Computer-genererede hologrammer (CGH'er)har revolutioneret holografiområdet ved at muliggøre digital skabelse og visning af tredimensionelle billeder uden behov for traditionelle holografiske optagelsesmaterialer. Disse hologrammer udnytter beregningsalgoritmer til at simulere de interferensmønstre, der ville blive skabt af et rigtigt objekt, hvilket muliggør generering af holografiske billeder, der kan vises ved hjælp af en række forskellige teknikker. I denne artikel vil vi udforske de grundlæggende trin involveret i at skabe et computergenereret hologram med fokus på Fourier-baserede hologrammer, som repræsenterer en vigtig klasse af CGH'er.
Trin 1: Forstå principperne for holografi
Før du dykker ned i detaljerne ved at skabe et computergenereret hologram, er det vigtigt at have en grundlæggende forståelse af holografi. I sin kerne er holografi en teknik til at optage og rekonstruere den tredimensionelle struktur af et objekt ved at fange interferensmønstrene mellem lysbølgerne reflekteret eller udsendt af objektet og en referencestråle. Disse interferensmønstre kan, når de belyses med den passende lyskilde, rekonstruere et tredimensionelt billede af det originale objekt.
Trin 2: Forberedelse af objektets data
Det første trin i at skabe et computergenereret hologram er at erhverve eller generere de data, der repræsenterer det objekt, du ønsker at vise holografisk. Disse data kan komme fra en række forskellige kilder, herunder 3D-scanninger, computermodeller eller endda billeder af objekter fra den virkelige verden. Når du har disse data, skal du konvertere dem til et format, der kan bruges af CGH-algoritmen. Dette involverer typisk at repræsentere objektet som en række punkter eller polygoner sammen med deres tilhørende farve- og materialeegenskaber.
Trin 3: Beregning af lysfeltet
Med objektets data i hånden er næste trin at beregne det lysfelt, der ville blive observeret af en observatør, der ser objektet fra en bestemt position og orientering. Dette lysfelt indeholder information om amplituden og fasen af lysbølgerne, der udgår fra objektet, samt deres retningsbestemmelse. I sammenhæng med Fourier-baserede hologrammer beregnes dette lysfelt typisk i det fjerne observatørplan, som repræsenterer et hypotetisk plan placeret en betydelig afstand fra objektet.
Trin 4: Fourier-transformation til linseplanet
Når lysfeltet i det fjerne observatørplan er blevet beregnet, er næste trin at bruge en Fourier-transformation til at konvertere dette felt tilbage til linseplanet. Fourier-transformationen er en matematisk operation, der dekomponerer en funktion i dens frekvenskomponenter, som i dette tilfælde repræsenterer de forskellige vinkler og bølgelængder af lys, der kommer fra objektet. Ved at anvende en Fourier-transformation til lysfeltet i det fjerne observatørplan kan vi opnå et holografisk mønster, der, når det belyses med en sammenhængende lyskilde og ses gennem en passende linse, vil rekonstruere det originale tredimensionelle billede.
Trin 5: Visning afComputer-genereret hologram
Endelig, når det holografiske mønster er blevet beregnet, kan det vises ved hjælp af en række forskellige teknikker. For Fourier-baserede hologrammer involverer dette typisk brug af en rumlig lysmodulator (SLM), såsom et LCD- eller LED-display, til at modulere amplituden og fasen af en kohærent lyskilde (f.eks. en laser) i overensstemmelse med det beregnede holografiske mønster . De resulterende lysbølger interfererer derefter med hinanden for at danne det rekonstruerede tredimensionelle billede, som kan ses af en observatør placeret i den passende afstand og vinkel.
Oprettelse af en ccomputer-genereret holograminvolverer flere nøgletrin, herunder forberedelse af objektets data, beregning af lysfeltet, anvendelse af en Fourier-transformation og til sidst visning af det holografiske mønster. Mens Fourier-baserede hologrammer kun repræsenterer én tilgang til CGH, har de vist sig at være et kraftfuldt værktøj til at generere og vise tredimensionelle billeder. Efterhånden som teknologien fortsætter med at udvikle sig, kan vi forvente at se endnu mere sofistikerede og alsidige metoder til at skabe og vise computergenererede hologrammer i de kommende år.
