用全息光学元件记录柱型综合全息图

　　引言

　　柱型综含全息图是在彩虹全息术^（1）的基础上研制成功的，这是一种用白光再现，并可进行360⁰观察，在某种意义上具有电影效果的彩虹全息图.影象具有立休感，伴有动作、栩栩如生。因此广泛用于宣传、广告、教育、娱乐、艺术、展览等许多场合。

　　制作这种全息图一般需要用大口径的球面透镜和一个低F数、大口径柱面透镜.显然，研磨这种透镜比较困难，代价昂贵.

　　由于全息光学元件制作方便，又易获得较大口径，特别是在这类应用中，并不作为成象元件，而仅用作场镜来压缩和偏析光束.因此用全息光学元件来替代是很合适的。Fusek就用透明玻璃棒来制作全息柱镜，获得了1：0.5的相对孔径^（2）。　　

        本文介绍一种全息照相的方法，利用不透明细玻璃丝的反射来制作复合全息柱镜.此法较之文献^（2）的方法在光路布置上显的更为方便简单，而且很易制作比1：0.5更大相对孔径的柱镜。采用不同的光路配置，还可制作多种复合柱镜，在水平和垂直方向上获得不同的焦距和各种相对孔径.用这种全息元件来制作柱型综合全息图，可代替一个大口径的透镜和一个低F数的住镜，而月象的宽度更大。

　　一般原理

　　作柱型综合全息图的方法一般分为二步，首先将所要拍摄的对象安放在一个可作360⁰旋转的转台上，用普通的电影摄影技术摄下一系列随时间变化且具有不同水平透视的画面;然后再将这许多二维的照片转变为许多条状的彩虹全息图，并使这许多全息图的时序和水平视角都与原来的二维影片一一对应起来.将这张记录有许多条状信息的综合全息图围成一个圆柱形，并令其旋动，用普通的小白炽灯照明人们就可以透过圆柱面看到悬挂在空中的三维电影了.

　　制作这种综合全息图的光路如图1所示.从激光器1发出的光线被分束器2分成为物光和参考光，物光束遁过扩束镜4后照射到单帧放映机的影片6上，再经过投影物镜6将影象成象在场镜7上，大相对孔径的柱镜8将此物光聚成一细线，通过窄缝光束9照射在全息底片10上，而另一束参考光经过反射镜n和12照射到位于场镜7所在平面的扩束镜13上，扩束后的参考光在窄缝处与物光汇合，相互千涉而构成全息图.每记录好一张全息图之后，更换一次画而，全息底片也相应移动一段距离，图飞制作综合全息图的光路布置然后再行曝光，这样继续进行下去到所有画面都被依次记录下来.图1是制作一步彩虹全息图的光路.这里应该指出采用场镜的目的是为了将光源的象成象在全息底片的后面.这一点是至关重要的，否则就不能取得彩虹的效果，而无法用白光再现.柱镜B的引入是为了将物光会聚成一条线，以便在条状子全息图上能记录下所有的物光信息.一般说来，总希望象的大小能大于圆柱直径的三分之二以上，这就要求柱面镜具有0.5或更小的F数.另一方面，为了获得足够大的画面和较完整的图象，场镜和柱镜的口径也要相当大，通常大于250mm，而且要有较好的光学质量.用常规的光学加工来获得大口径的透镜是可以获得满意结果的，但在经济上要付出高昂的代价.由于柱镜只是起着压缩光束的作用，并不需要十分高级的光学质量，所以也可以用充有油或其它液体的有机玻璃柱镜来代替.然而这样的透镜由于像差原因，焦线的宽度很大，因此窄缝或子全息图条带就不能很窄.若重叠的次数增加，又会导致衍射效率的明显下降。故常常将有机玻璃柱镜做成可调节面形的结构，这样就又带来了调节范围和密封性的困难，而且要维持焦线宽度基本均匀.这些都是在机械结构上较难实现的.