Истинно цветные голограммы - возможно ли?

Gall · Post by **Gall** » Mon Jun 09, 2008 7:27 am

На правах бреда.

Не секрет, что цветные голограммы в настоящее время получают путем записи на одну пластину трех монохромных голограмм - красной, зеленой и синей. Я задался вопросом, возможно ли (чисто в теории) получить истинно цветную голограмму, то есть записать изображение вместе с точным спектром света, как в фотографии Липмана. Про проблемы с существующей технологией временно забудем - вопрос не в том, как сделать, а в том, можно ли вообще сделать без нарушения законов физики, или же трех(шести, девяти)-цветная голограмма - это теоретический предел?

Пробежать во время записи голограммы по всем длинам волн - задача сложная, но теоретически выполнимая. Перестраиваемые лазеры существуют, получить можно в общем-то любую длину волны. Даже если не получится плавно перестраивать без порчи когерентности, ничто (кроме стоимости) не мешает взять, скажем, 1000 лазеров на 1000 длин волн. Допустим, "белый лазер" у нас таким образом есть.

Со средой для записи дело обстоит много хуже. Понятно, что если взять обычную фотопластинку и проэкспонировать ее на 1000 длинах волн, получится чернота. Интерференционные картины от разных длин волн покроют всю пластинку одним сплошным фоном, изображения не будет.

Казалось бы, ничего не получится. Чтобы получить цвет на плоском изображении, Липман добавил третье измерение эмульсии, в нем записался спектр. Информации в двумерном слое при записи голограммы также недостаточно для всего изображения - в нее "не поместилась" длина волны. Денисюку опять же потребовалось третье измерение, чтобы записать ее. У нас все три измерения уже использованы. Где взять четвертое?..

По крайней мере для амплитудной голограммы "четвертое измерение" фотопластинки получить, кажется, возможно. Представим себе эмульсию, в которой резонансно поглощается и формирует скрытое изображение строго определенная длина волны. После проявления резонансное поглощение местами усилится, местами ослабнет, и получится изображение. В эмульсии, состоящей из смеси таких веществ, в принципе можно добиться отсутствия взаимного влияния голограмм от разных длин волн.

А вот существуют ли такие вещества? Не будут ли вещества в одном эмульсионном слое передавать изображение друг другу? Можно ли получить таким образом фазовую голограмму, меняя не поглощение, а преломление? Сколько разных веществ можно так смешать? Или может быть есть какие-то факторы, из-за которых подобная система, подобно вечному двигателю, принципиально неосуществима?

EDWARD · Post by **EDWARD** » Mon Jun 09, 2008 9:09 am

Мне кажется, что развитие цветной голографии переступит через технологию фиксации изображения на традиционном носителе, таком, как фотопластинка. Стоит поискать других решений, вместо совершенствования архаичных. Далее, перестройка лазера или его количественная "атака" на проблему успеха в принципе не принесет. Здесь просится иной подход. Законы физики, к сожалению, в нашем сознании ограничены рамками физического мира. Выйти за рамки - вот стратегическая задача. На новом, назовем его метафизическом поле, взойдут совершенно новые перспективы.

Я чрезвычайно сожалею, что не являюсь физиком-теоретиком. Интереснейшее занятие. Поэтому вопрос к мэтрам.
Является ли дифракция необратимым процессом? Если можно разложить призмой белый свет на хроматические составляющие, то нельзя ли осуществить реверс? Можно ли свести разделенный полихроматизм к белому свету?

Причем, если изготовить, 7 пропускающих голограмм одного объекта в разных длинах волн и свести их на копии?

Gall · Post by **Gall** » Mon Jun 09, 2008 10:16 am

На все вопросы ответить достаточно легко.

1. Дисперсия света (не путать с дифракцией), разложение света в спектр - процесс полностью (и легко) обратимый. Ведь при этом свет просто пространственно разделяется на разноцветные компоненты. Если не разводить их в разные стороны, а смешать снова, получится белый свет. Это используется на практике в ахроматических объективах фотоаппаратов и биноклей, чтобы от преломления в линзах не образовывалась радужная окраска краев предметов.

2. 7 голограмм - это мало. Это ничем принципиально не отличается от 3, как делают сейчас. Деление спектра на 7 цветов несколько надуманно и объясняется скорее особенностями русского языка: для англичанина, например, в радуге 6 цветов (red, orange, yellow, green, blue, violet), а на практике можно различить тончайшие оттенки каждого из них. Поэтому для истинно цветного процесса, будь то фотография или голография, недостаточно регистрировать 3 (7, 10, 100) цветов - нужно регистрировать ВСЕ. Смешение цветов, известное художникам - это особенность человеческого зрения, а не объективный физический факт: если смешать голубой и желтый, например, то глаз будет видеть этот цвет как зеленый, но призма безошибочно разделит такой свет обратно. В отличие от истинно зеленого, скажем, лазерного луча 532 нанометра, который (почти) неделим. Именно поэтому и хочется отказаться от ограничения, связанного с особенностями глаза человека, чтобы любой глаз любого существа и любой прибор видели правильные цвета. Для фотографии эта проблема решена Липманом, хоть и не очень широко применяется ввиду сложности процесса (обычные цветные фотопленки построены по трехцветовой схеме, а не по липмановской). А вот для голографии - нет.

3. Если пропускающая голограмма двумерная (тонкий слой), то для того, чтобы ее увидеть, нужно светить монохроматическим светом. В белом увидим, простите, фигу. Если же голограмма толстая, то первая голограмма окрасит свет в свой цвет, а последующие не будут видны "не в своем" свете. Если записывать несколько голограмм, то их надо не складывать стопкой, а ставить рядом, а изображения сводить в одно с помощью зеркал и призм. Тогда получится. Но проще записать все 7 в одном слое. Сейчас пишут 3, и в общем получается неплохо, если не считать чисто технических проблем с порчей цвета при проявлении и им подобных.

EDWARD · Post by **EDWARD** » Mon Jun 09, 2008 11:59 am

Спасибо за разъяснение. Надо, видимо, пойти в магазин за "Ландсбергом" и освежить некоторые моменты

если говорить о коммерческой стороне проекта, то здесь более подойдут решения, связанные с особенностями именно человеческого зрения. Поэтому буду упрощены, думаю. Что касается исследований в этом направлении, то, безусловно, полная картина очень важна, без разных там иллюзий.

Меня больше занимает сейчас как можно более полная информация о достижениях в композиционной голографии. Что можете предложить посетить или прочитать?
Спасибо!

Gall · Post by **Gall** » Mon Jun 09, 2008 3:22 pm

С особенностями зрения тут вопрос очень щекотливый. Пользуясь теми же особенностями зрения, можно заменить голограмму стереограммой или еще какой-нибудь трехмерной квазиголографической штукой. А если мы хотим HOLO-графию, то и спектр записать нехудо бы точно (ну хотя бы почти точно), чтобы записать картину ПОЛНОСТЬЮ.

holos · Post by **holos** » Tue Jun 10, 2008 6:51 pm

Но, все-таки, вопрос "чайника" - почему не устравают три цвета? Они отлично работают и в телевизорах и в фотоаппратах. Полиграфия тоже держится на трех цветах. Да и наши "окуляры" тоже, увы, трехцветные

С теорией тоже все в порядке - введение трех цветовых координат X, Y, Z и цветового графика (локуса) цветов, позволило точно описать все существующие цвета и даже не существующие (см. Гуревич М. М. "Цвет и его измерение", М., АН СССР, 1960).

Игорь · Post by **Игорь** » Wed Jun 11, 2008 11:15 am

holos wrote:Но, все-таки, вопрос "чайника" - почему не устравают три цвета? Они отлично работают и в телевизорах и в фотоаппратах. Полиграфия тоже держится на трех цветах. Да и наши "окуляры" тоже, увы, трехцветные

Могу предположить, что его не устраивает, что если мы записываем 473нм, 532нм и 633нм (допустим), и объект отражает их одинаково хорошо, но с 490нм по 520нм у него идёт резкий провал в отражающей способности, то этот провал ни как не отобразится на голограмме. Мало того, даже для глаза его цвет будет искажен. Ведь и каждый рецептор глаза, и CCD-матрицы, и фотоплёнка регестрируют не какую-то одну длинну волны, а интегрально участок спектра. При чём регестрируемый синим датчиком участок перекрывается с участком зелёного датчика, а участок зелёного - с красным. Т.е. регестрируется информация (пусть и интегральная) о всём спектре.

Gall · Post by **Gall** » Wed Jun 11, 2008 2:43 pm

Да, совершенно правильно. Или, например, мы хотим записать голограмму стеклянной призмы. В белом свете получится радуга, а в свете трех лазеров - три узких полосы. Фотография находится в выигрышном положении, потому что у нее освещение белое, спектр режется на три части после объекта, а не перед ним.

holos · Post by **holos** » Wed Jun 11, 2008 6:39 pm

Ну, господа, в ваших словах вижу противоречие. Если глаз что-то не видит – зачем это тогда отображать. Мы должны получить изображение объекта, соответствующее визуальному восприятию, т. е. как глаза видят объект, так должны видеть и изображение. И спектральные чувствительности элементов матрицы не должны перекрываться – иначе, как мы тогда получим чистые цвета в изображении. А вот то, что обязательно должно быть, так это широкий цветовой спектр самого объекта. В этом вся премудрость. К счастью, так в большинстве случаев и бывает. Широкополосный цвет объекта позволяет нормально сработать и глазу и Байеровской матрице – он правильно закодируется в три базовых цвета, в разных пропорциях, разумеется. Такая же песенка звучит и при записи голограммы. Если объект раскрашен обычными красками, то три лазера могут обеспечить более-менее правильную цветопередачу изображения. Пусть объект белый - тогда на голограмме запишутся три одинаковые интерференционный картины (Игорь, извини, я сознательно проигнорировал кривую видности глаза – для упрощения рассуждений). Если объект розовый, значит, на голограмме будут доминировать синяя и красная решетки. И так далее. Опыт работы фирмы "Геола" с цветными мультиплексными голограммами показал, что даже цвет кожи на лице человека передается вполне прилично. А вот голограмма "Листопад", с крутящимися осенними листьями. Голограмма справилась и с таким сложным цветом.

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

Gall · Post by **Gall** » Wed Jun 11, 2008 7:26 pm

"Листопад" я видел в витрине, впечатляет.Очень. Действительно, пока в объекте нету дисперсии или очень резких краев поглощения, трехлазерная схема работает прекрасно. Лишь бы с самой технологией все в порядке было, цвета вместе с толщиной слоя не повело при проявке и т.д., но это совсем другая история.

Что касается полноцветной записи, тут ни о технологии, ни о практической пользе пока и речи нет. Интересует только принципиальная осуществимость - может быть, даже при использовании среды записи с избирательным поглощением нельзя на одну пластинку записать больше десятка разных длин волн?

Предположим, мы записываем голограмму как обычную цветную, но взяли не красный-зеленый-синий, а несколько близких длин волн, скажем, красного. Насколько далеко они должны отстоять друг от друга и сколько их может быть без особого ущерба для изображения? (Кстати, попробую на досуге проверить экспериментально. 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).