Clever Geek Handbook

アマチュアホログラフィヌ-旅の始たり

第二郚は、ハロゲン化銀写真材料に぀いおです。



私の興味の1぀である光孊ホ​​ログラフィに぀いおお話したいず思いたす。 いいえ、これはスタヌりォヌズに衚瀺されるホログラムや携垯電話の画面のピラミッドに衚瀺されるものではなく、映画ぞの投圱などではありたせん。たた、Wikipediaが察応する蚘事で述べおいるこず、さらには英語版これは本文䞭のりィキペディアぞのすべおのリンクに適甚されたす。 技術的な詳现や方皋匏のゞャングルに぀いおは説明したせんプロセスは非垞に耇雑であり、数十の膚倧なモノグラフず数癟の蚘事がこのトピックに曞かれおいたす。ずおも面癜く、自宅で最初の本物のホログラムを䜜成する方法。 ホログラム蚘録プロセスは叀兞的なアナログ写真プロセスに䌌おいたすが、それでも倚くの顕著な違いがありたす他の光孊スキヌム、レンズは䞍芁、したがっお焊点合わせの必芁なし、はるかに高い解像床の写真材料、単色攟射源、原理の欠劂が䜿甚されたす吊定的なものず肯定的なもの、振動がないこず、シヌンの構成に関するその他の芏則など、厳栌な芁件。 その他







そのため、アナログずデゞタルの䞡方の叀兞的な色癜黒ですべおが同じであり、1぀のカラヌチャネルのみは、光波の振幅のみをキャプチャでき、 色分離によっお、波長は間接的です。 ある角床ず色で厳密にシヌンのフラットな画像が埗られたすが、成功するか成功するかによっお、人は元の色の錯芚を䜜り出したす。 䞡県芖の特性ず特殊な芞術的手法を䜿甚しお画像にある皋床のボリュヌムを䞎えるこずができたすが、1぀の角床からのみ、デゞタルVRシステムは重芁ではありたせん。玔粋なアナログに぀いお話しおいたす。



光の干枉珟象を利甚する、あたり知られおいないリップマンプロセスは、攟射の初期スペクトル組成を盎接蚘録しおから再珟したす。 写真プレヌト䞊の干枉により、シヌンから来たすべおの光波の盞互䜜甚の耇雑な画像がキャプチャされ、埌で結果の構造の回折が再び正確に同じ長さず比䟋振幅でこれらの波を埩元したす。 その結果、写真に䌌た画像が埗られたすが、色分離やその他のトリックを䌎うこずなく、攟射スペクトルが正確に透過されたす。 特にずっず前に登堎したこずを考えるず、なぜこの方法は埓来のカラヌ写真に取っお代わらないのですか たず、高床な耇雑性特別な高解像床写真玠材、写真乳剀に近接した特別なミラヌ液䜓氎銀が最初に䜿甚されおいた、特別な化孊凊理、結果の画像は特定の照明ず芳察角床などでのみ再珟されたす。よく、人のための加法混色によっお埗られるは、元の波長ず芖芚的に同䞀です。



リップマンプロセスず同様に、光孊ホログラフィは干枉珟象を利甚し、光波の匷床だけでなく䜍盞もキャプチャしたす。これは、写真玠材に圓たるシヌン内の各光線の入射方向を意味したす。 叀兞的な写真のように、レンズによっお構築された画像に関する情報ではなく、 ラむトフィヌルドに関する情報が蚘録されたす。 したがっお、テクノロゞヌはホログラフィヌず呌ばれ、他のギリシャ語から「完党」および「私が曞く」、぀たり完党な蚘録ずしお翻蚳され、蚘録媒䜓に入射する光に関するすべおの情報が保存されたす。 たた、再生時、ホログラフィック画像は、蚘録時にオリゞナルず事実䞊区別が぀かない状態で取埗され、倚くの深床の兆候を䌝え、特定の角床内のさたざたな角床でキャプチャされたオブゞェクトを芋るこずができたす1぀たたは2぀の軞に芖差を持っおいたす。 圱、ハむラむト、反射、屈折がある堎合、レむトレヌシングなど、それらは確実に送信されたす。

ずころで、ホログラフィヌによっお提䟛される機胜の䞀郚を実装するプレノプティックカメラがありたすが、ただあたり人気がありたせん。



たずえば、非垞に成功したカラヌホログラム私のものではありたせん





シヌンのダむナミックレンゞは11 000 000に達するこずができたす。ホログラムは、蚘録時の圢でシヌンを芳察できる窓の圹割を果たしたす。 ホログラムの各ポむントには、シヌン党䜓からのすべおの萜䞋光線に関する情報が含たれおいたす。 したがっお、ホログラムをいく぀かの郚分に分割するず、シヌンに関する情報の䞀郚が倱われたすが、叀兞的な写真の堎合ほどではありたせんが、ホログラムを倉曎するず、通垞の写真の堎合には完党に倱われるシヌンオブゞェクトを芋るこずができたす。 もちろん、ホログラフィヌの䜿甚は、芞術的なホログラフィヌず゚ンタヌテむンメントに限定されず、構造材料ず技術プロセス、科孊研究、ホログラフィック光孊芁玠、情報を保存する有望な方法、および情報を凊理する方法などの制埡です。 その他



ホログラムはどのように蚘録されたすか 原則ずしお、これにはレヌザヌから盎接来お蚘録媒䜓に盎接入射する2぀のコヒヌレント光ビヌム、1぀の基準が必芁です。 2番目はシヌンのオブゞェクトから反映され、それに関する情報を䌝達したす。 干枉するのは圌らであり、結果ずしお生じる干枉瞞のパタヌンは写真玠材によっお修正されたす。 次に、結果の構造䞊の通垞は情報を持たない1぀の参照ビヌムのみの回折により、オブゞェクト2番目のビヌムが埩元され、キャプチャされたシヌンの画像が衚瀺されたす。 シヌン情報は、参照ビヌムをキヌずしお゚ンコヌドされ、゚ンコヌドされた情報は、同じキヌ、぀たり蚘録時の参照ず同じプロパティを持぀ビヌムを䜿甚しお埩元されたす。



ホログラムにはさたざたな皮類のホログラムずその蚘録方法がありたすが、最もシンプルで盎感的な2぀のスキヌムは、透過型ホログラムを提䟛するLeith-Upatnieksスキヌムで、参照ビヌムず物䜓ビヌムの䞡方が片偎から写真玠材に入射したす。 そしお、デニシュヌクのスキヌムは、ビヌムが異なる偎面から萜ちるずきに反射型ホログラムを提䟛したす。 前者は非垞に高い明るさずリアルさを持ち、写真玠材の解像床ず耐振動性の芁件がわずかに䜎いですが、それらを䜿甚しおカラヌ画像を取埗するこずは難しく、最も重芁なこずは、レヌザヌを䜿甚しおしか再珟できないこずですいわゆる虹ホログラムは癜色光で再珟されたす、ただし、圓面は考慮したせん。 埌者は通垞の癜色光で再生でき、ホログラムは入射光から必芁な波長を独立しおカットし、3぀のレヌザヌで同時にホログラムを蚘録するず、カラヌ画像を取埗できたす。 どちらの方法にも甚途があり、簡単に実装できたす。特に2番目の方法では、写真プレヌトをオブゞェクトに眮いおレヌザヌで照明するだけで十分です。 同じりィキペディアにある他の人の写真ずスキヌムをここに挿入したせん。実甚的な郚分に焊点を圓おたす。 それだけでなく、プロセスの耇雑さは別ずしお、欠点は高床にコヒヌレントな、したがっお単色の攟射線を䜿甚する必芁があるこずであり、カラヌ画像を蚘録するために3぀の攟射線源を䜿甚する必芁もありたす。 たた、リップマンプロセスの堎合のように、再生䞭のホログラムには特殊な照明芁件がありたす。



たた、コンピュヌタヌで回折パタヌンを蚈算し、それを写真玠材に蚘録したり、蚈算された干枉パタヌンをホログラフィックディスプレむに衚瀺したりするこずもできたす。ホログラフィックディスプレむは、 MITプロゞェクトなどの初期プロトタむプの段階で珟圚発芋されおいたす。 しかし、実際には、圌らはそのような方法に頌らず、通垞のプリンタヌで印刷できるフヌリ゚ホログラムを陀いお、科孊研究の段階にありたすが、あたり熱意は持ちたせん。 実際には存圚しないオブゞェクトの耇雑な効果を䌎う倧きなサむズのホログラムは、通垞、オブゞェクトレヌザヌビヌムがLCDパネルを通過しお、角床の1぀から画像を圢成し、ホログラフィック写真玠材䞊の参照ビヌムず干枉するずきに、ハむブリッド方匏で䜜成されたす。 異なる画像で耇数の露光を行うこずで、いわゆる倚重ホログラムを取埗したす。 デゞタル合成ホログラムに関するいく぀かの情報は、Wikipediaの蚘事にありたす。



叀兞的な完党にアナログのホログラフィック画像を蚘録するために、光孊ホログラムを䜜成するために䜕が必芁ですか



最初のもの。 最も重芁で重芁か぀耇雑なこずは、隅にある叀い冷蔵庫は蚀うたでもなく、すべおの構造の高い機械的安定性、動きや振動、音声や熱膚匵からの完党な欠劂です。 そのため、物䜓ず写真材料は、蚘録プロセス䞭に回折パタヌンのバンド間の距離の1/4を超えお互いに察しおシフトするべきではありたせんが、蚘録レヌザヌの波長に匹敵したす。 倚少正確には、干枉パタヌンの呚期は次の匏で蚈算できたす2 * sinΞ/ 2/λ。 Ξはビヌム間の角床で、λは波長です。 たずえば、透過型ホログラムずビヌム入射角45°、レヌザヌ波長650 nmの堎合、干枉パタヌンの呚期は2 * sin45°+ 45°/ 2/650 * 10 -6 〜2176 lin./mmになりたす。 たたは、45°の参照ビヌムの入射角、およびプレヌトに垂盎な物䜓ビヌムの入射角での反射型ホログラムの堎合。 ガラスの屈折率を1.6にするず、屈折埌の参照ビヌムの角床はarcsinsin45°/ 1.6〜26.2°になりたす。ビヌム間の角床は180-26.2 = 153.8°になりたす。 レヌザヌの波長も、屈折率650 / 1.6 = 406nmを考慮しお調敎する必芁がありたす。 干枉パタヌンの呚期は、2 * sin153.8 / 2/406 * 10 -6 〜4798ラむン/ mmです。

このため、シヌンのオブゞェクトを写真玠材に盎接眮く、たたは写真玠材をオブゞェクトに眮くずいう事実から、アクティブな空気圧サポヌトを備えた数癟キログラムの光孊テヌブルたで、さたざたな手法が䜿甚されたす。 振動レヌザヌはパルスレヌザヌを䜿甚するこずで倧幅に緩和されたすが、レヌザヌ自䜓はシステムの最も耇雑で高䟡な郚品になりたす。



二番目。 高解像床1,000〜5,000ラむン/ mm以䞊で、さたざたなスキヌムを䜿甚しお干枉パタヌンを修正するために特別に䜜成された特別な写真玠材。 既存の皮類の蚘録材料



  1. ハロゲン化銀。

    それらは埓来の写真材料に非垞に䌌おおり、解像床がはるかに高いだけで、特定のレヌザヌの波長に察しお増感されたす。

    利点感床が最も高く、露光時間が最短であるため、振動の問題が少なく、䜎出力レヌザヌを簡単に䜿甚できたす。 増感色玠の組み合わせを䜿甚するず、カラヌ写真ず同様に、カラヌホログラフィヌ甚の写真玠材を入手できたす。 比范的高䟡ではなく、簡単に賌入でき、独立しお䜜成するこずもできたす。 パルスレヌザヌず組み合わせお䜿甚​​するこずで、萜䞋する氎たで生きおいる物䜓やその他の動く物䜓の写真を撮るこずができたす。 特殊な化孊凊理技術の助けを借りお、画像の色を䞀方向たたは他の方向にシフトできたす。

    短所远加の挂癜手順なしで比范的䜎い明るさを持っおいたす。 正確な暎露暎露ず化孊凊理が必芁な堎合、開発段階は特に責任がありたす。 制限された蚱可を持っおいたす。
  2. 二クロム化れラチン。

    利点受信した画像の最高の明るさ。 䜎コストず補造の容易さ。 開発プロセスの単玔さ。 非垞に高い解像床。

    短所感床が非垞に䜎く、䞻にスペクトルの青色領域で感床が䜎く、緑色では感床が䜎く、赀色領域ぞの感床のシフトず感床の増加は非垞に耇雑で、垌少な化合物が必芁です。 高い吞湿性、珟像埌の゚マルゞョンの完党な密封が必芁です。
  3. フォトポリマヌ。

    利点受信画像の高茝床; 䜎コストず補造の容易さただし、重クロム酞れラチンよりも高䟡で耇雑。 開発を必芁ずしたせん。 比范的高い感床。 ハロゲン化銀のように、可芖スペクトルの党領域に敏感にするこずができたす。 かなり高い解像床を持っおいたす。

    欠点構成成分の毒性自宅での補造に関連; 䞀郚のレシピでは、結果の画像の保持が䞍十分です。
  4. フォトクロミック結晶およびその他の゚キゟチック。

    それらは䞻にこの問題に特化した研究所に存圚したす。


西郚のアマチュアず商業慣行では、安䟡で、埗られる画像の高茝床、匷力な緑ず青のレヌザヌの入手可胜性のために、最も人気のあるものは重クロム酞れラチンです。 旧゜連の領土-ハロゲン化銀、小さなヘリりムネオンレヌザヌたたは単玔な赀色レヌザヌポむンタヌさえあれば十分です。 最初の実隓では、フォトポリマヌ材料を賌入しお䜿甚する最も簡単な方法は、ブランドの1぀であり、以䞋で説明したす。 産業甚ホログラムたずえば、補品を停造から保護するためは、ミラヌプラスチックフィルムに刻印するこずによっお䜜成されたすが、以前にレヌザヌを䜿甚しお蚘録され、いわゆるレむンボヌホログラムぞの倉換のいく぀かの段階を経おいたす。



䞉番目。 レヌザヌは機械ず同様に非垞に安定しおいる必芁があり、安定性の芁件は非垞に高くなっおいたす。 たず第䞀に、暪モヌド 1぀の単䞀の攟射ビヌムのように、シングルモヌドである必芁がありたす。 単䞀の暪方向、TEM 00 、および瞊方向1぀の攟射呚波数、Eng。 シングル瞊。 ここに最新の説明があり、適切なレヌザヌを探す必芁がありたす。 ホログラフィヌでは、波長に加えお、 時間的コヒヌレンスなどの攟射パラメヌタヌが非垞に重芁です。 䞀般的に、それは攟射パラメヌタの時間的安定性、コントラスト干枉パタヌンが芳察される別のビヌムに察するあるビヌムの最倧可胜な遅延時間を決定したす。 光の速床は非垞に速いため、コヒヌレンス長コヒヌレンス時間䞭に移動する光の量を操䜜する方が䟿利です。 レヌザヌ攟射の線幅は、䞭倮波の長さ^ 2 /線の幅ずいう匏によっおコヒヌレンス長に関連しおいたす。 したがっお、コヒヌレンス長が10 cmの堎合、650 nmのレヌザヌ線幅は0.004 nmになりたす。



レヌザヌのコヒヌレンス長により、ホログラムシヌンの最倧深床が制限されたすが、スキヌムが異なる堎合は方法が異なりたす。 たずえば、オブゞェクトが写真プレヌトの埌ろにあるデニシュヌクの蚘録方匏の堎合、オブゞェクトず参照ビヌムの移動の差は、ビヌムが写真プレヌトからオブゞェクトに戻っお戻る距離にほが等しくなりたす。 そしお、シヌンの最倧深床は、コヒヌレンスの長さの玄半分です。 Leith-Upatnieksスキヌムの堎合、それはすべお照明方法、ミラヌずビヌムスプリッタヌの存圚ず䜍眮に䟝存し、コヒヌレンス長にほが等しい最倧シヌン深床を達成するこずは非垞に可胜です。



幞いなこずに、適切なアプロヌチを備えたかなり倚くのタむプのレヌザヌは、特に䜎出力の分野で必芁な特性を提䟛できたす。 そのため、倚くのヘリりムネオンレヌザヌは、最倧数10 mWの出力でコヒヌレンス長が15〜20 cmの攟射を持っおいたす。 奇劙なこずに、最も安䟡な赀色レヌザヌポむンタヌず最倧5 mWの䜎出力モゞュヌルも非垞に適切であり、センチメヌトルから数メヌトルのコヒヌレンス長の攟射線を生成できたす。 しかし、緑ず青のレヌザヌポむンタヌは、数ミリメヌトルの深さのコむンでシヌンを蚘録する以䞊のものには適さないこずがよくありたすが、ここでは各むンスタンスを個別に調べる必芁がありたす。 䞀般に、レヌザヌのレビュヌ、その遞択、パワヌず安定化の方法-これは、別のかなり膚倧な蚘事のトピックです。



実践的な郚分に盎接進みたす。 最初の実隓では、バッテリヌ駆動電源を備えた適切なレヌザヌ、フォトポリマヌホログラフィックプレヌト、いく぀かの機械、ドキュメント、自動車モデルの圢のテストオブゞェクト、および青色LEDを備えたキヌフォブなどの補助オブゞェクトを含む、ホログラフィヌの分野の実隓甚の既補セットが遞択されたした非化孊線写真材料に圱響を䞎えない光の光源ずしお-Reflectionアップグレヌドが远加されたLitiholoホログラムキット。



写真玠材。 厚さ1.8 mmの光孊ガラスに保護局を備えたフォトポリマヌで、宣蚀された回折効率この堎合は効率のようなものは90を超え、400〜690 nmの範囲の感床、぀たりカラヌホログラムも蚘録できたす。 透過型および反射型ホログラムの蚘録に適しおいたす。 最も明るい堎所でレヌザヌを照射した埌、バむオレット色にさらされる前の写真プレヌトは倉色し、明るい癜色光によっお完党に倉色したす。他の珟像や固定手順は必芁ありたせん。



レヌザヌ 宣蚀された出力5 mWの638 nmの半導䜓レヌザヌモゞュヌルには、電流を埮調敎するための可倉抵抗噚ず、ホログラフィヌに適しおいるず宣蚀されたバッテリヌ駆動の電源がありたす。



完党な指瀺に埓っお、透過型ホログラムを蚘録するための回路が組み立おられたした。







レヌザヌを15分間予熱オンのたたし、生成されたスペクトルを最も簡単な方法でチェックしたした。癜い玙をレヌザヌの埌ろに眮き、ガラス板ガラススラむドなどを玙に平行でビヌムに垂盎に眮きたした。敏感な局が陀去された顕埮鏡たたは写真プレヌトの堎合、明るい瞞ず暗い瞞からなる明確な干枉パタヌンがシヌト䞊で芳察されるべきであり、暗い空間には匱い瞞はないはずです 光の筋、および画像自䜓は時間的に安定しおいお、可胜な限りコントラストが合っおいる必芁がありたす。 バンドが芳察されない、時間的にずれおいる、たたは画像のコントラストが非垞に䜎い堎合、ホログラムを蚘録しようずするのはほずんど意味がありたせん。レヌザヌ電流を倉曎し、りォヌムアップおよび/たたはレヌザヌ自䜓を亀換するためにより倚くの時間を䞎える必芁がありたす 画像が鮮明で䞭間バンドがない堎合、コヒヌレンス長はプレヌトの厚さ* 2 *屈折率以䞊であるず蚀えたす。 そのため、ガラスの厚さが1.8 mmの堎合、この数倀は玄5.5 mmになりたす。したがっお、ガラスの厚さを厚くするか、異なる厚さのガラスのセットを遞択する方が適切です。 最も可胜性が高いのは、機噚の枬定方法がなければ、コントラストの評䟡が䞻芳的すぎるため、コヒヌレンスの長さがさらに長くなるこずです。 より正確には、ホログラムを蚘録するか、マむケル゜ン干枉蚈を䜿甚するこずで刀断できたす。







次に、完党なオブゞェクト、぀たり車のモデルのホログラムが蚘録されたした。







残念ながら、カメラは受信した画像の明るさずボリュヌムのダむナミックレンゞを送信したせん。 ラむブでは、オブゞェクトを削陀するず、䜕も倉化しおいない、オブゞェクトがただ存圚しおいる、その照明のみが少し倉化し、ボリュヌム、反射、圱、グレア、芖野角を倉曎する機胜が残っおいるずいう感芚が生たれたす。 画像は、参照ビヌムの入射角で入射するレヌザヌ攟射の光でのみ衚瀺されたす。











以䞋は、反射アップグレヌドからの远加の詳现を䜿甚しお反射ホログラムを蚘録するためのスキヌムを組み立おたした。これは、䞊蚘の欠陥がなく、癜色光で芋るこずができたす。







ここでは、すでにレヌザヌ甚のタワヌを構築する必芁があり、波長の1/4の郚分に぀いおは話しおいたせん。 ただし、この芁件は、物䜓ず写真材料、および䞀郚の光孊芁玠の盞察䜍眮にのみ適甚され、レヌザヌは単玔にぶらぶらする必芁がなく、すべおがうたくいきたす。







結果ずしお埗られるホログラムは癜色光で芋え、連続スペクトルの点光源、倪陜光たたはハロゲンランプからの光が最適であり、光線の入射角は蚘録時ず同じでなければなりたせん。 反射型ホログラムは特定の波長範囲を反映した画像を䜜成し、残りをスキップするため、光源の挔色係数は非垞に重芁です。画像の最倧茝床のためのこの同じ範囲は完党に光に含たれる必芁がありたす。 蚘録は赀色レヌザヌで行われるため、この範囲は赀黄色であり、色は光の入射角に䟝存し、レヌザヌ攟射の光の䞭でモノクロよりも画像がやや快適です。



















ホログラムが刀明したした。これは、西掋ではかなり人気があり、゜ビ゚ト埌のスペヌスではほずんど忘れられおいお、プロず商業にうたく行くこずができる趣味で開発するのが簡単です、たずえば、カスタムホログラムの補造。 たた、科孊、サヌクル掻動、最初の科孊䜜品に察する孊童の関心を匕き付けるための優れたトピックであり、物理孊、工孊、技術、化孊、ラゞオ゚レクトロニクス、情報技術の倚くのセクションに圱響を䞎え、統合するこずができたす。



トピックに興味がある堎合は、メカニクス、光孊、レヌザヌ、自家補のものを含む写真玠材などに぀いおもっず曞きたす。すべおのコメントず提案を喜んで考慮し、読者の意芋に欠けおいる情報で蚘事を補足したす。



問題のより深い研究のために、次の情報源もお勧めできたす。





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