Новый принтер создает чрезвычайно реалистичные цветные голограммы с помощью лазеров

Оптическое общество, 1 ноября 2019 г.

Новый принтер использует маломощные лазеры непрерывного действия для создания голограмм на высокочувствительном фотоматериале, разработанном исследователями. Фото: Си Ив ЖЕНТЕТ

Исследователи разработали новый принтер, который производит цифровые 3D-голограммы с беспрецедентным уровнем детализации и реалистичными цветами. Новый принтер можно использовать для цветного воссоздания объектов или сцен в высоком разрешении для музейных экспозиций, архитектурных моделей, произведений изобразительного искусства или рекламы, для которых не требуются очки или специальные приспособления для просмотра.

«Наш 15-летний исследовательский проект был направлен на создание принтера для голограмм со всеми преимуществами предыдущих технологий, одновременно устраняя известные недостатки, такие как дорогие лазеры, медленная скорость печати, ограниченное поле зрения и ненасыщенные цвета», — сказал руководитель исследовательской группы Ив Женте из Абсолютная голография во Франции. «Мы достигли этого, создав принтер CHIMERA, который использует недорогие коммерческие лазеры и высокоскоростную печать для создания голограмм с высококачественными цветами, охватывающими большой динамический диапазон».

В журнале Applied Optics The Optical Society (OSA) исследователи описывают новый принтер, который создает голограммы с широкими полями зрения и полным параллаксом на специальном фотоматериале, который они разработали. Голограммы с полным параллаксом реконструируют объект так, чтобы его можно было просматривать во всех направлениях, в данном случае с полем зрения, охватывающим 120 градусов.

Принтер может создавать голограммы из 3D-моделей, созданных компьютером, или из сканированных изображений, полученных с помощью специального сканера, разработанного исследователями. Высококачественные голограммы можно даже использовать в качестве мастеров для изготовления голографических копий.

При разработке нового принтера голограмм исследователи тщательно изучили две ранее разработанные технологии голографических принтеров, чтобы понять их преимущества и недостатки.

«Компании, участвовавшие в разработке первых двух поколений принтеров, в конечном итоге столкнулись с техническими ограничениями и закрылись», — сказал Женте. «Наша небольшая группа, финансируемая за счет собственных средств, обнаружила, что ключевым моментом является разработка высокочувствительного фотоматериала с очень мелким зерном, а не использование коммерчески доступного жесткого материала, как в предыдущих системах».

Исследователи разработали новую систему, которая печатает голограммы, подобные показанной, с беспрецедентным уровнем детализации и реалистичными цветами. Фото: Си Ив ЖЕНТЕТ

В принтере CHIMERA используются маломощные коммерчески доступные лазеры непрерывного действия красного, зеленого и синего цвета со шторками, которые регулируют экспозицию каждого лазера за считанные миллисекунды. Исследователи также создали специальную антивибрационную механическую систему, предотвращающую перемещение голографической пластины во время записи.

Голограммы создаются путем записи небольших голографических элементов, известных как хогели, один за другим с использованием трех пространственных модуляторов света и специально разработанной полноцветной оптической печатающей головки, обеспечивающей параллакс 120 градусов. После печати голограммы проявляются в химических ваннах и запечатываются для защиты.

Размер хогеля можно переключать между 250 и 500 микронами, а скорость печати регулировать от 1 до 50 Гц (Гц). Например, если используется размер гогеля 250 микрон, максимальная скорость печати составит 50 Гц. На такой скорости печать голограммы размером 30 на 40 сантиметров заняла бы 11 часов, что примерно вдвое меньше времени, которое требовалось бы при использовании предыдущих систем на основе импульсных лазеров.

Исследователи использовали новую технологию для печати голограмм размером до 60 на 80 сантиметров (24 на 31 дюйм), на которых изображены объекты разного цвета, включая игрушки, бабочку и музейный экспонат.

«Новая система предлагает гораздо более широкое поле зрения, более высокое разрешение, а также заметно лучшую цветопередачу и динамический диапазон, чем предыдущие системы», — сказал Женте. «Разработанный нами полноцветный голографический материал обеспечивает повышенную яркость и четкость, а маломощные лазеры непрерывного действия делают систему простой в использовании».

Исследователи говорят, что по мере совершенствования технологий, особенно 3D-программного обеспечения, возможно, появится возможность расширить их подход к печати голограмм в медицинских или других передовых приложениях.