Ugrás a tartalomhoz

3D megjelenítési technikák

Dr. Fekete Róbert Tamás, Dr. Tamás Péter, Dr. Antal Ákos, Décsei-Paróczi Annamária (2014)

BME-MOGI

Holografikus interferometria

Holografikus interferometria

Ha a 8.8. ábra - Holografikus interferometria szerinti elrendezésben a tárgyról az A helyen hologram készül, majd áthelyezve a tárgyat a B helyre, és  róla ismét egy hologramot készítünk ugyanarra a holografikus lemezre, majd ezt kidolgozva és rekonstruálva a referenciahullámmal, előáll a holografikus interferogram. A hologramon átnéző megfigyelő a tárgy háromdimenziós képén csíkokat lát. A csíkok a tárgy A és B állapota közötti elmozdulásról, vagy deformációról szolgáltatnak információt.

8.8. ábra - Holografikus interferometria

Holografikus interferometria


A holografikus interferométer

A holografikus interferométer segítségével két hullámfront hasonlítható össze interfereometrikusan. Az egyik hullámfrontot a már korábban részletesen tárgyalt, rekonstruált hullámfront képezi - ennek neve referens hullámfront. A másik hullámfront, amely a referens hullámfronttal interferál, többféle módon is előállítható, és ez az előállítási mód határozza meg a holografikus interferometria technikáját.

A technikák csoportosítása:

  • Valós idejű, vagy úgynevezett real-time holografikus interferometria. Itt a referens hullámfrontot közvetlenül a felületről szóródó hullámfronttal hasonlítjuk össze interferometrikusan. Előnye, hogy folyamatosan követhető a tárgy időbeni elmozdulása és deformációja.

  • A kétexpozíciós technika azt jelenti, hogy ugyanazon a lemezen található a két felvétel, egyiket a deformáció előtt a másik pedig utána készült. A rekonstrukció során a tárgy képén megjelennek az interferenciacsíkok.

  • A sandwich technika. Itt a vizsgálandó és a referens hullámfront két különböző holografikus lemezen, azonos referenciasugárral kerül rögzítésre. Ezek szimultán rekonstrukciójával állítható elő a holografikus interferogram.

A következő részben a kétexpozíciós technikával foglalkozunk részletesebben.

A kétexpozíciós holografikus interferometria technika

A (8.9. ábra - Kétexpozíciós holografikus interferometria) ábrán látható elrendezés segítségével készíthető kétexpozíciós holografikus interferogram. A két hullámfront rögzítése egyazon fotólemezre, egyazon referencianyalábbal történik.

8.9. ábra - Kétexpozíciós holografikus interferometria

Kétexpozíciós holografikus interferometria


8.10. ábra - A kétexpozíciós holografikus interferogram készítésének blokkvázlata

A kétexpozíciós holografikus interferogram készítésének blokkvázlata


A fotólemez (x,y) pontjában legyen a tárgy A helyzetbeli felületéről a holografikus lemezre érkező hullámfront amplitúdója A1. Hasonlóan a tárgy B helyzetbeli felületéről érkező hullámfronté A2. Így a hullámfrontok komplex időfüggvényei

 

 

Illetve

 

 

A referencianyaláb időfüggvénye

 

 

Lineáris rögzítést és azonos expozíciós időket feltételezve, a holografikus lemez (x,y) pontjának feketedése arányos lesz a fényintenzitások összegével.

 

 

Kifejtve, áttérve a trigonometrikus jelölésekre, és elhagyva az (x,y) jelölést:

 

 

Előhívás után az optikai lemez transzmissziója:

 

 

Bevezetve:

 

 

Így

 

 

Ha ezt a lemezt a felvételkor használt referenciahullámmal rekonstruáljuk, akkor a keletkező hullámfront időfüggvénye a következő alakú lesz

 

 

Behelyettesítve τ értékét

 

 

A műveleteket elvégezve, és exponenciális alakra hozva a kifejezést

 

 

A fenti összefüggés leírja a kétexpozíciós technikával készített hologram rekonstruálása során keletkezett hullámfrontokat. Az összefüggés második tagjában felismerhető a két különböző időpontban rögzített hullámfront összege. A rekonstrukció után, ott ahol a tárgy A és B helyzete között eltérés volt, inteferenciacsíkok lesznek láthatók.

A kétexpozíciós holografikus interferometria előnyei és hátrányai a következőkben foglalhatók össze:

Előnyök:

  • Egyszerű és megbízható a holografikus interferogram elkészítése, és az interferométer kezelése.

  • A kétexpozíciós holografikus interferometria holografikus lemezének kidolgozása utáni deformációja nem jelentkezik az interferenciaképen.

Hátrányai:

  • A kétexpozíciós holografikus interferometria során keletkező interferenciakép csak a felület két állapota közötti eltérésekre vonatkozóan tartalmaz információkat.

  • A holografikus nyersanyag kidolgozása vegyszerigényes, a vegyszerek kezelésénél szigorú környezetvédelmi előírásokat kell betartani.

  • A nyersanyag felbontóképessége hatással van a méréstechnikai alkalmazhatóságra.

8.11. ábra - A kétexpozíciós holografikus interferogram rekonstrukciójának blokkvázlata

A kétexpozíciós holografikus interferogram rekonstrukciójának blokkvázlata


A holografikus interferogramok kiértékelése

A holografikus interferogramon megjelenő interferenciacsíkok a tárgy alakváltozásáról, illetve elmozdulásáról hordoznak információt. Ahhoz, hogy ezek az információk konkrét mérési adatokká, eredményekké válhassanak, olyan módszerekre van szükség, amelyek segítségével az interferogramok kiértékelhetők, tehát az alakváltozások és a deformációk mértéke számszerűsíthető. A gyakorlatban elsősorban a csíklokalizációs, a csíkszámlálásos, a kompenzációs és a fázistolásos módszert alkalmazzák.