Gigapikselowy mikroskop holograficzny wykonany ze skanera papieru A4

Hologramy fascynują ludzi, ponieważ potrafią wyświetlać trójwymiarowe informacje na jednym dwuwymiarowym obrazie. Ale tworzenie hologramów jest trudne, głównie z powodu ogromnej ilości informacji, które muszą zostać przechwycone, aby uzyskać przyzwoitą rozdzielczość.

Nie było to problemem w czasach staromodnej fotografii, ponieważ film fotograficzny miał rozdzielczość, która zawstydza aparaty cyfrowe. Ale elektroniczne przetworniki CCD wymagane do wykonania tej samej pracy muszą mieć zdolność gigapikselową, co jest możliwe tylko w przypadku najdroższego sprzętu.

Na przykład astronomowie mają chipy CCD o rozdzielczości ponad 0,1 gigapiksela. Jednak najlepsze aparaty cyfrowe mają tylko możliwości megapikselowe, co oznacza, że ​​holografowie muszą polegać na złożonych protokołach skanowania, aby uzyskać przyzwoite wyniki.

Dzisiaj Tomoyoshi Shimobaba z Uniwersytetu Chiba w Japonii i kilku kumpli twierdzą, że opracowali, jak robić hologramy o wysokiej rozdzielczości bez użycia drogich aparatów cyfrowych. Zamiast tego, ci faceci zbudowali cyfrowy mikroskop holograficzny o rozdzielczości gigapikseli, używając tylko lasera i taniego skanera cyfrowego.

Konfiguracja nie mogłaby być bardziej podstawowa. Najprostszym sposobem wykonania hologramu jest tzw. metoda in-line. Wiąże się to z ustawieniem lasera, próbki i nośnika danych w jednej linii. Laser oświetla próbkę i mija ją. Każde światło, które jest uginane przez próbkę, interferuje również ze światłem nieugiętym, tworząc wzór interferencji.

Trudnym zadaniem jest zarejestrowanie tego wzoru interferencyjnego z wymaganą rozdzielczością. Ale Shimobaba i kumple zrobili to za pomocą standardowego skanera konsumenckiego A4 zdolnego do nagrywania w rozdzielczości 4800 dpi.

To rodzaj skanera, który prawdopodobnie gromadzi kurz na półce z książkami lub za biurkiem. Działa przy użyciu pojedynczej linii światłoczułych matryc CCD, które skanuje wzdłuż całej strony. Teoretycznie jest w stanie osiągnąć rozdzielczość 56 144 x 39 698 pikseli. To ponad 2 gigapiksele.

Ci faceci używają swojego sprzętu do tworzenia hologramów, które są nieco mniejsze niż ten z 0,43 gigapikselami. Zarejestrowali cel testowy US Air Force 1951, a także hologramy mrówki i pchły wodnej.

To zabawna praca, która umożliwia niemal każdemu wykonanie cyfrowego hologramu w wysokiej rozdzielczości niewielkim kosztem.

Jednym z wyzwań, przed jakim stają, jest przetwarzanie ogromnej ilości informacji generowanych przez hologramy. Shimobaba i kumple mają tutaj kilka rad. Mówią, że metoda przetwarzania danych znana jako dwustopniowa dyfrakcja Fresnela z ograniczonym pasmem znacznie zmniejsza obciążenie obliczeniowe w porównaniu z tradycyjną techniką znaną jako metoda widma kątowego.

W ten sposób skrócili czas przetwarzania obrazu na standardowym komputerze z 350 sekund do zaledwie 177.

Jedynym problemem jest teraz znalezienie dobrego sposobu na wyświetlenie tych hologramów. Standardowe monitory komputerowe o rozdzielczości 1920 x 1080 pikseli po prostu nie przebijają musztardy, jeśli chodzi o wyświetlanie gigapikselowych hologramów.

Miejmy nadzieję, że wkrótce ktoś też znajdzie tanie wyjście z tej zagadki.

Nr ref.: http://arxiv.org/abs/1305.6084 : Gigapikselowa cyfrowa mikroskopia holograficzna w linii za pomocą skanera konsumenckiego

ukryć