يتم استخدام الصورة الثلاثية الأبعاد بشكل متزايد اليوم. حتى أن البعض يعتقد أنه قد يحل في النهاية محل وسائل الاتصال المعروفة لدينا. شئنا أم أبينا ، ولكن الآن تستخدم بنشاط في مجموعة متنوعة من الصناعات. على سبيل المثال ، نحن جميعًا على دراية بالملصقات الثلاثية الأبعاد. يستخدمها العديد من الشركات المصنعة كوسيلة للحماية من التزوير. تُظهر الصورة أدناه بعض الملصقات الثلاثية الأبعاد. يعد استخدامها وسيلة فعالة للغاية لحماية البضائع أو المستندات من التزوير.
تاريخ دراسة التصوير المجسم
بدأت دراسة الصورة ثلاثية الأبعاد الناتجة عن انكسار الأشعة مؤخرًا نسبيًا. ومع ذلك ، يمكننا بالفعل التحدث عن وجود تاريخ لدراستها. دنيس جابور ، عالم إنجليزي ، عرف التصوير المجسم لأول مرة في عام 1948. كان هذا الاكتشاف مهمًا للغاية ، لكن أهميته الكبيرة في ذلك الوقت لم تكن واضحة بعد. عانى الباحثون العاملون في الخمسينيات من عدم وجود مصدر ضوء متماسك ، وهي خاصية مهمة جدًا لتطوير التصوير الهولوغرافي. أول ليزرتم صنعه في عام 1960. باستخدام هذا الجهاز ، من الممكن الحصول على ضوء ذي تماسك كافٍ. استخدمها Juris Upatnieks و Immet Leith ، العلماء الأمريكيون ، لإنشاء الصور المجسمة الأولى. بمساعدتهم ، تم الحصول على صور ثلاثية الأبعاد للأشياء.
في السنوات اللاحقة ، استمر البحث. تم نشر المئات من الأوراق العلمية التي تستكشف مفهوم التصوير المجسم منذ ذلك الحين ، وتم نشر العديد من الكتب حول هذه الطريقة. ومع ذلك ، فإن هذه الأعمال موجهة للمتخصصين وليس للقارئ العام. سنحاول في هذه المقالة أن نتحدث عن كل شيء بلغة يسهل الوصول إليها.
ما هو التصوير المجسم
يمكن اقتراح التعريف التالي: التصوير المجسم هو صورة ثلاثية الأبعاد تم الحصول عليها باستخدام الليزر. ومع ذلك ، فإن هذا التعريف ليس مرضيًا تمامًا ، حيث توجد العديد من الأنواع الأخرى للتصوير ثلاثي الأبعاد. ومع ذلك ، فهي تعكس الأهم: التصوير المجسم طريقة تقنية تسمح لك "بتسجيل" مظهر الشيء ؛ بمساعدتها ، يتم الحصول على صورة ثلاثية الأبعاد تبدو وكأنها كائن حقيقي ؛ لعب استخدام الليزر دورًا حاسمًا في تطويره.
التصوير المجسم وتطبيقاته
تسمح لنا دراسة التصوير المجسم بتوضيح العديد من القضايا المتعلقة بالتصوير التقليدي. كفن بصري ، يمكن للتصوير ثلاثي الأبعاد أن يتحدى هذا الأخير ، لأنه يسمح لك بعكس العالم من حولك بشكل أكثر دقة وصحة.
يفرد العلماء أحيانًا العصور في تاريخ البشرية بالوسائلالروابط التي كانت معروفة في قرون معينة. يمكننا التحدث ، على سبيل المثال ، عن الكتابة الهيروغليفية التي كانت موجودة في مصر القديمة ، وعن اختراع المطبعة عام 1450. فيما يتعلق بالتقدم التكنولوجي الملحوظ في عصرنا ، احتلت وسائل الاتصال الجديدة ، مثل التلفزيون والهاتف ، موقعًا مهيمنًا. على الرغم من أن مبدأ الهولوغرام لا يزال في مهده عندما يتعلق الأمر باستخدامه في وسائل الإعلام ، إلا أن هناك أسبابًا للاعتقاد بأن الأجهزة التي تعتمد عليه في المستقبل ستكون قادرة على استبدال وسائل الاتصال المعروفة لدينا ، أو على الأقل توسيعها. النطاق
غالبًا ما تصور أدب الخيال العلمي والمطبوعات السائدة التصوير المجسم في ضوء مشوه خاطئ. غالبًا ما يخلقون مفهومًا خاطئًا حول هذه الطريقة. الصورة الحجمية ، التي شوهدت لأول مرة ، تبهر. ومع ذلك ، ليس أقل إثارة للإعجاب هو التفسير المادي لمبدأ أجهزتها.
نمط التداخل
تعتمد القدرة على رؤية الأشياء على حقيقة أن موجات الضوء ، المنكسرة منها أو المنعكسة عنها ، تدخل أعيننا. تتميز موجات الضوء المنعكسة عن جسم ما بشكل مقدمة الموجة المقابلة لشكل هذا الجسم. يتم إنشاء نمط العصابات (أو الخطوط) الداكنة والخفيفة بواسطة مجموعتين من موجات الضوء المترابطة التي تتداخل. هذه هي الطريقة التي يتم بها تشكيل الهولوغرافي الحجمي. في هذه الحالة ، تشكل هذه النطاقات في كل حالة معينة تركيبة تعتمد فقط على شكل مقدمة الموجات للموجات التي تتفاعل مع بعضها البعض. مثلالصورة تسمى تدخل. يمكن تثبيتها ، على سبيل المثال ، على لوحة فوتوغرافية ، إذا وضعت في مكان حيث لوحظ تداخل الموجة.
مجموعة متنوعة من الصور المجسمة
الطريقة التي تسمح لك بتسجيل (تسجيل) مقدمة الموجة المنعكسة من الكائن ، ثم استعادتها بحيث يبدو للمراقب أنه يرى كائنًا حقيقيًا ، وهو تصوير ثلاثي الأبعاد. هذا تأثير يرجع إلى حقيقة أن الصورة الناتجة ثلاثية الأبعاد بنفس طريقة الكائن الحقيقي.
هناك العديد من الأنواع المختلفة من الصور المجسمة التي يسهل الخلط بينها. لتعريف نوع معين بشكل لا لبس فيه ، يجب استخدام أربع أو حتى خمس صفات. من بين كل مجموعاتهم ، سننظر فقط في الفئات الرئيسية المستخدمة في التصوير المجسم الحديث. ومع ذلك ، تحتاج أولاً إلى التحدث قليلاً عن ظاهرة الموجة مثل الانعراج. هي التي تسمح لنا ببناء (أو بالأحرى إعادة بناء) جبهة الموجة.
حيود
إذا كان أي كائن في مسار الضوء ، فإنه يلقي بظلاله. ينحني الضوء حول هذا الكائن ، ويدخل جزئيًا في منطقة الظل. هذا التأثير يسمى الانعراج. تفسرها الطبيعة الموجية للضوء ، لكن يصعب تفسيرها بدقة.
فقط في زاوية صغيرة جدًا يخترق الضوء منطقة الظل ، لذلك بالكاد نلاحظ ذلك. ومع ذلك ، إذا كان هناك العديد من العوائق الصغيرة في مساره ، والمسافة التي لا تتعدى بضعة أطوال موجية للضوء ، يصبح هذا التأثير ملحوظًا تمامًا.
إذا وقع سقوط مقدمة الموجة على عقبة واحدة كبيرة ، فإن الجزء المقابل منها "يسقط" ، وهو ما لا يؤثر عمليًا على المساحة المتبقية من مقدمة الموجة هذه. إذا كان هناك العديد من العوائق الصغيرة في مساره ، فإنه يتغير نتيجة الانعراج بحيث يكون للضوء الذي ينتشر خلف العائق جبهة موجة مختلفة نوعياً.
التحول قوي لدرجة أن الضوء يبدأ في الانتشار في الاتجاه الآخر. اتضح أن الانعراج يسمح لنا بتحويل مقدمة الموجة الأصلية إلى واجهة مختلفة تمامًا. وبالتالي ، فإن الانعراج هو الآلية التي نحصل من خلالها على مقدمة موجة جديدة. الجهاز الذي يشكله بالطريقة المذكورة أعلاه يسمى محزوز الحيود. دعنا نتحدث عنها بمزيد من التفصيل
محزوز الحيود
هذه لوحة صغيرة ذات خطوط متوازية رفيعة مستقيمة مطبقة عليها. يفصل بينهما جزء من مائة أو حتى جزء من الألف من المليمتر. ماذا يحدث إذا التقت شعاع الليزر بشبكة في طريقها ، والتي تتكون من عدة خطوط ضبابية داكنة ومشرقة؟ سيمر جزء منه مباشرة عبر الشبكة ، وسينحني جزء منه. وهكذا ، يتم تشكيل حزمتين جديدتين ، والتي تخرج من الشبكة بزاوية معينة إلى الحزمة الأصلية وتقع على جانبيها. إذا كان لشعاع ليزر واحد ، على سبيل المثال ، جبهة موجة مسطحة ، فإن حزمتين جديدتين تشكلت على جانبيها سيكون لها أيضًا جبهات موجية مسطحة. وهكذا يمرشعاع الليزر المحزوز الحيود ، نشكل جبهتين موجيتين جديدتين (مسطحة). على ما يبدو ، يمكن اعتبار محزوز الحيود أبسط مثال على صورة ثلاثية الأبعاد.
تسجيل الهولوغرام
يجب أن تبدأ مقدمة المبادئ الأساسية للتصوير الهولوغرافي بدراسة جبهتي موجة مستوية. تتفاعل ، وتشكل نمط تداخل ، يتم تسجيله على لوحة فوتوغرافية موضوعة في نفس مكان الشاشة. تسمى هذه المرحلة من العملية (الأولى) في التصوير المجسم بتسجيل (أو تسجيل) الهولوغرام.
استعادة الصورة
سنفترض أن إحدى الموجات المستوية هي A ، والثانية هي B. تسمى الموجة A بالموجة المرجعية ، وتسمى B موجة الكائن ، أي المنعكسة من الكائن الذي تم إصلاح صورته. قد لا تختلف بأي شكل من الأشكال عن الموجة المرجعية. ومع ذلك ، عند إنشاء صورة ثلاثية الأبعاد لجسم حقيقي ثلاثي الأبعاد ، يتم تشكيل واجهة موجة أكثر تعقيدًا من الضوء المنعكس من الكائن.
نمط التداخل المعروض على فيلم فوتوغرافي (أي صورة محزوز الحيود) هو صورة ثلاثية الأبعاد. يمكن وضعها في مسار الشعاع الأساسي المرجعي (شعاع من ضوء الليزر مع مقدمة موجة مسطحة). في هذه الحالة ، يتم تشكيل 2 من مقدمات الموجة الجديدة على كلا الجانبين. أولها نسخة طبق الأصل من مقدمة موجة الكائن ، والتي تنتشر في نفس اتجاه الموجة B. المرحلة أعلاه تسمى إعادة بناء الصورة.
عملية التصوير المجسم
نمط التداخل الذي أنشأه اثنانموجات متماسكة مستوية ، بعد تسجيلها على لوح فوتوغرافي ، هو جهاز يسمح ، في حالة إضاءة إحدى هذه الموجات ، باستعادة موجة مستوية أخرى. وبالتالي ، فإن العملية الثلاثية الأبعاد لها المراحل التالية: التسجيل و "التخزين" اللاحق لواجهة جسم الموجة في شكل صورة ثلاثية الأبعاد (نمط تداخل) ، واستعادتها بعد أي وقت عندما تمر الموجة المرجعية عبر الهولوغرام.
يمكن أن تكون مقدمة الموجة الموضوعية في الواقع أي شيء. على سبيل المثال ، يمكن أن ينعكس من كائن حقيقي ، إذا كان متماسكًا في نفس الوقت مع الموجة المرجعية. يتكون نمط التداخل من أي جبهتين من الجبهتين مع التماسك ، وهو جهاز يسمح ، بسبب الانعراج ، بتحويل إحدى هذه الجبهات إلى أخرى. هنا يتم إخفاء مفتاح ظاهرة مثل التصوير المجسم. كان دينيس جابور أول من اكتشف هذه الخاصية.
مراقبة الصورة التي شكلتها الهولوغرام
في عصرنا ، بدأ استخدام جهاز خاص ، جهاز عرض ثلاثي الأبعاد ، لقراءة الصور المجسمة. يسمح لك بتحويل صورة من ثنائية الأبعاد إلى ثلاثية الأبعاد. ومع ذلك ، لعرض الصور المجسمة البسيطة ، لا يلزم وجود جهاز عرض ثلاثي الأبعاد على الإطلاق. لنتحدث بإيجاز عن كيفية عرض مثل هذه الصور
لمراقبة الصورة المكونة من أبسط صورة ثلاثية الأبعاد ، تحتاج إلى وضعها على مسافة حوالي متر واحد من العين. تحتاج إلى النظر في محزوز الحيود في الاتجاه الذي تخرج منه الموجات المستوية (المعاد بناؤها).نظرًا لأن الموجات المستوية هي التي تدخل عين المراقب ، فإن الصورة الثلاثية الأبعاد مسطحة أيضًا. يبدو لنا مثل "جدار أعمى" ، مضاء بالتساوي بواسطة ضوء له نفس لون إشعاع الليزر المقابل. بما أن هذا "الجدار" يخلو من سمات معينة ، فمن المستحيل تحديد بعده. يبدو كما لو كنت تنظر إلى جدار ممتد يقع في اللانهاية ، ولكن في نفس الوقت ترى جزءًا منه فقط ، والذي يمكنك رؤيته من خلال "نافذة" صغيرة ، أي صورة ثلاثية الأبعاد. لذلك ، فإن الهولوغرام هو سطح مضيء بشكل موحد لا نلاحظ عليه أي شيء يستحق الاهتمام.
محزوز الحيود (الهولوغرام) يسمح لنا بملاحظة العديد من التأثيرات البسيطة. يمكن أيضًا إظهارها باستخدام أنواع أخرى من الصور المجسمة. بالمرور عبر محزوز الحيود ، يتم تقسيم شعاع الضوء ، ويتم تشكيل حزمتين جديدتين. يمكن استخدام أشعة الليزر لإلقاء الضوء على أي محزوز حيود. في هذه الحالة ، يجب أن يختلف لون الإشعاع عن اللون المستخدم أثناء تسجيله. تعتمد زاوية الانحناء لشعاع اللون على لونه. إذا كانت حمراء (أطول طول موجي) ، فإن مثل هذا الشعاع ينحني بزاوية أكبر من الشعاع الأزرق ، الذي له أقصر طول موجي.
من خلال محزوز الحيود ، يمكنك تخطي مزيج من كل الألوان ، أي الأبيض. في هذه الحالة ، يتم ثني كل مكون لوني في هذا الهولوغرام بزاوية خاصة به. الإخراج هو طيفمشابه لذلك الذي تم إنشاؤه بواسطة المنشور.
موضع الانعراج محزوز السكتة الدماغية
يجب أن تكون ضربات محزوز الحيود قريبة جدًا من بعضها البعض بحيث يكون انحناء الأشعة ملحوظًا. على سبيل المثال ، لثني الحزمة الحمراء بمقدار 20 درجة ، من الضروري ألا تتجاوز المسافة بين السكتات الدماغية 0.002 مم. إذا تم وضعها عن كثب ، يبدأ شعاع الضوء في الانحناء أكثر. من أجل "تسجيل" هذا الحاجز الشبكي ، يلزم وجود لوحة فوتوغرافية قادرة على تسجيل مثل هذه التفاصيل الدقيقة. بالإضافة إلى ذلك ، من الضروري أن تظل اللوحة ثابتة تمامًا أثناء التعرض ، وكذلك أثناء التسجيل.
يمكن أن تكون الصورة مشوشة بشكل كبير حتى مع أدنى حركة ، لدرجة أنه لا يمكن تمييزها تمامًا. في هذه الحالة ، لن نرى نمط تداخل ، بل لوحة زجاجية ، سوداء أو رمادية بشكل موحد على سطحها بالكامل. بالطبع ، في هذه الحالة ، لن يتم إنتاج تأثيرات الانعراج الناتجة عن محزوز الحيود.
ناقل الحركة والصور المجسمة العاكسة
محزوز الحيود التي اعتبرناها تسمى ناقلية ، لأنها تعمل في الضوء المار من خلاله. إذا قمنا بتطبيق خطوط المحزوز ليس على لوح شفاف ، ولكن على سطح مرآة ، فسنحصل على محزوز حيود عاكس. يعكس ألوانًا مختلفة من الضوء من زوايا مختلفة. وفقًا لذلك ، هناك فئتان كبيرتان من الصور المجسمة - العاكسة والناقلة. الأول يُلاحظ في الضوء المنعكس ، بينما الأخير يُلاحظ في الضوء المرسل
