Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Supported by http://www.holography.ru
Игорь

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by Игорь »

Но вот серьезная проблема наступит только тогда, когда объект будет окрашен в спектрально узкие цвета, да еще не совпадающие с цветами лазера. Тогда наступит полный атас. Лазеры объекта НЕ УВИДЯТ! Но, господа, ведь это крайне редкий случай. Такой же редкий, как радужный блик на призме или драгоценных камнях. Редкий, но очень обидный. Я много раз снимал красивые камешки на голограммы, и каждый раз меня это сильно удручало - они превращались в безликие, мертвые, стекляшки. Но тут уж ничего не поделаешь – трех цветов точно мало
Ну так вот об этом я и писал, только вместо узкой полосы отражения привёл пример узкой полосы поглощения.
И спектральные чувствительности элементов матрицы не должны перекрываться – иначе, как мы тогда получим чистые цвета в изображении.
Кхм... Вот графики чувствительности трёх типов колбочек:
Image

И каким-то образом мы видим чистые цвета (замечу, что максимум чувствительности "красных" колбочек приходится на зелёный кусок спектра).
Может быть, при отличии длины волны в пределах разброса параметров разных ПП-лазеров голограммы уже не будут мешать друг другу, а значит, можно будет вместо одного мощного лазера использовать несколько маломощных и не бояться особо проблем на тех местах пластинки, где их пучки перекрываются)
Уже проверенно - голограммы записываются независимо. Но яркость каждой снижается.
Gall

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by Gall »

Снижаются насколько и как это зависит от разницы в длинах волн и количества лазеров? Можно ли сделать малозаметным?
holos

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by holos »

Ну, Игорь, то, что ты силен в колбочках и палочках – спору нет :wink: . Я же пока СОЗНАТЕЛЬНО избегаю этой темы – работы наших глаз, достойной не только отдельной темы, а, может быть и отдельного форума. Ведь все эти палочки и колбочки работают не сами по себе, а подсоединены к суперкомпьютеру, называемому в простонародье "репой", ну, а мы, по старинке, называем это мозгом. Если ты взглянешь на спектральные кривые реальных цветовых ОЩУЩЕНИЙ среднего наблюдателя (см. Гуревича, стр. 60), то увидишь совсем другие графики.
Поэтому давайте обсуждать все то, что находится ПЕРЕД нашими глазами. А перед нашими глазами находится цветная голограмма. Нельзя не согласиться с тезисом о том, что при наложении нескольких голограмм, общая яркость снижается. Совсем расстрою Galla, но приведу простенькие зависимости суммарной дифракционной эффективности из Кольера:

Для амплитудных голограмм суммарная дифракционная эффективность N наложенных голограмм равна дифракционной эффективности одиночной голограммы, деленной на количество составных голограмм в КВАДРАТЕ. Т. е., для трехцветных голограмм суммарная ДЭ будет в девять раз меньше!

Для фазовых голограмм ситуация немного лучше – делим просто на количество составных голограмм. Для трехцветной голограммы суммарная ДЭ будет в три раза меньше, чем для одиночной голограммы. Шумы, увы, при этом возрастут.

Главная причина такого эффекта – элементарное влияние друг на друга трех дифракционных решеток при ограниченном количестве "строительного материала" – микрокристаллов бромистого серебра. Если какой-то микрокристалл связан с красным красителем, синий цвет он просто проигнорирует и в синей решетке в этом месте возникнет "микропрореха".

Если голограмма пишется близкими друг к другу длинами волн, думаю, ситуация по яркости может измениться к лучшему (краситель-то один). Но тут может проявиться другой, уже известный нам фокус – взаимная интерференция восстановленных волновых полей. И пойдут, побегут темные полоски по голограмме. Впрочем, это мое поверхностное, "невынужденное" предположение. Конечно, этот вопрос требует досконального анализа.
holos

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by holos »

Ладно, уговорили, попробую представить совсем иную картину регистрации голограмм, а для начала, просто, обычного фотопроцесса, исходя из радикального предложения Gallа по широкополосному экспонированию, без выделения трех цветов. Назовем этот процесс по старинке панхроматическим экспонированием (а старинка-то – это лучшие годы, проведенные в фотолабораториях и просто на кухне, работа в фотоклубах, встречи с корифеями классической фотографии – Ивановым-Алилуевым, Хлебниковым, Бальтерманцем и др.). Опять-таки не могу совсем оторваться от накопленного опыта и пуститься в плаванье в "безвоздушном пространстве", и хочу взять за основу некий аналог нашей доброй и пока НИЧЕМ незаменимой фотоэмульсии, т. е., такую среду, в которой регистрация света осуществляется дискретно, некими светочувствительными вкраплениями (честно признаюсь, к рассмотрению изотропной регистрирующей среды я не готов).
Итак, есть светочувствительная среда, представляющая собой некую матрицу, которая равномерно заполнена мельчайшими светочувствительными вкраплениями, назовем их, опять, по старинке, зернами. Свойства матрицы рассматривать не будем – и без того все круто.
Тут сразу необходимо уточнить одну важную вещь. Нам может сильно помочь фотонная теория света, согласно которой световой поток – это поток фотонов, каждый их которых имеет свой "цвет". Беру в кавычки, потому, что даже после 0,7 "Русского стандарта" на каждого, невозможно представить красный или зеленый фотон. Правильнее говорить о привязке к фотону частоты излучения, а это не требует игры воображения и можно спокойно перейти на 0,5 на троих. Что же могут представлять собой эти зерна, если требуется регистрация сразу всего спектра белого света, понимай, огромную кучу разноцветных фотонов? Есть, к счастью, в теоретической физике (а мы пока продвигаем теорию) такая фишка, как абсолютно черное тело. Это не какой-нибудь там родамин или метилен - спектрально селективные красители, это тело, которое чувствует ЛЮБУЮ длину волны! Хорошо, отлично! – каждое зерно – это сверхмаленькое абсолютно черное тело. Такое маленькое, чтобы на него мог упасть и поглотиться ТОЛЬКО ОДИН фотон. Упадут два – все испортят, потому, что мы их уже никак не разделим – красителей-то нет!

ТРЕБОВАНИЕ № 1. Фотонная плотность светового потока и плотность распределения светочувствительных зерен АЧТ должны быть такими, чтобы на каждое наноАЧТ попадал только один фотон. (Уже интересно, возможно ли такое?).

Поехали дальше. Ну, поглотил наноАЧТ фотон, и что дальше? А дальше, его энергия дискретно увеличится на энергию поглощенного фотона. Мы получим возбужденное наноАЧТ! Возбужденное строго на энергию фотона. Мы ЗАПОМНИЛИ энергию фотона. Следовательно, мы зарегистрировали локальный и произвольный цвет падающего светового потока в данном месте регистрирующей среды. Ура!
Что будет потом? Надо подумать, идеи в голове есть, но сформулировать их пока не могу :roll:
Gall

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by Gall »

... После проявления наноАЧТ должно стать поглощающим только для фотонов той же длины волны, которой экспонировалось. Например, изначально оно представляло собой смесь (почти) бесконечного числа поглотителей для разных длин волн. В результате попадания фотона один из поглотителей возбудился. Теперь надо как-то сделать так, чтобы при проявлении все остальные поглотители удалились или нейтрализовались, а этот остался.

Получается две задачи. Во-первых, нужно вещество-хамелеон, в котором каждый кластер молекул каким-то волшебным образом начинает поглощать только фотоны, близкие по энергии к тем, которыи экспонировали. Говорю "кластер", потому что скорее всего достигнуть этого можно только удалением лишних поглотителей, и скорее всего это разные молекулы, не в ковалентной и не в ионной связи, просто рядом и "невзаимодействующие". Во-вторых, нужно понять, что будет, если на основе такого вещества сделать эмульсию, получится ли голограмма. Вроде должна.

Вещество-хамелеон я представляю себе как смесь большого количества красителей, у каждого одна основная линия поглощения. Возбудившийся краситель при проявлении с чем-то связывается и остается в эмульсии, остальные растворяются.
Игорь

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by Игорь »

Пара соображений, которые появились у меня за последнее время:

1. Голограмма "Листопад". Это мультиплексная голограмма. Сначала листья были сняты обычным фотоаппаратом, который регестрирует весь спектр. По этому никаких проблем с линиями отражения и/или поглощения нет. Потом фотографии наверняка ещё и обрабатывались на компьютере для получения правильного баланса белого на голограмме. Таким образом для мультиплексной голографии обсуждаемой нами проблемы не существует.

2. Запись классической голограммы. Непрерывный спектр нам в любом случае не записать. Но если взять, скажем, 37 длин волн, разве этого не хватит?.. 390, 400, 410, ..., 750нм. Тут уже и камешки будут переливаться всеми цветами радуги (думаю, что радуга реально окажется даже без "дыр"), и шансов, что какая-то полоса отражения/поглощения у объекта будет столь узкой (порядка 10нм и менее), уж совсем мал. Писать 37 голограмм на одну пластинку бессмысленно - будет сплошняком чёрной. Но толщина слоя эмульсии даже у ПФГ-04 (БХЖ, самая толстая) всего 20мкм. Значит даже несколько десятков слоёв эмульсии - это меньше милиметра. Дальше два варианта:
-"нахимичить" 37 сортов эмульсии, чувствительных только в полосе шириной менее 10нм;
-последовательно наносить новые слои эмульсии на уже обработаные старые.
Последний вариант мне кажется технически более реальным...
Что мы получаем:
Белый свет падает на первый слой эмульсии. В этом слое записана фазовая голограмма Денисюка с длинной волны 390нм. Небольшой участок спектра (что-нибудь типа 385-395нм) отражается от этого слоя преобразуясь в изображение. Остальной свет проходит этот слой и попадает на второй. Естественно, там голограмма с длинной волны 400нм. И так далее через все 37 слоёв. В результате голограмма будет полностью преобразовывать весь падающий на неё видимый свет (ниже 390нм и выше 750нм глаз уже обладает крайне малой чувствительностью) в цветное изображение с непрерывным спектром (за счёт того, что каждый слой вырезает всё-таки не такую узкую полосу, как линия излучения лазера).
Конечно, такая голограмма (одна штука) будет стоить как автомобиль. Для её создания придётся сочинить перестраиваемый во всём видимом спектре лазер с высокой когерентностью (который будет стоить как самолёт). Разработать технологию полива новой эмульсии на обработаную старую без разрушения старого слоя (а на это могут уйти годы). Но в принципи такое должно быть возможным.
Gall

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by Gall »

А нужно ли на обработанную старую? Можно ли сделать вещество с таким законом дисперсии, чтобы фазовая двумерная голограмма сама по себе была селективной по длине волны (для остальных длин волн просто прозрачна)? Тогда можно будет намешать эмульсии в одной колбе и полить.
Игорь

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by Игорь »

Я же написал, что это как раз 1-й вариант. Только такая фантастическая селективность (всего 10нм), да ещё так точно подстроеная под длинну волны лазера, выглядит почти нереальной.
Только смешать в любом случае нельзя. Тогда у нас будет просто эмульсия, чувствительная ко всему диапазону, и 37 голограмм на одной пластинке (с околонулевой эффективностью каждой). Даже цветные фотоплёнки для фотографии и то приходится делать слоистыми.
holos

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by holos »

Да, Игорь, в силе воображения тебе не откажешь. З7 раздельно политых слоев! Тебе надо как-нибудь напроситься в «Микрон» и посмотреть, как поливают только ОДИН слой. Но, с точки зрения формальной логики, ты абсолютно прав. Можно так же спокойно полить один слой на другой. Вопрос только в толщине слоев. Если их делать хотя бы 3-4 мкм (меньше – будут проблемы с ДЭ), то общая толщина всех слоев будет более 100 мкм. А это чревовато сильной деформацией слоя при химобработке. Но это замечание исходит из текущей ситуации по фотослоям. В будущем все может измениться.
А что касается «Листопада», не забывай, что после всех фотосъемок и фотошопов, изображения вставляются в виртуальный ролик 3D Studio, и поочередно записываются на голограмму трехцветным лазером. Так что, с точки зрения голографии, здесь все стандартно – те же три базовых цвета.

Я же, пока в голове медленно копошатся мысли по развитию идеи привлечения понятия абсолютно черного тела, хочу воспользоваться известным, почти научным тезисом: «новое – это хорошо забытое старое». Имеется в виду наша старая, добрая черно-белая фотография, которая 150 лет удивляла всех своими успехами, основываясь, по существу исключительно на экспериментальных исследованиях, иногда, совершенно случайных. Вспомните, хотя бы, как предприимчивый и энергичный француз Дагер нашел способ фиксирования изображений на своих йодо-серебрянных пластинках. Столько сил он потратил на процесс очувствления серебряных пластинок парами йода, съемку при длительных экспозициях ( довел время до экспозиции с трех часов до 15 мин!), освоил оперативное проявление пластинок ПАРАМИ РТУТИ (!!!) в светонепроницаемых черных палатках (очувствление серебряных пластинок и проявление необходимо было проводить тут же, на месте съемки) а полученные изображения быстро исчезали. И вот, как-то раз, он положил отснятую пластинку в шкаф с химикатами, и через некоторое время обнаружил, что изображение на серебряной пластинке НЕ ИСЧЕЗЛО! Что должен был сделать в этом случае истинный экспериментатор, каким был Дагер? Как найти заветный химикат? Очень просто – по очереди вынимать все химикаты из шкафа и смотреть, что происходит с изображением. Так было открыто очень эффективное вещество для фиксации серебряного изображения – тиосульфат натрия, которое используется в фотографии (и в голографии) до настоящего времени. И тиосульфат натрия помог сохранить и донести до нашего времени многие дагеротипы с неповторимо мягким, проработанным изображением, сделанные еще в середине позапрошлого века.
Много позже было накоплено достаточно экспериментальных данных, которые легли в основу теории Генри-Мотта, объясняющей многие эффекты в фотографии на основе квантовых фотопроцессов, происходящих в микрокристаллах бромистого серебра.

Одной из главных проблем развития фотографии было расширение спектральной чувствительности фотопленок на весь видимый световой диапазон. Кто сейчас помнит, например, фотопластинки «Изоорто». Я еще застал в раннем детстве такие фотопластинки, практически не чувствующие красный цвет, со светочувствительностью, требующей применения штатива. Но с каким энтузиазмом работали фотографы того времени! Не слабее Дагера, Ньепса, Тальбота и других первооткрывателей фотографии.
Проблему помогли решить красители. Подбирая красители, удалось расширить спектральную чувствительность фотопленок на весь видимый диапазон. И покупая, в свое (уже далекое) время, фотопленку «Фото-65» или «Фото-130» многие даже и не задумывались, что это пленка «Изопанхром», вобравшая в себя многие достижения современной фотографии.

Image

А что было дальше? А дальше стала развиваться цветная фотография и развиваться очень бурно. Но я не буду говорить об этом, потому, что, как это не покажется странным, для цветной голографии подходит именно черно-белый фотоматериал. Странным покажется только для новичков. Голо-ассы непременно усмехнутся – ну за кого ты нас принимаешь! Действительно, тут-то голография кардинально расходится с фотографией по способу передачи цвета. Если в цветной фотографии цвет передается непосредственно микрокапсулами красителей, находящихся в фотослое (серебряное изображение полностью удаляется из слоя в процессе химобработки), цветное голографическое изображение формируется при ДИФРАКЦИИ света на голографической решетке. Причем, КАК формируется решетка, это не столь важно, но уж точно, она не должна быть цветной. Она может быть и чисто серебряной (для амплитудных голограмм) и галоидно-серебрянной (для отбеленных, фазовых, голограмм) и даже просто нацарапанной (очень грубо выражаясь, да простят меня гиганты защитных технологий) на любой плоской поверхности (рельефные радужные голограммы). Цена вопроса – только яркость изображения и угол обзора. Цвет изображения зависит только от пространственной частоты решетки и ее ориентации.
Отлично! Что же мы имеем в свете обсуждаемой проблемы – десятилетиями обкатанный галоидно-серебряный фотоматериал, чувствительный ко всему видимому диапазону, способный записывать дифракционные решетки от многих лазерных источников и, следовательно, получать МНОГОЦВЕТНЫЕ голограммы. Какие остались проблемы? Только две. Первая проблема – получение достаточно мелкозернистой эмульсии для возможно полной регистрации многих наложенных дифракционных решеток – в принципе, решаемая даже современными технологиями синтеза фотоэмульсий. Вторая проблема – наложение многих решеток приведет к падению яркости отдельных цветных изображений. Есть ли здесь выход? Конечно, есть. Вспомните удивительную, почти феноменальную фотографию Липпмана (на форуме Каминского ей посвящен отдельный раздел). Фотография Липпмана – это прообраз голографии, потому, что при формировании изображения используются принципы интерференции и дифракции. Но эти фотографии записываются БЕЛЫМ светом и дают МНОГОЦВЕТНОЕ изображение. К сожалению, до наших дней не дошло полное описание технологии получения фотографий Липпмана, сохранилось только небольшое количество самих фотографий. Дискуссии о фотографии Липпмана не стихают и по сей день. Но в принципах ее изготовления, возможно, кроется и ключ к получению многоцветных голограмм.
Игорь

Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Post by Игорь »

А что касается «Листопада», не забывай, что после всех фотосъемок и фотошопов, изображения вставляются в виртуальный ролик 3D Studio, и поочередно записываются на голограмму трехцветным лазером. Так что, с точки зрения голографии, здесь все стандартно – те же три базовых цвета.
Единственная проблема трёх лазеров заключается в "неправильном" освещении объекта. А при воспроизведении их вполне достаточно (лазерные проекторы это наглядно доказали). В мультиплексной голографии объект освещается настоящим белым светом.
Locked