211service.com
Gigapixel holografische microscoop gemaakt van A4-papierscanner
Hologrammen fascineren mensen vanwege hun vermogen om driedimensionale informatie weer te geven in een enkel tweedimensionaal beeld. Maar het maken van hologrammen is moeilijk, grotendeels vanwege de enorme hoeveelheid informatie die moet worden vastgelegd om een behoorlijke resolutie te krijgen.
Dat was in de tijd van de ouderwetse fotografie geen probleem, want fotografische film had een resolutie die digitale camera's te schande maakt. Maar de elektronische CCD's die nodig zijn om hetzelfde werk te doen, moeten gigapixelcapaciteit hebben, iets dat alleen mogelijk is met de duurste apparatuur.
Astronomen hebben bijvoorbeeld CCD-chips met meer dan 0,1 gigapixel. Maar de beste digitale camera's hebben alleen megapixelcapaciteit, wat betekent dat holografen moeten vertrouwen op complexe scanprotocollen om fatsoenlijke resultaten te krijgen.
Vandaag zeggen Tomoyoshi Shimobaba van de Chiba University in Japan, en een paar vrienden, dat ze hebben uitgevonden hoe ze hologrammen met hoge resolutie kunnen maken zonder dure digitale camera's te gebruiken. In plaats daarvan hebben deze jongens een digitale holografische microscoop met gigapixelresolutie gebouwd met alleen een laser en een goedkope digitale scanner.
De opstelling kan nauwelijks eenvoudiger zijn. De eenvoudigste manier om een hologram te maken is de zogenaamde in-line methode. Hierbij worden de laser, het monster en het opnamemedium op elkaar afgestemd. De laser schijnt op en langs het monster. Elk licht dat door het monster wordt afgebogen, interfereert ook met niet-afgebogen licht, waardoor een interferentiepatroon ontstaat.
De moeilijke taak is het vastleggen van dit interferentiepatroon met de vereiste resolutie. Maar Shimobaba en vrienden hebben het gedaan met een standaard A4-consumentenscanner die kan opnemen met 4800 dpi.
Dat is het soort scanner dat waarschijnlijk stof verzamelt op uw boekenplank of achter uw bureau. Het werkt met een enkele lijn lichtgevoelige CCD's die over de hele pagina worden gescand. Theoretisch is het in staat om een resolutie van 56.144 x 39.698 pixels te bereiken. Dat is ruim 2 gigapixel.
Deze jongens hebben hun apparatuur gebruikt om hologrammen te maken die iets kleiner zijn dan dit met 0,43 gigapixels. Ze hebben een testdoel van de Amerikaanse luchtmacht uit 1951 vastgelegd, evenals hologrammen van een mier en een watervlo.
Dat is vermakelijk werk dat het voor bijna iedereen mogelijk maakt om tegen lage kosten een digitaal hologram met hoge resolutie te maken.
Een uitdaging waarmee ze worden geconfronteerd, is het verwerken van de enorme hoeveelheid informatie die hologrammen genereren. Shimobaba en vrienden hebben hier wat advies. Ze zeggen dat een gegevensverwerkingsmethode die bekend staat als bandbeperkte dubbelstaps Fresnel-diffractie de rekenbelasting aanzienlijk vermindert in vergelijking met de traditionele techniek die bekend staat als de hoekspectrummethode.
Op deze manier hebben ze de verwerkingstijd om het beeld op een standaard pc te reconstrueren teruggebracht van 350 seconden naar slechts 177 seconden.
Het enige probleem is nu een goede manier te vinden om deze hologrammen weer te geven. Standaard computermonitoren met een resolutie van 1920 x 1080 pixels doen het simpelweg niet goed als het gaat om het weergeven van gigapixel-hologrammen.
Laten we hopen dat iemand ook snel een goedkope uitweg vindt uit dit raadsel.
Referentie: http://arxiv.org/abs/1305.6084 : Gigapixel inline digitale holografische microscopie met behulp van een consumentenscanner