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