Псевдоскопичностъ интегрального изображения, его инверсия

Интегральное изображение можно получить с помощью линзового растра, состоящего из множества сферических линз, например размером 0,5×0,5 мм. Количество линз в растре форматом 100×100 мм будет 40 000, а если взять формат фотоснимка 18×24 см, то будет 172800 линз. На эмульсионном слое при съемке зафиксируется такое же число полных изображений объекта микрокадров.

Если, например, фотопленка была отделена от линз для проявления, то трудности совмещения матрицы из 172 800 кадриков с таким же количеством объективов линзового растра вполне очевидны. Поэтому Липпман и все, кто повторял его опыты с интегральной фотографией, не решались отделить пленку от линзового растра. Эмульсионный слой наносили на линзовый растр и обрабатывали фотоизображения, не отделяя эмульсию от растра.

Такой способ съемки обеспечивает оптимальное совмещение линзового растра с микрокадриками, но порождает особое свойство восстановленного интегрального изображения. Это изображение псевдоскопическое (т. е. перевернутое по сравнению с объектом), создающее псевдостереоэффект¹ и обратное движение деталей объекта при оглядывании. Поскольку Липпман и другие ограничивались в своих экспериментах простейшими объектами, они не сразу заметили это явление, но позднее был обнаружен псеьдостереоэффект интегрального изображения.

¹ (Под псевдостереоэффектом в данном спучае понимают явление, при котором левые изображения видны правым глазом, а правые - левым)

Причину этого явления можно понять, выделив из бесчисленного множества микрофотоаппаратов интегральной пластинки только два с базисом Б (см. рис. 22).

Две жестко соединенные фотокамеры, имеющие общую фотопленку и делающие одновременную съемку, дают псевдостереопару.

Первое решение, устраняющее псевдоскопию, предложил Липпман. Ортоскопическое¹ интегральное изображение получается при двухступенчатом процессе, когда сначала снимают негативное изображение по схеме на рис. 22, а затем печатают с него позитив. Однако печать ведут не контактным способом, как в обычной фотографии, а оптическим (рис. 26), причем позитивным фотоматериалом является такая же интегральная пластинка Липпмана. Над позитивной интегральной пластинкой 1, обращенной линзами вверх, устанавливают на определенном расстоянии негативную интегральную пластинку 2, обращенную линзами вниз, а негативным эмульсионным слоем вверх. Затем оба растра тщательно совмещают, изменяя ориентацию, например негативного растра, микрометрическими винтами 3 в двух взаимно перпендикулярных направлениях, да еще поворачивая растр вокруг центра в горизонтальной плоскости. Необходимо добиться, чтобы все линзы обоих растров оказались на общих оптических осях. Если растры не совмещены по оптическим осям, появляется муаровая сетка, налагающаяся на изображение. Совместив растры, освещают негатив 2 сверху белым рассеянным светом, экспонируя тем самым позитивную интегральную пластинку 1.

¹ (Ортоскопическое - стереоизображение с нормальным стереоэффектом)

При оптическом копировании происходит перевертывание каждого отдельного изображения (см. рис. 26). Эта операция соответствует разрезанию и перестановке кадров стереопары.

Рис. 26. Схема двойного линзового растра для получения ортоскопического интегрального изображения

Следует отметить, что оптическая копировка возможна только в случае, если удалось совместить линзовые растры. Липпман экспериментировал с небольшими фрагментами интегральных пластинок, где ячейки были относительно большими, примерно 5 мм в диаметре, и были только грубой моделью, пригодной для лабораторного исследования. Если же у растра ячейка имеет размер 0,5×0,5 мм и таких ячеек в одной пластинке многие тысячи, точность совмещения должна находиться в пределах ¹/₁₀₀₀мм. К тому же растр обладает неустранимым разбросом его шага. Следовательно, в практическом аспекте совмещение двух линзовых растров дело, по-видимому, безнадежное, даже если бы удалось изготовить два идентичных по шагу растра, что тоже сомнительно.

Весьма остроумное решение, устраняющее указанные трудности, было предложено спустя 60 лет после опытов Липпмана [5]. Суть этого решения заключается в том, что с помощью специального экрана создают полное псевдоскопическое интегральное изображение, причем это действительное изображение. А поскольку оно действительное, его можно вновь сфотографировать на интегральную пластинку. При этом происходит дополнительное перевертывание каждого микроизображения. Проявив эту эмульсию с обращением, получают позитивное ортоскопическое интегральное изображение.

Схема устройства для оптической инверсии показана на рис. 27. Объект 1, например конус, освещен со стороны (или сам светится), а отраженные им световые лучи падают на экран 2, составленный из множества микролинзочек 3, разделенных перегородками 4, т. е. это обычная интегральная пластинка Липпмана, но вместо фотоэмульсии в общей фокальной плоскости линзочек установлена зеркальная поверхность 5. Световые лучи, пройдя сквозь преломляющую поверхность каждой линзочки, образуют на зеркальной поверхности микроизображение объекта, которое отражается зеркалом. Лучи, пройдя вторично сквозь преломляющую поверхность линзочек, образуют в пространстве перед экраном 2 интегральное изображение. Это изображение, разумеется, будет псевдоскопичным, поскольку процессы, происходящие в экране 2, аналогичны одноступенчатому процессу интегральной фотографии, а именно: проход лучей от объекта к зеркалу - фотографирование, а проход лучей от зеркала обратно - восстановление действительного изображения. Далее все лучи действительного изображения отбрасываются полупрозрачным зеркалом 6 на интегральную пластинку 7, которая фотографирует еще раз интегральным способом это псевдоизображение, обращая его в ортоскопическое при последующем восстановлении в белом рассеянном свете.

Рис. 27. Схема получения ортоскопического интегрального изображения путем оптической инверсии псевдоскопического изображения

Нетрудно видеть, что при этом способе необходимость совмещения двух линзовых растров отпадает, так как положение интегральной пластинки 7 уже не играет никакой роли. Пусть она сдвинется в любую сторону на любое расстояние, при этом изображение объекта будет сфотографировано в другом ракурсе, и только.

Схему инверсии можно применить как при фотосъемке, так и при рассматривании изображений.

Для инверсии псевдоизображения была также предложена схема сдвоенного линзового растра [6]. Перед интегральной пластинкой, состоящей из линз и светочувствительной эмульсии, установлен еще один линзовый растр, удаленный от интегральной пластинки на расстояние, большее фокусного расстояния линз этого растра. Благодаря этому в воздушном промежутке между растрами каждое элементарное изображение объекта перевертывается, т. е. инверсия интегрального изображения происходит в процессе экспонирования интегральной пластинки. Теперь при восстановлении интегрального изображения рассеянным светом создается ортоскопическое объемное изображение предмета.

Этот способ обладает тем же недостатком, что и предложенный Липпманом способ оптического копирования интегральных изображений - здесь неизбежна крайне кропотливая операция совмещения двух линзовых растров.