Запись ультра-реалистичных полноцветных аналоговых голограмм для использования в движущемся голограмме
Summary
Мы представляем протокол для записи набора ультра-реалистичных полноцветных аналоговых голограмм, показывающих такую же яркость, прозрачность и однородные цвета, на ультра-тонком зерновом серебряно-галидных голографических эмульсиях для изготовления динамического голографического 3D Отображения.
Abstract
В этой статье демонстрируется метод записи набора из двенадцати ультра-реалистичных полноцветных аналоговых голограмм, представляющих ту же яркость, прозрачность и однородные цвета для изготовления Fantatrope, динамического голографического 3D-дисплея, без необходимости специальные средства просмотра. Метод предполагает использование технологии 3D принтера, однолучевой полноцветной оптической установки Denisyuk с тремя маломощными лазерами (красным, зеленым и синим) и изо-панхроматической высокочувствительной голографической эмульсией серебра, специально разработанной для запись аналоговых голограмм без каких-либо диффузии. Циклическая анимация создается с помощью 3D компьютерной графической программы и различные элементы напечатаны на 3D для формирования моделей для голограмм. Голограммы регистрируются с помощью полноцветных голографических установк и разрабатываются с использованием двух простых химических ванн. Чтобы предотвратить любые изменения толщины эмульсии, голограммы запечатываются оптическим клеем. Результаты подтверждают, что все голограммы, записанные с помощью этого протокола, представляют те же характеристики, которые позволяют использовать их в Fantatrope.
Introduction
Трехмерные (3D) дисплеи являются важной темой исследования1,2, 3и большинство современных подходов используют стереоскопический принцип4, который вызывает визуальный дискомфорт и усталость5,6. Fantatrope является удобным новым типом динамического голографического 3D-дисплея, который может показать короткую анимацию в полном цвете без необходимости специальных средств просмотра7. Fantatrope использует серию из двенадцати полноцветных голограмм, соответствующих различным фазам анимации. Все голограммы, используемые в этом устройстве, должны быть ультрареалистичными и представлять одинаковую яркость, прозрачность и однородные цвета. Запись одной высококачественной полноцветной голограммы остается сложной даже для опытных практиков. Хотя выбор техники записи и голографического материала являются важными ключевыми моментами, есть еще несколько деталей, которые имеют решающее значение для успешной записи таких голограмм.
Для этого протокола, циклическая последовательность из двенадцати различных изображений сначала создается с 3D компьютерной графики программы и все элементы 3D напечатаны, чтобы стать голограммы моделей. Эти голограммы записаны однолучевым методом8, введенным в 1963 г., который позволяет записывать ультрареалистичные голограммы с полным пароалаксом 180 градусов. Полноцветная установка Denisyuk использует три различных лазера (красный, зеленый и синий), объединенных для получения белого лазерного луча. Эмульсии серебряного галида являются лучшим выбором записи материала9 и только несколько серебряный галид полноцветные эмульсии доступны9,10. Кроме того, для записи голубой длины волны без размытия требуется изо-панхроматическая эмульсия с разрешением более 10 000 линий/мм.
В этом протоколе набор голограмм записывается на 4 дюймовых х 5-дюймовых пластинах, используя материал, который специально разработан для записи полноцветных аналоговых голограмм без каких-либо диффузий и производится изопанхроматический для всех общих видимых лазеров, используемых в цветовой голографии (см. Таблица материалов). Зерно настолько тонко (4 нм), что любая видимая длина волны может быть записана внутри без каких-либо диффузии11. Кроме того, каждая голограмма разрабатывается с использованием безопасного, неокрабительного химического процесса, разработанного для конечной эмульсии.
Этот подробный протокол предназначен для оказания помощи новым и опытным практикующим в области аналоговой голографии, чтобы избежать многих распространенных ловушек, связанных с записью полноцветных голограмм Денисюка; он может также обеспечить подход, чтобы узнать, как использовать конечной серебра галидго голографических материалов и химических веществ для получения надежных и воспроизводимых результатов.
Protocol
Representative Results
Discussion
Традиционно, стоп-движение фильм использует куклы или глины моделей. Чтобы избежать движения и получить яркое изображение во время записи голограммы, выбирается набор 3D печатных символов и фонов. Кроме того, различные элементы крепятся твердо и без стресса в коробке. Если элемент фикси…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Настоящее исследование было проведено исследовательским грантом Университета Кванвуна в 2019 году.
Materials
| Black marker | Monami | Magic Cap | |
| FDM monochrome 3D printer | Anet | A8 | |
| Holographic bleach | Ultimate Holography | BLEACH-1L | Non-toxic |
| Holographic developer | Ultimate Holography | REV-U08-1.2 | Non-toxic |
| Holographic plates | Ultimate Holography | U04P-VICOL-4X5 | Light-sensitive |
| Laser (DPSS 532 nm 100 mW) | Cobolt | Samba | Follow safety practices |
| Laser (DPSS 473 nm 50 mW) | Cobolt | Blue | Follow safety practices |
| Laser (HeNe 633 nm 21 mW) | Thorlabs | HNL210L | Follow safety practices |
| Laser power meter | Sanwa | LP1 | |
| Matte black spray paint | Plasti-kote | 3101 | |
| Microscope objective | Edmund Optics | 40X 0.65 NA | |
| Pinhole | Edmund Optics | 10 μm | |
| Spatial Filter Movement | Edmund Optics | 39-976 | |
| UV glue | Vitralit | 6127 | Use gloves |
| Wetting agent | Kodak | Photo-Flo | |
| White PLA filament | Hatchbox | PLA-1KG1.75-BLK | |
| X-cube | Edmund Optics | 54-823 |
References
- Geng, J. Three-dimensional display technologies. Advances in Optics and Photonics. 5 (4), 456-535 (2013).
- Lim, Y., et al. 360-degree tabletop electronic holographic display. Optics Express. 24 (22), 2499 (2016).
- Sugie, T., et al. High-performance parallel computing for next-generation holographic imaging. Nature Electronics. 1 (4), 254 (2018).
- Ogle, K. N. Some aspects of stereoscopic depth perception. JOSA. 57, 1073-1081 (1967).
- Read, J. C. A., et al. Balance and coordination after viewing stereoscopic 3D television. Royal Society Open Science. 2, 140522 (2015).
- Lambooij, M., Ijsselsteijn, W., Fortuin, M., Heynderickx, I. Visual discomfort and visual fatigue of stereoscopic displays: a review. Journal of Imaging Science and Technology. 53 (3), 1-14 (2009).
- Gentet, P., Joung, J., Gentet, Y., Hamacher, A., Lee, S. H. Fantatrope, a moving hologram display: design and implementation. Optics Express. 27 (8), 11571-11584 (2019).
- Denisyuk, Y. N. On the reproduction of the optical properties of an object by the wave field of its scattered radiation. Optics and Spectroscopy. 14, 279-284 (1963).
- Bjelkhagen, H. I., Brotherton-Ratcliffe, D. . Ultra-realistic imaging: advanced techniques in analogue and digital colour holography. , (2013).
- Graham, S., Zacharovas, S. . Practical Holography, Fourth Edition. , (2015).
- Gentet, P., Gentet, Y., Lee, S. H. Ultimate 04 the new reference for ultra-realistic color holography. 2017 International Conference on Emerging Trends & Innovation in ICT (ICEI). , 162-166 (2017).
- International Electrotechnical Commission. IEC 60825-1: 2014. Safety of laser products-Part 1: Equipment classification and requirements. IEC Geneva. 3, (2014).
- Kun, K. Reconstruction and development of a 3D printer using FDM technology. Procedia Engineering. 149, 203-211 (2016).
- . . Covestro Deutschland AG, Bayfol HX200 Datasheet. , (2018).
- Bjelkhagen, H. I. Silver Halide Recording Materials for Holography and Their Processing. Springer Series in Optical Sciences. 66, (1993).
