Голографічні схеми методи показу голограм. Схема отримання голограм та техніка голографування

Схема реєстрації голограм Габору

У цьому положенні (положенні 1 на рис. 1.1) головні промені об'єктного та опорного пучків поширюються по одному напрямку. Отримані у такий спосіб голограми називаються осьовими голограмами чи голограмами Габора. При їх запису різниця ходу об'єктної та опорної хвиль у межах поверхні пластинки мінімальна порівняно з усіма іншими можливими положеннями, що дозволяє використовувати її для формування голографічного поля джерела випромінювання з низьким ступенем когерентності. Відносно велика відстань між сусідніми поверхнями максимумів знижує вимоги до роздільної здатності реєструючого середовища.

Мал. 1.3

Принципова схема запису голограм Габора представлена ​​рис. 1.3.1. Тут S-джерело когерентного випромінювання, Т – транспарант із зображенням об'єкта, Н – голограма. Відповідно до наведеної схеми загальну комплексну амплітуду U світла, що падає на світлочутливе середовище, у площині реєстрації голограми можна подати у вигляді суми комплексної амплітуди недифрагував на структурі об'єкта фонової або опорної хвилі R і комплексної амплітуди хвилі, що дифрагувала на об'єкті

U = R +О, (1.3.2)

Звідси інтенсивність випромінювання I у площині реєстрації голограми може бути описана таким чином:

При лінійній обробці голограми та її відновленні опорною хвилею з комплексною амплітудою R амплітуда поля в площині голограми, безпосередньо за нею - А, може бути описана з точністю до коефіцієнта пропорційності наступним чином:

Якщо амплітуда опорної хвилі однакова по всій площині голограми, то перший член правої частини виразу (1.3.4) описує хвильовий фронт, комплексна амплітуда якого пропорційна амплітуді вихідної хвилі U у виразі (1.3.2).

Оптична схема запису голограм Лейта-Упатнієкса

Інтерференція спостерігається при складанні двох хвиль, коли за умови їхньої когерентності, тобто. Постійна різниця фаз цих хвиль, виникає характерний просторовий розподіл інтенсивності світла - інтерференційна картина. Фотопластинка-детектор реєструє це у вигляді світлих і темних смуг, що чергуються, або інтерферограми.

Для визначення залишкових напруг застосовувалася і звичайна інтерферометрія, але цю роботу можна було провести тільки в добре обладнаній лабораторії: була потрібна спеціальна підготовка поверхні досліджуваного об'єкта, надання їй правильної форми, спеціальне освітлення та обладнання.

Коли створили лазер, тобто. джерело випромінювання з високою просторовою та тимчасовою когерентністю, стала розвиватися оптична голографія - спосіб запису та відновлення світлових хвиль, розсіяних об'єктом та несучих інформацію про його форму (тобто тривимірного образу об'єкта). Деякі методики інтерферометрії сильно спростилися, оскільки знялися проблеми освітлення та підготовки поверхні.

Принципова оптична схема для запису голограми за Лейтом-Упатнієксом показана на рис.1.3.2. Промінь лазера (1) розширюється лінзою (2) та ділиться напівпрозорим дзеркалом (3) на дві частини. Одна частина – це опорний промінь (ОЛ) – проходить через дзеркало і відразу падає на фотопластинку-детектор (5). Друга частина, відбита від дзеркала, висвітлює об'єкт (4) і, дифузно розсіяна ним, проходить через лінзу (6) і також падає на детектор. Це предметний промінь (ПЛ).

Мал. 1.4 - Принципова схема запису голограми Лейта-Упатнієкса: 1 - лазер, 2 - лінза, 3 - напівпрозоре дзеркало, 4 - об'єкт, 5 - фотопластинка-детектор, 6 - лінза в режимі лупи, ОЛ - опорний промінь, ПЛ - предметний промінь

Зауважимо, що наявність лінзи (6) не є важливим для запису голограм, проте необхідна для вимірювання залишкових напруг. Лінза знаходиться на фокусній відстані від об'єкта і тому працює в режимі лупи: на фотопластинці записується не весь образ об'єкта, а мала, але збільшена в 2-5 разів, частина - область поверхні з отвором. Це допомагає розглянути досить щільно розташовані (особливо на кромці отвору) лінії інтерферограми.

У цій схемі запис промінь лазера ділиться спеціальним пристроєм, дільником (у найпростішому випадку в ролі дільника може виступати будь-який шматок скла), на два. Після цього промені за допомогою лінз розширюються і за допомогою дзеркал направляються на об'єкт і середовище, що реєструє (наприклад, фотопластинку). Обидві хвилі (об'єктна та опорна) падають на платівку з одного боку. При такій схемі запису формується пропускає голограма, що вимагає для свого відновлення джерела світла з тією ж довжиною хвилі, на якій проводився запис, в ідеалі лазера.

Голограми, одержувані на відносно товстих, порівняно з періодом проходження максимумів інтенсивності голографічного поля, реєструючих середовищах є об'ємними дифракційними гратами, що складається з послідовності частково відбивають поверхонь.

Такі грати, як відомо, має селективний, тобто. залежить від кута падіння і довжини хвилі хвилі, що відновлює, відгуком, що описується законом Брегга. Голограми, які мають такі властивості, називають об'ємними або бреггівськими. Якщо товста порівняно з періодом проходження максимумів голографічного поля реєструюче середовище встановлюється в положення 3, то опорна та об'єктна сферичні хвилі падають на неї з різних боків. У цьому випадку відстань між поверхнями максимумів інтенсивності голографічного поля становить приблизно половину довжини хвилі реєструючого випромінювання і ці поверхні близькі до площин, паралельних поверхні реєструючого середовища.

Мал. 1.5

Таку схему реєстрації голограми запропоновано Ю.М. Денисюком і носить його ім'я.

При реєстрації голограми в такій схемі в обсязі реєструючого середовища утворюється велика кількість поверхонь, що частково відбивають випромінювання, званих стратами, що діють подібно 15 відбивного інтерференційного фільтру. Навіть для товщин реєструючого середовища 10 - 12 мкм число цих страт може бути більше 50. Велика кількість поверхонь, що містяться в голограмі частково відбивають, зумовлює їх високу спектральну селективність, що дозволяє відновлювати записане на них зображення в білому світлі. Такі голограми називаються голограмами Ю.М. Денисюка або відбивними об'ємними голограмами. Слід зазначити, що відома з курсу фізики фотографія Ліппмана є, по суті, окремим випадком голограми Денисюка.

Голографування з похилим опорним пучком при дифузному та недифузному об'єктному пучку.

Отримання голограми за допомогою опорної хвилі, що падає на площину реєструючого середовища під кутом, відмінним від кута падіння об'єктної хвилі. Просторово-частотний аналіз цього методу заснований на понятті несучої, або опорної хвилі, просторова частота якої модулюється інформацією про предмет. Таким чином, вираз "голограма з несучою частотою" еквівалентно виразу "внеосьова голограма". При використанні методу частоти, що несе, відпадає необхідність отримання опорної хвилі за рахунок світла, що пройшло через предмет. Внаслідок цього, при застосуванні позаосьових голограм, на відміну від габорівських голограм, немає необхідності обмежуватися транспарантами з великими прозорими ділянками. На рис.1.3.4. показаний простий спосіб поділу хвильового фронту, що дозволяє висвітлювати прозорий транспарант когерентною плоскою хвилею і отримувати плоску похилу хвилю від того ж джерела. Як об'єкт можна взяти напівтоновий транспарант. Нехай О(x, y) - комплексна амплітуда об'єктної хвилі в площині голограми, R = rexp(2ріоrx) = rexp(ikx sinі) - комплексна амплітуда плоскої опорної хвилі. З порівняння цих виразів проведеного, що говорить, що фаза хвилі обернено пропорційна пройденому оптичному шляху, отримаємо вираз для просторової частоти опорної хвилі, представленої на рис.1.3.4.

Мал. 1.6

Просторова частота опорної хвилі представленої на рис. 1.3.4. Просторова частота опорної хвилі відповідає хвильовому вектору опорної хвилі, спрямованому вниз від осі z де і-кут, утворений ним в площині xz з віссю z.

Розглянутий нами раніше метод освітлення частково прозорого транспаранта плоскою хвилею має низку недоліків, серед яких:

* Трудність спостереження відновленого уявного зображення, що полягає в необхідності сканування зіницею спостерігача всієї площини голограми;

* сильна нерівномірність інтенсивності об'єктної хвилі в площині реєстрації голограми, що утруднює вибір інтенсивності опорної хвилі.

Ці недоліки можна усунути, якщо використовувати дифузне освітлення транспаранту, що голографується. Для цього між лазерним джерелом і транспарант зазвичай поміщають дифузний екран, наприклад матове скло. Так як дифузний екран розсіює світло в широкому тілесному куті, то тепер спостерігачеві не потрібно сканувати зіницею всю поверхню голограми, щоб побачити зображення транспаранта. Хоча фаза світла, розсіяного дифузним екраном і пройшов через об'єкт, являє собою просторову функцію координат, що швидко змінюється, в площині голограми, світло в цій площині може зберігати когерентні властивості. Це відбувається, якщо:

* Вихідна хвиля, що висвітлює дифузний екран, просторово когерентна по всій площі екрана;

* максимальна довжина шляху світла від джерела до голограми через дифузний екран відрізняється від довжини шляху опорного пучка не більше ніж на довжину когерентності;

* Екран залишається нерухомим.

Голограма, отримана при дифузному освітленні, має низку чудових властивостей. Справа в тому, що дифузний екран має більш широкий спектр просторових частот, ніж транспарант, що голографується, він розсіює світло в широкому тілесному куті так, що кожна точка апертури голограми отримує світло від усіх точок транспаранта. Внаслідок цього на стадії відновлення через будь-яку частину голограми можна спостерігати все уявне зображення об'єкта. При зміщенні напряму спостереження зображення видно з іншого боку. Якщо ми маємо голограму двовимірного транспаранту і хочемо спостерігати його зображення, то зможемо відновити його цілком, навіть у тому випадку, коли голограма виявилася розбитою або пошкодженою, так що збереглася лише невелика ділянка. Звичайно, дозвіл у зображенні тим гірший, чим менше площа частини голограми, що залишилася. Зазначимо, що дифузна підсвічування об'єкта, крім перерахованих вище переваг, має і ряд істотних недоліків. Серед них зерниста, спеклова структура зображень, що відновлюються за допомогою таких голограм. Завдяки їй відновлені зображення складаються з окремих світлих плям, розділених абсолютно темними проміжками. Розмір плям знаходиться на межі роздільної здатності голограми, а їх контраст (видність) - V, який визначається як відношення різниці максимальної та мінімальної інтенсивностей елементів зображення до їх суми, дорівнює 1.

Причина появи спекул полягає в неможливості реєстрації всього поля, розсіяного дифузором. Втрата і реєстрація на голограмі частини поля об'єкта призводить до перерозподілу інтенсивності відновленого зображення, що має вигляд плямистої структури. Наявність спекул обмежує область практичного використання голограм з дифузним підсвічуванням об'єкта. Так, наприклад, у фотолітографії спекли неприпустимі, оскільки призводять до розриву структур, що відображаються. До сьогодні так і не винайдено радикального методу боротьби зі спеклами. Єдине, що пропонується робити у цьому напрямі, це використовувати спосіб накопичення, тобто. метод послідовної реєстрації безлічі реалізацій однієї й тієї ж відновленого зображення, що характеризуються різними картинами спеклов. Практично реалізують цей метод шляхом установки розсіювача, що обертається, у відновлюючий пучок променів. Наявність розсіювача, що обертається, дозволяє усереднити в часі різні реалізації картин спеклів і звести їх до постійного по площині зображення шуму. Разом з тим розсіювач обумовлює зміну структури пучка, що відновлює, і, тим самим, призводить до зниження дозволу у відновленому зображенні. Докладніше про це ми говоритимемо пізніше.

Матеріали для запису голограм

Нині запис більшості об'ємних голограм складає фотополімерах. З них найбільшого поширення та популярності набули фотополімери фірми Du Pont. Вони випускаються у промислових масштабах і широко використовуються виготовлення захисних голографічних міток, наприклад голограм на кредитних картках, банкнотах тощо. Фотополімери можуть бути відчуті практично в будь-якому діапазоні видимої області спектра. Їх роздільна здатність також перевищує 3000 мм-1, що дозволяє використовувати ці середовища для реєстрації відбивних голограм за схемою Ю.М. Денисюка. Їх світлочутливість становить десятки мДж/см2. Як основні переваги фотополімерів можна відзначити низький рівень шуму, простоту післяекспозиційної обробки. Недоліком цих середовищ є складність їх нанесення на підкладку як рівнотовщинної плівки.

Голографія- Набір технологій для точного запису, відтворення та переформування хвильових полів оптичного електромагнітного випромінювання, особливий фотографічний метод, при якому за допомогою лазера реєструються, а потім відновлюються зображення тривимірних об'єктів, що схожі на реальні.

Даний метод був запропонований в 1947 Деннісом Габором, він же ввів термін голограмаі отримав "за винахід та розвиток голографічного принципу" Нобелівську премію з фізики у 1971 році.

Історія голографії

Першу голограму було отримано 1947 року (задовго до винаходу лазерів) Деннісом Габором в ході експериментів щодо підвищення роздільної здатності електронного мікроскопа. Він же вигадав саме слово "голографія", яким він підкреслив повний запис оптичних властивостей об'єкта. На жаль, його голограми вирізнялися низькою якістю. Отримати якісну голограму без джерела когерентного світла неможливо.

Особливості схеми:


Після створення у 1960 року червоних рубінового (довжина хвилі 694 нм, працює в імпульсному режимі) та гелій-неонового (довжина хвилі 633 нм, працює безперервно) лазерів, голографія почала інтенсивно розвиватися.

У 1962 році була створена класична схема запису голограм Емметта Лейта та Юріса Упатнієкса з Мічиганського Технологічного Інституту (голограми Лейта-Упатнієкса), в якій записуються пропускаючі голограми (при відновленні голограми світло пропускають через фотопластинку, хоча на практиці деяка частина світла також від неї , видиме з протилежного боку.

Схема Лейта-Упатнієкса

У цій схемі запис промінь лазера ділиться спеціальним пристроєм, дільником (у найпростішому випадку в ролі дільника може виступати будь-який шматок скла), на два. Після цього промені за допомогою лінз розширюються і за допомогою дзеркал направляються на об'єкт і середовище, що реєструє (наприклад, фотопластинку). Обидві хвилі (об'єктна та опорна) падають на платівку з одного боку. При такій схемі запису формується пропускає голограма, що вимагає для свого відновлення джерела світла з тією ж довжиною хвилі, на якій проводився запис, в ідеалі лазера.

У 1967 році рубіновим лазером було записано перший голографічний портрет.

Внаслідок тривалої роботи у 1968 році Юрій Миколайович Денисюк отримав високоякісні (до цього часу відсутність необхідних фотоматеріалів заважало отриманню високої якості) голограми, які відновлювали зображення, відбиваючи біле світло. Для цього їм було розроблено свою власну схему запису голограм. Ця схема називається схемою Денисюка, а отримані за її допомогою голограми називаються голограмами Денисюка.

Особливості схеми:

  • спостереження зображення у білому світлі;
  • нечутливість до вібрацій елемента "об'єкт-РС";
  • висока роздільна здатність реєструючого середовища.

1977 року Ллойд Крос створив так звану мультиплексну голограму. Вона принципово відрізняється від решти голограм тим, що складається з безлічі (від десятків до сотень) окремих плоских ракурсів, видимих ​​під різними кутами. Така голограма, природно, не містить повну інформацію про об'єкт, крім того, вона, як правило, не має вертикального паралаксу (тобто не можна подивитися на об'єкт зверху та знизу), зате розміри об'єкта, що записується, не обмежені довжиною когерентності лазера (яка рідко перевищує кілька метрів, а найчастіше складає всього кілька десятків сантиметрів) та розмірами фотопластинки.

Мало того, можна створити мультиплексну голограму об'єкта, якого зовсім не існує, наприклад, намалювавши вигаданий об'єкт із безлічі різних ракурсів. Мультиплексна голографія перевершує за якістю решту способів створення об'ємних зображень на основі окремих ракурсів (наприклад, лінзові растри), проте вона все одно далека від традиційних методів голографії за реалістичністю.

1986 року Абрахам Секе висунув ідею створення джерела когерентного випромінювання в приповерхневій галузі матеріалу шляхом опромінення рентгенівським випромінюванням. Оскільки просторовий дозвіл у голографії залежить від розмірів джерела когерентного випромінювання та його віддаленості від об'єкта, то виявилося можливим відновити навколишні емітер атоми в реальному просторі.

На відміну від оптичної голографії, у всіх запропонованих на сьогоднішній день схемах електронної голографії відновлення зображення об'єкта здійснюється за допомогою чисельних методів на комп'ютері.

1988 року Бартон запропонував такий метод відновлення тривимірного зображення, заснований на використанні фурье-подобных інтегралів, і продемонстрував його ефективність з прикладу теоретично розрахованої голограми для кластера відомої структури. Перше відновлення тривимірного зображення атомів у реальному просторі за експериментальними даними проведено на поверхні Cu(001) Харпом 1990 року.

Фізичні принципи

Основний закон голографії

Якщо світлочутливий матеріал, у якому зареєстрована картина інтерференції кількох світлових хвиль, помістити у становище, у якому перебував у процесі записи, і висвітлити знову деякими з цих хвиль, станеться відновлення інших. Ця особливість пояснюється тим, що на голограмі записуються не тільки інтенсивність, як на звичайній фотопластинці, але і фаза світла, що походить від об'єкта. Саме інформація про фазу хвилі необхідна для формування при відновленні тривимірного простору, а не двовимірного, що дається звичайною фотографією. Таким чином, голографія ґрунтується на відновленні хвильового фронту.

Голографічний процес складається з двох етапів - запису та відновлення.

  • Хвиля від об'єкта інтерферує з "опорною" хвилею, і картина, що утворюється при цьому, записується.
  • Другий етап - формування нового хвильового фронту та отримання зображення вихідного об'єкта.

Запис інформації про фазу хвилі, що йде від об'єкта, може бути здійснена лише джерелом світла зі стабільними фазовими характеристиками. Ідеальним для цієї мети є лазер- когерентне джерело світла високої інтенсивності та високої монохроматичності.

Принцип суперпозиції

Повсякденний досвід показує, що освітленість, створювана двома чи кількома звичайними некогерентними джерелами світла, є простий сумою освітленостей, створюваної кожним окремо. Це явище називають принципом суперпозиції.

Ще Гюйгенс у своєму "Трактаті" писав: "Одна з чудових властивостей світла полягає в тому, що, коли він приходить з різних сторін, промені його роблять дію, проходячи один крізь інший без жодних перешкод". Причина цього в тому, що кожне джерело, що складається з багатьох атомів і молекул, випромінює одночасно величезну кількість хвиль, не пов'язаних по фазі. Різниця фаз змінюється швидко і безладно, і, незважаючи на те, що між деякими хвилями виникає інтерференція, інтерференційні картини змінюються такою частотою, що око не встигає помітити зміни освітленості. Тому інтенсивність результуючого коливання сприймається як сума складових вихідних коливань, а випромінювання джерела є "білий світ, Т. е. не монохроматичний, а що складається з різних довжин хвиль. З цієї причини це світло є неполяризованим, а природним, т. е. немає переважної площини коливання.

Когерентні коливання

В особливих умовах принцип суперпозиції не дотримується. Це спостерігається, коли різниця фаз світлових хвиль залишається постійною протягом досить тривалого спостереження часу. Хвилі як би "звучать у такт". Такі коливання називають когерентними.

Основною ознакою когерентності є можливість інтерференції. Це означає, що під час зустрічі двох хвиль вони взаємодіють, утворюючи сумарно нову хвилю. В результаті цієї взаємодії результуюча інтенсивність буде відрізнятися від суми інтенсивностей окремих коливань - в залежності від різниці фаз утворюється або темніше, або світліше поле, або замість рівномірного поля чергуються смуги різної інтенсивності інтерференційні смуги.

Монохроматичні хвилі завжди когерентні,проте світлофільтри, часто звані монохроматичними, насправді ніколи не дають строго монохроматичного випромінювання, а тільки звужують спектральний діапазон і, звичайно, не перетворюють звичайного випромінювання на когерентне.

Отримання когерентного випромінювання

Раніше був відомий лише один спосіб отримання когерентного випромінювання - за допомогою спеціального приладу - інтерферометра. Випромінювання звичайного джерела світла поділялося на два пучки, когерентні між собою. Ці пучки могли інтерферувати. Тепер відомий інший спосіб, який використовує індуковане випромінювання. На цьому принципі ґрунтуються лазери.

Дифракція у голографії

Основним фізичним явищем, на якому ґрунтується голографія, є дифракція- відхилення від свого первісного напрямку світла, що проходить поблизу країв непрозорих тіл або крізь вузькі щілини. Якщо на екрані нанесена не одна, а кілька щілин, то виникає інтерференційна картина, що складається з серії світлих і темних смуг, що чергуються, більш яскравих і вузьких, ніж при одній щілині. У середині розташована найяскравіша смуга "нульового порядку", по обидва боки від неї - смуги поступово спадної інтенсивності першого, другого та інших порядків. Зі збільшенням числа щілин на екрані смуги стають дедалі яскравішими. Екран з великою кількістю тонких паралельних щілин, кількість яких часто доводять до 10 000, називається дифракційними ґратами.

Грати, що є голограмою, характеризується передусім тим, що дифракція відбувається не так на щілини, але в кружку. Дифракційна фігура від круглого непрозорого об'єкта являє собою яскравий центральний гурток, оточений кільцями, що поступово слабшають. Якщо замість непрозорого диска на шляху хвилі помістити диск з навколишніми кільцями, то гурток на зображенні стане яскравішим, а смуги бліднішими. Якщо прозорість від темного до світлому ділянці змінюється не стрибками, а поступово, за синусоїдальним законом, то такі грати утворюють смуги тільки нульового та першого порядків, а перешкоди у вигляді смуг вищих порядків не з'являються. Ця властивість дуже важлива при записі голограми. Якщо перехід від темного кільця до світлого буде здійснюватися строго за синусоїдальним законом, то кільця на зображенні пропадуть і зображення буде маленьким яскравим кружком, майже крапкою. Таким чином, кругла синусоїдальна решітка формуватиме з паралельного пучка променів (плоскої хвилі) таке саме зображення, як збірна лінза.

Такі грати, звані зонними ґратами(Пластинкою Соре, платівкою Френеля), використовується іноді замість лінзи. Наприклад, вона застосовується в окулярах, замінюючи важкі лінзи високих рефракцій. Отримання зонних ґрат можливо різними шляхами, як механічними, так і оптичними, інтерференційними. Використання цих ґрат, отриманих інтерференційним шляхом, і покладено в основу голографії.

Запис голограми

Щоб записати голограму складного об'єкта, що не самосвітиться, його висвітлюють випромінюванням лазера. На ту ж пластинку, на яку падає розсіяне відбите об'єктом світло, направляють когерентну опорну хвилю. Ця хвиля відокремлюється від випромінювання лазера за допомогою дзеркал.

Світло, відбите кожною точкою об'єкта, інтерферує з опорною хвилею і утворює голограму цієї точки. Так як будь-який об'єкт являє собою сукупність точок, що розсіюють світло, то на фотопластинку накладається безліч елементарних голограм - точок, які в сукупності дадуть складну інтерференційну картину об'єкта.

Проявлену голограму поміщають у те місце, де вона була при записі, і включають лазер. Так само як при відновленні голограми точки, при освітленні голограми пучком світла лазера, що брало участь у записі, відбувається відновлення світлових хвиль, що виходили від об'єкта під час запису. Там, де під час запису був об'єкт, видно уявне зображення. Сполучене з ним дійсне зображення формується з іншого боку від голограми, із боку спостерігача. Воно зазвичай непомітно, але на відміну від уявного може бути отримано на екрані.

Ю. Н. Денісюк (1962)розробив метод, у якому для реєстрації голограми замість тонкошарової емульсії використовуються тривимірні середовища. У такій товстій голограмі виникають стоячі хвилі, що суттєво розширило можливості методу. Тривимірна дифракційна решітка, крім описаних раніше властивостей голограми, має низку важливих особливостей. Найбільш цікавою є можливість відновлення зображення за допомогою звичайного джерела суцільного спектру - лампи розжарювання, сонця та інших випромінювачів. Крім того, у тривимірній голограмі відсутні хвилі нульового порядку та дійсне зображення, а отже, знижуються перешкоди.

Найбільш поширеним та широко застосовуваним способом реєстрації зображення предметів є фотографія. У фотографії реєструється розподіл інтенсивності світлових хвиль у двовимірній проекції зображення об'єкта на площині фотографії.

Тому, під яким кутом ми не розглядали б фотографію, ми не бачимо нових ракурсів. Не можемо побачити також предмети, розташовані на задньому плані і приховані стоять попереду. Перспектива на фотографії видно лише за зміною відносних розмірів предметів та чіткістю їхнього зображення.

Голографія - одне із чудових досягнень сучасної науки та техніки. Назва походить від грецьких слів holos – повний і grapho – пишу, що означає повний запис зображення.

Голографія принципово відрізняється від звичайної фотографії тим, що у світлочутливому матеріалі відбувається реєстрація не тільки інтенсивності, а й фази світлових хвиль, розсіяних об'єктом і несучих повну інформацію про його тривимірну структуру. Як засіб відображення реальної дійсності, голограма має унікальну властивість: на відміну від фотографії, що створює плоске зображення, голографічне зображення може відтворювати точну тривимірну копію оригінального об'єкта. Сучасні голограми спостерігають при освітленні звичайними джерелами світла і повноцінна об'ємність у комбінації з високою точністю передачі фактури поверхонь забезпечує повний ефект присутності.

Голографія ґрунтується на двох фізичних явищах – дифракції та інтерференції світлових хвиль.

Фізична ідея полягає в тому, що при накладенні двох світлових пучків, за певних умов виникає інтерференційна картина, тобто у просторі виникають максимуми та мінімуми інтенсивності світла. Для того, щоб ця інтерференційна картина була стійкою протягом часу, необхідного для спостереження, і її можна було записати, ці дві світлові хвилі повинні бути узгоджені у просторі та часі. Такі злагоджені хвилі називаються когерентними.

Результуюча додавання двох когерентних хвиль буде завжди стоячою хвилею. Тобто інтерференційна картина буде стійкою у часі. Це лежить в основі отримання та відновлення голограм.

Звичайні джерела світла не мають достатнього ступеня когерентності для використання в голографії. Тому вирішальне значення для її розвитку мало винахід у 1960 р. оптичного квантового генератора або лазера - дивовижного джерела випромінювання, що володіє необхідним ступенем когерентності і може випромінювати одну довжину хвилі.

Денніс Габор, вивчаючи проблему запису зображення, висунув чудову ідею. Сутність її реалізації полягає в наступному. Якщо пучок когерентного світла розділити на два і висвітлити об'єкт, що реєструється, тільки однією частиною пучка, направивши другу частину на фотографічну пластинку, то промені, відображені від об'єкта, будуть інтерферувати з променями, що потрапляють безпосередньо на пластину від джерела світла. Пучок світла, що падає на пластину, назвали опорним, а пучок, відбитий чи пройшов через об'єкт, предметним.З огляду на те, що ці пучки отримані з одного джерела випромінювання, можна бути впевненим у тому, що вони когерентні. Фотографічний запис картини інтерференції предметної хвилі та опорної хвилі має властивість відновлювати зображення об'єкта, якщо на такий запис знову направити опорну хвилю. Тобто. при освітленні записаної на пластині картини опорним пучком відновиться зображення об'єкта, яке візуально неможливо відрізнити від реального. Якщо дивитися через платівку під різними кутами, можна спостерігати зображення об'єкта у перспективі з різних боків. Звичайно, отриману в такий чудовий спосіб фотопластинку не можна назвати фотографією. Це – голограма.


У 1962 р. І. Лейт та Ю. Упатніекс отримали перші пропускаючі голограми об'ємних об'єктів, виконані за допомогою лазера. Пучок когерентного випромінювання лазера прямує на напівпрозоре дзеркало, за допомогою якого одержують два пучки - предметний та опорний. Опорний пучок направляють безпосередньо на фотопластинку. Предметний пучок висвітлює об'єкт, голограму якого реєструють. Відображений від об'єкта світловий пучок – об'єктний потрапляє на фотопластинку. У площині пластинки два пучки - об'єктний і опорний утворюють складну інтерференційну картину, яка внаслідок когерентності двох пучків світла залишається незмінною в часі і є зображенням стоячої хвилі. Залишається тільки зареєструвати її звичайним фотографічним шляхом. Отримана інтерференційна картина є кодованим зображенням, що описує об'єкт таким, яким він видно з усіх точок фотопластинки. У цьому зображенні збережено інформацію як про амплітуду, так і про фазу відбитих від об'єкта хвиль.

Якщо голограму записати в деякому об'ємному середовищі, то отримана модель стоячої хвилі однозначно відтворює не тільки амплітуду та фазу, а й спектральний склад записаного на ній випромінювання. Ця обставина була покладена основою створення тривимірних (об'ємних) голограм. В основу роботи об'ємних голограм покладено дифракційний ефект Брегга: в результаті інтерференції хвиль, що поширюються в товстошаровій емульсії, утворюються площини, засвічені світлом більшої інтенсивності.

Після прояву голограми на засвічених площинах утворюються шари почорніння. В результаті цього створюються так звані бреггівські площини, які мають властивість частково відбивати світло.

Тобто. в емульсії створюється тривимірна інтерференційна картина.

Така товстошарова голограма забезпечує ефективне відновлення об'єктної хвилі за умови, що кут падіння опорного пучка при записі та відновленні залишиться незмінним. Не допускається зміна довжини хвилі світла при відновленні. Така вибірковість об'ємної пропускаючої голограми дозволяє записати на платівці до декількох десятків зображень, змінюючи кут падіння опорного пучка відповідно при записі та відновленні.

При відновленні об'ємної голограми, на відміну від плоских пропускають голограм, утворюється тільки одне зображення внаслідок відбиття від голограми пучка, що відновлює, тільки в одному напрямку, що визначається кутом Брегга.

Відображувальні об'ємні голограми записуються за іншою схемою. Ідея створення даних голограм належить Ю.М. Денисюку. Тому голограми цього відомі під ім'ям їх творця.

Опорний та предметний світлові пучки утворюються за допомогою дільника та за допомогою дзеркала прямують на пластину з двох сторін. Предметна хвиля висвітлює фотографічну пластину з боку емульсійного шару, опорний – з боку скляної підкладки. Площини Брегга в таких умовах запису розташовуються майже паралельно площині фотопластини. Таким чином, товщина фотошару може бути невеликою.

9.4. Елементи інтегральних мікросхем.

Початок форми

ІНТЕГРАЛЬНА СХЕМА(ІС), мікроелектронна схема, сформована на крихітній платівці (кристаліку, або «чіпі») напівпровідникового матеріалу, зазвичай кремнію, яка використовується для керування електричним струмом та його посилення. Типова ІС складається з безлічі з'єднаних між собою мікроелектронних компонентів, таких як транзистори, резистори, конденсатори і діоди, виготовлені в поверхневому шарі кристала. Розміри кремнієвих кристалів лежать в межах від приблизно 1,31,3 мм до 1313 мм. Прогрес у галузі інтегральних схем призвів до розробки технологій великих та надвеликих інтегральних схем (ВІС та НВІС). Ці технології дозволяють отримувати ІС, кожна з яких містить багато тисяч схем: в одному чіпі може налічуватися більше 1 млн. компонентів. ІВ мають менші розміри, більш високу швидкодію та надійність; вони, крім того, дешевше і меншою мірою схильні до відмов, викликаних впливами вібрацій, вологи і старіння. Мініатюризація електронних схем виявилася можливою завдяки особливим властивостям напівпровідників. Напівпровідник – це матеріал, що має набагато більшу електропровідність (провідність), ніж такий діелектрик, як скло, але істотно менший, ніж провідники, наприклад, мідь. У кристалічних ґратах такого напівпровідникового матеріалу, як кремній, при кімнатній температурі є занадто мало вільних електронів, щоб забезпечити значну провідність. Тому чисті напівпровідники мають низьку провідність. Однак введення до кремнію відповідної домішки збільшує його електричну провідність. Легують домішки вводять у кремній двома методами. Для сильного легування або в тих випадках, коли точне регулювання кількості домішки, що вводиться, необов'язково, зазвичай користуються методом дифузії. Дифузію фосфору або бору виконують, як правило, в атмосфері легуючої домішки при температурах між 1000 і 1150 С протягом від півгодини до декількох годин. При іонній імплантації кремній бомбардують високошвидкісними іонами домішки, що легує. Кількість домішки, що імплантується, можна регулювати з точністю до декількох відсотків; точність у деяких випадках важлива, оскільки коефіцієнт посилення транзистора залежить від кількості домішкових атомів, імплантованих на 1 см 2 бази.

Серед великої різноманітності схем, що застосовуються в голографії, ми розглянемо лише деякі, що мають характерні особливості. Найбільш докладно досліджено схеми отримання голограм дифузно розсіювальних об'єктів. Одна з таких схем представлена ​​на рис. 13. Тут на світлочутливий шар разом із опорною хвилею падає відбите від об'єкта випромінювання.

Як дільник лазерного променя зручно використовувати багатошарове діелектричне дзеркало, коефіцієнт відображення якого легко змінювати в широких межах, змінюючи кут падіння лазерного променя. Це дозволяє встановлювати необхідне співвідношення між енергіями опорного та сигнального променів простим поворотом світлодільника та уникнути тих втрат, які мають місце у разі використання ослаблювачів.

Поворотне дзеркало 1 дозволяє легко встановлювати оптимальне напрям освітлення об'єкта, а дзеркало 2 служить для зрівняння шляхів, що проходять опорною та сигнальною хвилями від світлодільника до голограми. Ми вже говорили про те, що різниця ходу між цими хвилями має бути меншою за довжину когерентності лазерного випромінювання.

Випадок коли опорна хвиля має плоский фронт, а відстань до об'єкта досить мало відповідає голографії Френеля. Кожна точка об'єкта в цьому випадку відображається на голограмі у вигляді сигналу зі змінною просторовою частотою, яка визначається кутом між опорною та сигнальною хвилями.

Як вказувалося, просторова частота, яка фіксується на голограмі, обмежується роздільною здатністю фотошару. Прагнення пом'якшити вимоги до вирішення фотошару реалізується в голографії Фур'є, де опорна хвиля має сферичний фронт і створюється точковим джерелом, яке розташовується перед світлочутливим шаром на такій відстані, що і об'єкт (рис. 14). Тут уже кожна точка об'єкта відображається на голограмі у вигляді сигналу з постійною просторовою частотою, яка тим нижча, чим менша її відстань до джерела опорної хвилі. Іншими словами, у цьому випадку проміжок між інтерференційними смугами для кожної точки об'єкта не змінюється у площині голограми. Це легко зрозуміти, якщо перед голограмою розташувати лінзу, яка перетворює сферичні хвилі на плоскі.

Зазначена особливість голографії Фур'є дозволяє отримати голограми з фотоемульсіями, що мають порівняно невисоку роздільну здатність. Особливо зручний цей метод для зйомки невеликих предметів, оскільки зі збільшенням відстані між об'єктом і джерелом опорної хвилі збільшується просторова частота, а яскравість зображення падає. Відновлене зображення має одну цікаву особливість: обидва зображення, уявне та дійсне, розташовуються в одній площині та спостерігаються разом з опорним променем, що знаходиться між ними. Ці зображення однакові, але перевернуті одне щодо одного на 180°.

Якщо радіус кривизни сферичного фронту опорної хвилі поступово збільшувати, тобто наближати до випадку плоскої опорної хвилі, одне з відновлених зображень поступово стає менш чітким (внаслідок розфокусування), що відповідає переходу від голографії Фур'є до голографії Френеля. На рис. 15 наведена фотографія відновленого зображення для одного із проміжних випадків, що ілюструє перехід до голографії Френеля. Тут видно одне з відновлених зображень разом з яскравою плямою, що створюється опорним променем. Голограма знімалася на фотоплівку за допомогою імпульсного лазера на рубіні.

Крім зйомок об'єктів у відбитому світлі, значний інтерес становить отримання голограм прозорих та напівпрозорих об'єктів, зокрема для запису інформації з транспарантів. Промінь лазера поділяється на два промені, як показано на рис. 16 і на шляху одного з променів встановлюється транспарант. Слід зазначити, що світло, що проходить крізь транспарант, поширюється за законами геометричної оптики та формує на голограмі зображення, близьке до тіньового. У цьому випадку не використовується здатність будь-якої точки голограми містити інформацію про весь об'єкт зйомки, і при спостереженні відновленого зображення необхідно дивитися строго вздовж променя, що висвітлює транспарант при зйомці голограми, так як інакше яскравість зображення різко падає. Щоб усунути цей недолік, транспарант висвітлюють крізь мозкове скло, причому відстань від матового скла до транспаранту не повинна бути занадто великою, оскільки після матового скла пучок світла стає розбіжним і зі збільшенням відстані до транспаранту освітленість останнього падає.

Ми вже зазначали, що глибина обсягу предметів під час зйомки голограм визначається тимчасовою когерентністю оптичних генераторів. Існуючі нині гелій-неонові лазери, найбільш підходящі для отримання голограм, мають довжину когерентності близько кількох десятків сантиметрів, і тому глибина обсягу предметів має перевищувати цю величину. Однак якщо ми хочемо отримати голограму відразу кількох об'єктів, розташованих один за одним на великій глибині (що значно перевищує довжину когерентності), це виявляється можливим при використанні спеціальних напівпрозорих. Як приклад, розглянемо схему для трьох об'єктів, представлену на рис. 17.

Сигнальний промінь ділиться за допомогою системи напівпрозорих дзеркал, і кожен із отриманих променів використовується для освітлення своєї групи об'єктів, що мають глибину об'єму менше, ніж довжина когерентності лазера. Розташування дзеркал вибирається таким чином, щоб кожна група предметів висвітлювалася променем світла, довжина шляху якого до фотопластинки дорівнювала б довжині шляху опорного променя. Прозорість дзеркал має бути обрана так, щоб освітленість усіх об'єктів була однаковою.

Розглянута схема дозволяє отримати голограму сцени з великою глибиною об'єму за експозицію. У цьому випадку енергія сигнального лазерного променя висвітлює всі об'єкти одночасно. Можна скоротити час витримки, якщо в тій же схемі висвітлювати групи предметів по черзі, тобто знімати на ту саму фотопластинку послідовно голограми кожного об'єкта. Для цього замість напівпрозорих дзеркал треба використовувати одне дзеркало, що повністю відображає, розташовуючи його щоразу таким чином, щоб висвітлювалася тільки одна група об'єктів.

Як ілюстрація на рис. 18 показані фотографії уявних зображень голограми, отриманої вказаним вище способом. Ці фотографії відповідають фокусу фотоапарата на різну глибину. На голограму знімалися кубики з літерами, розташовані на глибині близько метра. Експозиція під час зйомки кожного предмета складала кілька секунд. Зйомка голограми проводилася за допомогою гелій-неонового лазера потужністю 10 мвт(з одним по-перечним і багатьма поздовжніми типами коливань) на фотопластинку "Мікрат 900".

Слід зазначити, що існує низка інших схем, що дозволяють отримати голограму з великою глибиною обсягу.

На закінчення треба сказати кілька слів про сам процес зйомки голограм. Оскільки час експозиції при використанні лазерів безперервного випромінювання змінюється від часток секунди до декількох хвилин (залежно від потужності лазера, чутливості плівки та розміру об'єкта), істотну роль відіграють різні елементи схеми. Якщо амплітуда вібрацій можна порівняти з довжиною хвилі, це призводить до " розмазування " інтерференційної картини і погіршення якості голограми. Ось чому зйомка голограм зазвичай проводиться на досить потужній основі, а елементи схеми закріплюються досить жорстко. Це не відноситься до самого лазера, вібрації якого не істотно впливають на якість голограм.

Природно, що за дуже малого часу зйомки голограми вплив вібрацій зменшується. Воно повністю виключається у разі імпульсної голографії, коли час експозиції визначається тривалістю імпульсу випромінювання лазера, яка зазвичай лежить в межах 10 -3 -10 -9 сік.

November 23rd, 2012

Компанія NICE Interactive

Продовжую виконувати заявки своїх френдів із Місяць вже наближатися до кінця, а я ще далекий від завершення черги ваших питань. Сьогодні ми розбираємо, обговорюємо та доповнюємо завдання trudnopisaka :

Технології створення тривимірних голограм. Чи бувають вони непрозорими? З чим можна порівняти енергетичні витрати на їхнє створення? Які перспективи розвитку?

Голографія ґрунтується на двох фізичних явищах – дифракції та інтерференції світлових хвиль.

Фізична ідея полягає в тому, що при накладенні двох світлових пучків, за певних умов виникає інтерференційна картина, тобто, у просторі виникають максимуми та мінімуми інтенсивності світла (це подібно до того, як дві системи хвиль на воді при перетині утворюють чергуються максимуми та мінімуми амплітуди хвиль). Для того, щоб ця інтерференційна картина була стійкою протягом часу, необхідного для спостереження, і її можна було записати, ці дві світлові хвилі мають бути узгоджені у просторі та часі. Такі злагоджені хвилі називаються когерентними.

Якщо хвилі зустрічаються у фазі, то вони складаються один з одним і дають результуючу хвилю з амплітудою, що дорівнює сумі їх амплітуд. Якщо ж вони зустрічаються у протифазі, то гаситимуть одна одну. Між двома цими крайніми положеннями спостерігаються різні ситуації складання хвиль. Результуюча додавання двох когерентних хвиль буде завжди стоячою хвилею. Тобто інтерференційна картина буде стійкою у часі. Це лежить в основі отримання та відновлення голограм.


Звичайні джерела світла не мають достатнього ступеня когерентності для використання в голографії. Тому вирішальне значення для її розвитку мало винахід у 1960 р. оптичного квантового генератора або лазера - дивовижного джерела випромінювання, що володіє необхідним ступенем когерентності і може випромінювати одну довжину хвилі.

Денніс Габор, вивчаючи проблему запису зображення, висунув чудову ідею. Сутність її реалізації полягає в наступному. Якщо пучок когерентного світла розділити на два і висвітлити об'єкт, що реєструється, тільки однією частиною пучка, направивши другу частину на фотографічну пластинку, то промені, відображені від об'єкта, будуть інтерферувати з променями, що потрапляють безпосередньо на пластину від джерела світла. Пучок світла, що падає на пластину, назвали опорним, а пучок, що відбитий або пройшов через об'єкт, предметним. З огляду на те, що ці пучки отримані з одного джерела випромінювання, можна бути впевненим у тому, що вони когерентні. У разі інтерференційна картина, що утворюється на платівці, буде стійка у часі, тобто. утворюється зображення стоячої хвилі.

Отримана інтерференційна картина є кодованим зображенням, яке описує об'єкт таким, яким він видно з усіх точок фотопластинки. У цьому зображенні збережено інформацію як про амплітуд, так і про фазу відбитих від об'єкта хвиль і, отже, закладено інформацію про тривимірному (об'ємному) об'єкті.
Фотографічний запис картини інтерференції предметної хвилі та опорної хвилі має властивість відновлювати зображення об'єкта, якщо на такий запис знову направити опорну хвилю. Тобто. при освітленні записаної на пластині картини опорним пучком відновиться зображення об'єкта, яке візуально неможливо відрізнити від реального. Якщо дивитися через платівку під різними кутами, можна спостерігати зображення об'єкта у перспективі з різних боків. Звичайно, отриману в такий чудовий спосіб фотопластинку не можна назвати фотографією. Це – голограма.

У 1962 р. І. Лейт та Ю. Упатніекс отримали перші пропускаючі голограми об'ємних об'єктів, виконані за допомогою лазера. Схема, запропонована ними, використовують у образотворчій голографії повсюдно:
Пучок когерентного випромінювання лазера прямує на напівпрозоре дзеркало, за допомогою якого одержують два пучки - предметний та опорний. Опорний пучок направляють безпосередньо на фотопластинку. Предметний пучок висвітлює об'єкт, голограму якого реєструють. Відображений від об'єкта світловий пучок – об'єктний потрапляє на фотопластинку. У площині пластинки два пучки - об'єктний і опорний утворюють складну інтерференційну картину, яка внаслідок когерентності двох пучків світла залишається незмінною в часі і є зображенням стоячої хвилі. Залишається лише зареєструвати її звичайним фотографічним шляхом.


Японський концерт із 3D голограмою Hatsune Miku

Якщо голограму записати в деякому об'ємному середовищі, то отримана модель стоячої хвилі однозначно відтворює не тільки амплітуду та фазу, а й спектральний склад записаного на ній випромінювання. Ця обставина була покладена основою створення тривимірних (об'ємних) голограм.
В основу роботи об'ємних голограм покладено дифракційний ефект Брегга. В результаті інтерференції хвиль, що поширюються в товстошаровій емульсії, утворюються площини, засвічені світлом більшої інтенсивності. Після прояву голограми на засвічених площинах утворюються шари почорніння. В результаті цього створюються так звані бреггівські площини, які мають властивість частково відбивати світло. Тобто. в емульсії створюється тривимірна інтерференційна картина.

Така товстошарова голограма забезпечує ефективне відновлення об'єктної хвилі за умови, що кут падіння опорного пучка при записі та відновленні залишиться незмінним. Не допускається зміна довжини хвилі світла при відновленні. Така вибірковість об'ємної пропускаючої голограми дозволяє записати на платівці до декількох десятків зображень, змінюючи кут падіння опорного пучка відповідно при записі та відновленні.

Схема запису пропускають об'ємних голограм аналогічна схемою Лейта-Упатнієкса для двовимірних голограм.

При відновленні об'ємної голограми, на відміну від плоских пропускають голограм, утворюється тільки одне зображення внаслідок відбиття від голограми пучка, що відновлює, тільки в одному напрямку, що визначається кутом Брегга.

Відображувальні об'ємні голограми записуються за іншою схемою. Ідея створення даних голограм належить Ю.М. Денисюку. Тому голограми цього відомі під ім'ям їх творця.

Опорний та предметний світлові пучки утворюються за допомогою дільника та за допомогою дзеркала прямують на пластину з двох сторін. Предметна хвиля висвітлює фотографічну пластину з боку емульсійного шару, опорний – з боку скляної підкладки. Площини Брегга в таких умовах запису розташовуються майже паралельно площині фотопластини. Таким чином, товщина фотошару може бути невеликою.
На наведеній схемі об'єктна хвиля утворюється з пропускає голограму. Тобто. спочатку виготовляються звичайні пропускають голограми за описаною вище технологією, а потім уже з цих голограм (які називаються майстер-голограмами) виготовляють у режимі копіювання голограми Денисюка.

Основна властивість відбиття голограм - це можливість відновлення записаного зображення за допомогою джерела білого світла, наприклад, лампи розжарювання або сонця. Не менш важливою властивістю є колірна вибірковість голограми. Це означає, що при відновленні зображення білим світлом воно відновиться в тому кольорі, в якому було записано. Якщо для запису був використаний, наприклад, рубіновий лазер, відновлене зображення об'єкта буде червоним.

Унікальна 3D-голограма у ГУМі!

Відповідно до властивості кольорової вибірковості можна отримати кольорову голограму об'єкта, яка точно передає його природний колір. Для цього необхідно при записі голограми змішати три кольори: червоний, зелений та синій або провести послідовне експонування фотопластинки цими кольорами. Правда, технологія запису кольорових голограм знаходиться ще в експериментальній стадії і вимагатиме ще значних зусиль та експериментів. Примітно при цьому, що багато відвідувачів, що відвідали виставки голограм, йшли звідти в повній впевненості, що бачили кольорові об'ємні зображення!

Технологія зв'язку за допомогою об'ємних голограм, описана вперше у "Зоряних війнах" ще 30 років тому, зважаючи на все, стає реальністю. Ще в 2010 році команда фізиків з Університету Арізони змогла розробити технологію передачі і перегляду тривимірних зображень, що рухаються в реальному часі. Розробники з Арізони називають свою роботу прототипом "голографічної тривимірної телеприсутності". Насправді показана сьогодні технологія є першою у світі практичну тривимірну систему передачі справді тривимірних зображень без необхідності використання стереоскопічних окулярів.

"Голографічна телеприсутність означає, що ми можемо записати тривимірне зображення в одному місці і показати його в тривимірному режимі за допомогою голограми в іншому, яке буде видалено на багато тисяч кілометрів. Показ може проводитися в реальному часі", - каже керівник досліджень Нассер Пейгамбар'ян.


Для створення ефекту віртуальної інсталяції (3D голограми) об'єкта на місці інсталяції натягується спеціальна проекційна сітка. На сітку здійснюється проекція за допомогою відеопроектора, який знаходиться за цією сіткою на відстані 2-3 метри. В ідеалі проекційна сітка натягується на конструкцію ферми, яка повністю обшивається темною тканиною для затемнення і посилення ефекту. Створюється подібність такого темного куба, на передньому плані якого розгортається 3D зображення. Краще щоб дія відбувалася у повній темряві, тоді не буде видно темний куб та сітка, а лише 3D голограма!

Існуючі системи 3D-проекцій здатні виробляти або статичні голограми з чудовою глибиною та роздільною здатністю, або динамічні, але дивитися на них можна лише під певним кутом і в основному через стереоскопічні окуляри. Нова технологія поєднує у собі переваги обох технологій, але позбавлена ​​їх багатьох недоліків.

У серці нової системи знаходиться новий фотографічний полімер, розроблений каліфорнійською дослідницькою лабораторією Nitto Denko, що працює з електронними матеріалами.

У новій системі тривимірне зображення записується на декілька камер, що захоплюють об'єкт з різних позицій і потім кодує надшвидкий цифровий лазерний потік даних, який створює на полімері голографічні пікселі (хогелі). Саме собою зображення - це результат оптичного заломлення лазерів між двома шарами полімеру.

Прототип пристрою має 10-дюймовий монохромний екран, де картинка оновлюється кожні дві секунди - занадто повільно, щоб створити ілюзію плавного руху, але все ж таки динаміка тут є. Крім того, вчені кажуть, що показаний сьогодні прототип - це лише концепція і в майбутньому вчені обов'язково створять повнокольоровий потік, що швидко оновлюється, що створять натуральні тривимірні і плавно рухаються голограми.

Професор Пейгамбар'ян прогнозує, що приблизно через 7-10 років у будинках у звичайних споживачів можуть виникнути перші голографічні системи відеозв'язку. "Створена технологія абсолютно стійка до зовнішніх факторів, таких як шуми та вібрація, тому вона підходить і для промислового впровадження", - каже розробник.


Голографічна 3D-установка AGP

Автори розробки кажуть, що одним із найбільш реальних та перспективних напрямів розробки є саме телемедицина. "Хірурги з різних країн по всьому світу зможуть використати технологію для тривимірного спостереження за проведенням операцій у реальному часі та брати участь в операції", - кажуть дослідники. "Вся система повністю автоматизована та контролюється комп'ютером. Лазерні сигнали самі кодуються та передаються, а приймач здатний самостійно проводити рендеринг зображення".

І останні новини 2012 року на цю тему:

Технології створення тривимірних зображень, які "ростуть як гриби" останнім часом, втілюючись у вигляді тривимірних телевізійних екранів та дисплеїв комп'ютерів, фактично не створюють повноцінного тривимірного зображення. Натомість за допомогою стереоскопічних окулярів або інших хитрощів у кожне око людини посилаються трохи різні зображення, а вже головний мозок глядача поєднує все це воєдино прямо в голові у вигляді тривимірного образу. Таке "насильство" над органами почуттів людини та підвищене навантаження на мозок викликає напругу зору та головний біль у деяких людей. Тому, щоб зробити реальне тривимірне телебачення потрібні технології, здатні створювати реальні тривимірні зображення, іншими словами, голографічні проектори . Люди вже давно навчилися створювати високоякісні статичні голограми, але коли справа заходить про голографічні зображення, що рухаються, тут виникають великі проблеми.

Дослідники з бельгійського нанотехнологічного дослідницького центру Imec розробили та продемонстрували працюючий дослідний зразок голографічного проектора нового покоління, в основі якого лежать технології мікроелектромеханічних систем (microelectromechanical system, MEMS). Використання технологій, що лежать на межі між нано- і мікро-, дозволить найближчим часом створити новий дисплей, здатний демонструвати голографічні зображення, що рухаються.

В основі нового голографічного проектора лежить пластина, на якій знаходяться крихітні, половину мікрона розміром, що відбивають світло рухомі майданчики. Ця пластина висвітлюється світлом від кількох лазерів, спрямованих неї під різними кутами. Регулюючи положення вертикальної осі світловідбиваючих майданчиків можна домогтися того, що хвилі відбитого світла починають інтерферувати між собою, створюючи тривимірне голографічне зображення. Це все звучить неймовірно і здається дуже складним, але на одному зі знімків можна побачити статичне кольорове голографічне зображення, сформоване за допомогою цих крихітних світловідбиваючих майданчиків.

Поки що дослідники Imec не створили дисплей, здатний працювати з зображеннями, що рухаються. Але, згідно з заявою Франческо Пессолано (Francesco Pessolano), провідного дослідника проекту Imec NVision: "Головне для нас було зрозуміти основний принцип, шляхи його реалізації та перевірити працездатність дослідного зразка. Все інше - це лише справа техніки і реалізується досить легко". Згідно з планами Imec, перший досвідчений голографічний проектор і система його управління повинні з'явитися не пізніше середини 2012 року, ймовірно, що це не буде громіздкою річчю, адже 400 мільярдів світловідбиваючих майданчиків, які потрібні для створення якісного зображення, можна розмістити на пластині розміром з гудзик. Тож чекати залишилося вже зовсім не довго, а пізніше люди зможуть забути про звичайні екрани та дисплеї та повністю поринути у віртуальний тривимірний світ.

А які перспективи цього напряму? Мені здається ось вони...

Голограма Цоя на сцені

Голограма Тупака Шакура

Ось це теж мені сподобалося - http://kseniya.do100verno.com/blog/555/12012 - подивіться...

Хто знає сучасні методи відтворення голографічного зображення?



Останні матеріали розділу:

Запитання для вікторини на 23
Запитання для вікторини на 23

Діючі особи: 2 ведучі, Чоловік, Чоловік, Чоловік. 1-ша Ведуча: У таку добру та вечірню годину Ми разом зібралися зараз! 2-а Ведуча:...

Меморіал пам'яті загиблих внаслідок Чорнобильської катастрофи 30 років аварії
Меморіал пам'яті загиблих внаслідок Чорнобильської катастрофи 30 років аварії

«Біда.. Чорнобиль…. Людина…» Слова лунають за лаштунками Стогін Землі. Обертаючись у космосі, у полоні своєї орбіти, Не рік, не два, а мільярди...

Методична скарбничка Рухлива гра «Знайди парне число»
Методична скарбничка Рухлива гра «Знайди парне число»

1 вересня за традицією ми святкуємо День знань . Можна з упевненістю стверджувати – це свято, яке завжди з нами: його відзначають...