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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L'attuale ricerca è stata condotta dal Research Grant dell'Università di Kwangwoon nel 2019.

AVVISO: tutte le pratiche di sicurezza appropriate devono essere seguite quando si utilizzano laser12 e prodotti chimici, compreso l'uso di dispositivi di protezione personale come occhiali di sicurezza, occhiali, guanti e camici da laboratorio.
1. Creazione di contenuti
<ol><li>Modella i diversi elementi della scena (carattere e sfondo) con programmi di computer grafica 3D come Blender, un set di strumenti software 3D gratuito e open source.</li>
	<li>Crea un'animazi...

<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. I., Brotherton-Ratcliffe, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ultra-realistic imaging: advanced techniques in analogue and digital colour holography. , (2013).</li><li>Graham, S., Zacharovas, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Practical Holography, Fourth Edition. , (2015).</li><li>Gentet, P., Gentet, Y., 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=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. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Silver+Halide+Recording+Materials+for+Holography+and+Their+Processing.">Silver Halide Recording Materials for Holography and Their Processing.</a> Springer Series in Optical Sciences. 66, (1993).</li></ol>

Tradizionalmente, il film in stop-motion utilizza pupazzi o modelli di argilla. Per evitare il movimento e ottenere un'immagine luminosa al momento della registrazione ologramma, viene scelta una serie di caratteri stampati in 3D e sfondi. Inoltre, i diversi elementi sono attaccati saldamente e senza stress nella scatola. Se un elemento è fissato con vincolo o si muove durante la registrazione, apparirà nero o frange nell'ologramma finale. La stampa 3D è un nuovo strumento molto interessante per la creazione di modell...

I display tridimensionali (3D) sono un importante argomento di ricerca1,2,3 e la maggior parte degli approcci attuali utilizzano il principio stereoscopico4 che causa disagio visivo e affaticamento5,6. Il Fantatrope è un comodo nuovo tipo di display 3D olografico dinamico che può mostrare una breve animazione a colori senza la necessità di speciali aiuti di visualizzazione7. Un Fantatrope utilizza una serie di dodici ologrammi a colori corrispondenti alle diverse fasi di un'animazione. Tutti gli ologrammi utilizzati in questo dispositivo devono essere ultra-realistici e presentare gli stessi colori omogenei. La registrazione di un singolo ologramma a colori di alta qualità rimane difficile anche per i professionisti esperti. Mentre le scelte della tecnica di registrazione e del materiale olografico sono punti chiave importanti, ci sono molti altri dettagli che sono cruciali per registrare con successo tali ologrammi.
Per questo protocollo, una sequenza ciclica di dodici immagini diverse viene prima creata con un programma di grafica computerizzata 3D e tutti gli elementi sono stampati in 3D per diventare modelli ologrammi. Questi ologrammi sono registrati con il metodo a fascio singolo8 introdotto da Yuri Denisyuk nel 1963 che permette la registrazione di ologrammi ultra-realistici con una parallasse completa di 180 gradi. Una configurazione a colori Denisyuk utilizza tre diversi laser (rosso, verde e blu) combinati per ottenere un raggio laser bianco. Le emulsioni Silver-halide sono la scelta migliore di materiale di registrazione9 e solo poche emulsioni a colori di argento-alode sono disponibili9,10. Inoltre, per registrare la lunghezza d'onda blu senza sfocatura, è necessaria un'emulsione iso-pancromatica con una risoluzione di oltre 10.000 linee/mm.
In questo protocollo, l'insieme di ologrammi sono registrati su lastre da 4 pollici x 5 pollici, utilizzando un materiale appositamente progettato per la registrazione di ologrammi analogici a colori senza alcuna diffusione ed è reso isopanchromomatico per tutti i laser visibili comuni utilizzati nell'olografia a colori (vedi Tabella dei materiali). La granulosità è così fine (4 nm) che qualsiasi lunghezza d'onda visibile può essere registrata all'interno senza alcuna diffusione11. Inoltre, ogni ologramma viene sviluppato utilizzando un processo chimico sicuro, non macchiato sviluppato per le emulsioni finali.
Questo protocollo dettagliato ha lo scopo di aiutare i professionisti nuovi ed esperti nel campo dell'olografia analogica per evitare molte insidie comuni associate alla registrazione di ologrammi Denisyuk a colori; può anche fornire un approccio per imparare a utilizzare materiali olografici e sostanze chimiche per ottenere materiali olografici ad alodi d'argento per ottenere risultati affidabili e riproducibili.

<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

Questo documento dimostra un metodo per registrare un insieme di dodici ologrammi analogici a colori a colori ultrarealistici che presentano la stessa luminosità, trasparenza e colori omogenei per la fabbricazione di un Fantatrope, un display 3D olografico dinamico, senza la necessità di speciali ausili per la visualizzazione. Il metodo prevede l'uso della tecnologia della stampante 3D, un'installazione ottica Denisyuk a fascio singolo con tre laser a bassa potenza (rosso, verde e blu) e un'emulsione olografica ilografica iso-panchromatica ad alta sensibilità registrando ologrammi analogici senza alcuna diffusione. Un'animazione ciclica viene creata con un programma di computer grafica 3D e diversi elementi sono stampati in 3D per formare modelli per gli ologrammi. Gli ologrammi sono registrati con una configurazione olografica a colori e sviluppati utilizzando due semplici bagni chimici. Per evitare variazioni di spessore dell'emulsione, gli ologrammi sono sigillati con colla ottica. I risultati confermano che tutti gli ologrammi registrati con questo protocollo presentano le stesse caratteristiche, che permettono loro di essere utilizzati nella Fantatrope.

È stato creato il contenuto 3D ed è stata immaginata una sequenza ciclica di dodici immagini, e i diversi elementi sono stati poi stampati e dipinti in 3D (Figura 1). Un setup ottico a colori a fascio singolo Denisyuk è stato assemblato per registrare ologrammi (Figura 2). Dopo la registrazione, gli ologrammi sono stati sviluppati e sigillati (Figura 3) per ottenere un insieme di dodici ologrammi analogici a colori ultrarealistici con una parallasse completa di 180 gr...

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

Vi presentiamo un protocollo per registrare una serie di ologrammi analogici a colori ultra realistici, che mostrano la stessa luminosità, trasparenza e colori omogenei, su emulsioni olografiche ultra-sottili di alodi d'argento per la fabbricazione di un 3D olografico dinamico Visualizzazione.

Registrazione di ologrammi analogici a colori ultra realistici da utilizzare in un display ologramma in movimento

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

La registrazione di un singolo ologramma analogico di alta qualità rimane difficile anche per i professionisti esperti. Questo protocollo fornisce diversi punti chiave e dettagli cruciali per registrare con successo tali ologrammi. Questo protocollo consente di ottenere una serie di ologrammi a colori ultra-realistici che presentano la stessa luminosità, trasparenza e colori omogenei con l'uso del materiale olografico definitivo e delle sostanze chimiche.Questo protocollo dettagliato ha lo scopo di aiutare i professionisti nuovi ed esperti nel campo dell'olografia analogica per evitare molte insidie comuni associate alla registrazione di ologrammi a colori. Questa dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale per evidenziare tutti i dettagli che consentono di ottenere risultati riproducibili e ottenere buoni ologrammi. Per iniziare, modella i diversi elementi della scena con il programma di computer grafica 3D Blender, un set di strumenti software 3D gratuito e open source.Create un'animazione ciclica a 12 fotogrammi. Stampa caratteri e sfondo sulla stessa scala utilizzando una stampante 3D monocromatica con un filamento di acido polilattico bianco. Utilizzare carta vetrata per eliminare i difetti di stampa.Dipingi a mano i diversi elementi con vernice acrilica. Impostare la scatola di registrazione e fissare lo sfondo in una scatola di legno rigida per evitare il movimento. Utilizzando colla o plastilina, attaccare saldamente il carattere stampato in 3D all'interno della scatola senza applicare stress.Su un tavolo ottico con luce sicura verde, assembla una configurazione ottica a colori a fascio singolo Denisyuk per registrare gli ologrammi. Usa un laser al neon ad elio rosso di 633 nanometri e 20 milliwatt, uno stato solido pompato con diodo verde di 532 nanometri e 20 milliwatt e uno stato solido pompato con diodi blu di 473 nanometri e 20 milliwatt. Posiziona due specchi per i laser rossi e blu per ottenere quattro gradi di libertà.Combina i tre raggi laser con un prisma a x-cubetto per ottenere un raggio laser bianco che passa attraverso lo stesso filtro spaziale. Da una distanza di un metro e un angolo di 45 gradi, illuminare la scatola di registrazione con i raggi divergenti. Utilizzare gli specchi rossi e blu per ottenere un fascio bianco omogeneo proiettato sul piano dell'oggetto.Con un misuratore di potenza, misurare l'intensità di ogni laser orizzontalmente nella posizione della piastra olografica. Determinare il tempo di esposizione in base al manoscritto. Chiudere il raggio laser con un otturatore.L'otturatore elettronico con timer è in grado di controllare con precisione il tempo di esposizione. Per preparare le lastre sotto un semaforo verde, rimuovere le lastre olografiche dal frigorifero e conservarle a temperatura ambiente in una scatola nera chiusa per un'ora prima della registrazione. Scurisci il bordo superiore della piastra con un pennarello nero per evitare la riflessione interna.Quindi impostare la targa di registrazione. Soffiare sulla piastra per determinare il lato dell'emulsione senza apparire fumante. Posizionare l'emulsione della piastra olografica lateralmente verso il basso sulla scatola di registrazione.Lasciare stabilizzare per cinque minuti prima della registrazione. Aprire l'otturatore per esporre la piastra di registrazione per la quantità calcolata di tempo di esposizione. Quindi tenere la piastra registrata in una scatola chiusa lontano dalla luce.Sotto la luce normale, mescolare 10 millilitri di sviluppatore con 90 millilitri di acqua distillata o demineralizzata in un vassoio. Riscalda lo sviluppatore a 22 gradi Celsius precisamente in un forno a microonde e controlla con un termometro. Sotto un semaforo verde, posizionare la piastra esposta nel vassoio e immergerla rapidamente in emulsione lateralmente nello sviluppatore e agitare lentamente per quattro minuti con precisione.Rimuovere lo sviluppatore e lavare la piastra nel vassoio sotto l'acqua corrente del rubinetto per 30 secondi consentendo all'acqua di traboccare in un lavandino. Sotto la luce normale, la piastra ha un colore giallo pallido o arancione. Posizionare la piastra sviluppata nel vassoio con candeggina e immergerla rapidamente in emulsione lato verso l'alto senza agitazione.Tenere la piastra nella candeggina fino a quando non diventa completamente trasparente. Rimuovere la candeggina e lavare la piastra nel vassoio sotto l'acqua corrente del rubinetto per due minuti consentendo all'acqua di traboccare in un lavandino. Quindi riempire il vassoio con soluzione d'acqua demineralizzata o distillata con alcune gocce di agente bagnante e immergere la piastra nel lato emulsione del vassoio verso l'alto senza agitazione per un minuto.Quindi, rimuovere la piastra dal vassoio e asciugarla verticalmente per 15-20 minuti. L'ologramma è visibile sotto illuminazione a luce bianca. Per posizionare l'oggetto successivo nella casella di registrazione con grande precisione, utilizzare un metodo di pelle di cipolla olografica sotto un semaforo verde sostituendo il precedente ologramma trasparente nella sua posizione di registrazione e osservando entrambe le immagini contemporaneamente sotto l'illuminazione laser per verificare che il nuovo personaggio sia ben posizionato.Mentre la piastra è ancora bagnata, utilizzare un bisturi per raschiare cinque millimetri dell'emulsione intorno ai bordi. Riscaldare un millilitro di colla UV, l'ologramma e una piastra di vetro pulita della stessa dimensione in un forno a 30 gradi Celsius per 10 minuti. Laminare l'ologramma alla piastra di vetro pulita con una colla.Esporre il lato in vetro pulito dell'ologramma alla luce solare e la colla UV si indurisce entro cinque minuti. Quindi lavare l'ologramma sigillato con acqua e sapone, asciugarlo con carta velina. Annedire la parte posteriore di esso con vernice spray nero opaco.Montare i 12 ologrammi in ordine cronologico nei fotogrammi regolarmente posizionati nel cilindro del Fantatrope. Ruotare gradualmente il Fantatrope fino a raggiungere una velocità costante di due giri al secondo. Una luce stroboscopica LED RGB sincronizzata con la velocità di rotazione illumina con successo i diversi fotogrammi per creare una rapida successione di immagini e produrre l'illusione del movimento.In questo protocollo, una configurazione ottica a colori a fascio singolo Denisyuk è stata assemblata per registrare ologrammi analogici. Dopo la registrazione, gli ologrammi sono stati sviluppati, sbiancati e sigillati per ottenere un set di 12 ologrammi analogici a colori ultrarealisti con un grado 180 che mostra la stessa luminosità, trasparenza e colori omogenei. Il Fantatrope con i 12 ologrammi analogici a colori montati in ordine cronologico è stato operato con successo.Ha generato l'effetto di un display 3D dinamico senza la necessità di particolari ausili per la visualizzazione. Quando la velocità di rotazione del cilindro accelerò, il personaggio apparve come se fosse in movimento. Per ottenere risultati riproducibili, illuminare la piastra con tre travi omogenee, utilizzare un parametro per determinare il tempo di esposizione e rispettare gli stessi tempi di sviluppo e temperatura per ogni piastra.Per evitare variazioni di immagine e spessore, gli ologrammi sono sigillati con colla. Gli ologrammi sigillati possono essere capovolti e utilizzati come master per registrare ologrammi mobili H2 con la stessa configurazione. La registrazione di ologrammi che presentano la stessa luminosità, trasparenza e colori omogenei consente la creazione del fototropo, il primo display olografico dinamico.Le lastre olografiche ultimate sono sviluppate con un processo chimico sicuro e non di colorazione, ma utilizzano dispositivi di protezione individuale come occhiali, occhiali, guanti e cappotti da laboratorio quando si utilizzano laser, colla e vernice.

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