专利名称：彩虹全息图记录装置的制作方法
技术领域：
(1)技术领域本发明创造涉及一种全息照相装置，尤其是利用激光器或单色性较好的光源、彩虹版以及成像镜头而取得的一种单光束彩虹全息图记录装置。
(2)技术背景以往的彩虹全息图记录方法(包括一步法和二步法)均是由二束来自同一光源的激光经过不同路径，在全息记录材料的胶面上以某一夹角相交，形成干涉条纹而记录下来的。在这类系统中，记录光路中任何一个光学元件的微小震动都会严重破坏干涉条纹，导致全息记录失败。因此必须采用严格的防震措施，如采用防震工作台；所有的光学元件、全息记录材料、被记录物体等都必须仔细固定；周围环境不得有丝毫震动或气体扰动。所以全息图的记录必须在特定条件的实验室里才能进行，这使得全息记录的应用，尤其是在全息干涉计量方面，如工程测量、无损探伤等的应用上受到限制。
已有的一步彩虹全息术具有能获得高信噪比的白光重现全息图像的特点，使其在全息干涉计量的工程测量中得到应用。但由于拍摄需要稳定的光学平台、工作环境以及昂贵的光学元件，使该技术在实际应用中受到限制。1992年以来，在美国、日本等国家有人提出采用整体光路小型化来实现全息照相机系统的方法来得到实用化的目的，但依然解决不了光路系统装置的复杂性及其自身的稳定性问题。
(3)发明内容本发明创造的目的在于提供一种利用激光器或单色性较好的光源(如汞灯、紫外灯、钠灯等)、具有狭缝信息的全息光学元件以及成像镜头而取得的不需用防震措施的彩虹全息图记录装置。
本装置设有照射被摄物体的光源、具有狭缝信息的全息光学元件(以下简称彩虹版)、成像镜头、全息记录版、控制装置，所说的光源可为激光光源或除激光光源以外的单色光源，彩虹版置于成像透镜对被摄物体的成像位置，全息记录版的胶面紧贴彩虹版之后，被摄物体、成像透镜、彩虹版与全息记录版位于同一光轴上。
对于采用激光光源，所说的光源由激光器、快门、扩束镜、反射镜组成，扩束镜位于激光器与反射镜之间，反射镜的反射光束照射被摄物体，快门置于激光器与扩束镜之间；所说的控制装置设曝光控制器和快门按钮，快门按钮接曝光控制器，曝光控制器接快门。快门、快门按钮可与成像透镜、彩虹版、全息记录版设于暗箱内，成为一照相机系统。
对于采用除激光光源以外的单色光源，所说的控制装置设光源开关。
本装置可用于拍摄全息图，成像后经曝光和化学处理，即可获得一张白光重现彩虹全息图。
整个拍摄过程就如用普通照相机拍照片一样。比起通常采用的全息图拍摄方法，本装置的特点是记录过程不受外界环境、光学平台和光学元件震动的限制，系统与普通相机的结构类似，不必采用防震措施，能在任何环境中记录全息图，紧凑、简单、操作方便，可获得二维或三维彩虹全息图，在无损伤探伤、应力与应变分析、光弹学等全息干涉计量研究中有着广泛的应用前景。由于不必使用防震工作台及精密的光学元器件夹具，降低了成本。
(4)
图1为本装置采用激光光源的结构示意图。
图2为本装置采用非激光光源的结构示意图。
图3为本装置作为彩虹全息照相机系统示意图。
图4为本装置的彩虹版制作系统示意图。
(5)具体实施方式
本装置在拍摄时，被摄物体由激光或其它单色性较好的光源照射。图1显示了用激光做光源时的整个光路系统。相机部分包括成像镜头L、彩虹版HS、全息记录版HR、快门按钮A，即图1中虚线框内所包括的部件。与普通照相机不同的是快门B是放置在光源激光器出口处，以限制光对物体O的照射时间来控制曝光时间。从激光器S发出的激光经扩束镜E扩束后，由反射镜M反射到被摄物体O上。光束必须覆盖物体面向成像镜头L的所有部分。物体、成像镜头、彩虹版和全息记录版的中心必须在一条直线上，即必须共轴。全息记录版HR的胶面紧贴着彩虹版Hs，Hs面对着成像镜头L，L将物体成像于HR的胶面上。图像记录原理是经过彩虹版HS的成像光波由于衍射作用分为直透波和衍射波，这两束光波在记录干版HR上互相干涉，记录下全息图像。快门B安置在激光器的出口处，按下按钮A即打开快门来进行曝光，曝光控制器P可预先设置快门打开时间。HR经曝光、显影、漂白处理后，就形成具有物体图像的彩虹全息图。虚线框中的相机部分L、HS、HR可以分别放置，也可以制作一暗箱，将L、HS、HR都放置在暗箱中，整个暗箱就是一台照相机，可随意搬动。若不用暗箱，则整个系统在拍摄过程中就必须在暗室内进行。
当光源不是激光时，如图2所示，相机部分并不改变，只要将光源S1放置在图1的反射镜M处，直接照射物体O即可，省去了快门B、扩束镜E和反射镜M，快门按钮A由开关按钮A1代替。此时曝光时间由接通和关断光源的电源来控制。曝光时间在几十秒到几分钟的范围内，具体取决于光源的强度、全息记录介质的敏感度、被摄物体的大小等。
彩虹全息照相机系统装置示意如图3。全息记录版HR的胶面紧贴着彩虹版HS，彩虹版HS面对着成像镜头L，激光或其它单色性较好的光源照射于物体上，成像镜头L将物体成像于全息记录版HR的胶面上。经过彩虹版HS的成像光波由于衍射作用分为直透波和衍射波，并且在记录干版HR上互相干涉。经曝光、显影、漂白处理后，就形成具有物体图像的彩虹全息图。图3中D是暗箱装置，将L、HS、HR都放置在暗箱中，全息图记录过程就不必在暗室内操作，整个暗箱就是一台照相机，可随意搬动和进行拍摄。若不用暗箱，则整个系统在拍摄过程中就必须在暗室内进行。
彩虹版HS的制作系统示意如图4，这实际上是狭缝像全息图的拍摄系统。记录介质材料是重铬酸盐明胶(DCG)或光致抗蚀剂版(也称光刻胶版)。记录过程与拍摄菲涅尔全息图一样。激光器S输出的光束先经反射镜M1后再经分光镜分为二束，其中一束经反射镜M3反射，再经空间滤波器F滤波和准直透镜L准直后到达记录介质HS作为参考光；另一束光经反射镜M2反射，再经柱面镜E形成一个窄条状光束入射到带有狭缝的毛玻璃G上，通过毛玻璃的漫射光作为物光到达记录介质HS并与参考光干涉。经曝光、显影等处理后形成彩虹版。HS是图4中彩虹全息照相机系统的一个关键部件。
权利要求1.彩虹全息图记录装置，其特征在于设有照射被摄物体的光源、彩虹版、成像镜头、全息记录版、控制装置，所说的光源可为激光光源或除激光光源以外的单色光源，彩虹版置于成像透镜对被摄物体的成像位置，全息记录版的胶面紧贴彩虹版之后，被摄物体、成像透镜、彩虹版与全息记录版位于同一光轴上。
2.如权利要求1所述的彩虹全息图记录装置，其特征在于光源采用激光光源，所说的光源由激光器、快门、扩束镜、反射镜组成，扩束镜位于激光器与反射镜之间，反射镜的反射光束照射被摄物体，快门置于激光器与扩束镜之间；所说的控制装置设曝光控制器和快门按钮，快门按钮接曝光控制器，曝光控制器接快门。
3.如权利要求2所述的彩虹全息图记录装置，其特征在于快门、快门按钮与成像透镜、彩虹版、全息记录版设于暗箱内，成为一照相机系统。
4.如权利要求1所述的彩虹全息图记录装置，其特征在于光源采用除激光光源以外的单色光源，所说的控制装置设光源开关。
5.如权利要求3所述的彩虹全息图记录装置，其特征在于相机部分包括成像镜头、彩虹版、全息记录版、快门按钮，快门放置在激光器出口处，从激光器发出的激光经扩束镜扩束后，由反射镜反射到被摄物体上，物体、成像镜头、彩虹版和全息记录版的中心共轴。
6.如权利要求1所述的彩虹全息图记录装置，其特征在于相机部分的成像镜头、彩虹版、全息记录版放置在暗箱中。
7.如权利要求1所述的彩虹全息图记录装置，其特征在于光源为单束光源。
专利摘要涉及一种全息照相装置,尤其是利用激光器或单色性较好的光源、彩虹版以及成像镜头的单光束彩虹全息图记录装置。设有光源、彩虹版、成像镜头、全息记录版、控制装置,光源可为激光或除激光光源以外的单色光源,彩虹版置于成像透镜对被摄物体的成像位置,全息记录版的胶面紧贴彩虹版,被摄物体、成像透镜、彩虹版与全息记录版位于同一光轴。可用于拍摄全息图,成像后经曝光和化学处理,即可获得一张白光重现彩虹全息图。拍摄过程如同普通照相机,记录过程不受外界环境、光学平台和光学元件震动的限制,不必采用防震措施,紧凑、简单、操作方便、成本低,在无损伤探伤、应力与应变分析、光弹学等全息干涉计量研究中有着广泛的应用前景。
文档编号G03H1/04GK2498633SQ0126069
公开日2002年7月3日 申请日期2001年9月13日 优先权日2001年9月13日
发明者刘守, 张向苏 申请人:厦门大学