Počítačově generované hologramy (CGH)způsobili revoluci v oblasti holografie tím, že umožnili digitální vytváření a zobrazování trojrozměrných obrazů bez potřeby tradičních holografických záznamových materiálů. Tyto hologramy využívají výpočetní algoritmy k simulaci interferenčních vzorů, které by vytvořil skutečný objekt, což umožňuje generování holografických snímků, které lze zobrazit pomocí různých technik. V tomto článku prozkoumáme základní kroky při vytváření počítačem generovaného hologramu se zaměřením na hologramy založené na Fourierově, které představují důležitou třídu CGH.
Krok 1: Pochopení principů holografie
Než se ponoříme do specifik vytváření počítačem generovaného hologramu, je nezbytné mít základní znalosti o holografii. V jádru je holografie technika pro záznam a rekonstrukci trojrozměrné struktury objektu zachycením interferenčních vzorů mezi světelnými vlnami odraženými nebo emitovanými objektem a referenčním paprskem. Tyto interferenční obrazce, když jsou osvětleny příslušným světelným zdrojem, mohou rekonstruovat trojrozměrný obraz původního objektu.
Krok 2: Příprava dat objektu
Prvním krokem při vytváření počítačem generovaného hologramu je získání nebo vygenerování dat představujících objekt, který chcete holograficky zobrazit. Tato data mohou pocházet z různých zdrojů, včetně 3D skenů, počítačových modelů nebo dokonce obrázků reálných objektů. Jakmile budete mít tato data, budete je muset převést do formátu, který může použít algoritmus CGH. To obvykle zahrnuje reprezentaci objektu jako série bodů nebo mnohoúhelníků spolu s jejich barvami a vlastnostmi materiálu.
Krok 3: Výpočet světelného pole
S daty objektu v ruce je dalším krokem výpočet světelného pole, které by pozorovatel pozoroval při pohledu na objekt ze specifické pozice a orientace. Toto světelné pole obsahuje informace o amplitudě a fázi světelných vln vycházejících z objektu a také o jejich směrovosti. V souvislosti s hologramy založenými na Fourierově se toto světelné pole typicky vypočítává v rovině vzdáleného pozorovatele, která představuje hypotetickou rovinu umístěnou ve značné vzdálenosti od objektu.
Krok 4: Fourierova transformace na rovinu čočky
Jakmile bylo vypočítáno světelné pole ve vzdálené rovině pozorovatele, dalším krokem je použít Fourierovu transformaci k převedení tohoto pole zpět na rovinu čočky. Fourierova transformace je matematická operace, která rozkládá funkci na její frekvenční složky, které v tomto případě představují různé úhly a vlnové délky světla vyzařovaného z objektu. Aplikací Fourierovy transformace na světelné pole v rovině vzdáleného pozorovatele můžeme získat holografický vzor, který, když je osvětlen koherentním světelným zdrojem a pozorován vhodnou čočkou, rekonstruuje původní trojrozměrný obraz.
Krok 5: ZobrazeníPočítačem generovaný hologram
Konečně, jakmile je holografický vzor vypočítán, může být zobrazen pomocí různých technik. U hologramů založených na Fourierově to typicky zahrnuje použití modulátoru prostorového světla (SLM), jako je LCD nebo LED displej, k modulaci amplitudy a fáze koherentního světelného zdroje (např. laseru) v souladu s vypočítaným holografickým vzorem. . Výsledné světelné vlny se pak vzájemně ruší a vytvářejí rekonstruovaný trojrozměrný obraz, který může pozorovat pozorovatel umístěný ve vhodné vzdálenosti a úhlu.
Vytvoření cpočítačem generovaný hologramzahrnuje několik klíčových kroků, včetně přípravy dat objektu, výpočtu světelného pole, aplikování Fourierovy transformace a nakonec zobrazení holografického vzoru. Zatímco hologramy založené na Fourierovi představují pouze jeden přístup k CGH, ukázaly se jako mocný nástroj pro generování a zobrazování trojrozměrných snímků. Jak technologie pokračuje vpřed, můžeme v nadcházejících letech očekávat ještě sofistikovanější a všestrannější metody pro vytváření a zobrazování počítačově generovaných hologramů.
