использованы киноизображения, снятые на чувствительную фотопленку, или телевизионные изображения, снятые высокочувствительными камерами в районах, не доступных для человека, и переданные по каналу связи. Для стереофотографии может быть использовано все обилие изобразительной информации, святой в невидимых диапазонах (в рентгеновском, ультрафиолетовом, инфракрасном, акустическом или радио диапазоне), а также рисунки, схемы, искусственно созданные изображения.

Подводя итоги сравнения стереофотографии и голографии, следует отметить, что стереоизображение по сравнению с голографическим обладает меньшим информационным содержанием. Организация световых потоков в стереофотографии для левого и правого глаза далека от удовлетворительной. Например, задача "повесить"

и оптически совместить в разных по глубине заданных местах пространства значительное количество разноракурсных изображений большого размера и создать четкие зоны бинокулярного наблюдения, полностью устранив при этом разрыв между аккомодацией и конвергенцией глаз, практически невыполнима традиционными методами стереофотографии.

Вместе с тем, стереосъемке лишена многих недостатков голографической записи.

3. Стереоголография

Проблеме заключается в том, как в голографии обрести преимущества стереосъемки и одновременно избежать ее недостатков. Это достигается в стереоголографии - стереосъемке и объединении полученных разноракурсных изображений в одно объемное изображение путем записи на одну голограмму. Стереотранспаранты снимаются фото-, кино- или телеаппаратурой или рисуются. Второй этап называется голографическим синтезом объемного изображения по транспарантам (ГСТ). Наблюдение объемного изображения осуществляется при освещении голограммы монохроматическим или белым источником. Для этого изображения характерно ограниченное количество ракурсов. Однако следует подчеркнуть, что скачок при перехода от одного ракурса к соседнему всегда может быть сделан не заметным для визуального наблюдения.

Стереоголография позволяет сохранить простоту фотографии и ликвидировать голографическую съемку в когерентном свете в тех конкретных применениях, когда нет необходимости в истине объемном изображении, т.е. в "бесконечном" количестве ракурсов, и когда не используется фаза световой волны изображения. Открывается возможность получения качественных объемных изображений в тех случаях, когда голографическая запись в когерентном свете затруднена или вообще не возможна. С другой стороны в стереоголографии удается сохранить свойственную голографии организацию световых потоков при наблюдении, которая может быть сделана идеальной. Голографический синтез объемного изображения по транспарантам позволяет разместить разноракурсные изображения

в наиболее выгодном месте пространства и совместить их оптически, тем самым исключив главную причину бед в стереоскопии - разрывы между аккомодацией и конвергенцией. Вместе с тем, при правильном ГСТ можно непрерывно заполнить пространство зонами наблюдения для бинокулярного зрения. Кроме того, в стереоголографии удается сохранить в необходимой для каждого конкретного случая мере качество и информационные свойства наблюдаемого изображения.

Для ГСТ используется либо набор дискретных транспарантов, снятых путем объезда камерой вокруг объекта по дуге (методом параллаксстереограммы), либо шифрованный транспарант, снятый при помощи растара (методом параллакспанфамограммы).

3.1. Голографический синтез по дискретным

стереотранспарантам

Простейшая схема ГСТ показана на рис.5. Стереопара D_л и D_п записывается на голограмму с помощью опорного пучка R. При восстановлении таким же пучком правый глаз видит только правый диапозитив, левый глаз - только левый диапозитив. Если в диапозитивы при съемке заложен соответствующий параллакс, наблюдатель увидит в зоне перекрытия двух восстановленных пучков (заштриховано) слитное объемное изображение. Такое изображение обладает недостатками, аналогичными стереопаре, главный из которых - разрыв между аккомодацией и конвергенцией. Правда, в отличие от стереопары глаза аккомодируются за голограмму, а конвергируют ближе (где-то у поверхности голограммы). Схема с фокусировкой транспарантов в зону перекрытия левого и правого пучков где-то вблизи поверхности голограммы (рис.6), позволяет избежать этого недостатка. Для этого необходимо выбирать параллакс на стереопаре, соответствующий наблюдению на расстоянии l.

Итак, из этого примера видно, что голография открывает уникальную возможность полностью ликвидировать разрыв между аккомодацией и конвергенцией глаз при наблюдении стереоизображения по всей глубине изображаемого пространства, поскольку

Рис.5. Запись стереопары на голограмму. Наблюдение стереоизображения с

голограммы. Д_л, Д_п - записываемая стереопара, R - опорный пучок, Л, П - левый и правый глаз наблюдателя, Г -голограмма.

имеется возможность сфокусировать и воспроизвести изображения соответствующего ракурса и параллакса в общей зоне наблюдения для левого и правого глаза, и осуществить сепарацию этих изображений. Важно при этом, чтобы параллакс и ракурсы соответствовали расположению изображения в месте фокусировки транспарантов, а также расстоянию до наблюдателя. Недостаток схемы (рис.6) –

Рис.6. Запись стереопары на ГСИ (голограмму сфокусированного изображения). Наблюдение стереоизображения.

а) вид сверху; б) вид сбоку_

Обозначения те же, что и на рис. 5.

существование большой зоны перекрытия левого и правого изображений, где оба изображения нельзя наблюдать раздельно. Другой недостаток рассмотренных голограмм - отсутствие оглядывания изображения.

Эти недостатки устраняются путем записи на голограмму большого количества стереотранспарантов (до 200шт.) с помощью

объектива со щелью на выходном зрачке (рис.7). Ширина щели Δ

Рис.7. Схема голографического синтеза по стереотранспарантам.

а) синтез; б) наблюдение;

N - общее число ракурсов, n - число ракурсов, соответствующее глазному базису, J₁, J_n, J_N - соответствующие изображения.

выбирается близкой размеру глазного зрачка (порядка 3-4 мм). Изображение фокусируется вблизи голограммы и записывается с помощью опорного пучка (на рисунке не показан). Затем объектив с транспарантом поворачивается по дуге вокруг оси, проходящей через центр изображения, примерно на величину щели. В пределах глазного базиса "b" размещается n = b/Δ ςранспарантов. При восстановлении глаза наблюдателя помещается в область расположения щели при записи. При этом наблюдатель

видит левым глазом восстановленное изображение "k"-го транспаранта, а правым - "k+n"-го транспаранта, образующего стереопару с левым. Перемещаясь по дуге, наблюдатель может последовательно осмотреть все N ракурсов, записанных на голограмму.

Рассмотренная схема также имеет существенный недостаток - малую глубину пространства, удобною для размещения глаз наблюдателя (где изображения различных ракурсов сепарированы). При приближении или отдалении от этой зоны наблюдатель видит одновременно несколько ракурсов.

Идеальной организацией световых потоков можно считать такую, когда в каждом участке пространства расположения наблюдателя можно увидеть лишь одно изображение (один ракурс). Это удалось осуществить в голографической циркораме Йонга /3/. Голографическая лента располагается по образующей цилиндра (рис.8).

Рис.8. Голографические циркорамы.

а) статическая циркорама,

б) круговая киноциркорама.

Наблюдатель, перемещаясь вокруг цилиндра, из любой точки видит расположенное вблизи центра цилиндра объемное изображение. Голограммы сфокусированных изображений различных кадров имеют вид узких вертикальных полосок шириной около 0,8 мм. Благодаря такой записи удалось осуществить однократность заполнения изображениями пространства наблюдателя. Наблюдатель 1 смотрит через стереопару, разнесенную на расстояние b₁. В эту стереопару заложен параллакс, соответствующий конвергенции вблизи центра цилиндра. Наблюдатель 2, расположенный ближе к цилиндру, смотрит через другую стереопару, разнесенную на большее расстояние b₂ и обладающую, соответственно, большим параллаксом. Это соответствует также конвергенции в область центра цилиндра.

Описанный принцип наблюдения применим также для демонстрации движущегося объемного изображения. Голографическая пленка перематывается по цилиндрическим направляющим с одного ролика на другой (рис.8б). Мимо каждого наблюдателя, расположенного вокруг цилиндра, поочередно проходит движущееся объемное изображение благодаря тому, что на стереотранспаранты была записаны разные фазы движения. Однако, эта разнофазность (т.е. скорость внутрикадрового движения) не может быть значительной, иначе левый и правый глаза увидят разные сцены и стереоэффект разрушится.

Запись голографических циркорам осуществляется по схеме, показанной на рис.9 и 10. Транспарант проектируется линзой Л₁ на линзу Л₂ с фокусным расстоянием f₂ = f₁ (1+M), где M - увеличение транспаранта. Цилиндрические линзы собирают изображение и опорный пучок в вертикальную щель шириной

где D₁ - диаметр линзы Л₁, f_ц - фокусное расстояние цилиндрической линзы. Фокусное расстояние Л₂ и геометрическая конфигурация обеспечивают возможность восстановления согнутой по цилиндрической поверхности голографической ленты расходящимся опорным пучком, помещенным в центре цилиндра.

Ввиду того, что изображение в горизонтальном направлении сфокусировано, возможно восстановление в белом свете. Однако, в вертикальном направлении наблюдается значительная хромати-

Рис.9. Схема записи голографических циркорам (вид сбоку). Л_ц - цилиндрические линзы

Рис.10. Схема записи голографических циркорам (вид сверху). Щ - щель перед голограммой.

ческая дисперсия. Много времени и труда отнимает процесс впечатывания сотен и тысяч стереоснимков на голограмму. Этот процесс надлежит автоматизировать.

Поскольку исходным материалом для этой схемы может быть только дискретная однообъективная съемка, которая может, в принципе обеспечить фиксацию либо объемности (при помощи объезда сцены по дуге), либо динамики развития одного ракурса, но не то и другое одновременно, голографическая циркорама такого рода не позволяет создать подлинного объемного кинематрафа. Для него требуется фиксировать одновременно большое количество ракурсов и динамику развития каждого ракурса.

Возможность такой одновременной фиксации облегчается благодаря уменьшению необходимого для наблюдателя количества ракурсов при увеличении расстояния до объекта (рис.11). Эта

Рис.11. Зависимость числа ракурсов от расстояния.

зависимость приближенно описывается эмпирической формулой:

N = L/100,

где N - округляется до большего целого, L - расстояние в метрах. Начиная с 50 метров и дальше, наблюдателю достаточно одного ракурса. Диапазон 10-50 м охватывается стереосъемкой. Диапазон 1-3 м наиболее подходит для голографической съемки, поскольку стереосъемка не может обеспечивать большого количества ракурсов, необходимых наблюдателю на столь малом расстоянии. Наибольшие трудности вызывает диапазон 3-10 м, где ни голографическая, ни стереосъемка пока не дают удовлетворительного результата. Освоение этого диапазона будет происходить с двух сторон. С одной стороны, повышение мощности лазеров и чувствительности фотоматериалов позволит постепенно увеличивать глубину сцены и удаленность ее крайней точки. С другой стороны, совершенствование растровых стереокиноаппаратов позволит увеличить количество фиксируемых ракурсов и тем самым обеспечить необходимое качество объемности изображения при съемке сцен, расположенных ближе 10 м.

3.2. Голографический синтез по растровым стереограммам

Рассмотрим подробнее растровую стереокиносъемку и ее использование в голографическом кинематографе /4/. Для растровой стереокиносъемке используется объектив большого диаметра со зрачком примерно 200´ 100 мм и большой светосилы. Изображение формируется так, что ближайшая к объективу точка А фиксируется в плоскость растра и дальняя точка В - на небольшом расстоянии "а" от растра (рис.12). Растр обладает такой же светосилой, что и объектив. На носителе, расположенном в фокальной плоскости растра, фиксируется заднее число N ракурсов переднего плана и несколько меньшее количество ракурсов N-К ракурсов заднего плана.

Стереокинофильм печатается на голографическую киноленту

Рис.12. Растровая стереокиносъемка:

А, В - точки объекта. А', В' - точки изображения перед растром, С/К - стереокинофильм, А₁', А₂' ... А_N' - участки на носителе, соответствующие разным ракурсам точки А, В'_N-K - участок на носителе, соответствующий N-К ракурсу точки B.

по схеме, показанной на рис.13, в когерентном свете покадровым способом. На эту же киноленту с использованием комбинированной киносъемки печатается голографическим способом и голографический фильм, снятый с помощью импульсного лазера на малых расстояниях, и обычный кинофильм, снятый на больших, расстояниях и обеспечивающий задний фон объемного изображения.

Единый голографический кинофильм проектируется по схеме, показанной на рис.14, с помощью большого множительного фокусирующего экрана. Зрители наблюдают объемное действие, развертывающееся на фоне большого экрана. На рисунке показана лишь та часть объемного изображения, которая получена при помощи растровой стереокиносъемки.

Рис.13. Голографическая печать стереокинофильма:

R - опорный пучок, Г - голографическая кинолента, С/К - стереокинофильм, А", В"- точки изображения вблизи голограммы.

4. З а к л ю ч е н и е

Проблемы создания и применения стереоголографии можно разделить на три группы. Первая группа имеет то же происхождение, что и трудности стереоскопии. Еще не решены многие вопросы достаточности и необходимости информационной емкости при стереосъемке. Нужны более точные экспериментальные исследования зависимости необходимого числа ракурсов по горизонтали и вертикали от расстояния объект - наблюдатель. Необходимо добиваться улучшения качества и повышения эффекта "оглядывания" стереоизображения, уменьшения разрыва между аккомодацией в конвергенцией. Потребует усилий создание качественных растров в разработка съемочных стереоаппаратов.

Рис.14. Проекция и наблюдение голографического кинофильма (вид сверху):

З₁, З₂ - зрители, J₁, J₂ - объемные стереоизображения, Г - голографический кинофильм.

Вторая группа трудностей связана с голографическим аспектом стереоголографии. Необходима проработка вопросов получения цветного изображения путем голографического синтеза как по цветным, так и по цветоделенным диапозитивам. При восстановлении синтезированных голограмм белым светом возникает проблема малой глубины резкости наблюдаемого изображения. Чтобы получить цвет при восстановлении синтезированных голограмм трехцветным источником, надо овладеть техникой расчета и изготовления цветокодированных голограмм под заданный восстанавливающий источник.

Третья группа проблем возникает на стыке голографии и стереоскопии. Голографическая печать стереотранспарантов должна осуществляться без существенной потери информации. Стыковка голографического кинофильма, снятого в когерентном свете, и кинофильма, синтезированного голографическим методом по стерео-транспарантам, должна быть такой, чтобы оба кинофильма воспроизводились одной оптической системой и восстанавливающим пучком. Для объектов, расположенных на расстоянии от 3 до 10 м, придется делать изображение голографическим в горизонтальном направлении, где требуется большое число ракурсов, и стереоскопическим в вертикальном направлении, где такого числа ракурсов не требуется. Необходимо решать проблему тиражирования синтезированных голограмм и голографических кинофильмов.

Уже сейчас, не дожидаясь решения всех этих проблем, начинают разработку стереоголографии и ее применение в тех областях, где не требуется фаза световой волны, широкий динамический диапазон и плавность ракурса изображения, или там, где либо трудно, либо неразумно использовать когерентное излучение лазера.

Это, во-первых, получение уменьшенных объемных изображений больших натурных сцен: мостов, архитектурных сооружений, пейзажей, промышленных объектов, поверхности Земли и других планет. Во-вторых, получение увеличенных объемных изображений микрообъектов, снятых под разными ракурсами с помощью оптического или электронного микроскопа.

Широкое применение находит стереоголография в медицине, интроскопии и неразрушающем контроле. Используя серию плоских изображений, полученных в неоптическом излучении (в рентгеновском /5/, инфракрасном, ультрафиолетовом, радио- или акустическом диапазоне), можно осуществлять объемное наблюдение в непрозрачных для видимого излучения средах.

Возможность осуществления стереосъемки под водой, под землей, не борту и в космосе с последующим возвращением пленки или телетрансляцией отдельных кадров и голографическим синтезом транспарантов открывает перспективу повышения качества и информативности объемного наблюдения в местах, не доступных для человека, а также там, где невозможно расположить или использовать

лазеры.

Получаемые путем стереосъемки фото-, кино- и, телеизображения можно использовать в голографических имитаторах, тренажерах и трехмерных индикаторах объемных процессов, например, в космической и авиационной технике, в геодезии и картографии, в архитектуре и изобразительной технике.

Создание динамических голографических экранов позволит в перспективе построить систему объемного вещательного телевидения с использованием принципов стереоголографии /6/.

Автор очень признателен В.Г.Комару, И.У.Федчуку, Ю.Н.Очечнису и А.Н.Девятову за стимулирующие обсуждения.

Л и т е р а т у р а

1. Л.В.Акимакина, С.П.Иванов. Особенности интегральной стереосъемки и стереопроекпии, ЖНиПФиК, №2, 1963.

2. Gerrritsen HJ., Horwitz B. Appt.Optics, 10, 4, 862-867, 1971. См. перевод: Экспресс-Информация Фотокиноаппаратура, в.26, стр. 28-35, 1971.

3. Jеоng T.H., Snyder H. 1974 Soc.Information Displaу, International Symp. Digest of Technical papers, vol.V, Mау 1974.

4. В.Г.Комар. О возможности создания театрального голографического кинематографа с цветным объемным изображением. Техника кино я телевидения, №4, 5, 1975.

5. В.А.Бердоносов, В.И.Горбунов. А.К.Стоянов. Материалы VII Всесоюзной школы по голографии, Л., стр.178, 1975.

6. П.М.Копылов, А.Н.Тачков, Материалы III Всесоюзной школы по голографии, Л., стр.295, 1972.