Η ολογραφία είναι η τεχνική "φωτογράφησης" αντικειμένων κατά τρόπο που να δημιουργείται στον παρατηρητή της παραγώμενης εικόνας, τρισδιάστατη εντύπωση. Για τη δημιουργία φωτογραφιών με την τεχνική της ολογραφίας, αντί του συνηθισμένου φωτός χρησιμοποιούνται ακτίνες laser. Η παραγώμενη εικόνα ονομάζεται ολόγραμμα.
Η ολογραφία είναι η μόνη οπτική διαδικασία εγγραφής και αναπαραγωγής, που μπορεί να καταγράψει τον τρισδιάστατο κόσμο μας σε ένα δισδιάστατο μέσο και να τον αναπαράξει, χωρίς να χρειάζεται τεχνική υποβοήθηση της όρασης για να τον δούμε, σε αντίθεση με τις ευρέως γνωστές "τρισδιάστατες απεικονίσιες". Το γεγονός αυτό οφείλεται στη δημιουργία του φαινομένου της παράλλαξης (parallax) και του βάθους πεδίου. Παράλλαξη ονομάζεται η φαινόμενη μετατόπιση του ορατού αντικειμένου λόγω μετακίνησης του παρατηρητή, έτσι επιτρέπει σ' αυτόν να κινείται προς όλες τις κατευθύνσεις και να βλέπει από διαφορετική οπτική το απεικονιζόμενο αντικείμενο. Σα να βρισκόταν στην πραγματικότητα εκεί.
Οι ερευνητές μέσα σε αυτά τα λίγα χρόνια ύπαρξης της ολογραφίας, μπόρεσαν να αναπτύξουν μία μεγάλη γκάμα τεχνικών παραγωγής ολογραμμάτων. Υπάρχουν πολλά είδη ολογραμμάτων με ανάλογο αριθμό τεχνικών. Δύο όμως είναι τα βασικότερα: τα διαπερατά (transmission) και τα ανακλαστικά (reflection). Μπορούμε να τα κατατάξουμε σε μία κοινή κατηγορία, στα λεγόμενα οπτικά ολογράμματα.
Η ανάπτυξη των η/υ δεν θα μπορούσε να αφήσει την ολογραφία ανεπηρέαστη. Έτσι, τελευταία, έχει αναπτυχθεί σημαντικά ο τομέας έρευνας και παραγωγής ολογραμμάτων με τη βοήθεια του μέσου αυτού.
Το υλικό στο οποίο είναι καταγεγραμμένο το ολόγραμμα δεν περιέχει χρωστικές ουσίες. Είναι ένα λεπτό διαφανές φίλμ, που έχει πάχος μερικά χιλιοστά του χιλιοστομέτρου. Πώς όμως σχηματίζονται εικόνες και μάλιστα τρισδιάστατες, σε ένα λεπτό διαφανές φίλμ; Τα φυσικά φαινόμενα που συνεισφέρουν στην δημιουργία των ολογραμμάτων είναι η περίθλαση και η συμβολή του φωτός. Σύμφωνα με αυτά τα φαινόμενα, όταν το φώς διέρχεται από πολύ μικρές οπές ή αντανακλάται από μικρά κάτοπτρα, δεν προχωρεί ευθεία, αλλά κάθε οπή ή κάτοπτρο συμπεριφέρεται σαν μία πηγή φωτός, που ακτινοβολεί προς όλες τις κατευθύνσεις. Ενα ολόγραμμα περιέχει δισεκατομμύρια τέτοιων οπών ή κατόπτρων. Ο συνδιασμός του φωτός που εξέρχεται από τις μικρές αυτές πηγές φωτός, δημιουργεί την ψευδαίσθηση ότι το αντικείμενο ίπταται στον χώρο. Σε ένα ολόγραμμα καταγράφεται η φάση και η ένταση του φωτός που αντανακλά ένα σώμα. Για την καταγραφή απαιτείται φως από laser και οπτικά εξαρτήματα τοποθετημένα σε ειδικές διατάξεις.
Το φως που αντανακλάται σε ένα τρισδιάστατο αντικείμενο μορφοποιεί ένα πολύ περίπλοκο σχέδιο το οποίο είναι και αυτό τρισδιάστατο. Για να καταγραφεί όλο το σχέδιο, το φως που χρησιμοποιείται πρέπει να είναι εξαιρετικά κατευθυνόμενο και ενός χρώματος. Αυτού του είδους το φως ονομάζεται "φασικό" (coherent). Επειδή το φως από ένα laser είναι μονόχρωμο και φεύγει από την πηγή του σε τέλειο συντονισμό, είναι κατάλληλο για τη δημιουργία ολογραμμάτων.
Το laser είναι μία ειδική πηγή φωτός που ανακαλύφθηκε στις αρχές του '60. Η ονομασία του προέρχεται από τα αρχικά των λέξεων Light Amplification by Stimulated Emmission of Radiation (LASER). Υπάρχουν πολλοί διαφορετικοί τύποι laser, με μέγεθος ακτίνας μερικών γήπεδων ποδοσφαίρου εως ενός κόκκου αλατιού. Υπάρχουν αέρια laser, όπως τα Ηλίου-Νέον και Αργού, στερεής κατάστασης, όπως τα ruby lasers (έντονα ερυθρά) και τα semi-conductor lasers (ημι-αγώγιμα), καθώς και τα diode lasers (διοδικά) που βρίσκονται στις συσκευές αναπαραγωγής και εγγραφής CD και DVD. Το καθένα έχει τη δική του μέθοδο παραγωγής φωτός. Το laser που χρησιμοποιείται για την παραγωγή ολογραμμάτων, παράγει φως το οποίο έχει πολύ ειδικά χαρακτηρηστικά: είναι μονοχρωματικό φως, παράγει φασικό φως και το φως του είναι εξαιρετικά ευθυγραμμισμένο σε δέσμη, που σημαίνει πως χρειάζεται μεγάλη απόσταση για να παρατηρηθεί οποιαδήποτε απόκλιση ή σύγκλιση του φωτός.
Τα ολογράμματα αφού αναρτηθούν στην θέση που επιθυμούμε, φωτίζονται από ορισμένη γωνία με σποτάκι αλογόνου. Ο φωτισμός μπορεί να είναι επάνω ή κάτω από το ολόγραμμα. Αυτό πρέπει να καθοριστεί πριν από την δημιουργία του. Αφού κατασκευαστεί το ολόγραμμα, η θέση του φωτισμού δεν μπορεί να αλλάξει. Για να φανεί η εικόνα, πρέπει να κοιτάξουμε προς το φίλμ. Οι "προβαλλόμενες" εικόνες εμφανίζονται στο κενό μεταξύ του φίλμ και του θεατή. Το ολόγραμμα δημιουργεί ένα ιδεατό παράθυρο. Το αντικείμενο φαίνεται μόνο μέσα από αυτό το παράθυρο. Αν κοιτάξουμε έξω από το παράθυρο το αντικείμενο δεν είναι ορατό. Στο διπλανό σκίτσο το ολόγραμμα φαίνεται ολόκληρο από τη θέση 1. Από τη θέση 3 δεν φαίνεται, ενώ από τη θέση 2 φαίνεται το κάτω μισό. Μπορούμε να κατασκευάσουμε ολογράμματα που είναι ορατά από όποια θέση και αν τα παρατηρούμε (κυλινδρικό ολόγραμμα). Το μειονέκτημα αυτών των ολογραμμάτων είναι ότι δεν είναι πολύ φωτεινά. Περισσότερες από μία ανεξάρτητες σκηνές μπορούν να αποθηκευτούν στο ίδιο φωτογραφικό φύλλο από το οποίο μπορούν να θεαθούν ένα κάθε φορά, χωρίς καμία επίπτωση.
Τα διαπερατά ολογράμματα (transmission holograms) είναι διαφανή και για να σχηματιστεί το είδωλο του αντικειμένου πρέπει να φωτίζονται από πίσω (όπως οι διαφάνειες). 'Ετσι το φως εκτρέπεται, καθώς περνά μέσα από το ολόγραμμα, και δημιουργεί στα μάτια του παρατηρητή τη μορφή της εικόνας. Στα διαπερατά ολογράμματα, το αντικείμενο φαίνεται ότι βρίσκεται μπροστά από το ολόγραμμα.
Τα ολογράμματα αυτού του είδους φτιάχνονται από laser, σαν όλα τα ολογράμματα, αλλά επίσης πρέπει να φωτιστούν από laser για να φανούν. Για το λόγο αυτό οι εικόνες εμφανίζονται να έχουν το χρώμα του laser που χρησιμοποείται για να τα φωτίσει, συνήθως κόκκινο (helium neon laser). Αυτός είναι ο πιο παλιός τύπος ολογράμματος που αναπτύχθηκε από τους Leith και Upatniks το 1962. Άλλοι τύποι ολογραμμάτων χρησιμοποιούν ένα διαπερατό ολογραμμα ως κύριο, από το οποίο γίνονται αντίγραφα.
Τα διαπερατά ολογράμματα λευκού φωτός (white light transmission hologramms) φωτίζονται με έντονο φως (λευκό φως) και παράγουν εικόνες που περιέχουν τα χρώματα της ίριδας. Τα χρώματα αλλάζουν καθώς ο παρατηρητής κινείται και συχνά καλούνται “ολογράμματα ουράνιου τόξου” (rainbow holograms). Οι ολογράφοι ανέπτυξαν σημαντικό έλεγχο πάνω στα απεικονισμένα χρώματα σε αυτού του τύπου τα ολογράμματα έτσι ώστε να μπορούν να παράγουν εικόνες με ένα συγκεκριμένο χρώμα ή με σχεδόν φυσικό χρώμα.
Τα ανακλαστικά ολογράμματα (reflection holograms) είναι είτε αδιαφανή είτε διαφανή (βλέπουμε τι υπάρχει από πίσω) και πρέπει να φωτίζονται από εμπρός, αντανακλώντας το φως προς τον παρατηρητή, σαν ένας πίνακας ή μια φωτογραφία αναρτημένη στον τοίχο. Το αντικείμενο φαίνεται ότι βρίσκεται μπροστά ή ότι τέμνει το ολόγραμμα. Φίλμ με διαφορετική γαλάκτωση παράγουν εικόνες με διαφορετικά χαρακτηριστικά:
* Το Αργυρό Αλογόνο (Silver Halide) είναι η γαλάκτωση της επιλογής των περισσοτέρων καλλιτεχνών και ολογράφων που χρησιμοποιούν γύλινα φύλλα από αργυρό αλογόνο για να πετύχουν υψηλής ποιότητας εικόνες. Οι ολογράφοι χρησιμοποιούν φίλμ από αργυρό αλογόνο, το οποίο είναι φθηνότερο, λιγότερο έθραυστο και πιο εύκολο στο χειρισμό, αλλά δεν παράγει το βάθος, την ανάλυση και την προβολή που είναι δυνατό να γίνει με τα γυάλινα φύλλα. Ωστόσο, το φίλμ χρησιμοποιείται επιτυχώς για μεγαλύτερης διάρκειας παραγωγές.
* Η Διχρωματική Ζελατίνη (Dichromated Gelatin - DCG) είναι μία μίξη χημικής ζελατίνης, που καλύπτει ένα κομμάτι γυαλιού. Οι διχρωματικές παράγουν πολύ λαμπερές εικόνες σε μία χρυσοκίτρινη απόχρωση. Η εικόνα έχει την ελάχιστη ακτίνα βάθους, αλλά είναι θεατή σε φυσιολογικές συνθήκες φωτισμού δωματίου, χωρίς εξειδικευμένες πηγές φωτός. Τούτο κάνει τις διχρωματικές κατάλληλες ως προϊόντα ευρείας κατανάλωσης. Οι διχρωματικές έχουν αντικατασταθεί με τα φθηνότερα και μαζικά παραγώμενα φωτο-πολυμερή ολογράμματα. Το μέσο εξακολουθεί να δουλεύει καλύτερα για παρουσιάσεις υψηλής περιθλαστικής οπτικής και πιθανόν να συνεχίσει για πολύ καιρό. Φωτεινά, καθαρά DCG πρότυπα φτιάχνονται ακόμα για να αντιγραφούν από τα φωτο-πολυμερή.
* Το Φωτο-πολυμερές (Photo polymer) είναι το νεώτερο υλικό καταγραφής. Αναπτύχθηκε από την Polaroid και την Dupont, τα φωτο-πολυμερή έχουν μία πλαστική ενίσχυση και είναι κατάλληλα για μακράς διάρκειας παραγωγές. Το βάθος εικόνας των φωτο-πολυμερών είναι λίγο μικρότερο από αυτό των αργυρών αλογόνων. Ωστόσο, οι εικόνες είναι φωτεινότερες, με μία πιο ευρεία γωνία θέασης.
Το διάγραμμα παρακάτω επεξηγεί ένα τυπικό ολογραφικό στήσιμο μίας αντικραδασμικής τράπεζας σε ένα δωμάτιο τελείως σκοτεινό. Η έκθεση πρέπει να γίνει σε ένα περιβάλλον χωρίς καμία κίνηση ή κραδασμό. Ακόμα και κίνηση σε βαθμό μισού κύματος φωτός θα εμποδίσει την καταγραφή της εικόνας στο φίλμ.
Μία ακτίνα φωτός laser διαχωρίζεται οπτικά στα δύο. Η μία ακτίνα, η ακτίνα αναφοράς (reference), κατευθύνεται προς ένα κομμάτι ολογραφικού φίλμ και διευρύνεται (αυξάνεται η διάμετρός του) έτσι ώστε το φως να καλύψει το φιλμ ομοιόμορφα και πλήρως. Η δεύτερη ακτίνα, η ακτίνα αντικειμένου (object), κατευθύνεται στο θέμα της σύνθεσης και ομοίως διευρύνεται για να το φωτίσει.
Όταν η ακτίνα αντικειμένου αντανακλά στο θέμα, φέρει μαζί της πληροφορία σχετικά με την θέση, το μέγεθος, το σχήμα και την υφή του θέματος. Κάποια ποσότητα αυτής της ακτίνας τότε, συναντά την ακτίνα αναφοράς επάνω στο ολογραφικό φίλμ, παράγωντας έτσι κροσσούς συμβολής οι οποίοι καταγράφονται στο φωτοευαίσθητο γαλάκτωμα του φίλμ.
Αφού το φίλμ εμφανιστεί, το ολόγραμμα φωτίζεται από την ίδια γωνία από την οποία έπεφτε η ακτίνα αναφοράς κατά τη διάρκεια της αρχικής έκθεσης. Όταν φωτιστεί το ολόγραμμα με ένα φως, η πληροφορία που είναι αποθηκευμένη ως παρεμβλητικό μοτίβο απορροφά το εισερχόμενο φως και επαναδημιουργεί την αρχική οπτική επιφάνεια που είχε αντανακλαστεί από το αντικείμενο. Τα μάτια και το μυαλό τώρα αντιλαμβάνονται το αντικείμενο σα να είναι μπροστά στον θεατή για ακόμη μια φορά, αποκαλύπτοντας την τρισδιάστατη υπόστασή του.
ΣΗΜΕΙΩΣΗ: Τα ολογράμματα είναι τρισδιάστατα. Δεν είναι δυνατόν να αναπαραστήσομε ένα ολόγραμμα στην οθόνη του υπολογιστή ή σε φωτογραφία.
http://pclab.arch.ntua.gr/03postgra/g_batis/index.htm
