Forskare har utvecklat en ny skrivare som producerar digitala 3D-hologram med en aldrig tidigare skådad detaljnivå och realistiska färger. Den nya skrivaren skulle kunna användas för att göra högupplösta färgrekreationer av föremål eller scener för museivisningar, arkitektoniska modeller, konst eller annonser som inte kräver glasögon eller speciella visningshjälpmedel.

"Vårt 15-åriga forskningsprojekt syftade till att bygga en hologramskrivare med alla fördelarna med tidigare teknologier och samtidigt eliminera kända nackdelar som dyra lasrar, långsam utskriftshastighet, begränsat synfält och omättade färger, " sa forskargruppsledaren Yves Gentet från Ultimate Holography i Frankrike. "Vi åstadkom detta genom att skapa CHIMERA-skrivaren, som använder billiga kommersiella lasrar och höghastighetsutskrifter för att producera hologram med högkvalitativ färg som spänner över ett stort dynamiskt område."

I tidskriften The Optical Society (OSA). Tillämpad optik , forskarna beskriver den nya skrivaren, som skapar hologram med breda synfält och full parallax på ett speciellt fotografiskt material de designat. Full parallax hologram rekonstruerar ett objekt så att det är synligt i alla riktningar, i detta fall med ett synfält som spänner över 120 grader.

Skrivaren kan skapa hologram från 3-D datorgenererade modeller eller från skanningar som förvärvats med en dedikerad skanner som utvecklats av forskarna. De högkvalitativa hologrammen kan till och med användas som master för att producera holografiska kopior.

Bygga en bättre skrivare

När du utvecklar den nya hologramskrivaren, forskarna studerade noggrant två tidigare utvecklade holografiska skrivartekniker för att förstå deras fördelar och nackdelar.

"Företagen som var involverade i att utveckla de två första generationerna av skrivare mötte så småningom tekniska begränsningar och stängde, sade Gentet. "Vår lilla, en egenfinansierad grupp fann att det var nyckeln att utveckla ett mycket känsligt fotomaterial med en mycket fin korn snarare än att använda ett kommersiellt tillgängligt styvt material som tidigare system."

CHIMERA-skrivaren använder rött, gröna och blå lågeffekts kommersiellt tillgängliga kontinuerliga våglasrar med slutare som justerar exponeringen för varje laser på några millisekunder. Forskarna skapade också ett speciellt antivibrerande mekaniskt system för att hålla den holografiska plattan från att röra sig under inspelningen.

Hologram skapas genom att spela in små holografiska element som kallas hogels, en efter en med tre rumsliga ljusmodulatorer och ett specialdesignat optiskt skrivhuvud i fullfärg som möjliggör 120-graders parallax. Efter utskrift, hologrammen är utvecklade i kemiska bad och förseglade för skydd.

Hogelstorleken kan växlas mellan 250 och 500 mikron och utskriftshastigheten kan justeras från 1 till 50 hertz (Hz). Till exempel, om en hoegelstorlek på 250 mikron används, den maximala utskriftshastigheten är 50 Hz. Med denna hastighet skulle det ta 11 timmar att skriva ut ett hologram som mäter 30 gånger 40 centimeter, ungefär hälften av tiden skulle det ta att använda tidigare system baserade på pulsade lasrar.

Hög ljusstyrka och klarhet

Forskarna använde den nya tekniken för att skriva ut hologram som mätte upp till 60 gånger 80 centimeter som visar olika färgobjekt inklusive leksaker, en fjäril och ett museiföremål.

"Det nya systemet erbjuder ett mycket bredare synfält, högre upplösning och märkbart bättre färgåtergivning och dynamiskt omfång än tidigare system, ", sa Gentet. "Det holografiska fullfärgsmaterialet som vi utvecklade ger förbättrad ljusstyrka och klarhet samtidigt som det har låg effekt, kontinuerliga våglasrar gör systemet lätt att använda."

Forskarna säger att allt eftersom tekniken förbättras, speciellt 3D-programvara, det kan vara möjligt att utöka sin hologramutskriftsmetod till medicinska eller andra avancerade tillämpningar.