Name: recording ultra-realistic full-color analog holograms for use in a moving hologram display
Uploaded: 2020-01-14T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Recording Ultra-Realistic Full-Color Analog Holograms for Use in a Moving Hologram Display at JoVE.com

Настоящее исследование было проведено исследовательским грантом Университета Кванвуна в 2019 году.

ВНИМАНИЕ: При использовании лазеров12 и химических продуктов необходимо соблюдать все надлежащие методы безопасности, включая использование средств индивидуальной защиты, таких как защитные очки, очки, перчатки и лабораторные пальто.
1. Создание контента
<o...

<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>

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...

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.

<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

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.

3D-контент был создан и циклическая последовательность из двенадцати изображений была себе, и различные элементы были затем 3D печатных и окрашенных (Рисунок 1). Денисюк однолучевой полноцветной оптической установки была собрана для записи голограмм(рисунок 2). После за...

Watch this Scientific Journal Video about Recording Ultra-Realistic Full-Color Analog Holograms for Use in a Moving Hologram Display at JoVE.com

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

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.

Запись ультра-реалистичных полноцветных аналоговых голограмм для использования в движущемся голограмме

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

Запись одной высококачественной аналоговой голограммы остается сложной даже для опытных практиков. Этот протокол дает несколько ключевых моментов и деталей для успешной записи таких голограмм. Этот протокол позволяет получить набор ультра-реалистичных полноцветных голограмм, представляя ту же яркость, прозрачность и однородные цвета с использованием конечной голографического материала и химических веществ.Этот подробный протокол призван помочь новым, а также опытным практикующим специалистам в области аналоговой голографии избежать многих распространенных ловушек, связанных с записью полноцветных голограмм. Эта визуальная демонстрация этого метода имеет решающее значение для выделения всех деталей, которые позволяют иметь воспроизводимые результаты и получить хорошие голограммы. Для начала смоять различные элементы сцены с помощью 3D компьютерной графической программы Blender, свободного и открытого набора программ с открытым исходным кодом.Создайте 12-кадровую циклическую анимацию. Печать символов и фона в том же масштабе с помощью сплавленного осаждения моделирования монохромный 3D принтер с белой полилактической кислотной нити. Используйте наждачную бумагу для устранения дефектов печати.Ручная краска различных элементов с акриловой краской. Найте запись окна и исправить фон в жесткой деревянной коробке, чтобы избежать движения. Используя клей или пластилин, прочно прикрепите 3D печатный символ внутри коробки без применения стресса.На оптическом столе с зеленым люком соберите однолучевой полноцветную оптическую установку Денисюка для записи голограмм. Используйте красный гелий неоновый лазер 633 нанометров и 20 милливатт, зеленый диод-накачал твердого тела 532 нанометров и 20 милливатт, и синий диод-накачкой твердого тела 473 нанометров и 20 милливатт. Позиция два зеркала для красных и синих лазеров, чтобы получить четыре степени свободы.Объедините три лазерных луча с X-кубовой призмой, чтобы получить белый лазерный луч, который проходит через тот же пространственный фильтр. С расстояния одного метра и угла 45 градусов, осветите запись окно с различными лучами. Используйте красные и синие зеркала, чтобы получить однородный белый луч проецируется на плоскости объекта.С помощью счетчика мощности измеряйте интенсивность каждого лазера горизонтально в положении голографической пластины. Определите время экспозиции в соответствии с рукописью. Закройте лазерный луч затвором.Электронный затвор с таймером способен точно контролировать время экспозиции. Чтобы подготовить пластины под зеленым прожектором, удалите голографические пластины из холодильника и храните их при комнатной температуре в закрытом черном ящике в течение одного часа перед записью. Затемните верхний край пластины черным маркером, чтобы избежать внутреннего отражения.Затем установите записывающую пластину. Удар по пластине, чтобы определить сторону эмульсии без парения появляться. Поместите голографическую эмульсию пластины вниз на записывающую коробку.Дайте ему стабилизироваться в течение пяти минут перед записью. Откройте затвор, чтобы разоблачить записывающую пластину для расчетного количества времени экспозиции. Затем держите записанную пластину в закрытой коробке подальше от света.При нормальном освещении смешайте 10 миллилитров застройщика с 90 миллилитров дистиллированной или деминерализованной воды в лоток. Нагрейте разработчика до 22 градусов по Цельсию именно в микроволновой печи и проверьте с термометром. Под зеленым сейфом поместите выставленную пластину в лоток и погрузите ее быстро эмульсией вверх в разработчика и медленно агитировать в течение четырех минут точно.Удалите разработчика и мыть пластину в лоток под проточной водопроводной водой в течение 30 секунд, позволяя воде переполнения в раковину. При нормальном освещении пластина имеет бледно-желтый или оранжевый цвет. Поместите развитую пластину в лоток с отбеливателем и погрузите его быстро эмульсии сторону без возбуждения.Держите пластину в отбеливателе, пока она не станет полностью прозрачной. Удалите отбеливатель и мыть тарелку в лоток под проточной водопроводной водой в течение двух минут, позволяя воде переполнения в раковину. Затем заполните лоток с деминерализованной или дистиллированной воды раствор с некоторыми каплями смачивания агента и погрузить пластину в лоток эмульсии сторону вверх без волнения в течение одной минуты.Затем снимите тарелку с лотка и высушите вертикально в течение 15-20 минут. Голограмма видна под белым освещением. Чтобы поместить следующий объект в записывающую коробку с большой точностью, используйте голографический метод кожи лука под зеленым прожектором, заменив предыдущую прозрачную голограмму в ее положении записи и наблюдая оба изображения в то же время под лазерным освещением, чтобы проверить, что новый персонаж хорошо расположен.Пока пластина еще мокрая, используйте скальпель, чтобы соскребать пять миллиметров эмульсии по краям. Нагрейте один миллилитр УФ-клея, голограмму и чистую стеклянную пластину одинакового размера в духовке при температуре 30 градусов по Цельсию в течение 10 минут. Ламинировать голограмму на чистую стеклянную пластину клеем.Выставить чистую стеклянную сторону голограммы на солнечный свет и УФ-клей затвердевает в течение пяти минут. Затем вымойте запечатанную голограмму водой и мылом, высушите ее салфеткой. Почернеть задней его с матовой черной краской спрей.Гора 12 голограмм в хронологическом порядке в регулярно размещенных кадров в цилиндре Fantatrope. Поверните Fantatrope постепенно, пока не достигнет постоянной скорости в два оборота в секунду. Светодиодный стробоскоп RGB, синхронизированный со скоростью вращения, успешно освещает различные кадры, создавая быструю последовательность изображений и создавая иллюзию движения.В этом протоколе для записи аналоговых голограмм была собрана одноцветная полноцветная оптическая установка Денисюка. После записи голограммы были разработаны, обесцвечены и запечатаны, чтобы получить набор из 12 ультрареалистичных полноцветных аналоговых голограмм на 180 градусов, показывающих такую же яркость, прозрачность и однородные цвета. Успешно эксплуатировался Fantatrope с 12 полноцветными аналоговыми голограммами, установленными в хронологическом порядке.Это вызвало эффект динамического 3D-дисплея без необходимости каких-либо специальных средств просмотра. Когда скорость вращения цилиндра ускорилась, персонаж появился, как будто он был в движении. Чтобы получить воспроизводимые результаты, осветите пластину тремя однородными лучами, используйте параметр, чтобы определить время экспозиции и соблюдать одинаковое время разработки и температуру для каждой пластины.Чтобы предотвратить любые изменения изображения и толщины, голограммы запечатаны клеем. Запечатанные голограммы могут быть перевернуты и использованы как мастера для записи H2 плавающие голограммы с той же установки. Запись голограмм, присутствующих одинаковой яркости, прозрачности и однородных цветов, позволяет создать фототроп, первый динамический голографический дисплей.Окончательные голографические пластины разработаны с безопасным и не окрашивания химический процесс, но использовать средства индивидуальной защиты, как очки, очки, перчатки и лабораторные пальто при использовании лазеров, клея и краски.

Research

JoVE Journal

Engineering

Time Multiplexing Super Resolving Technique for Imaging from a Moving Platform

Мультиплексора с временным Супер Решение Техника для работы с изображениями от движущейся платформе

We propose a method for increasing the resolution of an object and overcoming the diffraction limit of an optical system installed on top of a moving ...

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Preparation and Use of Photocatalytically Active Segmented Ag|ZnO and Coaxial TiO2-Ag Nanowires Made by Templated Electrodeposition

Получение и применение фотокаталитически действующее сегментированной Ag | ZnO и коаксиальный TiO<sub&gt; 2</sub&gt;-Ag Нанопровода Сделано шаблонном электроосаждения

Photocatalytically active nanostructures require a large specific surface area with the presence of many catalytically active sites for the oxidation and ...

Visualization of High Speed Liquid Jet Impaction on a Moving Surface

Визуализация Высокоскоростной струи жидкости столкновение на движущейся поверхности

Two apparatuses for examining liquid jet impingement on a high-speed moving surface are described: an air cannon device (for examining surface speeds ...

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

Обнаружение и восстановление палладия, золота и кобальта металлов из рудника городской использующие новые Датчики / адсорбенты Места с наноразмерных Wagon колеса в форме порах

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

A Cost-effective and Reliable Method to Predict Mechanical Stress in Single-use and Standard Pumps

Экономически эффективный и надежный метод для прогнозирования механических напряжений в одноразовых и стандартные насосы

Pumps are mainly used when transferring sterile culture broths in biopharmaceutical and biotechnological production processes. However, during the pumping ...

Use of a Multi-compartment Dynamic Single Enzyme Phantom for Studies of Hyperpolarized Magnetic Resonance Agents

Использование Multi-купе Dynamic один энзим Phantom для исследований гиперполяризованным магнитно-резонансных агентов

Imaging of hyperpolarized substrates by magnetic resonance shows great clinical promise for assessment of critical biochemical processes in real time. Due ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

Разработка и применение системы Full Flow сэмплирования (FFS) для определения объема выбросов метана

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

Applying X-ray Imaging Crystal Spectroscopy for Use as a High Temperature Plasma Diagnostic

Применение рентгеновской визуализации спектроскопии кристаллов для использования в качестве высокотемпературной плазмы диагностики

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line ...

Method for Recording Broadband High Resolution Emission Spectra of Laboratory Lightning Arcs

Метод записи широкополосной широкополосной высокой разрешения выбросов спектра лабораторных дуг молнии

Lightning is one of the most common and destructive forces in nature and has long been studied using spectroscopic techniques, first with traditional ...