«Наш 15-летний исследовательский проект был направлен на создание голографического принтера со всеми преимуществами предыдущих технологий, при этом устраняя известные недостатки, такие как дорогие лазеры, низкая скорость печати, ограниченное поле зрения и ненасыщенные цвета», – сказал руководитель исследовательской группы Ив Генте из Ultimate. Голография во Франции. «Мы достигли этого, создав принтер CHIMERA, в котором используются недорогие коммерческие лазеры и высокоскоростная печать для создания голограмм с высококачественными цветами, охватывающими большой динамический диапазон."
В журнале Applied Optics The Optical Society (OSA) исследователи описывают новый принтер, который создает голограммы с широким полем зрения и полным параллаксом на специально разработанном ими фотоматериале. Голограммы с полным параллаксом реконструируют объект так, чтобы его можно было видеть во всех направлениях, в данном случае с полем обзора, охватывающим 120 градусов.
Принтер может создавать голограммы из трехмерных компьютерных моделей или из сканированных изображений, полученных с помощью специального сканера, разработанного исследователями. Высококачественные голограммы можно использовать даже в качестве мастеров для изготовления голографических копий.
Создание лучшего принтера
При разработке нового голографического принтера исследователи внимательно изучили две ранее разработанные технологии голографического принтера, чтобы понять их преимущества и недостатки.
«Компании, участвовавшие в разработке первых двух поколений принтеров, в конечном итоге столкнулись с техническими ограничениями и закрылись», – сказал Гентет. «Наша небольшая самофинансируемая группа обнаружила, что ключевым моментом является разработка высокочувствительного фотоматериала с очень мелким зерном, а не использование коммерчески доступного жесткого материала, как в предыдущих системах."
В принтере CHIMERA используются красные, зеленые и синие маломощные коммерчески доступные лазеры непрерывного действия с заслонками, которые регулируют экспозицию для каждого лазера за считанные миллисекунды. Исследователи также создали специальную антивибрационную механическую систему, чтобы голографическая пластина не двигалась во время записи.
Голограммы создаются путем записи небольших голографических элементов, известных как хогели, один за другим с использованием трех пространственных модуляторов света и специально разработанной полноцветной оптической печатающей головки, которая обеспечивает параллакс 120 градусов. После печати голограммы проявляются в химических ваннах и запечатываются для защиты.
Размер гогеля можно переключать между 250 и 500 микрон, а скорость печати – от 1 до 50 герц (Гц). Например, если используется размер гогеля 250 микрон, максимальная скорость печати составляет 50 Гц.
На такой скорости печать голограммы размером 30 на 40 сантиметров займет 11 часов, что примерно вдвое меньше, чем при использовании предыдущих систем, основанных на импульсных лазерах.
Высокая яркость и четкость
Исследователи использовали новую технологию для печати голограмм размером до 60 на 80 сантиметров с изображением различных цветных объектов, включая игрушки, бабочку и музейный объект.
«Новая система предлагает гораздо более широкое поле зрения, более высокое разрешение и заметно лучшую цветопередачу и динамический диапазон, чем предыдущие системы», – сказал Гентет. «Разработанный нами полноцветный голографический материал обеспечивает повышенную яркость и четкость, в то время как маломощные лазеры непрерывного действия делают систему простой в использовании."
Исследователи говорят, что по мере совершенствования технологий, особенно программного обеспечения для 3D, их подход к печати голограмм может быть расширен до медицинских или других передовых приложений.