Ologrammi generati dal computer (CGH)hanno rivoluzionato il campo dell'olografia consentendo la creazione digitale e la visualizzazione di immagini tridimensionali senza la necessità di materiali di registrazione olografici tradizionali. Questi ologrammi sfruttano algoritmi computazionali per simulare i modelli di interferenza che verrebbero creati da un oggetto reale, consentendo la generazione di immagini olografiche che possono essere visualizzate utilizzando una varietà di tecniche. In questo articolo esploreremo i passaggi fondamentali coinvolti nella creazione di un ologramma generato dal computer, con particolare attenzione agli ologrammi basati su Fourier, che rappresentano un'importante classe di CGH.
Passaggio 1: comprendere i principi dell'olografia
Prima di immergersi nei dettagli della creazione di un ologramma generato dal computer, è essenziale avere una conoscenza fondamentale dell'olografia. Fondamentalmente, l'olografia è una tecnica per registrare e ricostruire la struttura tridimensionale di un oggetto catturando gli schemi di interferenza tra le onde luminose riflesse o emesse dall'oggetto e un raggio di riferimento. Questi schemi di interferenza, se illuminati con la sorgente luminosa appropriata, possono ricostruire un'immagine tridimensionale dell'oggetto originale.
Passaggio 2: preparazione dei dati dell'oggetto
Il primo passo nella creazione di un ologramma generato dal computer è acquisire o generare i dati che rappresentano l'oggetto che desideri visualizzare olograficamente. Questi dati possono provenire da una varietà di fonti, tra cui scansioni 3D, modelli computerizzati o persino immagini di oggetti del mondo reale. Una volta ottenuti questi dati, dovrai convertirli in un formato che possa essere utilizzato dall'algoritmo CGH. Ciò in genere comporta la rappresentazione dell'oggetto come una serie di punti o poligoni, insieme al colore e alle proprietà del materiale associati.
Passaggio 3: calcolo del campo luminoso
Con i dati dell'oggetto in mano, il passo successivo è calcolare il campo luminoso che verrebbe osservato da un osservatore che guardasse l'oggetto da una posizione e un orientamento specifici. Questo campo luminoso contiene informazioni sull'ampiezza e sulla fase delle onde luminose emanate dall'oggetto, nonché sulla loro direzionalità. Nel contesto degli ologrammi basati su Fourier, questo campo luminoso viene tipicamente calcolato nel piano dell'osservatore lontano, che rappresenta un ipotetico piano situato a una distanza significativa dall'oggetto.
Passaggio 4: trasformazione di Fourier sul piano della lente
Una volta calcolato il campo luminoso nel piano dell'osservatore lontano, il passaggio successivo consiste nell'utilizzare una trasformata di Fourier per riconvertire questo campo nel piano della lente. La trasformata di Fourier è un'operazione matematica che decompone una funzione nelle sue componenti di frequenza, che in questo caso rappresentano i diversi angoli e lunghezze d'onda della luce emanati dall'oggetto. Applicando una trasformata di Fourier al campo luminoso nel piano dell'osservatore lontano, possiamo ottenere un modello olografico che, illuminato con una sorgente luminosa coerente e visualizzato attraverso una lente appropriata, ricostruirà l'immagine tridimensionale originale.
Passaggio 5: visualizzazione del fileOlogramma generato dal computer
Infine, una volta calcolato il modello olografico, è possibile visualizzarlo utilizzando una varietà di tecniche. Per gli ologrammi basati su Fourier, ciò comporta in genere l'utilizzo di un modulatore di luce spaziale (SLM), come un display LCD o LED, per modulare l'ampiezza e la fase di una sorgente luminosa coerente (ad esempio un laser) in conformità con il modello olografico calcolato . Le onde luminose risultanti interferiscono poi tra loro per formare l'immagine tridimensionale ricostruita, che può essere vista da un osservatore posizionato alla distanza e con l'angolo appropriati.
Creare una cologramma generato dal computerprevede diversi passaggi chiave, tra cui la preparazione dei dati dell'oggetto, il calcolo del campo luminoso, l'applicazione di una trasformata di Fourier e infine la visualizzazione del modello olografico. Sebbene gli ologrammi basati su Fourier rappresentino solo un approccio al CGH, hanno dimostrato di essere un potente strumento per generare e visualizzare immagini tridimensionali. Poiché la tecnologia continua ad avanzare, possiamo aspettarci di vedere metodi ancora più sofisticati e versatili per creare e visualizzare ologrammi generati dal computer negli anni a venire.
