Számítógép által generált hologramok (CGH-k)forradalmasították a holográfia területét azáltal, hogy lehetővé tették háromdimenziós képek digitális létrehozását és megjelenítését hagyományos holografikus rögzítési anyagok nélkül. Ezek a hologramok számítási algoritmusokat használnak a valós objektum által létrehozott interferencia-mintázatok szimulálására, lehetővé téve a holografikus képek előállítását, amelyek különféle technikákkal megjeleníthetők. Ebben a cikkben megvizsgáljuk a számítógéppel generált hologram létrehozásának alapvető lépéseit, különös tekintettel a Fourier-alapú hologramokra, amelyek a CGH-k fontos osztályát képviselik.
1. lépés: A holográfia alapelveinek megértése
Mielőtt belemerülne a számítógéppel generált hologram létrehozásának sajátosságaiba, elengedhetetlen a holográfia alapjainak ismerete. A holográfia lényegében egy tárgy háromdimenziós szerkezetének rögzítésére és rekonstruálására szolgáló technika a tárgy által visszavert vagy kibocsátott fényhullámok és a referencianyaláb közötti interferencia-mintázatok rögzítésével. Ezek az interferencia-minták, ha megfelelő fényforrással megvilágítják őket, az eredeti tárgy háromdimenziós képét tudják rekonstruálni.
2. lépés: Az objektum adatainak előkészítése
A számítógéppel generált hologram létrehozásának első lépése a holografikusan megjeleníteni kívánt objektumot reprezentáló adatok beszerzése vagy generálása. Ezek az adatok számos forrásból származhatnak, beleértve a 3D szkenneléseket, számítógépes modelleket vagy akár valós objektumok képeit is. Miután megvan ez az adat, át kell konvertálnia azokat a CGH algoritmus által használható formátumba. Ez általában azt jelenti, hogy az objektumot pontok vagy sokszögek sorozataként ábrázolják, a hozzájuk tartozó szín- és anyagtulajdonságokkal együtt.
3. lépés: A fénymező kiszámítása
Az objektum adatainak birtokában a következő lépés annak a fénymezőnek a kiszámítása, amelyet egy megfigyelő észlelne, ha az objektumot egy adott pozícióból és tájolásból nézi. Ez a fénymező információkat tartalmaz a tárgyból kiinduló fényhullámok amplitúdójáról és fázisáról, valamint azok irányáról. A Fourier-alapú hologramok kontextusában ezt a fényteret jellemzően a távoli megfigyelői síkban számítják ki, amely egy feltételezett síkot jelent, amely jelentős távolságra van az objektumtól.
4. lépés: Fourier-transzformáció a lencsesíkra
Miután a távoli megfigyelősíkban lévő fényteret kiszámítottuk, a következő lépés egy Fourier-transzformáció, amely ezt a mezőt a lencse síkjává alakítja vissza. A Fourier-transzformáció egy matematikai művelet, amely egy függvényt frekvenciakomponenseire bont, amelyek jelen esetben a tárgyból kisugárzó fény különböző szögeit és hullámhosszait reprezentálják. A távoli megfigyelői síkban lévő fénymezőre Fourier-transzformációt alkalmazva olyan holografikus mintát kaphatunk, amely koherens fényforrással megvilágítva és megfelelő lencsén keresztül nézve rekonstruálja az eredeti háromdimenziós képet.
5. lépés: ASzámítógéppel generált hologram
Végül, a holografikus minta kiszámítása után számos technikával megjeleníthető. A Fourier-alapú hologramok esetében ez általában egy térbeli fénymodulátor (SLM), például LCD- vagy LED-kijelző alkalmazását foglalja magában egy koherens fényforrás (például lézer) amplitúdójának és fázisának a kiszámított holografikus mintázatnak megfelelően történő modulálására. . Az így létrejövő fényhullámok egymást interferálva létrehozzák a rekonstruált háromdimenziós képet, amelyet a megfelelő távolságban és szögben elhelyezett megfigyelő láthat.
Egy cszámítógép által generált hologramtöbb kulcsfontosságú lépést foglal magában, beleértve az objektum adatainak előkészítését, a fénymező kiszámítását, a Fourier-transzformáció alkalmazását és végül a holografikus minta megjelenítését. Míg a Fourier-alapú hologramok csak egy megközelítést képviselnek a CGH-ban, hatékony eszköznek bizonyultak a háromdimenziós képek létrehozásában és megjelenítésében. Ahogy a technológia folyamatosan fejlődik, az elkövetkező években még kifinomultabb és sokoldalúbb módszerekre számíthatunk a számítógéppel generált hologramok létrehozására és megjelenítésére.
