Импульсная запись монохромных голограмм
- Автор: Dmitry Shatunov
Введение
Голографическая запись объектов, которая производится с помощью непрерывных лазеров, всегда имеет ограничения по выбору объектов для съемки. Связано это с тем, что для получения максимальной дифракционной эффективности, интерференционная картина в процессе съемки не должна смещаться на расстояние, соизмеримое с размерами длинны волны. Данное смещение может возникнуть в результате даже самого минимального движения фотопластины, элементов оптической схемы или объекта съемки в процессе записи голограммы.
Обычно смещения происходят из-за воздействия на схему и объект съемки внешних механических факторов: вибраций, конвекции воздуха или даже изменений линейных размеров элементов из-за перепада температур. Именно поэтому, для записи качественной голограммы, выбор типа объекта для съемки очень важен. Чем меньше материал объекта способен подвергаться внешнему воздействию, тем лучше для голографической записи.
Идеальным вариантом считаются объекты, сделанные из металлов с низкими коэффициентами теплового расширения. Для записи металлической монеты, к примеру, требования к стабильности схемы самые низкие. А для записи куклы с множеством мелких деталей, в том числе с тонкими волосками требования к стабильности схемы крайне высокие (рис.1)
Рис. 1 Объекты для съемки с разными требованиями к стабильности схемы.
В случае, когда в качестве объекта используется живые биологические объекты, записать голограмму непрерывными лазерами практически невозможно, т.к. интерференционная картина от биологического объекта постоянно меняет свое распределение в процессе записи. Для записи биологических объектов и быстротекущих процессов используются импульсные лазеры с длительностью импульса порядка 20-30 наносекунд. При столь короткой экспозиции голографической записи, интерференционная картина даже при сильных вибрациях (или даже при движении объекта съемки) не успевает смещаться на величину, значимо влияющую на запись качественной голограммы.
Импульсная голографическая съемка принципиально ни чем не отличается от непрерывной записи голограмм. С помощью импульсного лазера можно записывать как пропускающие, так и отражательные голограммы. Однако, на практике, чаще всего применяется двухступенчатая схема записи, в которой сначала, по схеме Лейта-Упатниекса записывается пропускающая голограмма, а потом с помощью непрерывного лазера делается его отражательная копия (рис. 2).
Рис 2. Голографический монохромный портрет (отражательная копия с пропускающего оригинала).
На сегодняшний день, по двухступенчатой схеме серийно производятся только монохромные импульсные голограммы. Диапазон цветов готовой отражательной голограммы варьируется от «зеленого» до «красного» оттенка.
Задача создания установки для записи цветных импульсных голограмм, это одно из перспективных направлений развития голографических технологий. Решение данной задачи позволит повысить реалистичность «портретных» голографических изображений и расширить перечень объектов, которые можно будет использовать для классической (не синтезированной) цветной голографической записи.
Двухступенчатая схема записи импульсных голограмм.
Двухступенчатый метод записи импульсных голограмм состоит из этапа записи пропускающего оригинала и этапа записи отражательной копии. Первый этап - запись пропускающего оригинала, производится с помощью импульсного лазера, по классической внеосевой схеме Лейта-Упатниекса (рис. 3)
Рис. 3 Схема записи пропускающего оригинала
Оптическая схема импульсной лазерной установки формирует два пучка предметный и опорный. Объектный пучок освещает объект, после чего отраженный от объекта свет падает на фотопластину. Опорный пучок освещает фотопластину под углом α, сферически расходящимся волновым фронтом. Пространственное положение точки расходимости X0, Y0, Z0 определяется положением диафрагмы узла фильтрации и наличием дополнительных оптических элементов применяемых для расширения опорного пучка.
Объект записи размещается на расстоянии h от фотопластины. Так как опорный и предметные пучки падают на фотопластину с одной стороны, в результате записи получается пропускающая голограмма Лейта-Упатниекса восстанавливаемая только в лазерном свете.
Второй этап – восстановление голографического изображения объекта и его копирование на отражательную голограмму.
Рис. 4 Схема записи отражательной копии
Общий принцип копирования голографического изображения показан на рис.4. С голограммы оригинала, записанной на первом этапе, восстанавливается действительное (сфокусированное) изображение записанного объекта. Для того чтобы восстановить действительное изображение, голограмма должна быть освещена пучком, оптически сопряженным с опорным пучком участвовавшим в записи.
Опорный пучок при записи голограммы оригинала был расходящимся и имел точку расходимости в координатах X0, Y0, Z0. Для получения оптически сопряженного пучка нужно осветить голограмму сходящимся пучком так, чтобы точка схождения совпадала с координатами X0, Y0, Z0 . Чем точнее будет соблюдено это условие, тем точнее будет восстановлен волновой фронт сопряженный исходному. Такой сходящийся пучок формируется с помощью крупногабаритного сферического зеркала, которое фокусирует падающий на него расходящийся пучок в нужную точку с координатами X0, Y0, Z0.
Восстановленное изображение исходного объекта будет размещено на расстоянии h от пропускающей голограммы, в эту зону размещается фотопластина для записи отражательной голограммы. Восстановленное действительное изображение для голограммы-копии будет предметным пучком. Опорный пучок подается с противоположной стороны фотопластины под углом β.
Для получения идеальных условий восстановления опорный пучок для голограммы копии должен быть сходящимся, однако это условие не является обязательным по причинам, которые будут описаны ниже в разделе «Установка непрерывного копирования», поэтому опорный пучок обычно формируют параллельным. Формирование параллельного опорного пучка производится с помощью крупногабаритной оптики (сферических зеркал или комбинации линзы и плоского зеркала). Опорный пучок падает на фотопластину со стороны противоположной объектному пучку, таким образом, формируется отражательная голограмма, восстанавливаемая в белом свете.
Данная двухступенчатая схема применяется в большинстве установок записи импульсных монохромных голограмм, отличия обычно в небольших конструктивных особенностях импульсной системы и установки копирования непрерывным лазером.
Импульсная Установка
Импульсная установка предназначена для формирования опорного и предметного пучков для схемы записи просветного оригинала (рис. 3) и состоит из импульсного лазера и оптической схемы формирования пучков.
Рассмотрим работу импульсного лазера на примере лазера GREEN STAR, который используется при работе в нашей импульсной установке и имеет следующие характеристики:
- Длина волны регистрации: 527 nm
- Длительность импульса: 30 нс
- Энергия импульса в режиме усиления: до 2.5 Дж
- Энергия импульса в пилотном режиме: 1 мДж
- Глубина регистрируемой сцены: 3 м
Конструкция лазера GREEN STAR показана на рис.5. Данный импульсный лазер состоит из четырех основных функциональных узлов:
- Задающий генератор на кристалле YLiF4: Nd
- Пространственный фильтр
- Двухпроходный усилитель
- Узел удвоения частоты и спектральный фильтр
Рис. 5 Оптическая схема импульсного лазера Green Star [1]
1. Задающий генератор.
Задающий генератор - это узел генерации исходного, маломощного импульса на активном элементе из монокристалла YLiF4: Nd (двойного фторида иттрия-лития активированного неодимом). Генерация излучения в активном элементе происходит накачкой от импульса газоразрядной лампы, которая располагается рядом с активным элементом. Для максимально эффективной передачи энергии от лампы накачки на стержень активного элемента, лампа и стержень размещаются в специальном устройстве, которое называется квантрон.
Конструктивно квантрон представляет собой элемент, имеющий полый эллиптический канал, с внутренними стенками покрытым зеркальным слоем. В верхнем фокусе эллиптического канала размещается лампа, а в нижнем активный элемент (рис.6). Данная конструкция позволяет эффективно концертировать энергию вспышки лампы накачки в зону активного элемента.
Для охлаждения квантрона полость заполняют циркулирующим раствором хладагента. В качестве хладагента применяют дистиллированную воду, либо растворы солей, которые способствуют поглощению ультрафиолетовой части спектра, что позволяет защищать активный элемент.
Рис. 6 - Схема квантрона [3]
Генерация исходного лазерного импульса происходит в системе кольцевого резонатора содержащей активный элемент, три зеркала, модулятор добротности и интерферометр Фабри – Перо (рис. 7)
Система из трех зеркал 4,4,5 – представляет собой вариацию классической схемы оптического резонатора для генерации лазерного излучения с участием 100% и 50% зеркал.
Рис. 7 - Схема задающего генератора [3]
Модулятор добротности 6 – устройство, выполняющее в резонаторе роль оптического затвора для накопления энергии. Основная идея состоит в том, что модулятором добротности во время накачки намеренно «ухудшают» свойства оптического резонатора, не давая лазеру излучать энергию. Благодаря этому энергия на выходное излучение до определенного уровня не расходуется, поэтому удаётся получить высокий уровень инверсной населённости энергетических уровней в активной среде. Далее модулятор добротности «открывается», и вся накопленная энергия реализуется в виде короткого, мощного импульса.
В схеме лазера GREEN STAR, применяется фототропный (GSGG:Cr) модулятор добротности. Действие фототропных модуляторов основано на резонансном поглощении излучения растворами органических красителей. Слабый световой поток эти вещества практически полностью поглощают, но с ростом его интенсивности они становятся почти прозрачными. Параметры модулятора добротности определяют длительность выходного импульса – 30 нс.
Интерферометр Фабри-Перо 7, это оптический элемент, пропускающий без ослабления строго одну длину волны, которая определяется конструктивными особенностями прибора. С помощью интерферометра Фабри-Перо производится селекция спектрального состава выходного излучения, ширина спектра при этом не превышает десятка ангстрем. Длина волны излучения импульса на выходе оптического резонатора - 1,053 мкм.
2. Пространственный фильтр.
Данный узел обеспечивает равномерное распределение интенсивности на входе в усилитель и «временную развязку» задающего генератора от деполяризованной компоненты на выходе усилителя, которая может спровоцировать вторичный импульс в задающем генераторе.
Пространственный фильтр предназначен для выделения чистого распределения Гаусса для пучка, вышедшего из задающего генератора. Для этого, сначала диаметр пучка уменьшается в три раза с помощью двух линз собранных в телескопическую систему Галилея. Уменьшение диаметра пучка в три раза уменьшает расстояние до зоны дифракции Фраунгофера (дальней зоны) в шесть раз. После чего с помощью системы призм создается увеличение длины оптического пути до 2,5 метров. В результате на вход усилителя попадает только центральный максимум распределения Гаусса.
3. Блок усилителя.
Блок усилителя представляет собой систему, включающую в себя активный элемент (неодимовое стекло Nd Glass) с лампой накачки, ВРМБ-зеркало (ячейка обращения волнового фронта) и системы поляризаторов для селекции входного и выходного излучения.
Излучение от задающего генератора попадает в активный элемент (Nd Glass стержень). Конструктивно активный элемент и лампа накачки усилителя, так же как в задающем генераторе, размещаются в квантроне с эллиптическим каналом (рис.6).
Импульсы ламп задающего генератора и усилителя строго синхронизированы и излучение 1,053 мкм проходя через активный элемент Nd Glass оптически усиливается в первый раз.
Процесс оптического усиления основан на том же физическом принципе, что и генерация лазерного излучения в резонаторе. Импульсное воздействие лампы накачки на активный элемент приводит к тому, что атомы активного элемента переходят в возбуждённое состояние и испускают фотоны. Пока атом не перешёл из возбуждённого состояния, влетающий в него фотон выбивает другой фотон, при этом когерентность, длина волны, поляризация, фаза хода у этих фотонов будут одинаковыми. Если при этом процессе в активный элемент вводится лазерное излучение, то оно тоже будет выбивать фотоны уже со своими характеристиками. Таким образом, входное излучение будет усилено.
После первого усиления, излучение попадает на ВРМБ ячейку основная функция которой – обращение волнового фронта. Обращение волнового фронта – это процесс, в результате которого фаза выходящего из ячейки волнового фронта становится точно в противофазе к излучению входящего волнового фронта.
Обращение статического волнового фронта можно легко получить, например, при восстановлении голограммы источником оптически сопряженным опорному. Эта схема показана на рис.4, В ней изображение, которое восстанавливается голограммой в схеме копирования будет псевдоскопическим («вывернутым») т.е. восстановиться в противофазе. Это одно из замечательных свойств голографических изображений, основанное на волновой природе света.
В лазерных системах усиления применяется динамическое обращение волнового фронта, которое может быть получено с помощью эффекта вынужденного Рассеяния Мандельштама-Бриллюэна. Обращение волнового фронта возвращает усиленный поток обратно в усилитель в противофазе. За счет обращения волнового фронта все фазовые искажения, которые излучение получило при прохождении активного элемента усилителя, компенсируются и на выходе усилителя наблюдается «чистый» но уже дважды усиленный световой поток. Так как излучение в схеме усиливается два раза, такая схема усиления называется двухпроходной. За счет прохождения системы поляризаторов усиленный поток на выходе полностью отклоняется в зону действия узла удвоения частоты.
4. Узел удвоения частоты и спектральный фильтр.
Усиленное излучение на длине волны 1053 нм, для записи голограмм необходимо преобразовать в излучение видимой области, для чего применяется узел удвоения частоты на нелинейном DKDP (KD * P) кристалле.
Физика процесса генерации второй гармоники сводится к нелинейно-оптическому процессу, в котором фотоны с одинаковой частотой, взаимодействуя с нелинейным DKDP кристаллом, объединяются для формирования новых фотонов с удвоенной энергией, и, следовательно, с удвоенной длиной волны в половину меньшей начальной.
В результате воздействия на DKDP кристалл излучения на длине волны 1053 нм, на выходе формируется излучение второй гармоники равное 527 нм, что соответствует видимому диапазону и подходит для записи на фотопластинах сенсибилизированных в «зеленой» области.
После узла удвоения частоты размещается спектральный фильтр для блокировки части излучения с длиной волны 1053 нм, не прошедшей преобразование.
Оптическая схема импульсной лазерной установки.
Сборка и юстировка оптических схем с использованием импульсного лазера достаточно трудоемкий процесс т.к. нет возможности постоянно проверять правильность хода луча в импульсном режиме. Действуя в пилотном импульсном режиме можно избежать проблем с высокой энергией импульса, но полностью настраивать схему достаточно сложно. В своей работе мы применяем непрерывные лазеры малой мощности (как правило, это лазерные указки) с помощью которых сначала грубо настраивается вся схема, а уже затем в импульсном (пилотном) режиме схема юстируется окончательно.
Для наибольшего совпадения характеристик лучей мы применяем «зеленые» лазерные указки с длиной волны 532 нм. Указка крепится на юстировочный узел с помощью которго производится точная настройка совмещения непрерывного и лазерного лучей. Проверка точности совмещения производится в нескольких точках удаления от точки сведения лучей. Самая точная настройка производится на удалении нескольких метров от системы сведения (разбег в несколько метров формируется последовательным переотражением в нескольких интерференционных зеркалах). Как правило, в случае портретной записи данной точности совмещения вполне хватает для точной юстировки системы.
Cхема импульсной лазерной установки - 3d Визуализация
Оптическая схема импульсной лазерной установки показана на рис.8. Ход лазерных лучей показан условно без расширения на оптических элементах.
Импульсное излучение выходит из лазерного источника 1 отражается от системы 100% интерференционных зеркал 2,3 (здесь и далее все зеркала кроме элемента 11 - интерференционные) и попадает на полупрозрачное зеркало 4. Элемент 4 отражает 30% излучения пропуская 70%. Таким образом пучок делится на опорный (30%) и предметный (70%). Опорный пучок, отраженный от элемента 4, проходит через призму 5.
Назначение призмы 5 – развернуть ориентацию пятна на 90 градусов. Это делается для того, чтобы на фотопластину попало горизонтально ориентированное пятно. Выходное пятно лазерного источника, как правило, имеет не округлую а эллипсоидную форму - вертикально ориентированную. Фотопластина же размещается обычно горизонтально для того чтобы увеличить поле зрения по горизонтали при копировании. Если не развернуть ориентацию пятна то для перекрытия всей фотопластины придется сильно увеличивать площадь засветки, что отрицательно скажется на энергетике схемы.
Рис. 8 Оптическая схема импульсной лазерной установки
После призмы 5 луч попадает на зеркало 6, после чего проходит через линзу 7 узла пространственной фильтрации. Узел пространственной фильтрации состоит из линзы 7 и диафрагмы 9. Данный узел сильно отличается по своим характеристикам от пространственных фильтров для непрерывных лазеров. Фокусирующая линза 7 имеет длину фокуса 1м., а фильтрующая диафрагма размер около 1 мм. Такие характеристики связаны с очень большой энергией импульса записи. При применении более короткофокусных систем, в фокусе будет наблюдаться тепловой пробой воздуха вследствие очень высокой плотности энергии, что приведет к искажению фокусирующего пучка. А при попытке уменьшить размер диафрагмы, энергия, которая будет фокусироваться на ее краях, также будет приводить к тепловым искажениям зоны диафрагмы, нарушая целостность пучка.
Применение крупной диафрагмы в узле фильтрации приводит к тому, что эффективно «почистить» опорный пучок становится крайне проблематично, поэтому очистка элементов от пыли и загрязнений в импульсных системах очень актуальна. Стоит отметить то, что вследствие особенностей химической обработки экспонированных фотопластин отбеливанием, а также из-за применения схемы удаленного размещения оригинала в системе копирования, та структура искажений, которая неизбежно остается на оригинале после пространственной чистки, значимо не повлияет на качество полученной отражательной копии.
Практика показывает, что после отбеливания фотопластины те зоны, на которых были явственно видны интерференционные артефакты (полосы и кольца) практически не влияют на структуру восстановленного волнового фронта. Происходит это потому, что применяемый фотоматериал обладает достаточно широким динамическим диапазоном и даже масштабные амплитудные артефакты, накладываясь на тонкую интерференционную картину, почти не влияют на ее фазовый контраст после отбеливания. Основное влияние артефакты оказывают на так называемую рельефную составляющую (вариации высоты рельефа пластины после отбеливания) однако т.к. данная составляющая почти полностью убирается после нанесения прозрачных защитных лаков, влияние артефактов сводится к минимуму.
Вторая особенность, которая снижает значимость интерференционных артефактов голограммы оригинала – это особенность схемы копирования изображения на отражательную копию. Оригинал при копировании размещается на значительном удалении от отражательной копии (расстояние h - рис.4) Практически речь обычно идет о 30-40 см. Расстояние это определяется параметрами схемы записи и физически не может быть сокращено до нуля из-за необходимости освещать голограмму опорным пучком. При восстановлении голограммы копии – объект, как правило, находиться в плоскости голограммы, а зона голограммы оригинала выноситься на 30-40 см перед голограммой. Это приводит к тому, что те артефакты, которые были на голограмме оригинала, очень сильно размываются и не оказывают влияния на качество финального изображения.
Пройдя диафрагму 9 расходящийся пучок попадает на отрицательную линзу 10 которая необходима для дополнительного расширения опорного пучка. Расширенный опорный пучок, отражаясь от зеркала 11, падает на фотопластину 12 под углом 40-50 градусов к перпендикуляру. Таким образом, формируется опорная ветвь.
Предметный пучок, пройдя светоделитель 4, зеркала 13, 14 и 15 попадает на отрицательную линзу 16, после чего (уже расширенным) попадает на диффузор 17. Пройдя через диффузор, пучок освещает объект съемки 18, после чего отраженный от объекта свет падает на фотопластину 12. Так формируется предметная ветвь.
Расширение пучка при падении на диффузор необходимо в первую очередь для безопасности освещения глаз биологического объекта (людей или животных) при съемке. Расширение диаметра освещающего пятна снижает пиковое световое давление на сетчатку глаза и в купе с ярким не актиничным (красным) освещением зрачков позволяет обезопасить объект съемки.
На схеме показан самый базовый тип освещения – одним источником (диффузор 17). Для получения более художественного освещения, предметный пучок делится на две равные части и освещение объекта производится одновременно слева и справа. Таким образом, можно избежать жестких теней на изображении и улучшить восприятие объекта на голограмме.
Пилотный источник непрерывного излучения (как правило «зеленая» лазерная указка) размещается за зеркалом 3 на узле с угловыми (двух координатными) настройками, которые так же применяются на зеркалах схемы. Близость длин волн указки и импульсного лазерного источника позволяет проходить практически весь оптический путь до фотопластины, что очень помогает в настройке схемы.
Базовая настройка схемы после выхода импульсного лазера на рабочий режим начинается с регулировки узла фильтрации (7, 9). Настройками поворотов зеркала 8 сфокусированное излучение вводится в диафрагму 9. Более тонкая настройка производится XY перемещением диафрагмы в узле 9 с помощью ручек регулировки. Излучение, прошедшее диафрагму, размещается по центру линзы 10, после чего расширяется и попадает на зеркало 11. Зеркало 11 имеет настройку, как по углу наклона, так и по углу поворота тем самым позволяя выравнивать опорный пучок по площади фотопластины.
Предметная ветвь, показанная на рис. 6 настраивается значительно проще опорной. Главная задача – осветить зону диффузора 17 пятном 50 – 60 мм в диаметре под таким углом, чтобы максимальная часть энергии падала на объект съемки. Как правило, сначала луч наводиться на объект без диффузора и затем уже в ход луча размещается диффузор. В качестве диффузора применяются матовые стекла различной степени рассеивания, в зависимости от характера съемки.
Настройка с помощью непрерывного лазера значительно упрощает работу, однако финальная юстировка должна быть выполнена только в импульсном режиме. Пилотная мощность 1 мДж позволяет достаточно хорошо видеть неразведенное пятно импульса даже при нормальном освещении. Однако при настройке пятна по размеру фотопластины необходимо полностью затемнить помещение иначе пятно размером 30*40 см будет сложно увидеть.
Сборка и настройка схемы импульсной установки требует определенного опыта, однако если схема уже собрана и настроена на определённые условия записи, то в процессе повторного запуска требуются самые незначительные корректировки, которые сводятся, как правило, к подгону точки фокусировки для диафрагмы 9 и настройки пятна по площади фотопластины зеркалом 11.
Фотопластины применяемые для записи просветных голограмм – это высокоразрешающие фотографические пластинки ФП-Р с высоким содержанием серебра, изготавливаемые компанией АО «Славич». Фотопластины имеют высокую чувствительность (75 мкДж/см.кв.) и покрыты со стороны стекла антиореольным красным слоем (для уменьшения паразитных отражений).
Пластины перед съемкой размещаются на экран крепления эмульсионным слоем к объекту, после чего производится импульс записи. Учитывая достаточно высокую стоимость фотопластин ФП-Р, иногда есть смысл проводить тестовую запись перед основной съемкой. Для этого одна из пластин режется на квадраты 5*5 см. и проводится тестовая запись с последующей проявкой. Следует помнить, что крайне желательно, чтобы тестовые пластины были из той же партии, что и основные, т.к. со временем свойства фотопластин значительно меняются.
Химическая обработка экспонированных фотопластин включает проявку, фиксирование, отбеливание и сушку. Процедуры проявки и фиксирования проводятся при не актиничном, красном освещении.
После экспозиции фотопластина помещается в ванну с проявителем SM-6 в которой проявляется около 10 минут при температуре проявителя 34 градуса. Для поддержания нужной температуры во время проявки ванна с проявителем ставится во вторую ванну с водой, температура которой на 2-4 градуса превышает температуру проявки. После погружения фотопластины в проявитель в течение 1 минуты фотопластина покачивается, чтобы получить равномерное смачивание поверхности, а после закрывается сверху крышкой, чтобы избежать случайной засветки.
После окончания проявления фотопластина тщательно промывается в проточной воде, после чего помещается в ванну с кислым фиксажем на 10 минут. После фиксирования и тщательной промывки фотопластина помещается в ванну с отбеливателем (хлорное железо) где находится до полного отбеливания (полного исчезновения черных областей). Процедура отбеливания проводится при обычном освещении. После отбеливания идет промывка в проточной воде и купание в ванне с ПАВ (обычного моющего вещество класса Fairy - 2 мл на литр). После этого голограмма выставляется в сушильный шкаф, где находится до полного высыхания. Последним этапом обработки после сушки является нанесение акрилового лака со стороны эмульсии (с помощью баллона-распылителя). Особенно важно, чтобы на нанесенный лак до высыхания не попадала пыль или посторонние загрязнители. Лак служит хорошей защитой эмульсии от повреждений, но основная его задача устранить поверхностный рельефный шум, который снижает контраст голографического изображения.
Отбеливатель на основе хлорного железа обладает отличными характеристиками по соотношению сигнал/шум на готовой голограмме по сравнению с другими отбеливателями (на основе амидола или йода), однако он обладает одним недостатком. Голограммы, отбеленные в хлорном отбеливателе, очень быстро темнеют на свету с высоким уровнем ультрафиолета (например, при прямом солнечном освещении). Так как оригиналы после обработки применяются в основном в темных помещения, это не является значимым недостатком, однако хранить оригиналы после отбеливания и лаковой защиты лучше всего в темноте.
После всех манипуляций получается готовая голограмма - оригинал, которая помещается в установку копирования для создания отражательной копии.
На рис.9 представлены фотографии некоторых изображений восстановленных с голограмм оригиналов лазерным светом.
Рис.9 Изображения импульсных оригиналов снятые в лазерном свете
Установка непрерывного копирования
Установка копирования предназначена для создания отражательной копии с пропускающего оригинала, записанного на импульсной установке. Необходимость создания отражательной копии вызвана тем, что пропускающая голограмма Лейта-Упатниекса, которая была записана на первом этапе, может быть восстановлена только лазерным источником.
Кроме того, запись пропускающей голограммы предполагает значительное удаления объекта от плоскости голограммы, а восстановление глубоких голографических сцен накладывает особые требования к источникам восстановления.
Требования к размерам источника восстановления голограммы напрямую зависит от расстояния между объектом и плоскостью фотоэмульсии. Чем ближе объект к голограмме, тем менее точечным должен быть источник. Данная особенность объясняется тем, что один точечный источник освещения – восстанавливает одно изображение, а диффузный источник освещения, такой например как матовая лампа, восстановит массив изображений смещенных друг относительно друга, что приводит к размытию изображения. Данное смещение определяется разницей угловых размеров протяженного источника и зависит от расстояния от голограммы до объекта. Поэтому, чем дальше объект от голограммы, тем больше будет размытие изображения. Например, при записи методом Денисюка монеты с мелким рельефом вплотную прижатой к фотопластине – требования к источнику восстановления будут минимальными. Фактически голограмма восстановит такое изображение не размытым при освещении светом от источника любого размера. Однако если объект, как в случае записи методом Лейта-Упатниекса, удален от поверхности голограммы, требования к размерам источника восстановления резко возрастают. Для уменьшения этого фактора, в схеме непрерывного копирования объект переносится близко к плоскости фотопластины (см рис.4), после чего требования к размеру источника восстановления существенно снижаются. Кроме того, иногда при переносе часть объектов сцены оказывается «перед» голограммой. Практика показывает, что психологический эффект от восприятия объекта «висящего в воздухе» крайне сильный, что положительно влияет на общее восприятие сцены.
Применяемая нами установка копирования снабжена непрерывным «красным» He-Ne лазером. На данный момент существует множество современных лазерных источников различных длин волн, что снимает проблему выбора непрерывного лазера с длиной волны близкой к длине волны импульсного лазера, на котором был записана голограмма оригинал. Кроме того, уже появился ряд качественных фотоматериалов, в том числе полноцветных, которые могут быть записаны как на «красной» так и на «зеленой» длине волны.
Однако, в период создания нашей системы импульсной съемки и непрерывного копирования проблема выбора работающей связки лазер/фотоматериал были очень актуальны. Лазеры «зеленой» длины волны были тогда, как правило, только ионные (на аргоновых и криптоновых трубках). Они обладали достаточно большой выходной мощностью, но требовали силового питания и водяного охлаждения. Кроме того, качественным голографическим материалом, выпускаемым на момент создания системы, были только галогенсеребряные фотопластины ПФГ-03М, серийно выпускаемые заводом Микрон (АО «Славич», г. Переславль-Залесский). Фотопластины ПФГ-03М сенсибилизированы в красном свете и требуют применения «красных» лазерных источников. На момент создания комплекса имелась широкая линейка качественных He-Ne («красных») лазеров с мощностью до 60 мВт, которые не требовали водяного охлаждения и имели малое энергопотребление. Все это привело к тому, что в установке копирования в качестве лазерного источника использовался «красный» He-Ne лазер (633 нм), с мощностью около 60 мВт и длиной пространственной когерентности около 0.4 м.
Разница длин волн между источником записи и источником восстановлена при копировании приводила только к тому, что изображение было слегка уменьшено (~ в 1.15x) за счет разницы длин волн. Голограмма Лейта-Упатниекса, не обладая спектральной селективностью, отлично восстанавливала исходный волновой фронт, а разница в размерах при копировании была практически не заметна глазом.
Помимо удобства использования красных лазеров и наличия качественного фотоматериала запись в красной области имела преимущество при создании голографических портретов, т.к. красная область психологически чуть лучше воспринималось человеком, чем зеленая. Кроме того выяснилось, что используя определённый вид химической обработки, предполагающий сильную усадку фотоэмульсии, спектральную область восстановленного изображения можно было сдвинуть в «золотистый» оттенок, что так же положительно воспринималось наблюдателем.
Оптическая схема установки копирования.
Схема установки копирования показана на рис.10. Лазерное излучение, выходящее из Ne-Ne лазера 1, проходит через механический затвор 2, который открывается на время экспозиции, отражается 100 % интерференционным зеркалом 3 и проходит через полуволновую пластину 4. Полуволновая пластина нужна для вращения угла поляризации лазерного излучения. С помощью настройки угла плоскости поляризации можно уменьшить паразитные отражения при записи голограммы.
Схема установки копирования - 3d Визуализация
Рис. 10 Схема установки копирования
Далее луч падает на элемент 5, который представляет собой полупрозрачное интерференционное зеркало. Здесь луч делится на опорную и предметную ветвь. Соотношение интенсивности опорного и предметного пучка обычно: 30% опорный, 70% предметный. Плавная регулировка процента отраженного света возможна при увеличении/уменьшении угла отражения элемента 5.
Далее опорный пучок отражается от зеркала 6 и попадает на узел пространственной фильтрации 7, где происходит его «чистка» и расширение. Расширенный пучок попадает на сферическое зеркало 8 и освещает фотопластину сходящимся пучком под углом записи. Так формируется опорная ветвь.
Объектный пучок, пройдя элемент 5, попадает на зеркало 10 и проходит через узел пространственной фильтрации 11. Расширенный пучок попадает на сферическое зеркало 12 и освещает голограмму оригинал 13 сходящимся пучком. Голограмма оригинал восстанавливает действительное изображение объекта 14 в плоскости фотопластины 9. Так формируется объектная ветвь.
Все элементы оптической схемы жестко закреплены на стальной станине. Чувствительность к внешним вибрациям установки сведена к минимуму, как конструктивными особенностями, так и наличием демпфирующих амортизаторов.
Сферическое зеркало 8 может быть заменено комбинацией крупногабаритной длиннофокусной линзы дающей коллимированный пучок и плоского зеркала. Это снижет стоимость конструкции и приводит к некоторому расширению поля зрения отражательной голограммы.
Дело в том, что если записать отражательную голограмму плоским, а не сходящимся пучком, то при восстановлении голограмм условия идеального восстановления будут нарушены и произойдут искажения масштаба восстановленного изображения. Для объекта, который находится в плоскости голограммы, эти искажения будут совсем незначительны, однако для зоны голограммы оригинала, которое восстанавливается на значительном расстоянии перед голограммой и является фактически «окном наблюдения», масштабирование будет заметным, «окно» будет увеличено и это положительно скажется на поле зрения отражательной голограммы.
На рис. 11 показана реальная конструкция установки непрерывного копирования ГУ-03, разработанная А.Акиловым (г. Ярославль) и поставленная в г. Новосибирск в 2000 г.
Рис.11 Фото установки копирования ГУ-03 (Новосибирск, 2015 г.)
Конструкция установки предусматривает изменения положения элементов оптической схемы копирования в широких пределах и позволяет записывать отражательные голограммы размером до 30*40 см.
Подвижка зеркал формирования опорных и предметных ветвей, а также узлов пространственной фильтрации осуществляется смещением кольцевых узлов 2 (рис.9) свободно перемещающихся вдоль вертикальных направляющих 3. Фиксация положения осуществляется прижимными винтами, размещенными на элементах 2.
Станина стоит на трех домкратах 4, которые поддерживали установку до момента запуска процесса копирования. Перед съемкой домкраты опускались и установка вставала на шесть воздушных амортизаторов 10 (используются баскетбольные мячи с давлением до 1.5 атм.), это позволяло компенсировать вибрации от поверхности пола.
Нижнее сферическое зеркало 5 закреплено на станине. Имеется возможность его поворота для регулировки угла восстановления голограммы оригинала 6. Фотопластина крепится на металлическую рамку 7, которая жестко закреплена в системе с плоским зеркалом 8. Вся система – фотопластина/зеркало свободно перемещается по вертикальным направляющим с помощью специального подвесного домкрата 9. Регулировкой расстояния между элементами 6 и 7 можно добиться необходимой зоны фокусировки восстанавливаемого объекта.
Выбор зоны фокусировки, как правило, был произвольным и производился исходя из выбора художественной композиции. Положение фокусировки трехмерного объекта визуально отследить крайне сложно, так как при восстановлении видно псевдоскопическое (вывернутое) действительное изображение объекта. Однако, поместив в рамку вместо пластины белый бумажный экран, можно по резкости фокусировки отдельных элементов судить о текущей плоскости фокусировки сцены.
Если речь шла о портрете, то плоскость фокусировки чаще всего приходилась на глаза объекта (человека или животного). В зоне фокусировки глаз всегда наблюдается крайне яркий блик из-за сферического отражения, поэтому фокусировка по зоне глаз является наиболее простой.
Перед экспозицией, после вывода лазера на рабочий режим и снятия домкратов поддержки, фотопластина устанавливается в крепеж, после чего производится необходимая выдержка системы для гашения вибраций – около 10 мин. Затем производится экспозиция. Затвор открывается дистанционным проводным управлением для уменьшения возможных механических и конвекционных воздействий. Время экспозиции - около 180 сек. По окончанию экспозиции фотопластина помещалась в темный бокс и передавалась на химическую обработку.
Химическая обработка фотопластин ПФГ-03М состоит из проявки и фиксирования. Проявка осуществляется проявителем ГП-3 в течение 7 минут при 22 градусах, до появления на фотопластине яркого голографического изображения, признаки появления которого можно увидеть, рассматривая голограмму на просвет с использованием точечного, не актиничного «зеленого» освещения. Если голограмма выглядит яркой на просвет, это гарантированно приведет к тому, что финальный результат так же будет очень ярким. Голограмма в процессе проявки постоянно покачивается в ванне, а после окончания проявки тщательно промывается проточной водой. Следующий этап – фиксирование голограммы в нейтральном фиксаже в течение 10 минут, после чего опять следует промывка в проточной воде в течение 10 минут.
Завершающим этапом обработки голограмм является спиртовая сушка желатиновой эмульсии. Для получения качественного результата, это очень важный процесс. Голограмма по 2 минуты купается в 50% и в 96% растворах этилового спирта. По окончанию, с поверхности эмульсии необходимо убрать с помощью 96% спирта и крупной «беличьей» кисточки, крупные загрязнения, после чего голограмма помещается в сушильный шкаф. Если голограмма была некачественно обработана спиртом, либо концентрация спирта критически снизилась относительно 96%, то на готовой голограмме могут возникнуть цветные разводы, сильно снижающие качество изображения.
После сушки, голограмма покрывается черной акриловой краской, сушится, обрезается и вставляется в декоративную рамку (рис.12)
Рис.12 Голограммы в рамках с системой зеркального освещения.
Запись голограмм быстротекущих процессов.
Запись импульсных голограмм - оригиналов с использованием перемещающихся в пространстве объектов позволяет получать художественные голограммы с очень эффектным сюжетом.
Максимальная скорость перемещения объекта в процессе записи согласно [2] для условий записи λ=527 nm, и длительности импульса Δt = 30 нс, составит около 6 м/с, что вполне достаточно для записи свободно падающих с небольшой высоты предметов.
Основной проблемой съемки движущихся объектов является точно выбранное время подачи лазерного импульса. Учитывая достаточно большую сложность записи и проявки голографических пластин, а так же высокую их стоимость, понадобилась система, которая бы снижала процент неудачных динамических сюжетов к минимуму.
Механизм автозапуска импульса во время записи представляет собой систему непрерывный лазер – фотоприемник, размещенную в зоне съемки схемы с падающим объектом (рис.13).
Рис. 13 Схема размещения системы автозапуска.
В систему управления импульсным лазером, параллельно кнопки запуска подключается реле, замыкание которого производится при нарушении контура лазерный луч - фотоприёмник. Объект съемки, в свободном падении пролетая через систему автозапуска, прерывал луч, замыкал реле и запускал импульс съемки. Высота, с которой объект падал вниз, была на 1 метр выше регистрируемой сцены, что позволяло не превышать максимально допустимую скорость движения.
На рис. 14 показаны два сюжета, которые были сделаны в процессе тестирования системы автозапуска. На рис 14 а показан сюжет, в котором металлический шарик 2,5 см в диаметре попадает в стакан с водой. Голограмма зафиксировала вход шарика в воду и образования воздушного канала в воде. На рис. 14 б показан случай когда шарик полностью прошел воду в стакане (видно как воздушный канал сверху начинает закрываться, а стеклянный стакан в нижней части начинает разрушатся). Так же виден большой круговой всплеск брызг над стаканом. Разница между первым и вторым сюжетом в высоте исходного объекта пред началом свободного падения (1.2м и 0.8 м.)
Рис. 14 Импульсные оригиналы, снятые в процессе тестирования системы автозапуска импульсной записи. a). Голограмма оригинал входа металлического шарика, диаметром 2,5 см., в стакан с водой. б). Голограмма оригинал металлического шарика 2,5 см, прошедшего сквозь воду в стакане.
На рис.15 показаны несколько художественных сюжетов, в которых применялась система автозапуска. В основном сюжеты включали комбинацию небольшого падающего объекта, который при копировании «выносился перед стеклом» и некой фоновой композиции. Такие сюжеты как «Телефон» или «Ева» (рис. 13) были очень популярны и оставляли сильный эмоциональный след у наблюдателя.
Рис. 15 Сюжеты с применением системы автозапуска.
Комбинированные голограммы.
В процессе создания импульсных художественных голограмм, для увеличения эмоционального эффекта от просмотра, используются различные подходы, в том числе методы комбинированной голографии, в которых несколько голографических изображений совмещаются на одной голограмме.
1. Метод совмещения изображений.
Суть метода совмещения сводится к тому, что два объемных изображения с разных просветных оригиналов записываются на одну отражательную голограмму. Принцип изготовления заключался в контактном совмещении двух оригиналов (один накладывается на другой) и совместное их восстановление в установке копирования.
Метод этот оказался возможным благодаря низкому уровню шумов голограмм оригиналов и как следствие их высокой прозрачностью. Прошедший сквозь первый оригинал, непродифрагировавший пучок, свободно восстанавливал изображение со второго оригинала, разница в яркости восстановленных изображений, как правило, не имела значимых для глаза различий. Кроме того, меняя порядок размещения оригиналов в зависимости от сюжета можно подобрать оптимальное соотношение яркости первого и второго сюжета.
В итоге, в плоскости фокусировки установки копирования оказывались две пространственно пресекающиеся сцены, которые создавали новую композицию. На рис. 16 показаны две совмещенных голограммы «Финансовый дождь» и «Париж», для каждой из которой было записано два оригинала.
Для голограммы «Финансовый дождь» первый сюжет состоял из двух протянутых рук на черном фоне, а второй сюжет содержал облако падающих монет. «Облако монет» было снято в полете, с применением системы автозапуска импульса. В результате на отражательной голограмме видны руки, сквозь которые пролетают падающие монеты.
Для голограммы «Париж» портрет девушки был совмещен с плоским фоном, на котором видна Эйфелева башня в Париже. Фон находится на значительном удалении от портрета.
Рис. 16 Совмещенная комбинированная голограммы
Сюжеты «финансовый дождь» и «Париж» наглядно показывают возможности пространственного пресечения объемных сцен в художественных целях.
2. Двухракурсные голограммы
Еще одной разновидностью комбинированных голограмм являются двухракурсные голограммы, в которых два объемных изображения разделены между собой и могут быть рассмотрены наблюдателем с двух разных горизонтальных углов.
Данные голограммы изготавливаются из двух голограмм оригиналов. В отличие от совмещенных изображений оригиналы не накладываются друг на друга, а размещаются рядом. Для того чтобы два оригинала поместились в установку копирования, оригиналы разрезают пополам и совмещают две половины в одну составную голограммы в которой слева находится оригинал левого ракурса, а справа оригинал правого ракурса (рис.17).
Рис. 17 Комбинированные двухракурсные голограммы
В результате поле зрения отражательной голограммы-копии делиться на две зоны, в каждой из которых наблюдается свое объемное изображение. При переходе наблюдателя между зонами происходит плавная смена одного объёмного изображения другим. Данный прием позволяет внести в художественный сюжет дополнительную динамику, что также увеличивает эффектность голограммы.
3. Теневой вынос
Третьей разновидностью комбинированной голограммы, которая применяется в двухступенчатой схеме записи отражательных голограмм, является «Теневой вынос».
Проблема «выноса» объектов перед голограммой всегда сталкивается с ограничением размера объекта для выноса. Если по каким то причинам часть изображения объекта «в воздухе» перед голограммой будет обрезано границами фотопластины, то эффект будет потерян и наблюдатель перестанет видеть объект «перед голограммой». Поэтому, для демонстрации «вынесенных» изображений, обязательным условием является то, что размер объекта для выноса должен быть несколько меньше размеров фотопластины. При этом, чем дальше объект размещен «перед» голограммой, тем меньше должен быть этот объект. Именно поэтому большая часть голографических сцен размещается «за стеклом» выводя в предэкранную зону лишь небольшую часть сцены и теряя тем самым значительную долю психоэмоционального воздействия на наблюдателя.
Метод добавления плоского изображения «висящего» перед стеклом на фоне объемной голографической сцены был разработан с целью максимального использования эмоционального эффекта, который получает наблюдатель от предэкранного изображения. Применялся этот метод в условиях, когда структура сцены, по каким либо причинам, не позволяла значительно выносить часть изображения перед голограммой.
Рис. 18 Сюжет с объемной сценой и теневым выносом
Пример такой сцены показан на рис. 18. Пивная кружка на черном фоне была заказана пивным баром как элемент оформления входа. Заданная по ТЗ композиция, (типовая кружка в плоскости стекла, белая подставка и черный фон) не содержала в себе никаких элементов, которые могли бы показать все качества голографической картины.
В итоге было сделано два варианта: только кружка, которая слегка выходила из стекла и вариант, в котором на 30 см от стекла была видна теневая надпись WELCOME. Эмоциональный эффект который получал наблюдатель от просмотра этих двух вариантов, был настолько разный, что заказчик признал модифицированную версию более интересной.
Теневой вынос делается с помощью нанесения непрозрачной маски непосредственно на голограмму оригинал в процессе копирования. Маска это плоское изображение, которое с помощью принтера распечатывается черными чернилами на прозрачной пленке и накладывается на оригинал при копировании (рис.19) В результате, на готовой голограмме, перед объемной сценой на расстоянии h появляется теневая область, точно соответствующая форме маски при записи.
Рис. 19 Схема создания теневого выноса
Одним из самых главных качеств данного метода, помимо создаваемого эмоционального эффекта, является то, что для смены одного теневого символа на другой не нужно записывать дополнительной голограммы-оригинала. Используя один голографический фон и меняя только форму теневой маски, можно создавать голограммы с разными информационными элементами, что решает задачу создания более дешевой серии копий с разным наполнением.
Восстановление отражательных голограмм.
Для качественного восстановления изображений записанных на отражательной голограмме нужно соблюдать два основных условия:
1. Геометрические условия восстановления должны максимально точно соответствовать тем условиям, которые были созданы в процессе записи.
2. Размер тела накала источника восстановления должен быть как можно меньше, для исключения размытия восстановленного изображения.
Идеальные условия восстановления определяются положением опорного источника в схеме записи отражательной копии. Как уже было сказано выше, идеальным будет считаться вариант, при котором опорный пучок при записи будет сходящимся. При этом условия восстановления будут идеальными для расходящихся источников, к которым относятся все классические источники восстановления (лампы накаливания и мощные светодиоды). При несовпадении условий восстановления на голографических изображениях будут наблюдаться искажения масштаба. Величина искажений будет зависеть от глубины сцены и будет очень сильно заметна на далеко удаленных вглубь или вынесенных вперед объектах.
На установке ГУ-03, показанной на рис.11 опорный пучок формируется параллельный и, следовательно, для идеального восстановления голограммы нужен будет нужен такой же параллельный пучок.
Параллельный или коллимированный пучок можно получить, разместив источник света «в бесконечности». В оптике коллимированые пучки формируют помещением источника света точно в фокус оптической линзы. В природе естественным коллимированным пучком является солнце.
Получить коллимированный пучок при восстановлении отражательной голограммы – задача, которая потребует значительных усилий. Однако, в зависимости от глубины записанной схемы, для уменьшения видимых искажений вполне достаточно просто отдалить источник восстановления на некое конечное расстояние. Необходимая величина отдаления источника определяется эмпирически и обычно составляет величину глубины сцены x3.
Угол расходимости источника должен обеспечивать перекрытие световым пятном всей площади голограммы, а мощность источника должна обеспечивать необходимую яркость голографического изображения.
Угловой размер тела накала источника должен быть как можно меньше для обеспечения точечного восстановления голографического изображения. При увеличении углового размера источника, голограмма начинает восстанавливать не одно, а целый массив изображений смещенных между собой на угловой размер тела накала. Значительное отдаление источника от голограммы уменьшает угловой размер тела накала и снижает размытие изображения.
При применении классических источников света с тепловым телом накала, как то направленные (Spot) лампы накаливания, или галогенные лампы с рефлектором величина размытия на близких расстояниях будет очень значительной. Поэтому качественное восстановление голограмм такими источниками возможно только при стационарном размещении на значительном расстоянии.
В последние годы, благодаря появлению сверх ярких одиночных светодиодных источников класса CREE XM-L T6, имеющих крайне малые размеры светящегося кристалла и огромный световой поток, проблема восстановления голограмм точечным источником была решена. Из-за применения встроенной в светодиод линзы, регулировка угла расходимости источников на основе светодиодов, может осуществляется перемещением одной внешней короткофокусной линзы, что значительно упростило конструкцию проектора.
В ряде случаев, например при невозможности закрепления стационарных интерьерных источников света в помещении, ставится задача размещения источника восстановления непосредственно на голограмме. При создании таких конструкций (рис.20) мы столкнулись с проблемой эстетики размещения штанги с источником на голограмме.
Рис. 20 Размещение съемной штанги с галогенной лампой и источником питания на голограмме
Штанга с источником, не могла быть размещена в непосредственной близости от голограммы, т.к. это вносило искажения и размытость в голографическое изображение, а значительное удаление штанги от голограммы приводило к потере эргономичности системы, которая должна была гармонично встраиваться в существующий интерьер. Один из вариантов решения этой проблемы, который был технически реализован – это оптическое увеличение расстояния до источника с помощью плоского зеркала.
Рис. 21 Система освещения с зеркалом
Свет от источника сначала направляется на зеркало, в результате отражения увеличивая оптический путь в два раза. В результате получается достаточно компактная конструкция, по сравнению с конструкцией удалённого источника на штанге (рис. 21). Источник и зеркало крепятся на гибких держателях для свободной регулировки угла светильника и зеркала.
Психоэмоциональное восприятие голографических портретов.
При наблюдении голографических изображений человека (голографических портретов) у некоторой, довольно большой части наблюдателей, голографические портреты вызывают строго негативные эмоции. Пытаясь разобраться в причинах данного явления, мы нашли теорию, описание которой очень хорошо легло в те симптомы, которые мы иногда наблюдали у людей при просмотре голографических портретов. Данная теория имеет название «Зловещая долина» и описывает негативный провал в эмоциональном восприятии объектов, достаточно похожих на живого человека.
Человекоподобные роботы, либо реалистичная анимация созданная, например, в компьютерных играх вызывают положительные эмоции у наблюдателя. И при повышении «человекоподобности», эта эмпатия растет. Однако это происходит только до определенного предела. Как видно из графика на рис. 22 после того как «человекоподобность» становится очень высокой, человек внезапно начинает воспринимать такой объект негативно.
Причина этого феномена на данный момент не выяснена. Большинство предположений сводятся к подсознательному восприятию человеком угрозы от объекта, который не является человеком, хотя очень на него похож.
Рис. 22 Эффект «Зловещей Долины»
То, что объект не живой, человек осознает на бессознательном уровне, фиксируя самые минимальные отклонения от нормальности. Пытаясь применить данную теорию к негативному восприятию человеком голографического портрета, мы старались понять, что именно заставляет «проваливаться» эмоциональную реакцию и как с этим можно бороться.
Первый предполагаемый фактор, это отсутствие цвета. Монохромные голографические портреты, несомненно, отличаются цветом от живого человека. Точно зафиксировано и то, что «зеленые» портреты воспринимаются гораздо негативнее красных или оранжевых. Применение цветной записи для портретной съемки теоретически должно снять данную проблему и приблизить голографический портрет к положительному восприятию.
Второй предполагаемый фактор – неподвижность. В повседневной жизни, при общении с живыми людьми мы никогда не видим неподвижного лица. Даже лицо спящего человека всегда имеет какую-то динамику. Бороться с подобной проблемой достаточно сложно, ведь речь идет фактически о некой анимации объемной картины.
В рамках борьбы с эффектом неподвижности, теоретически можно использовать следующий подход. Смещение источника восстановления, дает некоторое смещение восстановленного голографического изображения. Если сделать систему, в которой источник будет плавно механически перемещаться по горизонтальной оси на небольшое расстояние, то изображение человека также будет плавно двигаться в небольшом диапазоне. Возможно, такой подход сможет снять проблему неподвижности и восприятие голографического портрета будет более положительным.
Рис. 23 Голограмма С. Воробьева «Березка» (Москва)
Работая над созданием голографических портретов, мы пытались выяснить существуют ли какие художественные ходы, которые бы смягчали негативный эффект восприятия. Было замечено, что портрет с неким художественным окружением лучше воспринимается человеком, чем просто портрет.
На рис.23 показана на наш взгляд одна из самых удачных художественных композиций голографического портрета – голограмма студии ВВЦ «Березка» (С. Воробьев, г.Москва). Восприятие данного портрета большинством людей воспринималось очень положительно. Нельзя утверждать, что негативные эмоции при просмотре не возникали ни у кого из зрителей, однако большинство отзывов было позитивными.
Мы в свою очередь пытались ввести в концепцию портретной съемки следующую идею: Если мы технически не можем повысить «человекоподобность» портрета, то может быть стоит её слегка понизить? Для реализации этой идеи, портретная голограмма, например, должна быть выполнена комбинированной, с методом совмещения. То есть, объемное изображение человека должно быть совмещено с некой объемной сценой, после чего изображение человека на голограмме переходит, образно выражаясь, из категории «труп» в категорию «призрак». Это происходит потому, что добавляя вторую объемную сцену, мы делаем портрет несколько полупрозрачным и тем самым сдвигаемся по графику (рис. 22) от «зловещей долины» влево в сторону меньшей похожести на реального человека.
Рис. 24 Портрет и комбинированная голограмма «Париж»
Пример такой попытки уйти от негативного восприятия снизив степень «человекоподобности» был сделан в нашей комбинированной голограмме «Париж». На рис. 24 показан голографический портрет и его комбинированная голограмма. На комбинированной голограмме за счет прозрачности портрета негативный эффект от восприятия полностью снимается. Однако, для подтверждения эффективности работы данного метода нужны проверки на широкой выборке наблюдателей.
Список Литературы
1. Акилов А., Шевцов М., Голография для любознательных, 2018 г.
2. Кольер Р., Беркхарт К., Лин Л. Оптическая голография: Пер. с англ. Под ред. Островского Ю.И. М.: Мир, 1973. 686 с.
3. Сайт www.holography.ru