Ugrás a tartalomhoz

3D megjelenítési technikák

Dr. Fekete Róbert Tamás, Dr. Tamás Péter, Dr. Antal Ákos, Décsei-Paróczi Annamária (2014)

BME-MOGI

8. fejezet - Holográfia a háromdimenziós megjelenítésben és a méréstechnikában

8. fejezet - Holográfia a háromdimenziós megjelenítésben és a méréstechnikában

A holográfia a megjelenítésben és a méréstechnikában egyaránt fontos szerepet tölt be, alkalmazása elterjedt. A továbbiakban a holográfiához kapcsolódó alapfogalmakat és alkalmazásokat tárgyaljuk.

A holográfia alapelvei

Gábor Dénes által kidolgozott, és elméleti úton megalapozott módszerben eredetileg egy koherens forrásból a tárgyra érkező fényhullám szóródott, és ezt a szóródó hullámot, amely már információt hordozott a tárgy felületéről interferáltatták egy referenciahullámmal. Ez a hullám – a tárgyhullám –, amely tulajdonképpen egy külső behatás nélkül terjedő koherens nyaláb, a lényes információt tartalmazó hullámfront. A tárgyhullám, és a vele interferáló referenciahullám az a két hullámcsomag, amelyek a találkozási helyükön elhelyezett érzékelőn – amely a fejlesztések kezdeti időszakában klasszikus értelemben vett, ezüsthalogén alapú fotólemezen volt –, találkozik, és interferenciajelenséget hoz létre. A keletkező hatás az interferenciacsíkok változó elrendezésében ölt alakot.

Egy holografikus mérőelrendezés létrehozása előtt célszerű áttekinteni a jelenség megértéséhez szükséges fizikai alapokat, elsősorban a hullámoptika eszköztárát alkalmazva. Egy, a tárgypontra érkező hullám visszaverődve egy hullámfrontot alkot, mivel a diffrakció jelensége miatt a tárgy minden egyes pontja egy-egy elemi gömbhullám forrása. Ezen – a tárgy bevilágított felületéről érkező – gömbhullámok szuperpozíciója alkotja a tárgyhullámot, amely tartalmazza a forrásként szolgáló tárgy teljes képi információját. Ez a hullám két paraméterrel jellemezhető:

  • az amplitúdóval, amely a fény energetikai paramétereivel áll kapcsolatban, valamint

  • a fázissal, amely a tárgy formájáról árulkodik.

A klasszikus fotográfia esetén, amikor a fényérzékeny réteget ezüsthalogén kristályok alkotják, a felvételkor a fázisinformáció elvész.. Így a tárgyhullám nem állítható vissza teljes egészében, még refrakción alapuló, vagy egyéb speciális optikai elem alkalmazásával sem. A fázisinformáció rögzítéséhez és tárolásához szükség van egy kiegészítő hullámra, az úgynevezett referenciahullámra, mely hullámtani értelemben vett tulajdonságaiban megegyezik a tárgyat megvilágító fényforrás által keltett hullámmal, azaz vele koherens. A hullámoknak tehát koherenseknek, vagyis állandónak és korlátosnak kell lenniük. A koherens hullámok egymásra hatása a szuperpozíció elve alapján valósul meg - ez a jelenség az interferencia. A koherencia, mint jelenség jellemzésénél megkülönböztetünk térbeli és időbeli koherenciát. Térbeli koherencia alatt egy hullámfront különböző részeinek korrelációját értjük, míg az időbeli koherencia a hullám saját magával való korrelációja különböző időpillanatokban. Holografikus alkalmazás esetén a hullámnak térben és időben is koherensnek kell lennie. Mivel a kísérletekben egyetlen koherens fényforrást alkalmaznak, így a hullámok önmagukkal és egymással való koherenciája is biztosított. [8.47.]

Hivatkozások

[8.1.] Hariharan, P. Optical holography. Univ. Press. 1984.

[8.2.] Jüptner, Werner P.O.. Holography technics and applications. proc. ECO1. Hamburg . 1988.

[8.3.] Schumann, W.. Holography and deformation analysis. Springer. 1985.

[8.4.] Kreis, T.. Handbook of holographic interferometry. Wiley. 2005.

[8.5.] Schnars, Jueptner. Digital holography. Springer. 2005.

[8.6.] Nussbaum, A. és Phillips, R. A.. Modern optika mérnököknek és kutatóknak. Műszaki Könyvkiadó. Budapest . 1982.

[8.7.] Budó, Á. és Mátrai, T.. Kísérleti fizika III. Tankönyvkiadó. Budapest . 1980.

[8.8.] Optika. Panem_McGraw-Hill. Budapest . 1998.

[8.9.] Viennot, J.-Ch., Smigielski, P., és Royer, H.. Holográfia optikai alkalmazásokkal. Műszaki Könyvkiadó. Budapest . 1973.

[8.10.] Yaroslavsky, L.. Methods of Digital Holography. Springer. 1980.

[8.11.] Yaroslavsky, L.. Digital Holography and Digital Image Processing : Principles, Methods, Algorithms. Kluwer Academic Publishers. 2005.

[8.12.] Schnars, U. és Juptner, W.. Digital Holography, Digital Hologram Recording, Numerical Reconstruction, and Related Techniques. Springer Verlag. 2005.

[8.13.] Caulfield, H. J., Leith, E. N., és Denisiuk, I. N.. The Art and Science of Holography. Press Monograph. Vol. PM124. SPIE. 2004.

[8.14.] Hariharan, P.. Basics of Holography. Cambridge University Press. 2002.

[8.15.] Hariharan, P.. Optical Holography. Cambridge University Press. 1996.

[8.16.] Gyímesi, F.. Látványholográfia, holografikus méréstechnika és digitális holográfa. Magyar Tudomány. 166:(12). pp. 1517-1520.. 2005.

[8.17.] Papp, Zs. és Kornis, J.. A koherens optikai méréstechnika legújabb eredményei és hasznosítási lehetőségük a közúti közlekedésben. Innováció és fenntartható felszíni közlekedés konferencia. 2007.

[8.18.] Akaev, A. A. és Gurevich, S. B.. Holographic Memory. Allerton Press. 1997.

[8.19.] Zhumaliev, K. M. és Benton, S. A.. Practical Holography. XII. SPIE. 1998.

[8.20.] Bjelkhagen, H. I. és Caulfield, H. J.. Selected Papers on Fundamental Techniques in Holography. Milestone Series MS171. SPIE. 2001.

[8.21.] Bjelkhagen, H. I. és Thompson, B. J.. Selected Papers on Holographic Recording Materials. Milestone Series MS 130. SPIE. 1996.

[8.22.] Caulfield, H. J., Leith, E. N., és Denisiuk, I. N.. The Art and Science of Holography. Press Monograph. Vol. PM124. 2004.

[8.23.] Collings, N.. Optical Pattern Recognition: Using Holographic Techniques. Electronic Systems Engineering Series. Addison-Wesley. 1988.

[8.24.] Fomin, N. A.. Speckle Photography for Fluid Mechanics Measurements. Springer. 2005.

[8.25.] Hariharan, P.. Basics of Interferometry. Academic Press. 2006.

[8.26.] Hariharan, P.. Optical Interferometry. Academic Press. 2003.

[8.27.] Hariharan, P.. Basics of Holography. Cambridge University Press. 2002.

[8.28.] Hariharan, P.. Optical Holography. Cambridge University Press. 1996.

[8.29.] Johnston, S. F.. Hographic Visions: A history of New Science. Science and Computing Series. Oxford University Press. 2006.

[8.30.] Kasper, J. E.. The Complete Book of Holograms: How They Work and How to Make Them. John Wiley & Sons. 1987.

[8.31.] Feller, S. A. és Kreis, T.. Holographic Interferometry: Principles and Methods. Vch Pub. 1996.

[8.32.] Kuo, C. J. és Tsai, M. H.. Three-Dimensional Holographic Imaging. Wiley-Interscience. 2002.

[8.33.] Ludman, J., Caulfield, H. J., és Riccobono, J.. Holography for the New Millennium. Springer. 2002.

[8.34.] Rastogi, P. K.. Digital Speckle Pattern Interferometry & Related Techniques. John Wiley & Sons. 2001.

[8.35.] Rastogi, P. K.. Holographic Interferometry: Principles and Methods. Springer Series in Optical Sciences. Springer. 1994.

[8.36.] Saxby, G.. Practical Holography. Taylor & Francis. 2003.

[8.37.] Schnars, U. és Jueptner, W.. Digital Holography: Digital Hologram Recording, Numerical Reconstruction, and Related Techniques. Springer. 2004.

[8.38.] Sirohi, R. S.. Selected Papers on Holographic Interferometry: Applications. Milestone Series MS170. SPIE. 2001.

[8.39.] Tonomura, A.. Electron Holography. Springer Series in Optical Sciences. Springer. 1999.

[8.40.] Vest, C. M.. Holographic Interferometry. Wiley Series in Pure and Applied Optics. Wiley-Interscience. 1979.

[8.41.] Vikram, C. S., Thompson, B. J., Knight, P. L., és Miller, A.. Particle Field Holography. Cambridge Studies in Modern Optics. Cambridge University Press. 2005.

[8.42.] Hariharan, P.. Selected Papers on Interferometry. Milestone Series MS28. SPIE. 1991.

[8.43.] Hariharan, SZO és Malacara-Hernandez, D.. Selected Papers on Interference, Interferometry, and Interferometric Metrology. Milestone Series MS110/HC. Society of Photo Optical. 1995.

[8.44.] Current Research on Holography and Interferometricmethods for Measurement of Object Properties 2000-2002. SPIE. 2003.

[8.45.] Viénot, Charles. Holográfia. Gábor Dénes előszava alapján. Műszaki könyvkiadó. Budapest . 1973.

[8.46.] Schnars, U. és Jueptner, W.. Digital Holography. Springer-Verlag Berlin Heidelberg. 2005.

[8.47.] Ackermann, Gerhard K. és Eichler, Jürgen. Holography. A Practicalapproach. Wiley-Wch. 2007.

[8.48.] Unterseher, F., Hansen, J., és Schleisinger, B.. Holographyhandbook. 1982.

[8.49.] Nussbaum, A. és Phillips, R.A.. Modern optika mérnököknek és kutatóknak. Műszaki Könyvkiadó. Budapest . 1982.

[8.50.] Jenkins, F.. Optika. Panem. Budapest . 1997.

[8.51.] Cserepes, L. és Petrovai, K.. Kozmikus fizika. Egyetemi jegyzet, ELTE. Budapest . 2002.

[8.52.] Coufal, H. J., Psaltis, D., és Sincerbox, G. T.. Holographic Data Storage. Springer-Verlang. Berlin . 2000.

[8.53.] Várhegyi, Péter. Új modellek és eszközök a holografikus adattároló rendszerek kutatásában. Kézirat, BME. 2005.

[8.54.] Füzessy, Zoltán. Fotonika optikai alapjai I. Műegyetemi Kiadó. 1997.