Name: recording ultra-realistic full-color analog holograms for use in a moving hologram display
Uploaded: 2020-01-14T14:00:00
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本研究由光翁大学研究资助部于2019年进行。

注意：使用激光12和化学产品时，必须遵守所有适当的安全规范，包括使用个人防护设备，如安全护目镜、眼镜、手套和实验室外套。
1. 内容创建
<ol><li>使用 3D 计算机图形程序（如 Blender，一个免费的开源 3D 软件工具集）对场景的不同元素（角色和背景）进行建模。</li>
	<li>使用 3D 计算机图形程序创建 12 帧循环动画。</li>
	<li>3D 打印和绘制不同的元素。<ol...

<ol>
	<li>Geng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+display+technologies.">Three-dimensional display technologies.</a> Advances in Optics and Photonics. 5 (4), 456-535 (2013).</li><li>Lim, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=360-degree+tabletop+electronic+holographic+display.">360-degree tabletop electronic holographic display.</a> Optics Express. 24 (22), 2499 (2016).</li><li>Sugie, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-performance+parallel+computing+for+next-generation+holographic+imaging.">High-performance parallel computing for next-generation holographic imaging.</a> Nature Electronics. 1 (4), 254 (2018).</li><li>Ogle, K. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Some+aspects+of+stereoscopic+depth+perception.">Some aspects of stereoscopic depth perception.</a> JOSA. 57, 1073-1081 (1967).</li><li>Read, J. C. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Balance+and+coordination+after+viewing+stereoscopic+3D+television.">Balance and coordination after viewing stereoscopic 3D television.</a> Royal Society Open Science. 2, 140522 (2015).</li><li>Lambooij, M., Ijsselsteijn, W., Fortuin, M., Heynderickx, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+discomfort+and+visual+fatigue+of+stereoscopic+displays:+a+review.">Visual discomfort and visual fatigue of stereoscopic displays: a review.</a> Journal of Imaging Science and Technology. 53 (3), 1-14 (2009).</li><li>Gentet, P., Joung, J., Gentet, Y., Hamacher, A., Lee, S. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fantatrope,+a+moving+hologram+display:+design+and+implementation.">Fantatrope, a moving hologram display: design and implementation.</a> Optics Express. 27 (8), 11571-11584 (2019).</li><li>Denisyuk, Y. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+reproduction+of+the+optical+properties+of+an+object+by+the+wave+field+of+its+scattered+radiation.">On the reproduction of the optical properties of an object by the wave field of its scattered radiation.</a> Optics and Spectroscopy. 14, 279-284 (1963).</li><li>Bjelkhagen, H. 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H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultimate+04+the+new+reference+for+ultra-realistic+color+holography.">Ultimate 04 the new reference for ultra-realistic color holography.</a> 2017 International Conference on Emerging Trends &amp; Innovation in ICT (ICEI). , 162-166 (2017).</li><li>International Electrotechnical Commission. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=IEC+60825-1:+2014.+Safety+of+laser+products-Part+1:+Equipment+classification+and+requirements.">IEC 60825-1: 2014. Safety of laser products-Part 1: Equipment classification and requirements.</a> IEC Geneva. 3, (2014).</li><li>Kun, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reconstruction+and+development+of+a+3D+printer+using+FDM+technology.">Reconstruction and development of a 3D printer using FDM technology.</a> Procedia Engineering. 149, 203-211 (2016).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Covestro Deutschland AG, Bayfol HX200 Datasheet. , (2018).</li><li>Bjelkhagen, H. 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传统上，停止运动电影使用木偶或粘土模型。为了避免移动并在全息图记录时获得明亮的图像，选择一组 3D 打印的字符和背景。此外，不同的元件被牢固地连接在盒子里，没有压力。如果元素在录制过程中具有约束或移动的固定性，则该元素将在最终全息图中显示为黑色或边缘。3D 打印是创建模拟全息原始模型的非常有趣的新工具。
光聚合物薄膜的主要优点，如科思创Bayfol ...

三维（3D）显示器是一个重要的研究课题1，2，3和大多数目前的方法使用立体原理4，导致视觉不适和疲劳5，6。Fantatrope是一种方便的新型动态全息3D显示屏，可以全彩显示一个简短的动画，无需特殊的观看辅助设备7。Fantatrope 使用一系列 12 个全彩色全息图，对应于动画的不同阶段。此设备中使用的所有全息图必须超逼真，并呈现相同的亮度、透明度和均匀色。即使对于经验丰富的从业人员来说，记录一个高质量的全彩色全息图仍然很困难。虽然记录技术和全息材料的选择是重要的关键点，但有几个细节是成功记录这种全息图的关键。
对于此协议，首先使用 3D 计算机图形程序创建由 12 个不同图像组成的循环序列，所有元素都打印成全息模型。这些全息图采用尤里·丹尼纽克于1963年推出的单光束方法8进行记录，该方法允许使用180°全视差记录超逼真的全息图。Denisyuk 全彩色设置使用三种不同的激光（红色、绿色和蓝色）组合来获得白色激光束。银卤化物乳液是记录材料9的最佳选择，只有一些银卤化物全色乳液可用9，10。此外，为了在不模糊的情况下记录蓝色波长，需要分辨率超过 10，000 线/毫米的异色乳液。
在此协议中，全息图集记录在4英寸×5英寸的印版上，使用一种专为记录全彩色模拟全息图而没有任何扩散的材料，并且针对全息法中使用的所有常见可见激光器（见材料表）进行异色处理。颗粒是如此精细（4纳米），任何可见的波长可以记录里面没有任何扩散11。此外，每个全息图都是使用安全、无染色的化学工艺开发的，为最终的乳液而开发。
此详细协议旨在帮助模拟全息领域的新经验实践者避免与记录全彩色 Denisyuk 全息图相关的许多常见陷阱;它还可以提供一种学习如何使用最终的银卤全息材料和化学品来获得可靠和可重复的结果的方法。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Black marker</td>
			<td>Monami</td>
			<td>Magic Cap</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FDM monochrome 3D printer</td>
			<td>Anet</td>
			<td>A8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holographic bleach</td>
			<td>Ultimate Holography</td>
			<td>BLEACH-1L</td>
			<td>Non-toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holographic developer</td>
			<td>Ultimate Holography</td>
			<td>REV-U08-1.2</td>
			<td>Non-toxic</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Holographic plates</td>
			<td>Ultimate Holography</td>
			<td>U04P-VICOL-4X5</td>
			<td>Light-sensitive</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser (DPSS 532 nm 100 mW)</td>
			<td>Cobolt</td>
			<td>Samba</td>
			<td>Follow safety practices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser (DPSS 473 nm 50 mW)</td>
			<td>Cobolt</td>
			<td>Blue</td>
			<td>Follow safety practices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser (HeNe 633 nm 21 mW)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>HNL210L</td>
			<td>Follow safety practices</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Laser power meter</td>
			<td>Sanwa</td>
			<td>LP1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Matte black spray paint</td>
			<td>Plasti-kote</td>
			<td>3101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microscope objective</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>40X 0.65 NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pinhole</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>10 &#956;m</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spatial Filter Movement</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>39-976</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>UV glue</td>
			<td>Vitralit</td>
			<td>6127</td>
			<td>Use gloves</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wetting agent</td>
			<td>Kodak</td>
			<td>Photo-Flo</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>White PLA filament</td>
			<td>Hatchbox</td>
			<td>PLA-1KG1.75-BLK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-cube</td>
			<td>Edmund Optics</td>
			<td>54-823</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

recording ultra-realistic full-color analog holograms for use in a moving hologram display

本文演示了一种记录一组 12 个超逼真的全彩色全彩模拟全息图的方法，该图呈现相同的亮度、透明度和均匀色，用于制造 Fantatrope（动态全息 3D 显示器），无需特殊的查看辅助工具。该方法涉及使用 3D 打印机技术、单光束全彩色 Denisyuk 光学设置，配备三种低功耗激光器（红色、绿色和蓝色），以及专为记录模拟全息图，没有任何扩散。使用 3D 计算机图形程序创建循环动画，并将不同的元素打印为全息图的模型。全息图采用全彩全息设置进行记录，并使用两个简单的化学浴场进行开发。为了防止任何乳液厚度的变化，全息图用光学胶水密封。结果证实，使用该协议记录的所有全息图都具有相同的特性，这使得它们可用于Fantatrope。

3D内容被创建，并想象了十二个图像的循环序列，然后不同元素被3D打印和绘制（图1）。一个Denisyuk单光束全彩色光学设置被组装成记录全息图（图2）。记录后，全息图被开发和密封（图3），以获得一套12个超逼真的全彩色全彩色全色全息图，全视差，显示相同的亮度，透明度和均匀的颜色（图4）。以时间顺序安装的12个全息图的Fantatrope已成功?...

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Recording Ultra-Realistic Full-Color Analog Holograms for Use in a Moving Hologram Display

我们提出一个协议，用于记录一组超逼真的全彩色模拟全息图，显示相同的亮度、透明度和均匀色，在超细粒银卤化物全息乳液上，用于制造动态全息 3D显示。

录制超逼真的全彩色模拟全息图，用于移动全息图显示

This paper demonstrates a method to record a set of twelve ultra-realistic full-color analog holograms presenting the same brightness, transparency and ...

即使对于有经验的从业者来说，单个高质量模拟全息图的录制仍然很困难。该协议给出了几个关键点和细节，以成功记录这样的全息图。该协议允许获得一套超逼真的全彩全息图，使用终极全息材料和化学品，呈现相同的亮度、透明度和均匀颜色。此详细协议旨在帮助模拟全息领域的新从业者，避免与录制全彩全息图相关的许多常见陷阱。此方法的这种可视化演示对于突出显示所有允许具有可重现结果并获得良好全息图的细节至关重要。首先，使用3D计算机图形程序 Blender（一套免费开源的3D软件工具）对场景的不同元素进行建模。创建 12 帧循环动画。使用融合沉积建模单色 3D 打印机与白色聚乳酸丝以相同比例打印字符和背景。使用砂纸消除打印缺陷。用丙烯酸漆手工绘制不同的元素。设置录制框，将背景固定在刚性木箱中，以避免移动。使用胶水或塑料素，将 3D 打印字符牢固地固定在盒子内，而不会施加应力。在带绿色安全灯的光学桌子上，组装 Denisyuk 单光束全彩色光学设置以记录全息图。使用红色氦霓虹灯激光 633 纳米和 20 毫瓦，绿色二极管泵送固态 532 纳米和 20 毫瓦，蓝色二极管泵送固态 473 纳米和 20 毫瓦。为红色和蓝色激光器放置两个反射镜，以获得四个自由度。将三个激光束与 X 立方体棱镜相结合，获得经过相同空间滤镜的白色激光束。从一米的距离和45度的角度，用发散的光束照亮记录盒。使用红色和蓝色反射镜在对象平面上投射出同质的白色光束。使用功率计，在全息板的位置水平测量每个激光的强度。根据手稿确定曝光时间。用快门关闭激光束。带定时器的电子快门能够精确控制曝光时间。要在绿色安全灯下准备盘子，请从冰箱中取出全息板，并在室温下将其存放在封闭的黑匣子中一小时，然后进行记录。用黑色标记使板的上边缘变暗，以避免内部反射。然后设置记录板。吹到板上，确定乳液侧，不出现蒸气。将全息板乳液侧放在记录盒上。在录制前，请让其稳定五分钟。打开快门以在计算曝光时间时公开录制板。然后将录制的板放在闭合的盒子里，远离光线。在正常光线下，将 10 毫升的开发人员与 90 毫升蒸馏或脱金水混合在托盘中。在微波炉中精确加热至 22 摄氏度，然后使用温度计检查。在绿色安全灯下，将外露的板放在托盘中，然后迅速将乳液侧向上淹没到开发商中，并缓慢地搅拌四分钟。取出开发商，在自来水下将托盘中盘洗涤 30 秒，使水溢出到水槽中。在正常光线下，板色呈淡黄色或橙色。将已开发的板与漂白剂一起放在托盘中，然后快速将乳液向上混合，无需搅拌。将盘子放在漂白剂中，直到完全透明。取出漂白剂，在自来水下将盘子洗净两分钟，使水溢出到水槽中。然后用一些润湿剂滴入托盘中，将托盘乳液侧淹没，无需搅拌一分钟。接下来，从托盘中取出盘子，垂直干燥 15 至 20 分钟。全息图在白光照明下可见。要非常精确地将下一个对象放在记录框中，请在绿色安全光下使用全息洋葱皮法，方法是在其记录位置替换以前的透明全息图，并在激光照明下同时观察两个图像，以检查新角色是否位置良好。当盘子仍然湿润时，用手术刀刮掉边缘周围的五毫米乳液。在30摄氏度的烤箱中加热一毫升紫外线胶水、全息图和同等大小的干净玻璃板，加热10分钟。用胶水将全息图层压到干净的玻璃板上。将全息图的清洁玻璃面暴露在阳光下，紫外线胶水在五分钟内变硬。然后用水和肥皂清洗密封的全息图，用纸巾擦干。用哑光黑色喷漆将背面涂黑。按时间顺序将 12 个全息图按定期放置的框架安装在 Fantatrope 的圆柱体中。逐渐旋转扇形，直到达到两圈/秒的恒定速度。与旋转速度同步的 RGB LED 频闪灯成功地照亮了不同的帧，以创建快速连续的图像并产生运动的错觉。在此协议中，组装了 Denisyuk 单光束全彩色光学设置，以记录模拟全息图。录音后，全息图被开发、漂白和密封，以获得一套12个超逼真的全彩色模拟全息图，180度显示相同的亮度、透明度和均匀的颜色。以按时间顺序安装的12个全彩模拟全息图的幻想图已成功操作。它生成动态 3D 显示的效果，无需任何特殊的查看辅助工具。当气缸的转速加速时，角色似乎好像在运动。要获得可重现的结果，请使用三个均匀光束照亮板，使用参数确定曝光时间，并尊重每个板相同的开发时间和温度。为了防止任何图像和厚度变化，全息图用胶水密封。密封的全息图可以像母版一样翻转和使用，以相同的设置记录 H2 浮动全息图。全息图的录制呈现相同的亮度、透明度和均匀颜色，允许创建光头，第一个动态全息显示。终极全息板采用安全且无污渍的化学工艺开发，但在使用激光、胶水和油漆时，请使用护目镜、眼镜、手套和实验室外套等个人防护设备。

Research

JoVE Journal

Engineering

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