Wykład X
Holografia
Holografia jest medialna
Ale w tej wersji jest nierealna
Fotografia
I jej ogólna postać
Prosty model aparatu fotograficznego, na przykładzie rejestracji przezrocza
Fala dochodząca do soczewki
Fala dochodząca do przezrocza
Proces rejestracji na przezroczu gubi informacje o fazie
Rejestrujemy tylko rozkład natężenia
Oświetlenie przezrocza przez falę płaską
Taki proces nie odtwarza fazy fali przedmiotowej
Prosty hologram - zapis
Fala odniesienia (płaska) interferuje z falą przedmiotową
ogólna postać fali przedmiotowej
rejestracja na płycie holograficznej
Prosty hologram - odczyt
To co zostało zapisane stanowi przezrocze, o funkcji transmitancji wynikającej z interferencji fali odniesienia i przedmiotowej
To co zostało zapisane stanowi przezrocze, które oświetlamy falą odniesienia – teraz nazywaną falą rekonstruująca
W wyniku otrzymujemy cztery człony
Pierwszy składnik
opisuje płaską falę odniesienia, której amplituda jest pomniejszona o czynnik A2
Drugi składnik
opisuje płaską falę odniesienia zmodulowaną funkcją transmitancji reprezentującą rozkład natężenia dla fali przedmiotowej ip zarejestrowany na hologramie.
Trzeci składnik
zawiera informację o fazie fali przedmiotowej wziętej ze znakiem minus
Czwarty składnik
ma postać fali przedmiotowej zmodulowanej stałą liczbą A2 - czyli zawiera to czego oczekujemy!
Obraz
W pewnej odległości od hologramu składnik czwarty oddziela się od trzech pozostałych dając obraz holograficzny
Uwaga
Odtwarzać hologram możemy również falą płaską nachyloną pod innym kątem niż fala odniesienia. Wtedy kąt propagacji wszystkich składników zmienia się, ale dalej można wydzielić obraz holograficzny
Tak wygląda hologram w powiększeniu
Układ pracujący w świetle odbitym
O warunkach
• Warunki gwarantujące uzyskanie wysokiej jakości obrazów prążkowych o dużej gęstości
• Koherencja źródła
• Stabilności lub moc źródła
• Wysokiej jakości materiał do rejestracji, to znaczy materiały liniowe i o wysokiej częstości przenoszenia
Na marginesie – co to jest?
• Interferogram fali płaskiej z falą płaską możemy traktować jako hologram fali płaskiej. Wtedy jedną z fal płaskich traktujemy jak falę odniesienia a drugą jak falę przedmiotową.
• Przy rekonstrukcji falą odniesienia odtwarzamy drugą fale płaską
• Kiedy hologram przedmiotu odtworzymy falą przedmiotową, to jako obraz uzyskamy falę odniesienia, czyli falę płaską.
• Hologram nie wie, którą falę nazywamy falą odniesienia, a którą falą przedmiotową
Własności obrazu holograficznego
Paralaksa
• Paralakasa
• Delokalizacja zapisu
• Odwzorowanie bezsoczewkowe
• Duży chromatyzm
Walka o obraz i kolor
Trzy ekspozycje
• Leith and Uptanikes 1964
• Rejestracja hologramów trzema laserami RGB
• Odtwarzanie hologramów trzema laserami RGB
Hologramy Grube / Objętościowe
Zaczęło się od Lippmanna
Gabriel Lippmann
Gabriel Jonas Lippmann (ur. 16.08.1845 w Bonnevoie w Luksemburgu, zm. 13.07.1921) - fizyk francuski znany głównie z badań nad zjawiskiem piezoelektrycznym oraz rejestracją obrazów barwnych. Za opracowanie techniki uzyskiwania barwnej fotografii otrzymał w w 1908 roku nagrodę Nobla z dziedziny fizyki.
• W 1891r Lippmann ogłosił, że udało mu się zarejestrować spectrum światła białego
• W następnym roku przedstawił cztery barwne fotografie 4x4cm
• W następnych latach wykonywał fotografie w formacie 6,5x9cm
• Używając technik fourierowskich rozwinął pierwszą teorię rejestracji obrazów monochromatycznych i kolorowych
Wady
• Złożona i wymagająca technika rejestracji
• Długie czasy ekspozycji
• Problemy z odtwarzaniem fotografii (zmiana barwy z kątem widzenia to opalizacja)
• Problemy z kopiowaniem fotografii
Fotografia barwna
Zdjęcie wykonane przez Gabriela Lippmanna w 1899 roku
Hologram gruby Denisyuka
Yuri Denisyuk
Yuri Denisyuk (27.07.1927-14.05.2006) wraz ze swoim holograficznym portretem. Radziecki fizyk urodzony w Soczi. Do prac nad holografią czerpał inspiracje z opowiadania SF „Statek kosmiczny”, napisanego przez Ivana Yefremova. Bohaterem opowiadania jest archeolog, który odnajduje szklany dysk. Patrząc na dysk archeolog widzi twarz pozaziemskiej istoty. Co ważne obraz jest w pełni trójwymiarowy i kolorowy - wygląda jak żywy. Po zapoznaniu się z techniką fotografii Lippmannowskiej Denisyuk zaczyna wierzyć w realność tego typu fotografii. Faktycznie niewielka modyfikacja techniki Lippamanna pozwoliła na uzyskanie dobrej jakości hologramów monochromatycznych, które możliwe były do oglądania w świetle białym. Rejestracja z użyciem trzech kolorowych laserów otworzyła drogę do barwnej holografii obrazowej.
Hologramy Tęczowe
Cyfrowo
Naśladując klasykę
00 exp zzxxpp rkrkiuu
zkiz
zm
R
ki
msgniww
wUzU
Rz
z
m
m
z
expatan12
exp
expexp,,
2
2
2
1
00
2
2
2
000 expexpexp
z
G
z
xxpw
iw
UrkiUI
02
2
002
2
2
22
0
2
0 cosexp22exp
Gx
z
p
zz
p xkw
UUww
UUI
0cos12
1 xx rkT
02
2
0
02
2
0
2
2
0
expexp4
expexp4
exp2
xx
z
xx
zz
r
rkiw
A
rkiw
A
w
AU
0
1
cos2
sinc2
1
xx
n
rknn
T
Soczewki holograficzne
Zastosowania
Holografia obrazowa
Holografia obrazowa
• Marzec 1984
Drukarki
Central to Spatial Imaging's research and development
program is the Lightgate digital hologram printer.
Continual development for more than six years has
maintained the Lightgate's position at the
forefront of digital hologram technology and it is now the
most widely used digital hologram printer in the world.
The latest model, the Lightgate B5, is a versatile and easy
to use holographic mastering system that is capable of
producing extremely sophisticated, high-resolution digital
surface-relief holograms of all types for security
and holographic packaging applications.
These include full colour 3D holographic stereograms
and virtually all types of conventional 'dot matrix'
holograms, diffractive patterns, OVD's and holographic
security features. Lightgate holograms are created by
recording millions of tiny
diffractive pixels, each only a few microns in diameter,
using multiple focussed laser beams.
Hologramy zabezpieczające
Interferometria
• IH czasu rzeczywistego
• IH wielokrotnej ekspozycji
• IH uśrednienia czasowego
Interferometria holograficzna wielokrotnej ekspozycji
Uśrednione po czasie
107Hz, 360Hz, 460Hz 863Hz
Head up displays
SLM
Pamięci
Pamięci
Czekolada holograficzna
Wymagania
• Podstawowy układ do rejestracji hologramu klasycznego
• Odtwarzanie hologramu klasycznego
• Warunki rejestracji hologramu klasycznego
• Właściwości klasycznych hologramów