Holografi - Holography

Farklı bakış açılarından çekilmiş tek bir hologramın iki fotoğrafı

Holografi , bir dalga cephesinin kaydedilmesini ve daha sonra yeniden oluşturulmasını sağlayan bir tekniktir . Holografi, en iyi üç boyutlu görüntüler üretme yöntemi olarak bilinir, ancak aynı zamanda çok çeşitli başka uygulamaları da vardır . Prensipte her tür dalga için hologram yapmak mümkündür .

Bir hologram , ilgilenilen dalga cephesi üzerine ikinci bir dalga cephesi (normalde referans ışını olarak adlandırılır) bindirilerek yapılır, böylece fiziksel bir ortama kaydedilen bir girişim deseni üretilir . Girişim desenini yalnızca ikinci dalga cephesi aydınlattığında , orijinal dalga cephesini yeniden oluşturmak için kırınıma uğrar. Hologramlar , iki dalga cephesini modelleyerek ve dijital olarak bir araya getirerek bilgisayar tarafından da oluşturulabilir . Elde edilen dijital görüntü daha sonra uygun bir maske veya film üzerine yazdırılır ve ilgili dalga cephesini yeniden oluşturmak için uygun bir kaynak tarafından aydınlatılır.

Genel bakış ve tarih

Macar - İngiliz fizikçi Dennis Gabor (Macarca: Gábor Dénes ) verildi Nobel Fizik Ödülü "onun buluşu ve holografik yöntemin geliştirilmesi için" 1971 yılında.

1940'ların yapılan bu çalışmalar, dahil olmak üzere diğer bilim adamları tarafından röntgen mikroskobu alanında öncü çalışmalar üzerine inşa edilmiştir Mieczysław Wolfke 1920 yılında ve William Lawrence Bragg 1939 yılında bu keşif iyileştirilmesi içine araştırma beklenmedik bir sonucu olduğunu elektron mikroskopları de İngiliz Thomson-Houston içinde şirketi (BTH) Rugby , İngiltere ve şirket dosyalanmış patent Aralık 1947 (patent GB685286) içinde. Orijinal olarak icat tekniği halen kullanılan elektron mikroskobu o olarak bilinir, elektron holografi , ama optik holografi gerçekten gelişimine kadar ilerlemek vermedi lazer kelimesi 1960 yılında holografi gelen Yunan kelimelerinden ὅλος ( Holos ; "Bütün ") ve γραφή ( graphē ; " yazma " veya " çizim ").

Hologram, kırınım kullanarak bir 3B ışık alanını yeniden üretebilen bir girişim deseninin kaydıdır . Yeniden üretilen ışık alanı , orijinal sahnenin derinliğine, paralaksına ve diğer özelliklerine hala sahip olan bir görüntü üretebilir . Hologram, bir mercek tarafından oluşturulan bir görüntüden ziyade, bir ışık alanının fotoğrafik kaydıdır . Holografik ortam, örneğin bir holografik işlem tarafından üretilen nesne (bir hologram olarak adlandırılabilir), dağınık ortam ışığı altında bakıldığında genellikle anlaşılmazdır . Fotoğraf ortamının opaklığı , yoğunluğu veya yüzey profilindeki varyasyonların bir girişim modeli olarak ışık alanının bir kodlamasıdır . Uygun şekilde aydınlatıldığında, girişim deseni ışığı kırarak orijinal ışık alanının doğru bir yeniden üretimine dönüştürür ve içindeki nesneler , farklı bakış açılarıyla gerçekçi bir şekilde değişen paralaks ve perspektif gibi görsel derinlik ipuçları sergiler . Yani görüntünün farklı açılardan görünümü, benzer açılardan bakılan konuyu temsil eder. Bu anlamda, hologramlar sadece derinlik yanılsamasına sahip değildir, aynı zamanda gerçekten üç boyutlu görüntülerdir.

Dieter Jung tarafından yatay simetrik metin

Geliştirilmesi lazer kaydedildi 3D tarafından 1962 yılında yapılacak nesneleri ilk pratik optik hologramlar etkin Yuri Denisyuk Sovyetler Birliği tarafından Emmett Leith'in ve Juris Upatnieks de Michigan Üniversitesi , ABD. İlk hologramlar , kayıt ortamı olarak gümüş halid fotoğraf emülsiyonlarını kullandı . Üretilen ızgara gelen ışığın çoğunu emdiği için çok verimli değillerdi. İletimdeki varyasyonu kırılma indisindeki bir varyasyona ("ağartma" olarak bilinir) dönüştürmek için çeşitli yöntemler geliştirildi ve bu da çok daha verimli hologramların üretilmesini sağladı.

Optik holografi , ışık alanını kaydetmek için bir lazer ışığına ihtiyaç duyar . İlk günlerinde, holografi yüksek güçlü ve pahalı lazerler gerektiriyordu, ancak şu anda, DVD kaydedicilerde bulunan ve diğer yaygın uygulamalarda kullanılanlar gibi seri üretilen düşük maliyetli lazer diyotlar , hologram yapmak için kullanılabilir ve holografi üretti. düşük bütçeli araştırmacılar, sanatçılar ve özel hobiler için çok daha erişilebilir. Bir mikroskobik kaydedilen sahne boyunca ayrıntı düzeyi çoğaltılabilir. Ancak 3 boyutlu görüntü lazer olmayan ışıkla görüntülenebilir. Bununla birlikte, yaygın uygulamada, hologramı görüntülemek ve bazı durumlarda bunu yapmak için lazer aydınlatması ihtiyacını ortadan kaldırmak için büyük görüntü kalitesinden ödün verilir. Holografik portre, hareket halindeki nesneleri aşırı hareket toleranssız holografik kayıt işleminin gerektirdiği kadar mükemmel bir şekilde optik olarak "dondurmak" için gerekli olacak tehlikeli yüksek güçlü darbeli lazerlerden kaçınmak için genellikle holografik olmayan bir ara görüntüleme prosedürüne başvurur. Hologramlar artık hiç var olmayan nesneleri veya sahneleri göstermek için tamamen bilgisayar tarafından oluşturulabilir. Üretilen çoğu hologram statik nesnelerdendir, ancak değişen sahneleri holografik hacimsel bir ekranda görüntülemek için sistemler şimdi geliştirilmektedir.

Holografi, yüzeysel olarak benzer sonuçlar üretebilen, ancak geleneksel lens görüntülemeye dayanan lentiküler ve diğer önceki otostereoskopik 3D görüntüleme teknolojilerinden farklıdır . Özel gözlüklerin veya diğer ara optiklerin yardımını gerektiren görüntüler, Pepper's Ghost gibi sahne yanılsamaları ve diğer olağandışı, şaşırtıcı veya görünüşte büyülü görüntüler genellikle yanlış bir şekilde hologram olarak adlandırılır.

Aynı zamanda , iki boyutlu bir yüzey üzerinde aynasallıkların hareketini kontrol ederek üç boyutlu görüntüler oluşturmaya yönelik bir teknik olan aynasal holografiden de farklıdır . Girişim ve kırınım kullanarak değil, ışık ışınları demetlerini yansıtıcı veya kırıcı olarak manipüle ederek çalışır.

Holografi, diğer birçok dalga türüyle de kullanılır .

Nasıl çalışır

Bir hologram kaydetme
Bir hologramın yeniden yapılandırılması
Bu, mikroskopla görüntülenen ağartılmamış bir transmisyon hologramının küçük bir parçasının fotoğrafıdır. Hologram, bir oyuncak kamyonet ve arabanın görüntülerini kaydetti. Bu kalıptan hologramın konusunu ayırt etmek, bir CD yüzeyine bakarak hangi müziğin kaydedildiğini belirlemekten daha mümkün değildir . Holografik bilgi benek deseni ile kaydedilir .

Holografi, bir ışık alanının (genellikle nesnelerden saçılan bir ışık kaynağının sonucudur) kaydedilmesini ve daha sonra orijinal nesnelerin olmaması nedeniyle orijinal ışık alanı artık mevcut olmadığında yeniden oluşturulmasını sağlayan bir tekniktir. Holografi, müzik aletleri veya ses telleri gibi titreşen madde tarafından oluşturulan bir ses alanının , orijinal titreşen maddenin varlığı olmadan daha sonra yeniden üretilebilecek şekilde kodlandığı ses kaydına biraz benzer olarak düşünülebilir . Ancak, bir ses alanının herhangi bir dinleme açısının reprodüksiyonda yeniden üretilebildiği Ambisonic ses kaydına daha da benzer .

Lazer

Lazer holografisinde, hologram, rengi çok saf ve bileşiminde düzenli olan bir lazer ışığı kaynağı kullanılarak kaydedilir . Çeşitli kurulumlar kullanılabilir ve çeşitli hologram türleri yapılabilir, ancak hepsi farklı yönlerden gelen ışığın etkileşimini içerir ve bir plaka , film veya diğer ortamın fotoğrafik olarak kaydettiği mikroskobik bir girişim deseni üretir .

Yaygın bir düzenlemede, lazer ışını, biri nesne ışını ve diğeri referans ışını olarak bilinen ikiye bölünür . Nesne ışını bir mercekten geçirilerek genişletilir ve konuyu aydınlatmak için kullanılır. Kayıt ortamı, bu ışığın özne tarafından yansıtıldıktan veya saçıldıktan sonra ona çarpacağı yerde bulunur. Ortamın kenarları nihayetinde konunun görüldüğü bir pencere görevi görecektir, bu nedenle konumu bu akılda tutularak seçilir. Referans ışını genişletilir ve istenen girişim desenini oluşturmak için özneden gelen ışıkla etkileşime girdiği ortam üzerinde doğrudan parlayacak hale getirilir.

Geleneksel fotoğrafçılık gibi, holografi de kayıt ortamını doğru şekilde etkilemek için uygun bir pozlama süresi gerektirir . Geleneksel fotoğrafçılıktan farklı olarak, pozlama sırasında ışık kaynağı, optik elemanlar, kayıt ortamı ve özne, ışığın dalga boyunun yaklaşık dörtte biri içinde birbirine göre hareketsiz kalmalıdır, aksi takdirde girişim deseni bulanıklaşacaktır. ve hologram bozuldu. Canlı denekler ve bazı kararsız malzemelerle, bu ancak çok yoğun ve son derece kısa bir lazer ışığı darbesi kullanıldığında mümkündür; bu, nadir görülen ve bilimsel ve endüstriyel laboratuvar ortamlarının dışında nadiren yapılan tehlikeli bir prosedürdür. Çok daha düşük güçlü sürekli çalışan bir lazer kullanılarak birkaç saniye ile birkaç dakika arasında süren maruziyetler tipiktir.

aparat

Işık huzmesinin bir kısmı doğrudan kayıt ortamına, diğer kısmı da nesne üzerine, saçılan ışığın bir kısmı kayıt ortamına düşecek şekilde parlatılarak bir hologram yapılabilir. Bir hologramı kaydetmek için daha esnek bir düzenleme, lazer ışınının onu farklı şekillerde değiştiren bir dizi öğe aracılığıyla hedeflenmesini gerektirir. İlk eleman, ışını , her biri farklı yönlere yönlendirilmiş iki özdeş kirişe bölen bir ışın ayırıcıdır :

  • Bir ışın ("aydınlatma" veya "nesne ışını" olarak bilinir) mercekler kullanılarak yayılır ve aynalar kullanılarak sahneye yönlendirilir . Sahneden saçılan (yansıyan) ışığın bir kısmı daha sonra kayıt ortamına düşer.
  • İkinci ışın ('referans ışını' olarak bilinir) de lenslerin kullanımı yoluyla yayılır, ancak sahne ile temas etmeyecek şekilde yönlendirilir ve bunun yerine doğrudan kayıt ortamına gider.

Kayıt ortamı olarak birkaç farklı malzeme kullanılabilir. En yaygın olanlardan biri, fotoğraf filmine çok benzeyen bir filmdir ( gümüş halojenür fotoğraf emülsiyonu ), ancak çok daha yüksek ışıkla reaktif tanecik konsantrasyonuna sahiptir, bu da onu hologramların gerektirdiği çok daha yüksek çözünürlüğe sahip hale getirir . Bu kayıt ortamının bir katmanı (örneğin, gümüş halojenür), genellikle cam olan ancak plastik de olabilen şeffaf bir alt tabakaya eklenir.

İşlem

İki lazer ışını kayıt ortamına ulaştığında, ışık dalgaları kesişir ve birbirleriyle etkileşime girer. Kayıt ortamına basılan bu girişim desenidir. Desenin kendisi görünüşte rastgeledir, çünkü sahne ışığının orijinal ışık kaynağına müdahale etme şeklini temsil eder - ancak orijinal ışık kaynağının kendisini değil. Girişim deseni , içeriğin görüntülenmesi için belirli bir anahtara - orijinal ışık kaynağına - ihtiyaç duyan, sahnenin kodlanmış bir versiyonu olarak düşünülebilir .

Bu eksik anahtar daha sonra geliştirilen film üzerine hologramı kaydetmek için kullanılana benzer bir lazer parlatılarak sağlanır. Bu ışın hologramı aydınlattığında, hologramın yüzey deseni tarafından kırılır. Bu, sahne tarafından orijinal olarak üretilen ve holograma saçılana benzer bir ışık alanı üretir.

Fotoğrafla karşılaştırma

Holografi, sıradan fotoğrafçılıktan farklılıklarının incelenmesiyle daha iyi anlaşılabilir :

  • Bir hologram, orijinal sahneden gelen ışığın, bir fotoğraftaki gibi tek bir yönden değil, bir dizi yöne dağılmış olarak bilgi kaydını temsil eder. Bu, sahnenin hala oradaymış gibi bir dizi farklı açılardan görülmesini sağlar.
  • Normal ışık kaynakları (güneş ışığı veya elektrik aydınlatması) kullanılarak bir fotoğraf kaydedilebilirken, bir hologramı kaydetmek için bir lazer gerekir.
  • Fotoğrafta görüntüyü kaydetmek için bir lens gereklidir, oysa holografide nesneden gelen ışık doğrudan kayıt ortamına saçılır.
  • Bir holografik kayıt, kayıt ortamına yönlendirilecek ikinci bir ışık huzmesi (referans huzmesi) gerektirir.
  • Bir fotoğraf, çok çeşitli aydınlatma koşullarında görüntülenebilirken, hologramlar yalnızca çok özel aydınlatma biçimleriyle görüntülenebilir.
  • Bir fotoğraf ikiye kesildiğinde, her parça sahnenin yarısını gösterir. Bir hologram yarıya indirildiğinde, tüm sahne her parçada hala görülebilir. Bir içinde her bir nokta ise, çünkü bu fotoğraf yalnızca olay yerine tek bir noktadan ışık dağılmış temsil, her bir nokta bir holografik kayıt üzerinde saçılan ışık hakkında bilgi içerir , her noktada sahnede. Bir evin dışındaki bir sokağı 120 cm × 120 cm (4 ft × 4 ft) pencereden, ardından 60 cm × 120 cm (2 ft × 4 ft) pencereden izlemek olarak düşünülebilir. Aynı şeyleri daha küçük pencereden görebilir (görüş açısını değiştirmek için kafayı hareket ettirerek), ancak izleyici 120 cm (4 ft) pencereden bir kerede daha fazlasını görebilir .
  • Bir fotoğraf, yalnızca ilkel bir üç boyutlu etkiyi yeniden üretebilen iki boyutlu bir temsildir, oysa bir hologramın yeniden oluşturulmuş görüntüleme aralığı , orijinal sahnede mevcut olan çok daha fazla derinlik algısı ipucu ekler . Bu ipuçları insan beyni tarafından tanınır ve orijinal sahnenin görüntülendiği zamanki gibi üç boyutlu bir görüntünün aynı algısına çevrilir.
  • Bir fotoğraf, orijinal sahnenin ışık alanını net bir şekilde haritalandırır. Geliştirilen hologramın yüzeyi, kaydettiği sahneyle hiçbir ilgisi yokmuş gibi görünen çok ince, görünüşte rastgele bir desenden oluşuyor.

holografi fiziği

Süreci daha iyi anlamak için girişim ve kırınım anlamak gerekir . Girişim, bir veya daha fazla dalga cephesi üst üste bindiğinde meydana gelir . Kırınım, bir dalga cephesi bir nesneyle karşılaştığında meydana gelir. Holografik bir yeniden yapılandırma üretme süreci, aşağıda tamamen girişim ve kırınım açısından açıklanmıştır. Biraz basitleştirilmiştir, ancak holografik sürecin nasıl çalıştığına dair bir anlayış verecek kadar doğrudur.

Bu kavramlara aşina olmayanlar için, bu makaleyi daha fazla okumadan önce bu makaleleri okumada fayda var.

Düzlem dalga cepheleri

Bir kırınım ızgarası , tekrar eden bir desene sahip bir yapıdır. Basit bir örnek, düzenli aralıklarla kesilmiş yarıkları olan bir metal plakadır. Bir ızgaraya gelen bir ışık dalgası birkaç dalgaya bölünür; bu kırınım dalgalarının yönü, ızgara aralığı ve ışığın dalga boyu tarafından belirlenir.

Aynı ışık kaynağından gelen iki düzlem dalgayı bir holografik kayıt ortamına bindirerek basit bir hologram yapılabilir . İki dalga , yoğunluğu ortam boyunca sinüzoidal olarak değişen bir düz çizgi saçak deseni vererek girişim yapar . Saçak deseninin aralığı, iki dalga arasındaki açı ve ışığın dalga boyu tarafından belirlenir.

Kaydedilen ışık modeli bir kırınım ızgarasıdır. Onu oluşturmak için kullanılan dalgalardan sadece biri tarafından aydınlatıldığında, kırınımlı dalgalardan birinin ikinci dalganın orijinal olarak geldiği açıyla ortaya çıktığı ve böylece ikinci dalganın 'yeniden yapılandırıldığı' gösterilebilir. Böylece kaydedilen ışık modeli, yukarıda tanımlandığı gibi bir holografik kayıttır.

Nokta kaynakları

Sinüzoidal bölge plakası

Kayıt ortamı bir nokta kaynağı ve normal olarak gelen bir düzlem dalgası ile aydınlatılırsa, ortaya çıkan model, odak uzaklığı nokta kaynağının ve kayıt düzleminin ayrılmasına eşit olan bir negatif Fresnel lensi gibi davranan bir sinüzoidal bölge plakasıdır .

Düzlem dalga cephesi negatif bir merceği aydınlattığında, merceğin odak noktasından uzaklaşıyormuş gibi görünen bir dalgaya genişler. Bu nedenle, kaydedilen model orijinal düzlem dalga ile aydınlatıldığında, ışığın bir kısmı orijinal küresel dalgaya eşdeğer bir ıraksayan ışına kırılır; nokta kaynağının holografik kaydı oluşturuldu.

Düzlem dalga kayıt sırasında normal olmayan bir açıyla geldiğinde, oluşan model daha karmaşıktır, ancak orijinal açıdan aydınlatılırsa yine de negatif bir mercek gibi davranır.

Karmaşık nesneler

Karmaşık bir nesnenin hologramını kaydetmek için, bir lazer ışını önce iki ışık huzmesine bölünür. Bir ışın nesneyi aydınlatır ve ardından ışığı kayıt ortamına saçar. Kırınım teorisine göre, nesnedeki her nokta bir nokta ışık kaynağı olarak hareket eder, bu nedenle kayıt ortamının ortamdan farklı mesafelerde bulunan bir dizi nokta kaynağı tarafından aydınlatıldığı düşünülebilir.

İkinci (referans) ışın, kayıt ortamını doğrudan aydınlatır. Her nokta kaynak dalgası, kayıt ortamında kendi sinüzoidal bölge plakasına yol açarak referans ışınına müdahale eder. Ortaya çıkan desen, yukarıdaki fotoğrafta olduğu gibi rastgele ( benek ) bir desen oluşturmak için bir araya gelen tüm bu 'bölge plakalarının' toplamıdır .

Hologram, orijinal referans ışını tarafından aydınlatıldığında, bireysel bölge plakalarının her biri, onu üreten nesne dalgasını yeniden yapılandırır ve bu bireysel dalga cepheleri, nesne ışınının tamamını yeniden yapılandırmak için birleştirilir. İzleyici, nesneden kayıt ortamına saçılan dalga cephesi ile aynı olan bir dalga cephesi algılar, böylece nesne kaldırılmış olsa bile hala yerindeymiş gibi görünür.

Uygulamalar

Sanat

Başlangıçta sanatçılar holografinin potansiyelini bir araç olarak gördüler ve çalışmalarını yaratmak için bilim laboratuvarlarına erişim sağladılar. Bazı holograflar kendilerini hem sanatçı hem de bilim adamı olarak görse de, holografik sanat genellikle bilim adamları ve sanatçılar arasındaki işbirliklerinin sonucudur.

Salvador Dalí , holografiyi sanatsal olarak kullanan ilk kişi olduğunu iddia etti. O kesinlikle bunu yapan ilk ve en iyi bilinen sürrealistti, ancak 1972 New York Dalí hologram sergisinden önce , 1968'de Michigan'daki Cranbrook Sanat Akademisi'nde düzenlenen holografik sanat sergisi ve Ulusal medyanın ilgisini çeken 1970 yılında New York'taki Finch College galerisi. Büyük Britanya'da, Margaret Benyon 1960'ların sonlarında holografiyi sanatsal bir araç olarak kullanmaya başladı ve 1969'da Nottingham Üniversitesi sanat galerisinde kişisel bir sergi açtı. Bunu 1970'de Londra'daki Lisson Gallery'de kişisel sergisi izledi. "hologramların ve stereoskopik resimlerin ilk Londra fuarı" olarak faturalandırıldı.

1970'lerde, her biri kendi holografi yaklaşımına sahip bir dizi sanat stüdyosu ve okul kuruldu. Özellikle, Lloyd Cross tarafından kurulan San Francisco Holografi Okulu, Rosemary (Posy) H. Jackson tarafından kurulan New York'taki Holografi Müzesi, Londra'daki Kraliyet Sanat Koleji ve Tung Jeong tarafından düzenlenen Lake Forest College Sempozyumları vardı . Bu stüdyoların hiçbiri hala mevcut değil; ancak New York'ta Holografik Sanatlar Merkezi ve Seul'de sanatçılara eser yaratıp sergileyebilecekleri bir yer sunan HOLOcenter vardır.

1980'lerde, holografi ile çalıştı birçok sanatçı ABD, Harriet Casdin-Silver gibi, sanat dünyasında bu sözde "yeni orta" yayılmasını sağladı Dieter Jung Almanya'nın ve Moyses Baumstein ait Brezilya , her bir heykelin veya nesnenin basit holografik reprodüksiyonundan kaçınarak, üç boyutlu çalışma ile kullanmak için uygun bir "dil" arıyor. Örneğin Brezilya'da birçok somut şair (Augusto de Campos, Décio Pignatari, Julio Plaza ve José Wagner Garcia, Moysés Baumstein ile bağlantılı ) holografide kendilerini ifade etmenin ve Beton Şiiri yenilemenin bir yolunu buldular .

Küçük ama aktif bir grup sanatçı hala holografik unsurları işlerine entegre ediyor. Bazıları yeni holografik tekniklerle ilişkilidir; örneğin, sanatçı Matt Brand, aynasal holografiden kaynaklanan görüntü bozulmasını ortadan kaldırmak için hesaplamalı ayna tasarımı kullandı .

MIT Müzesi ve Jonathan Ross'un her ikisi de kapsamlı holografi koleksiyonlarına ve çevrimiçi sanat hologramları kataloglarına sahiptir.

Veri depolama

Holografik veri depolama , kristaller veya fotopolimerler içinde yüksek yoğunlukta bilgi depolayabilen bir tekniktir. Birçok elektronik ürün depolama aygıtları içerdiğinden, büyük miktarda bilgiyi bir tür ortamda saklama yeteneği büyük önem taşır. Blu-ray Disk gibi mevcut depolama teknikleri olası veri yoğunluğunun sınırına ulaştığından (yazı ışınlarının kırınımla sınırlı boyutu nedeniyle), holografik depolamanın yeni nesil popüler depolama ortamı olma potansiyeli vardır. Bu tür veri depolamanın avantajı, sadece yüzey yerine kayıt ortamının hacminin kullanılmasıdır. Şu anda mevcut olan SLM'ler , 1024×1024 bit çözünürlükte saniyede yaklaşık 1000 farklı görüntü üretebilir. Doğru türde ortamla (muhtemelen LiNbO 3 gibi bir şey yerine polimerler ), bu yaklaşık saniyede bir gigabit yazma hızıyla sonuçlanır . Okuma hızları bunu aşabilir ve uzmanlar saniyede bir terabit okumanın mümkün olduğuna inanıyor .

2005 yılında, Optware ve Maxell gibi şirketler, verileri potansiyel olarak 3,9 TB'a depolamak için holografik bir katman kullanan 120 mm'lik bir disk üretti , bu biçim Holografik Çok Yönlü Disk olarak adlandırıldı . Eylül 2014 itibariyle hiçbir ticari ürün piyasaya sürülmemiştir.

Başka bir şirket olan InPhase Technologies rakip bir format geliştiriyordu, ancak 2011'de iflas etti ve tüm varlıkları Akonia Holographics, LLC'ye satıldı.

Birçok holografik veri depolama modeli, kaydedilen her bir hologramın büyük miktarda veri tuttuğu "sayfa tabanlı" depolamayı kullansa da, mikrometre altı boyutlu "mikrohologramların" kullanılmasına yönelik daha yakın tarihli araştırmalar, birkaç potansiyel 3D optik veri depolama çözümüyle sonuçlandı . Veri depolamaya yönelik bu yaklaşım, sayfa tabanlı depolamanın yüksek veri hızlarına ulaşamazken, toleranslar, teknolojik engeller ve ticari bir ürün üretmenin maliyeti önemli ölçüde daha düşüktür.

dinamik holografi

Statik holografide kayıt, geliştirme ve yeniden yapılandırma sırayla gerçekleşir ve kalıcı bir hologram üretilir.

Ayrıca geliştirme sürecine ihtiyaç duymayan ve çok kısa sürede hologram kaydı yapabilen holografik materyaller de bulunmaktadır. Bu, kişinin bazı basit işlemleri tamamen optik bir şekilde gerçekleştirmek için holografiyi kullanmasına izin verir. Bu tür gerçek zamanlı hologramların uygulamalarına örnekler arasında faz eşlenik aynalar (ışığın "zamanın tersine çevrilmesi"), optik önbellek bellekleri, görüntü işleme (zamanla değişen görüntülerin model tanıma) ve optik hesaplama yer alır .

İşlem tüm görüntü üzerinde paralel olarak gerçekleştirildiğinden, işlenen bilgi miktarı çok yüksek (terabit/sn) olabilir. Bu, bir mikrosaniye mertebesinde olan kayıt süresinin elektronik bir bilgisayarın işlem süresine kıyasla hala çok uzun olduğu gerçeğini telafi eder . Dinamik bir hologram tarafından gerçekleştirilen optik işlem, elektronik işlemeden çok daha az esnektir. Bir tarafta, işlemin her zaman tüm görüntü üzerinde yapılması gerekir ve diğer tarafta, bir hologramın yapabileceği işlem temelde ya bir çarpma ya da bir faz çekimidir. Optikte, toplama ve Fourier dönüşümü lineer malzemelerde zaten kolaylıkla gerçekleştirilir, ikincisi sadece bir mercekle. Bu, görüntüleri optik bir şekilde karşılaştıran bir cihaz gibi bazı uygulamaları etkinleştirir.

Dinamik holografi için yeni doğrusal olmayan optik malzemelerin araştırılması aktif bir araştırma alanıdır. En yaygın malzemeler fotorefraktif kristallerdir , ancak yarı iletkenlerde veya yarı iletken heteroyapılarda ( kuantum kuyuları gibi ), atomik buharlarda ve gazlarda, plazmalarda ve hatta sıvılarda hologramlar oluşturmak mümkün olmuştur.

Özellikle umut verici bir uygulama, optik faz konjugasyonudur . Bir ışık huzmesinin sapan bir ortamdan geçerken aldığı dalga cephesi distorsiyonlarının, onu konjuge fazlı aynı saptırıcı ortamdan geri göndererek ortadan kaldırmasını sağlar. Bu, örneğin, atmosferik türbülansı (yıldız ışığının parıldamasına neden olan fenomen) telafi etmek için boş uzay optik iletişiminde yararlıdır.

Hobi kullanımı

Ulaşılan Barış , amatör Dave Battin tarafından bir Denisyuk DCG hologramı

Holografinin başlangıcından beri, amatör deneyciler kullanımlarını araştırdılar.

1971'de Lloyd Cross , San Francisco Holografi Okulu'nu açtı ve amatörlere sadece küçük (tipik olarak 5 mW) bir helyum-neon lazer ve ucuz ev yapımı ekipman kullanarak hologramların nasıl yapılacağını öğretti . Holografinin , ilgili tüm öğeleri yerinde kilitlemek ve girişim saçaklarını bulanıklaştırabilecek ve hologramı mahvedebilecek herhangi bir titreşimi sönümlemek için çok pahalı bir metal optik masa düzeni gerektirmesi gerekiyordu . Cross'in ev demlemek alternatif olarak kum karışımından yapılmış kül blok zemin titreşimlerden izole etmek eski lastikler yığınlarının üzerinde desteklenen bir kontrplak üzerinde istinat duvarı, ve toz kaldırmak için yıkanmış kum ile doldurulmuş. Lazer, kül blok duvarının üzerine güvenli bir şekilde monte edildi. Lazer ışınını yönlendirmek, bölmek ve genişletmek için gerekli olan aynalar ve basit lensler, istenilen yerlerde kuma yapıştırılan kısa boy PVC borulara yapıştırıldı. Özne ve fotoğrafik plaka tutucu, sandbox içinde benzer şekilde desteklenmiştir. Holograf oda ışığını kapattı, lazer ışınını kaynağının yakınında küçük bir röle kontrollü deklanşör kullanarak engelledi, karanlıkta tutucuya bir plaka yerleştirdi, odadan ayrıldı, her şeyin oturması için birkaç dakika bekledi, sonra pozlamayı yaptı. lazer deklanşörünü uzaktan çalıştırarak.

Bu holografların çoğu sanat hologramları üretmeye devam edecekti. 1983 yılında, San Francisco Holografi Okulu'nun kurucularından ve tanınmış bir holografik sanatçı olan Fred Unterseher, evde hologram yapmak için okunması kolay bir kılavuz olan Holografi El Kitabı'nı yayınladı . Bu, yeni bir holograf dalgası getirdi ve o sırada mevcut olan AGFA gümüş halojenür kayıt materyallerini kullanmak için basit yöntemler sağladı .

2000 yılında, Frank DeFreitas yayınlanan Shoebox Holografi Kitabı ve ucuz kullanımını tanıttı Lazer işaretleme sayısız için hobi . Uzun yıllar boyunca, yarı iletken lazer diyotların belirli özelliklerinin onları hologram oluşturmak için neredeyse işe yaramaz hale getirdiği varsayılmıştı , ancak sonunda pratik deney testine tabi tutulduklarında, bunun sadece doğru olmadığı değil, aynı zamanda bazılarının aslında geleneksel helyum-neon gaz lazerlerinden çok daha büyük bir tutarlılık uzunluğu sağladı . Bu amatörler için çok önemli bir gelişmeydi, çünkü kırmızı lazer diyotların fiyatı 1980'lerin başında yüzlerce dolardan 1990'ların sonlarında DVD oynatıcıların bir parçası olarak kitlesel pazara girdikten sonra yaklaşık 5 dolara düştü . Şimdi, dünya çapında binlerce amatör holograf var.

2000 yılının sonlarında, ucuz lazer işaretçi diyotlara sahip holografi kitleri ana akım tüketici pazarına girdi. Bu kitler, öğrencilerin, öğretmenlerin ve hobicilerin özel ekipman olmadan çeşitli türlerde hologramlar yapmalarını sağladı ve 2005 yılına kadar popüler hediyelik eşyalar haline geldi . 2003 yılında kendi kendini geliştiren plakalara sahip holografi kitlerinin piyasaya sürülmesi, hobilerin zahmetsizce hologramlar oluşturmasını mümkün kıldı. ıslak kimyasal işleme.

2006'da, çok sayıda fazla sayıda holografi kalitesinde yeşil lazer (Coherent C315) kullanıma sunuldu ve dikromatlı jelatin (DCG) holografisini amatör holografçıların erişimine sundu. Holografi topluluğu, DCG'nin yeşil ışığa karşı inanılmaz duyarlılığına şaşırdı . Bu duyarlılığın gereksiz yere hafif olacağı ya da hiç olmayacağı varsayılmıştı. Jeff Blyth, bu yeni lazerlere karşı hızı ve hassasiyeti artırmak için DCG'nin G307 formülasyonu ile yanıt verdi.

Holografi kalitesinde gümüş halojenür levha ve filmlerin eski büyük tedarikçileri olan Kodak ve Agfa artık piyasada değil. Diğer üreticiler boşluğu doldurmaya yardımcı olurken, birçok amatör artık kendi malzemelerini yapıyor. Favori formülasyonlar, dikromatlı jelatin, Metilen-Mavi-duyarlı dikromatlı jelatin ve difüzyon yöntemi gümüş halojenür müstahzarlarıdır. Jeff Blyth, bunları küçük bir laboratuvarda veya garajda yapmak için çok doğru yöntemler yayınladı.

Küçük bir amatör grup, canlı öznelerin ve diğer sabit olmayan veya hareketli nesnelerin hologramlarını yapmak için kendi darbeli lazerlerini bile inşa ediyor.

Holografik interferometri

Holografik interferometri (HI), optik olarak pürüzlü yüzeylere sahip nesnelerin statik ve dinamik yer değiştirmelerinin optik interferometrik hassasiyetle (yani bir ışık dalga boyunun kesirleriyle) ölçülmesini sağlayan bir tekniktir. Aynı zamanda, örneğin sıvı akışının görselleştirilmesini ve analiz edilmesini sağlayan şeffaf ortamdaki optik yol uzunluğu varyasyonlarını tespit etmek için de kullanılabilir. Radyasyon dozimetrisinde yüzeyin şeklini veya izodoz bölgelerini temsil eden konturlar oluşturmak için de kullanılabilir.

Mühendislik yapılarında stres, gerinim ve titreşimi ölçmek için yaygın olarak kullanılmaktadır.

interferometrik mikroskopi

Hologram, alanın genliği ve fazı hakkındaki bilgileri tutar. Birkaç hologram, çeşitli yönlere yayılan aynı ışık dağılımı hakkında bilgi tutabilir. Bu tür hologramların sayısal analizi, bir kişinin büyük sayısal açıklığı taklit etmesine izin verir , bu da sırayla, optik mikroskopi çözünürlüğünün arttırılmasını sağlar . Karşılık gelen tekniğe interferometrik mikroskopi denir . İnterferometrik mikroskopinin son başarıları, kişinin çeyrek dalga boyu çözünürlük sınırına yaklaşmasını sağlar.

Sensörler veya biyosensörler

Hologram, saçak periyodikliğinde veya kırılma indeksinde, dolayısıyla holografik yansımanın renginde bir değişiklik oluşturan belirli moleküllerle etkileşime giren modifiye edilmiş bir malzeme ile yapılır.

Güvenlik

Alman kimlik kartında güvenlik unsuru olarak Identigram

Hologramlar, pahalı, özel ve teknolojik olarak gelişmiş ekipman gerektiren bir ana hologramdan kopyalandıkları ve bu nedenle dövülmeleri zor olduğu için yaygın olarak güvenlik için kullanılır . Brezilya 20, 50 ve 100 real banknotları gibi birçok para biriminde yaygın olarak kullanılırlar ; İngiliz 5, 10 ve 20 poundluk banknotlar; Güney Kore 5000, 10.000 ve 50.000 wonluk banknotlar; Japon 5000 ve 10.000 yen banknotları, Hint 50, 100, 500 ve 2000 rupi banknotları; ve şu anda dolaşımda olan Kanada doları , Hırvat kunası , Danimarka kronu ve Euro'nun tüm banknotları . Ayrıca kredi ve banka kartlarının yanı sıra pasaportlarda , kimlik kartlarında, kitaplarda , gıda ambalajlarında, DVD'lerde ve spor ekipmanlarında da bulunabilirler. Bu tür hologramlar, hızlı hareket eden tüketim malları için ambalaj üzerine lamine edilmiş yapışkan şeritlerden elektronik ürünler üzerindeki holografik etiketlere kadar çeşitli biçimlerde gelir . Kimlikleri korumak ve orijinal makaleleri sahte ürünlerden ayırmak için genellikle metinsel veya resimli öğeler içerirler .

Diğer uygulamalar

Holografik tarayıcılar, bir paketin üç boyutlu boyutunu belirlemek için postanelerde, daha büyük nakliye firmalarında ve otomatik konveyör sistemlerinde kullanılmaktadır. Genellikle, malların toplu sevkiyatı için bir kamyon veya palet gibi belirli hacimlerin otomatik olarak önceden paketlenmesine izin vermek için kontrol terazileriyle birlikte kullanılırlar . Elastomerlerde üretilen hologramlar, elastikliği ve sıkıştırılabilirliği nedeniyle stres-gerinim raportörleri olarak kullanılabilir, uygulanan basınç ve kuvvet, yansıyan dalga boyu ve dolayısıyla rengi ile ilişkilidir. Holografi tekniği, radyasyon dozimetrisi için de etkin bir şekilde kullanılabilir.

Yüksek güvenlikli tescil plakaları

Otomobil ve motosiklet gibi araçların plakalarında yüksek güvenlikli hologramlar kullanılabilir. Nisan 2019 itibarıyla, Hindistan'ın bazı bölgelerinde, özellikle araba hırsızlığı durumlarında, tanımlama ve güvenliğe yardımcı olması için araçlarda holografik plaka kullanılması zorunludur. Bu tür plakalar, araçların elektronik verilerini tutar ve özgün bir kimlik numarasına ve orijinalliği gösteren bir çıkartmaya sahiptir.

Optik olmayan holografi

Prensip olarak, herhangi bir dalga için bir hologram yapmak mümkündür .

Elektron holografisi , holografi tekniklerinin ışık dalgalarından ziyade elektron dalgalarına uygulanmasıdır. Elektron holografisi, Dennis Gabor tarafından çözünürlüğü iyileştirmek ve transmisyon elektron mikroskobunun sapmalarını önlemek için icat edildi . Manyetik ve elektrik alanlar numuneden geçen girişim yapan dalganın fazını değiştirebildiğinden, günümüzde ince filmlerdeki elektrik ve manyetik alanları incelemek için yaygın olarak kullanılmaktadır. Elektron holografisi ilkesi, girişim litografisine de uygulanabilir .

Akustik holografi , bir dizi basınç ve/veya parçacık hızı dönüştürücü aracılığıyla kaynaktan uzaktaki akustik parametreleri ölçerek bir kaynağın yakınındaki ses alanını tahmin etmek için kullanılan bir yöntemdir. Akustik holografide yer alan ölçüm teknikleri, başta ulaşım, araç ve uçak tasarımı ve NVH olmak üzere çeşitli alanlarda giderek daha popüler hale gelmektedir. Akustik holografinin genel fikri, yakın alan akustik holografisi (NAH) ve istatistiksel olarak optimal yakın alan akustik holografisi (SONAH) gibi farklı versiyonlara yol açmıştır. Ses yorumlama için, dalga alanı sentezi en ilgili prosedürdür.

Atomik holografi, atom optiğinin temel elementlerinin geliştirilmesinden evrimleşmiştir . Fresnel kırınım merceği ve atomik aynalar ile atomik holografi, atomik ışınların fiziğinin (ve uygulamalarının) gelişiminde doğal bir adım izler. Atomik aynalar ve özellikle çıkıntılı aynalar dahil olmak üzere son gelişmeler , bu tür hologramlar henüz ticarileştirilmemiş olsa da, atomik hologramların oluşturulması için gerekli araçları sağlamıştır.

Katı nesnelerin içini görmek için nötron ışını holografisi kullanılmıştır.

X-ışınlı hologramlar, radyasyon kaynakları olarak senkrotronlar veya x-ışını serbest elektron lazerleri ve kayıt ortamı olarak CCD'ler gibi pikselli dedektörler kullanılarak üretilir . Yeniden yapılanma daha sonra hesaplama yoluyla alınır. Görünür ışığa kıyasla x-ışınlarının daha kısa dalga boyuna sahip olması nedeniyle , bu yaklaşım nesnelerin daha yüksek uzaysal çözünürlüğe sahip görüntülenmesine olanak tanır. Olarak , serbest elektron lazerleri aralığında ultra ve X-ışını darbeleri sağlayabilir femtosaniyelik yoğun ve tutarlı, X-ışını holografi dinamik olaylar çok hızlı yakalama için kullanılmıştır.

Yanlış hologramlar

Lentiküler baskı , Pepper'ın hayalet yanılsaması (veya Musion Eyeliner gibi modern varyantlar ), tomografi ve hacimsel görüntüler tarafından üretilen efektler genellikle hologramlarla karıştırılır. Bu tür yanılsamalar "sahtecilik" olarak adlandırılmıştır.

2D video ile Pepper'ın hayaleti. Yerde görüntülenen video görüntüsü, açılı bir cam levhaya yansıtılır.

Bu yöntemlerin uygulanması en kolayı olan Pepper'ın hayalet tekniği, "holografik" olduğunu iddia eden (veya böyle anılan) 3D ekranlarda en yaygın olanıdır. Tiyatroda kullanılan orijinal illüzyon, gerçek fiziksel nesneleri ve sahne dışında bulunan kişileri içeriyor olsa da, modern varyantlar, kaynak nesneyi , gerekli derinlik ipuçlarını sağlamak için 3D bilgisayar grafikleriyle oluşturulan görüntüleri gösteren dijital bir ekranla değiştirir . Havada süzülüyormuş gibi görünen yansıma hala düzdür, bu nedenle gerçek bir 3D nesnenin yansıtılmasından daha az gerçekçidir.

Pepper'ın hayalet yanılsamasının bu dijital versiyonunun örnekleri arasında 2005 MTV Avrupa Müzik Ödülleri ve 48. Grammy Ödülleri'ndeki Gorillaz performansları ; ve Tupac Shakur'un 2012'deki Coachella Valley Müzik ve Sanat Festivali'ndeki sanal performansı, Dr. Dre ile yaptığı sette Snoop Dogg'la birlikte rap yapması .

Gerçekçi görüntüleri yarı saydam ekranlara yansıtarak daha da basit bir illüzyon yaratılabilir . Arkadan projeksiyon gereklidir çünkü aksi takdirde ekranın yarı şeffaflığı arka planın projeksiyon tarafından aydınlatılmasına izin verir ve bu da yanılsamayı bozar.

Birçok Vocaloid şarkı sentezleyici uygulamasından biri olan Hatsune Miku'yu üreten bir müzik yazılım şirketi olan Crypton Future Media , Miku'nun diğer Crypton Vocaloid'lerle birlikte sahnede "holografik" karakterler olarak performans gösterdiği konserler üretti. Bu konserler, "holografik" etkisini elde etmek için yarı saydam bir DILAD ekrana arkadan yansıtma kullanır.

2011 yılında, Pekin'de, giyim şirketi Burberry , modellerin yaşam boyu 2 boyutlu projeksiyonlarını içeren "Burberry Prorsum Sonbahar/Kış 2011 Hologram Pist Gösterisi"ni üretti. Şirketin kendi videosu, ana 2 boyutlu projeksiyon ekranının birkaç ortalanmış ve merkez dışı çekimini gösteriyor; ikincisi, sanal modellerin düzlüğünü ortaya koyuyor. Holografinin kullanıldığı iddiası, ticaret medyasında gerçek olarak yer aldı.

In Madrid , 10 Nisan 2015 tarihinde, bir kamu görsel sunum, göstericilerin bir hayalet sanal kalabalığı içeren, "Hologramas por la Libertad" (Liberty Hologram) adlı halka açık yerlerde gösteren vatandaşların yasaklayan yeni İspanyolca yasasını protesto etmek için kullanıldı. Haber raporlarında yaygın olarak "hologram protestosu" olarak adlandırılsa da, gerçek bir holografi söz konusu değildi - bu, Pepper's Ghost illüzyonunun teknolojik olarak güncellenmiş bir başka çeşidiydi.

kurguda

Holografi, 1970'lerin sonundan başlayarak , genellikle bilim kurguda , filmlerde, romanlarda ve TV'de yaygın olarak anılmıştır . Bilim kurgu yazarları , fikri pazarlamaya çalışan aşırı hevesli bilim adamları ve girişimciler tarafından yayılan holografiyi çevreleyen şehir efsanelerini özümsediler . Bu, çoğu kurguda gerçekçi olmayan tasvirleri nedeniyle, halka holografinin kapasitesi konusunda aşırı yüksek beklentiler verme etkisine sahipti; burada bunlar , bazen güç alanlarının kullanımı yoluyla dokunsal olan tamamen üç boyutlu bilgisayar projeksiyonlarıydı . Tasviri bu tip örnekleri arasında hologramı bulunmaktadır Prenses Leia içinde Star Wars , Arnold Rimmer gelen Cüce Kırmızı sonradan onu sağlam hale getirmek için "sert ışık" dönüştürüldü, ve Sanal Güverte ve Acil Tıbbi Hologram gelen Star Trek .

Holografi, bilim kurgu unsurlarına sahip birçok video oyunu için ilham kaynağı oldu. Birçok oyunda kurgusal holografik teknoloji, Command & Conquer: Red Alert 2'deki kendilerini ağaç kılığına sokabilen "serap tankları" gibi hologramların potansiyel askeri kullanımının gerçek hayattaki yanlış beyanlarını yansıtmak için kullanılmıştır . Oyuncu karakterleri , Halo: Reach ve Crysis 2 gibi oyunlarda düşmanı şaşırtmak ve dikkatini dağıtmak için holografik tuzaklar kullanabilir . Starcraft hayalet ajanı Nova, Heroes of the Storm'daki üç ana yeteneğinden biri olarak "holo yem"e erişime sahiptir .

Bununla birlikte, hologramların kurgusal tasvirleri, hologramların kurgusal tasvirlerini başka yollarla gerçekleştirmeyi vaat eden artırılmış gerçeklik gibi diğer alanlardaki teknolojik gelişmelere ilham verdi .

Ayrıca bakınız

Referanslar

bibliyografya

daha fazla okuma

  • Lazerler ve holografi: tutarlı optiklere giriş WE Kock, Dover Publications (1981), ISBN  978-0-486-24041-1
  • Holografi ilkeleri HM Smith, Wiley (1976), ISBN  978-0-471-80341-6
  • G. Berger ve diğerleri, bir faz-kodlanmış holografik bellek sisteminde Dijital Veri Depolama: veri kalitesi ve güvenliği , Proceedings of SPIE, Cilt. 4988, s. 104–111 (2003)
  • Holografik Vizyonlar: Yeni Bilimin Tarihi Sean F. Johnston, Oxford University Press (2006), ISBN  0-19-857122-4
  • Saxby, Graham (2003). Pratik Holografi, Üçüncü Baskı . Taylor ve Francis. ISBN'si 978-0-7503-0912-7.
  • Üç Boyutlu Görüntüleme Teknikleri Takanori Okoshi, Atara Press (2011), ISBN  978-0-9822251-4-1
  • Faz Mikroskobik Nesnelerin Holografik Mikroskopisi: Teori ve Uygulama Tatyana Tishko, Tishko Dmitry, Titar Vladimir, World Scientific (2010), ISBN  978-981-4289-54-2
  • Richardson, Martin J.; Wiltshire, John D. (2017). Richardson, Martin J.; Wiltshire, John D. (ed.). Hologram: İlkeler ve Teknikler . Wiley. doi : 10.1002/97811119088929 . ISBN'si 9781119088905. OCLC  1000385946 .

Dış bağlantılar