Зеркальная голография - Specular holography

Зеркальная голография это метод создания трехмерных изображений путем управления движением зеркальные блики на двумерной поверхности. Изображение состоит из множества отражений и имеет вид 3D поверхность-штриховка из точек света. В отличие от обычного волнового фронта голограммы зеркальные голограммы не зависят от волновой оптики, фотографических носителей или лазеров.

Принцип работы чисто один из геометрическая оптика: Точечный источник света создает блеск на изогнутом зеркальный (блестящая) поверхность; кажется, что этот блеск перемещается по поверхности при движении глаза или источника света. Если это движение проективно совместимо с бинокулярное неравенство, зритель будет воспринимать - через стереопсис - иллюзия, что блеск возникает на другой глубине, чем поверхность, которая его производит. Зеркальная голограмма содержит множество таких изогнутых поверхностей, и все они встроены в основную поверхность. Каждый из них производит блеск, и мозг объединяет множество трехмерных сигналов для восприятия трехмерной формы.

Обзор и история

Зеркальная голография восходит к попыткам Ханса Вейля в 1930-х годах и, следовательно, имеет более длительную историю, чем традиционный волновой фронт. голография. Чаще всего используется в демонстрациях искусства и оптики. Исторически это не имело большого успеха, потому что создавало изображения с серьезными искажениями. Лишь в 2008 году художник продемонстрировал правильную геометрию изображений без искажений. Мэтью Брэнд.[нужна цитата ]

Самой ранней концепцией зеркальной голографии, по-видимому, является патент Соединенного Королевства 1934 года Ханса Вейля.[1] В патенте отмечалось, что царапины на блестящей поверхности вызывают блики, которые видны только с определенных точек обзора, в зависимости от ориентации царапины; эта анизотропия может быть использована для создания разных изображений для разных зрителей. Вейль оценил, что это может быть использовано для создания трехмерных изображений, но неясно, знал ли он, как это сделать, особенно с учетом того, что современные методы являются в значительной степени вычислительными. Сам патент ограничен прямыми отражающими поверхностями, которых недостаточно для создания трехмерных изображений.

В 1970-х годах Габриэль Либерман обнаружил, что царапина в форме дуги окружности вызывает блики, движение которых приблизительно соответствует бинокулярному диспропорции. Его работа 1980 года World Brain[2] Изготовлен из полукруглых дуг на станках с ЧПУ, создающих голографический эффект. Явление было независимо обнаружено в 1990-х годах Уильямом Бити.[3] кто популяризировал метод создания голограмм, нарисованных от руки, с использованием компас (черчение).[4] Это стало известно как голография царапины.

Бити установил связь между царапающей голографией и обычной голографией волнового фронта, указав, что дуга окружности приближается к увеличенной радужной голограмме Бентона из одной точки. Это объясняет, почему изображения царапин на голограммах подвержены отвлекающим искажениям и коллапсу изображения глубины за пределами очень узкого поля зрения - дуги окружности довольно плохо соответствуют краям радужной голограммы.

Бити также указала, что радужная голограмма одной точки представляет собой прямоугольную секцию вложенных параболических фигур.[5] Если бы кто-то мог рассматривать эту геометрию как трехмерную отражающую поверхность в коллимированном свете, можно было бы наблюдать движение блеска, которое согласуется с горизонтальным параллаксом. Повседневный пример - параболическое зеркало Френеля, используемое во многих солнечных плитах. На плитах с мелкими узорами Френеля легко различимо голографическое изображение полосы света, изменяющейся по глубине.[6]

В 2008, Марка продемонстрировали форму зеркальной голографии без искажений. Вместо царапин в нем используются очень тонкие зеркала или рефракторы с двойной кривизной, каждое из которых рассчитано на основе вычислений для получения параллакса без искажений в широком поле зрения. Метод Брэнда рассматривает пучок световых лучей, которые должны быть доставлены зрителю, когда зритель, источник света, голограмма и голографическое изображение перемещаются друг относительно друга. По закону отражение или же Закон Снеллиуса, это определяет набор дифференциальных или интегральных уравнений, которые связывают положение и нормаль каждой точки на оптической поверхности.[7] Уравнения определяют слоение возможных оптических поверхностей; голограмма представляет собой пересечение этого слоения и тонкой оболочки, которая соответствует основной поверхности. Солнечные плиты представляют собой одно из таких слоений; царапины на голограммах нет, отсюда и их искажение. Одно интересное свойство подхода слоения состоит в том, что он дает решения для неплоских голографических поверхностей и для нетрадиционных геометрий просмотра. Бренд представил голограммы с 3D-сценами, анимацией и сверхшироким полем зрения.[8][9][10] Большую коллекцию можно увидеть на Музей математики в Нью-Йорке.

Рекомендации

  1. ^ Биография Ханса Вейля http://www.evolutionaere-zellen.org/html/weil/index.html
  2. ^ Мировой мозг http://www.garfield.library.upenn.edu/art/isiart/holograms.html
  3. ^ http://amasci.com/amateur/hand1.html
  4. ^ http://amasci.com/amateur/holo1.html
  5. ^ Неужели скрэтхограммы - голограммы? http://amasci.com/amateur/holo1.html
  6. ^ Изображение солнечной плиты http://ae-zone.org/wp-content/uploads/larryfresnelreflector_opt.jpg
  7. ^ Бранд, М. (2011). «Зеркальная голография». Appl. Opt. 50 (25): 5042–5046. arXiv:1101.0301. Bibcode:2011ApOpt..50.5042B. Дои:10.1364 / AO.50.005042. S2CID  16041212.
  8. ^ Newton Open Studios 2009 http://www.newtonopenstudios.org
  9. ^ ArtPrize 2010 http://www.artprize.org
  10. ^ Веб-сайт с зеркальной голографией http://www.zintaglio.com

внешняя ссылка