Tecnología de película holográfica

1. Descripción general de las películas holográficas

La historia de las películas tridimensionales es casi tan larga como la de las películas normales. El primer teatro tridimensional a gran escala se construyó en 65438-939 para la Exposición Universal de Nueva York, pero era necesario usar un par de anteojos hechos de películas de alineación ortogonal para verlo, y los anteojos se sentían muy cansados. Después de la Segunda Guerra Mundial, las películas de pantalla ancha se desarrollaron rápidamente, pero en cualquier caso, las películas de pantalla ancha en sí no son tridimensionales. La invención de la tecnología holográfica ha traído la esperanza de verdaderas películas tridimensionales. En comparación con las películas estereoscópicas, las películas holográficas tienen las siguientes ventajas principales:

1. Se pueden obtener imágenes holográficas tridimensionales. Para imágenes como ésta, incluso un ligero movimiento de la cabeza del espectador cambia la perspectiva de la imagen, como si se mirara un objeto real. Además, los ojos del observador se encuentran en un estado de observación natural, por lo que no se sentirán cansados ​​después de una observación prolongada.

2. Alta densidad de registro de información. Generalmente, el software de películas holográficas tiene alta resolución. Por ejemplo, la película de PE de la antigua Unión Soviética tiene un diámetro promedio de 5 a 12 nm y una resolución de más de 1.000 líneas por milímetro, que es varias veces mayor que la resolución de las películas en color que se utilizan actualmente en las películas.

3. Al grabar un holograma de transformada de Fourier, la información de cada pequeña unidad de la imagen holográfica se distribuye en toda la superficie del holograma, lo que no solo reduce muchas veces el tamaño de la imagen en la película. Y no habrá degradación de la imagen causada por rayones y manchas sucias en la pantalla. Además, los hologramas de transformada de Fourier tienen una propiedad importante que se aplica a las películas, y es que cuando el holograma se mueve perpendicular al eje óptico, la imagen reproducida es estacionaria. Aprovechando esta propiedad, podemos hacer un proyector de películas simple y confiable que haga que la película se mueva lenta y continuamente.

4. La película holográfica utiliza grabación de fase. En comparación con la película normal, la absorción de luz de la película se reduce considerablemente, por lo que la película holográfica no genera un calor significativo cuando se proyecta.

5. El coeficiente de brillo de la pantalla holográfica de enfoque múltiple es muchas veces mayor que el de la pantalla de cine normal, por lo que la primera requiere menos energía lumínica durante la proyección.

La película holográfica apareció por primera vez en la antigua Unión Soviética en 1976, y la película grababa hologramas. Mostraba una imagen de cuerpo entero de una niña, sosteniendo flores frente a su cara, emergiendo de la pantalla. Todos en la audiencia podían mover la cabeza hacia arriba y hacia abajo en sus asientos y podían ver su rostro rodeando el ramo. Por lo tanto, lo que ves es una verdadera imagen tridimensional. El brillo de la imagen es completamente comparable al de las películas bidimensionales normales.

En 1982, Francia mostró públicamente al público una animación holográfica de una gaviota extendiendo sus alas y aleteando hacia el público. Se trata de un holograma de múltiples rendijas tipo Fresnel producido por cuatro personas en el Laboratorio de Artes Cinematográficas de la Universidad de París y el Laboratorio Óptico de la Universidad de Besson.

En 1983 10, Europa utilizó un láser pulsado para producir por primera vez una película holográfica de 24 fotogramas por segundo en una película de 35 mm, y posteriormente produjo una película holográfica de 25 fotogramas por segundo en una película de 26 mm. Un reality mostraba a una mujer lanzando pompas de jabón a la audiencia.

Dos. Principio de la Película Holográfica

Películas producidas y exhibidas mediante holografía. La imagen es tridimensional, tiene sensación de profundidad y tiene un rango de brillo mucho más amplio que la fotografía y las películas normales.

Película holográfica

La holografía utiliza la interferencia de ondas de luz para grabar y reproducir imágenes. Un holograma es un registro completo del frente de onda de las ondas de luz, y sólo puede verse directamente como un patrón compuesto por muchas líneas finas, sin ninguna similitud con el objeto que se está fotografiando. Pero cuando apuntas un láser sobre un holograma, no necesitas usar gafas especiales para ver una imagen completamente tridimensional detrás del holograma. Fotografiar películas holográficas requiere el uso de una fuente de luz coherente y una película fotosensible de alta resolución, así como un divisor de haz y un reflector con una trayectoria óptica designada, pero no requiere una lente objetivo. El proceso de disparo es el siguiente: la fuente de luz coherente se divide en dos haces, uno de los cuales apunta directamente a la placa fotosensible, llamado haz de referencia; un haz de luz se dirige hacia el objeto, es reflejado por el objeto y llega hasta él. la placa fotosensible, que se llama haz objeto. Dos rayos de luz se encuentran en el plano de la placa fotosensible. Debido a diferentes trayectorias ópticas y diferentes fases, se produce una interferencia y se produce un patrón de interferencia que es registrado por la placa fotosensible y se convierte en una placa holográfica.

La longitud de onda y la dirección de la luz emitida por la fuente de luz coherente son las mismas. Es luz monocromática con un frente de onda plano y avance continuo sin interferencias. Esta luz es una condición importante para producir patrones de interferencia.

El principio de producción de hologramas se remonta a hace 300 años y se han realizado experimentos con fuentes de luz poco coherentes. Pero no fue hasta la invención del láser en 1960, que es la mejor fuente de luz coherente, que la holografía se desarrolló rápidamente.

Tres. Grabación y reproducción de película holográfica

1. Tipo Fresnel

La película holográfica se filma en dos pasos. La primera imagen del holograma maestro H1 se muestra en la Figura 2. Se colocan ranuras horizontales delante de la placa holográfica. Cuando la rendija S se mueve en dirección vertical, se fotografía el objeto Oi que se mueve continuamente. El holograma principal H1 obtenido de esta manera consta de una serie de franjas estrechas de hologramas hi, y sus imágenes reproducidas tienen paralaje en dirección horizontal y diferencia de tiempo en dirección vertical. La onda de luz conjugada R1* de la luz de referencia R1 durante la grabación se utiliza para reconstruir H1. La placa seca holográfica se coloca en el medio de la imagen reconstruida, se introduce la luz de referencia R2 y luego se registra el holograma de Fresnel H2, como se muestra. se muestra en la Figura 3. Si se usa la onda de luz conjugada R2* de R2 para iluminar H2, se puede reproducir una serie de imágenes reales de rendija del holograma principal H1, y el observador puede ver la imagen reproducida del holograma de rendija correspondiente a la imagen de rendija. Dado que la rendija S se mueve verticalmente durante el proceso de grabación, se puede observar una imagen en movimiento continuo moviendo el punto de observación hacia arriba y hacia abajo en el plano de fase de la rendija, o se puede cambiar el ángulo de la luz que ilumina el holograma H2 fijando la posición del observador, o la hendidura La posición de la imagen reproducida de la costura se mueve hacia arriba y hacia abajo en dirección vertical, lo que le permite observar una caricatura con paralaje horizontal hacia arriba y hacia abajo.

La Figura 4 es el diagrama de trayectoria óptica del H2 holográfico capturado por un láser de dos colores. Primero coloque el holograma principal H1r disparado por el láser rojo. La luz de referencia roja está en un ángulo de 45 grados con respecto a la línea normal de la placa seca. Tome una placa seca 8E56 con H2r de 50 cm * 60 cm. el holograma principal H1g disparado por el láser verde. Holograma realista de Fresnel con luz de referencia verde proveniente del otro lado de la placa normal a la seca. Cabe señalar que H2r debe colocarse con su lado de látex orientado hacia la luz de referencia, mientras que el lado de látex de H2g está orientado en dirección opuesta a la luz de referencia. La placa seca expuesta se revela, se blanquea y se seca con D-19, y el látex de H2r y H2g se adhieren entre sí para obtener el H2 holográfico final.

Como se muestra en la Figura 5, H2 reproduce el dispositivo de animación, y la luz roja y la luz verde iluminantes ingresan al dispositivo de proyección en un ángulo de 45 grados en ambos lados de la línea normal de H2. Cuando la distancia desde la luz de iluminación a H2 es de 2,75 metros, la distancia desde la imagen de rendija real a H2 es de 2,24 metros. La imagen de rendija real reproducida del holograma H2 tiene 2,24 metros de largo, lo que es suficiente para que 6 personas la vean al mismo tiempo. tiempo.

2. Tipo arcoíris

Aplicar el principio del holograma arcoíris a un holograma de múltiples rendijas puede lograr la reproducción de luz blanca. Primero, el holograma principal H1 se registra y sintetiza de acuerdo con la trayectoria óptica que se muestra en la Figura 2, y la fuente de luz es un láser de He-Ne. Cuando H1 se ilumina y se reproduce con la luz de referencia conjugada R1*, se colocan dos rendijas verticales Sl y Sr delante de H1, como se muestra en la Figura 6. Luego, tome el holograma H2 en una posición moderada de cada imagen reproducida y la luz de referencia esté en el plano horizontal para garantizar que H2 tenga una frecuencia espacial más alta en la dirección horizontal. Al reproducir H2, si la luz de iluminación es la luz de referencia conjugada R2*, la imagen real de hendidura y las imágenes reales de hendidura vertical SL' y Sr' de H1 se reproducen en el espacio, como se muestra en la Figura 7. Si se utiliza luz blanca como luz de iluminación, como se muestra en la Figura 8, las imágenes del arco iris de las rendijas Sl y Sr se reproducirán en el espacio. El observador puede ver la imagen reconstruida a través de la imagen real de la rendija. A medida que el observador se mueve en dirección horizontal, verá la imagen reconstruida en diferentes colores. Si mueve el punto de observación verticalmente en el plano de la hendidura, podrá ver la imagen de animación holográfica.

3. Tipo reflectante

El holograma principal sintetizado H1 todavía se filma utilizando la trayectoria óptica que se muestra en la Figura 2, y la onda de luz registrada es un láser He-Ne. Luego se utiliza la luz de referencia conjugada R1* para reproducir la imagen real de H1 como objeto de la segunda grabación. En este momento, el holograma de reflexión H2 se puede reproducir con luz blanca y tiene un gran campo de visión. Al iluminar el holograma H2 con luz de iluminación procedente de una fuente de luz puntual blanca en diferentes ángulos, se pueden reproducir imágenes en movimiento de forma sencilla.

4. Dificultades en la aplicación de película holográfica

1. Láser de pulso de alta potencia. Es necesario desarrollar un láser de pulso con tres colores primarios: rojo, verde y azul. La energía del pulso es de 1 ~ 10 J, la frecuencia de repetición es de 25 Hz y la longitud de secado requerida es de más de 10 m.

¿La sensibilidad de la película holográfica general en la rama es que tres rayos láser con una energía de pulso de 1J pueden disparar 100 m? Escena m, nivel 10J, disparo a 1000m. m escena.

2. Película holográfica. ¿Se requiere que la fotosensibilidad de la película sea de alrededor de 5 ~ 10 uJ/cm para una exposición? Cm, la eficiencia de difracción es de aproximadamente 50 ~ 70 y la relación señal-ruido es de aproximadamente 50 ~ 100.

3. Pantalla holográfica. La pantalla debe poder capturar imágenes en color tridimensionales realistas de los tres colores primarios. El ancho de la pantalla es de 6 a 8 m y puede acomodar una audiencia de 200 a 400 asientos.

4. La calidad de las imágenes holográficas de las películas. El objetivo principal es eliminar las imágenes causadas por las manchas del láser.

5. La calidad del sonido de las películas holográficas. En el sistema de película holográfica cortada, la velocidad de transmisión de la película es lenta, lo que traerá ciertas dificultades a la grabación y reproducción del sonido.