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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本研究は、2019年に光雲大学研究助成によって行われました。

注意:レーザー12および化学製品を使用する場合は、安全ゴーグル、メガネ、手袋、ラボコートなどの個人用保護具の使用を含め、すべての適切な安全対策に従う必要があります。
1. コンテンツ作成
<ol><li>Blenderなどの3Dコンピュータグラフィックスプログラム、無料でオープンソースの3Dソフトウェアツールセットを使用して、シーン(キャラクターと背...

<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. 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伝統的に、ストップモーションフィルムは人形や粘土モデルを使用しています。ホログラム録画時の動きを避け、明るい画像を得るために、3Dプリントされた文字と背景のセットが選択されます。さらに、異なる要素は、ボックス内の応力なしでしっかりと取り付けられています。要素が拘束で固定されている場合、または記録中に移動すると、最終的なホログラムに黒またはフリンジが表?...

3次元(3D)ディスプレイは、重要な研究テーマ1、2、3であり、現在のアプローチのほとんどは、視覚的な不快感と疲労を引き起こす立体原理4を使用しています5,6.ファンタトロープは、特別な視聴援助7を必要とせずにフルカラーで短いアニメーションを表示することができるダイナミックホログラフィック3Dディスプレイの便利な新しいタイプです。ファンタトロープは、アニメーションのさまざまなフェーズに対応する 12 個のフルカラー ホログラムを使用します。このデバイスで使用されるすべてのホログラムは、超現実的であり、同じ明るさ、透明度、および均質な色を提示する必要があります。単一の高品質のフルカラーホログラムの記録は、経験豊富な開業医にとっても困難なままです。記録技術とホログラフィック素材の選択は重要な重要なポイントですが、このようなホログラムを正常に記録するために重要な詳細がいくつかあります。
このプロトコルでは、12種類の画像の周期的なシーケンスが最初に3Dコンピュータグラフィックスプログラムで作成され、すべての要素がホログラムモデルになるように3Dプリントされます。これらのホログラムは、180°フル視差で超現実的なホログラムの記録を可能にする1963年にユーリ・デニスユックによって導入されたシングルビーム法8で記録されています。デニシュクのフルカラーセットアップでは、3つの異なるレーザー(赤、緑、青)を組み合わせて白いレーザービームを得ます。銀ハロゲン化エマルションは、記録材料9の最良の選択であり、わずか数個の銀ハロゲン化物フルカラーエマルジョンのみが利用可能である9、10.さらにぼかしのない青色波長を記録するには、10,000本以上の線/mmの分解能を有するアイソパンクロマティックエマルジョンが必要です。
このプロトコルでは、ホログラムのセットは、拡散することなくフルカラーアナログホログラムを記録するために特別に設計された材料を使用して、4インチx 5インチプレートに記録され、カラーホログラフィーで使用されるすべての一般的な可視レーザーに対してアイソパクロマティックが作られています(材料表を参照)。粒は非常に細かい(4 nm)なので、目に見える波長は拡散することなく内部に記録することができます。さらに、各ホログラムは、究極のエマルジョンのために開発された安全な非染色化学プロセスを使用して開発されます。
この詳細なプロトコルは、フルカラーのDenisyukホログラムの記録に関連する多くの一般的な落とし穴を避けるために、アナログホログラフィーの分野で新しい経験豊富な実践者を助けることを目的としています。また、究極の銀ハロゲン化物ホログラフィック材料と化学物質を使用して信頼性の高い再現性のある結果を得る方法を学ぶアプローチを提供することもできます。

<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

本論文では、ダイナミックなホログラフィック3Dディスプレイであるファンタトロープの製造に同じ明るさ、透明度、均質な色を提示する12個の超リアルなフルカラーアナログホログラムのセットを記録する方法を示します。特別な視聴援助。この方法には、3Dプリンタ技術、3つの低消費電力レーザー(赤、緑、青)とイソパンクロマティック高感度銀ハロゲン化ホログラフィックエマルジョンを用いたシングルビームフルカラーのデニシュック光学セットアップを使用します。拡散せずにアナログホログラムを記録します。周期的なアニメーションは、3Dコンピュータグラフィックスプログラムで作成され、ホログラムのモデルを形成するために異なる要素が3D印刷されます。ホログラムはフルカラーホログラフィックセットアップで記録され、2つの簡単な化学浴を使用して開発されました。エマルションの厚さの変化を防ぐために、ホログラムは光学接着剤で密封される。結果は、このプロトコルで記録されたすべてのホログラムが同じ特性を提示し、ファンタトロープで使用することを可能にすることを確認します。

3D コンテンツが作成され、12 個のイメージの周期的なシーケンスが想像され、異なる要素が 3D 印刷され、描画されました (図 1)。ホログラムを記録するために、デニショックのシングルビームフルカラー光学セットアップが組み立てられました(図2)。記録後、ホログラムを開発して密閉し(図3)、180°フル視差を用いた超リアルなフルカラーアナログホロ?...

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

我々は、動的ホログラフィック3Dの製造のための超微細な銀ハロゲン化ホログラフィックエマルジョンで、同じ明るさ、透明性、および均質な色を示す超現実的なフルカラーアナログホログラムのセットを記録するためのプロトコルを提示します表示。

移動ホログラムディスプレイで使用するための超現実的なフルカラーアナログホログラムの記録

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

単一の高品質のアナログホログラムの記録は、経験豊富な開業医にとっても困難なままです。このプロトコルは、このようなホログラムを正常に記録するためのいくつかの重要な重要なポイントと詳細を提供します。このプロトコルは、究極のホログラフィック材料と化学物質を使用して、同じ明るさ、透明性と均質な色を提示する超現実的なフルカラーホログラムのセットを得ることができます。この詳細なプロトコルは、フルカラーホログラムの記録に関連する多くの一般的な落とし穴を避けるために、アナログホログラフィーの分野で新しい経験豊富な開業医を支援することを目的としています。この方法の視覚的なデモンストレーションは、再現可能な結果を持ち、良好なホログラムを得ることを可能にするすべての詳細を強調するために重要です。まず、3DコンピュータグラフィックスプログラムBlender、無料でオープンソースの3Dソフトウェアツールセットでシーンに異なる要素をモデル化します。12 フレームの周期アニメーションを作成します。白色ポリ乳酸フィラメントを使用してモノクロ3Dプリンタを融合した堆積物モデリングを使用して、同じスケールで文字と背景を印刷します。印刷の欠陥をなくすためにサンドペーパーを使用してください。アクリル塗料でさまざまな要素を手描き。記録ボックスを設定し、動きを避けるために、堅い木箱に背景を固定します。接着剤やプラスチックを使用して、ストレスを加えることなく、ボックス内に3Dプリントされた文字をしっかりと取り付けます。緑色のセーフライト付きの光学表で、デニシクのシングルビームフルカラー光学セットアップを組み立ててホログラムを記録します。赤いヘリウムネオンレーザー633ナノメートルと20ミリワット、グリーンダイオードポンプ固体532ナノメートルと20ミリワット、青いダイオードポンプ固体473ナノメートルと20ミリワットを使用してください。赤と青のレーザーの2つのミラーを配置して、4つの自由度を得ます。3 つのレーザービームと X 立方体プリズムを組み合わせて、同じ空間フィルターを通過する白いレーザービームを取得します。1メートルの距離と45度の角度から、発散ビームで記録ボックスを照らします。赤と青のミラーを使用して、オブジェクト平面に均質な白いビームを投影します。パワーメーターを使用して、ホログラフィックプレートの位置で水平に各レーザーの強度を測定します。原稿に従って露光時間を決定する。レーザー光をシャッターで閉じます。タイマー付きの電子シャッターは、露光時間を正確に制御することができます。緑色のセーフライトの下にプレートを準備するには、冷蔵庫からホログラフィックプレートを取り出し、記録する前に1時間閉じたブラックボックスに室温で保管します。内部反射を避けるために、黒いマーカーでプレートの上端を暗くします。その後、録音プレートを設定します。プレートに吹き付けて、蒸し物が現れずにエマルジョン側を決定します。ホログラフィックプレートエマルジョン側を記録ボックスの下に置きます。録音する前に5分間安定させます。シャッターを開けて、計算された露光時間の記録プレートを露出させます。その後、記録されたプレートを閉じた箱に入れて光から離します。通常の光の下で、10ミリリットルの現像液を、蒸留または脱塩水の90ミリリットルをトレイに混ぜます。電子レンジで22°Cに正確に加熱し、温度計で確認します。緑色のセーフライトの下に、露出したプレートをトレイに入れ、素早くエマルジョン側を開発者に浸し、ゆっくりと4分間正確に攪拌します。現像者を取り除き、水道水の下の皿を30秒間洗い、水が流しにあふれます。通常の光の下では、プレートは淡い黄色またはオレンジ色です。開発したプレートを漂白剤でトレイに入れ、攪拌することなく素早くエマルジョン側に浸します。プレートが完全に透明になるまで漂白剤に入れておいてください。漂白剤を取り出し、水道水の下で皿を2分間洗い、水を流しにあふれさせます。その後、濡れた剤のいくつかの滴で脱塩または蒸留水溶液でトレイを充填し、1分間攪拌することなくトレイエマルジョン側のプレートを水没させます。次に、トレイからプレートを取り出し、15〜20分間垂直に乾燥させます。ホログラムは白色光の照明の下で見える。録音ボックスの次のオブジェクトを高精度で配置するには、緑色のセーフライトの下でホログラフィックオニオンスキン法を使用し、以前の透明なホログラムを記録位置に置き換え、レーザー照明の下で両方の画像を同時に観察して、新しいキャラクターが適切に配置されていることを確認します。プレートがまだ濡れている間、メスを使用して、エッジの周りのエマルジョンの5ミリメートルを削り取ります。1ミリリットルのUV接着剤、ホログラム、および同じサイズのきれいなガラス板をオーブンで30°Cで10分間加熱します。接着剤できれいなガラス板にホログラムを積層します。ホログラムのきれいなガラス側を日光にさらし、UV接着剤は5分以内に硬化します。その後、密封されたホログラムを水と石鹸で洗い、ティッシュペーパーで乾燥させます。マットブラックスプレー塗料で背面を黒くします。Fantatropeのシリンダーに定期的に配置されたフレームに、時系列で12ホログラムを取り付けます。ファンタトロープを1秒に2回転の一定速度に達するまで徐々に回転させます。回転速度と同期するRGB LEDストロボライトは、異なるフレームをうまく照らし、画像の連続を迅速に作成し、動きの錯覚を生成します。このプロトコルでは、デニシウクの単一ビームフルカラー光学セットアップを組み立ててアナログホログラムを記録しました。記録後、ホログラムを開発し、漂白し、密封し、同じ明るさ、透明度、均質な色を示す180度の12の超現実的なフルカラーアナログホログラムのセットを得ました。12個のフルカラーアナログホログラムを時系列で取り付けたファンタトロープが正常に動作しました。それは特別な表示補助を必要とせずに動的な3D表示の効果を生成した。シリンダーの回転速度が加速すると、キャラクターは動いているかのように見えました。再現性のある結果を得るには、3つの均質なビームでプレートを照らし、パラメータを使用して露光時間を決定し、各プレートの同じ現像時間と温度を尊重します。画像と厚みの変化を防ぐために、ホログラムは接着剤で密封されます。密封されたホログラムは、同じセットアップでH2フローティングホログラムを記録するためにマスターのように反転して使用することができます。同じ明るさ、透明度、および均質な色を提示するホログラムの記録は、フォトトロープ、最初の動的ホログラフィックディスプレイの作成を可能にする。究極のホログラフィックプレートは、安全で染色のない化学プロセスで開発されていますが、レーザー、接着剤、塗料を使用する際には、ゴーグル、眼鏡、手袋、ラボコートなどの個人用保護具を使用します。

Research

JoVE Journal

Engineering

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