TR202000238A2 - Method for reducing interlayer interference in multilayer holograms. - Google Patents
Method for reducing interlayer interference in multilayer holograms.Info
- Publication number
- TR202000238A2 TR202000238A2 TR2020/00238A TR202000238A TR202000238A2 TR 202000238 A2 TR202000238 A2 TR 202000238A2 TR 2020/00238 A TR2020/00238 A TR 2020/00238A TR 202000238 A TR202000238 A TR 202000238A TR 202000238 A2 TR202000238 A2 TR 202000238A2
- Authority
- TR
- Turkey
- Prior art keywords
- image
- hologram
- projection
- holograms
- layered
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 60
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 title abstract description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 7
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 abstract description 37
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 13
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002059 diagnostic imaging Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- LFEUVBZXUFMACD-UHFFFAOYSA-H lead(2+);trioxido(oxo)-$l^{5}-arsane Chemical compound [Pb+2].[Pb+2].[Pb+2].[O-][As]([O-])([O-])=O.[O-][As]([O-])([O-])=O LFEUVBZXUFMACD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000008447 perception Effects 0.000 description 1
- 238000013442 quality metrics Methods 0.000 description 1
- 238000013139 quantization Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
- G03H1/0808—Methods of numerical synthesis, e.g. coherent ray tracing [CRT], diffraction specific
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/08—Synthesising holograms, i.e. holograms synthesized from objects or objects from holograms
- G03H1/0808—Methods of numerical synthesis, e.g. coherent ray tracing [CRT], diffraction specific
- G03H2001/0825—Numerical processing in hologram space, e.g. combination of the CGH [computer generated hologram] with a numerical optical element
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2210/00—Object characteristics
- G03H2210/30—3D object
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2210/00—Object characteristics
- G03H2210/40—Synthetic representation, i.e. digital or optical object decomposition
- G03H2210/44—Digital representation
- G03H2210/441—Numerical processing applied to the object data other than numerical propagation
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H2210/00—Object characteristics
- G03H2210/40—Synthetic representation, i.e. digital or optical object decomposition
- G03H2210/45—Representation of the decomposed object
- G03H2210/454—Representation of the decomposed object into planes
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
Buluş, çok katmanlı olacak şekilde kurgulanmış 3 boyutlu hologramların hesaplanıp projeksiyonunun yapılmasına olanak sağlayan yöntem ile ilgilidir. Buluş özellikle, çok katmanlı ya da dilimli 3 boyutlu hacimsel görüntüler oluşturulması sağlayan görüntü katmanlarının ve o görüntülerin yansıtılacak olan uzaklıklarının belirlenmesine yönelik ve çok katmanlı 3 boyutlu hacimsel görüntüler oluşturulmasını sağlayan hologramlarda katmanlar arası girişimin, her bir katmanda oluşturulacak görüntünün fazının rastgele seçilmesi ile azaltılmasına yönelik yöntem ile ilgilidirThe invention relates to a method that enables the calculation and projection of 3D holograms that are constructed to be multi-layered. In particular, the invention is a method for reducing the interlayer interference in holograms, by randomly selecting the phase of the image to be created in each layer, for determining the image layers and the distances of those images to be projected, enabling the creation of multi-layered or sliced 3D volume images. It is related to
Description
TARIFNAME ÇOK KATMANLI HOLOGRAMLARDA KATMANLAR ARASI GIRISIMIN AZALTILMASINA YÖNELIK YÖNTEM Bulusun ilgili oldugu teknik alan: Bulus, çok katmanli olacak sekilde kurgulanmis 3 boyutlu hologramlarin hesaplanip projeksiyonunun yapilmasina olanak saglayan yöntem ile ilgilidir. DESCRIPTION INTERFERENCE BETWEEN LAYERS IN MULTI-LAYER HOLOGRAMS METHOD TO REDUCE Technical field to which the invention relates: The invention is based on the calculation and analysis of 3D holograms designed to be multi-layered. It is related to the method that allows the projection to be made.
Bulus özellikle, çok katmanli ya da dilimli 3 boyutlu hacimsel görüntüler olusturulmasi saglayan görüntü katmanlarinin ve o görüntülerin yansitilacak olan uzakliklarinin belirlenmesine yönelik ve çok katmanli 3 boyutlu hacimsel görüntüler olusturulmasini saglayan hologramlarda katmanlar arasi girisimin, her bir katmanda olusturulacak görüntünün fazinin rastgele seçilmesi ile azaltilmasina yönelik yöntem ile ilgilidir. In particular, the invention is to create multi-layered or sliced 3D volumetric images. of the image layers that provide and creating multi-layered 3D volumetric images. In the holograms that provide interlayer interference, it will be created in each layer. It relates to the method for reducing the phase of the image by random selection.
Teknigin bilinen dißimu: Canli veya nesne üzerine düsen isigin kaydi olarak tanimlayabilecegimiz hologramlar, üç boyutlu (SB) görüntülerdir. Holografi ise hologram üretme yöntemine verilen addir. Known parts of the technique: Holograms, which we can define as the recording of light falling on a living or object, are three-dimensional (SB) images. Holography is the name given to the method of producing holograms.
Hologramlar derinlik ve paralaks içerdiginden, objenin çevresini ve arkasindaki objelerin daha da derinlik içinde görülmesini saglamaktadir. Bu sebeple görüntünün birçok açi ve derinlikten görünebilmesini mümkün kilmaktadir. Günümüzde holografi, gerçek hayattan üç boyutlu (SB) projeksiyonlara kadar görüntü aktarimi için en kullanilabilir yol olmaktadir. Ancak holografinin bazi zorluklari bulunmaktadir. Çok katmanli holografi sadece birkaç düzlem ile sinirlidir, ve karmasik görüntülerin tam derinlik kontrolüne dahil edilmesi zor olmaya devam etmektedir. Bu baglamda üç boyutlu görüntüleri olusturacak katmanlari farkli mesafelerde, yüksek-çözünürlük ile üretebilmek ve koruyabilmek en büyük problemlerden biridir. Since holograms contain depth and parallax, it can be used to view the surrounding and background of the subject. It allows objects to be seen in greater depth. For this reason, the image It makes it possible to be seen from many angles and depths. Today, holography for image transmission from real life to three-dimensional (SB) projections. becomes a usable path. However, holography has some difficulties. A lot layered holography is limited to only a few planes, and complex images are It remains difficult to incorporate into depth control. In this context, three dimensional images at different distances, with high-resolution Being able to produce and protect is one of the biggest problems.
Bilgisayartarafindan olusturulan holografi (CGH), 3B'deki isigin nihai uzamsal kontrolü için önemli bir araçtir. Bu kontrol, SB gösterimin beklenen uygulamalari tarafindan popülerlestirilmistir. Bununla birlikte, mevcut CGH ekran teknolojisi, yansitilan düzlemlerin sayisi, alan derinligi ve toplam projeksiyonun çözünürlügü açisindan hala sinirlidir. Bir hologram olusturmak için gerçek nesneler gerektirmeyen, dijital olarak sentezlenmis hologramlar, SB dinamik Video projeksiyon olasiligi da sunmaktadir. Computer-generated holography (CGH), the ultimate spatial control of light in 3D It is an important tool for This control is checked by the expected applications of the SB demonstration. has been popularized. However, current CGH display technology still in terms of the number of planes, the depth of field and the resolution of the overall projection. he is angry. digitally generated that does not require real objects to create a hologram Synthesized holograms also offer the possibility of SB dynamic Video projection.
Gerçek anlamda BB holografi ayrica tam derinlik kontrolü ve dinamik projeksiyon yetenekleri de gerektirmektedir; fakat bu gereksinimler yüksek girisim ile sinirlanmistir. True BB holography plus full depth control and dynamic projection it also requires skills; but these requirements are limited by high interference.
Buradaki temel zorluk, karmasik bir 3 boyutlu görüntüye karsilik gelen tüm bilgiyi hologramin 2B formunda depolamak, ve farkli derinliklerde projeksiyonlarin birbirini kirletmesine izin vermeden, sonuçta tüm orjinal 3-B görüntüyü yeniden elde etmektir. The main difficulty here is to get all the information corresponding to a complex 3D image. storing in the 2D form of the hologram, and the projections of different depths The end result is to reconstruct the entire original 3-D image, without contaminating it.
Teknigin bilinen durumunda SB holografi için birçok çalisma yapilmistir. Ancak bu gelismeler ve çalismalar temel zorluklari gidermeye yeterli olmamaktadir. numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusun özet kisminda modelden olusan clear reflective (temiz seffaf ayna) yansiticilardan olusan hologram görüntü yansiticilarin 2D (iki boyutlu) hologram görüntü elde etme tekniginin asilarak, görüntülerin ve yansiticilarin dikey düzlemde 2D deep (2 boyutlu derinlik) ve S3D (stereoscopi 3 boyut) gerçek 3 boyut görüntü yansitan hologram algisinin olusturulmasini saglayabilmek amaci ile SSD (stereoscopi 3boyut) gerçek 3 boyut görüntü elde etme teknigine (tarifnamedeki kaynaklar) dayanarak, 1.5 ve 7.5 derece açisal farkla ikinci yansiticinin birinci yansiticinin arkasina yerlestirilerek 2D deep ve görüntüleyicide gerçek SSD görüntülerin yansitilmasi sonucu yansiticilar üzerinde gerçek SSD deep görüntülerinin elde edilmesine dayanir. Bu teknigin bir adim önüne geçilerek, köseli yansitici modellere ilave olarak herhangi bir köseye sahip olmayan koni model üzerinde sinirsiz sayida görüntünün kesintisiz yerlestirilebilecegi benzersiz model olarak tasarlanmistir” bilgileri yer almaktadir. numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusun özet kisminda olarak algilanmasini saglayan, iki boyutlu hologram görüntü elde etme cihazi olup, bahsedilen birinci projeksiyondan gelen görüntünün çarptigi folyo kapli yansitici yüzey, bahsedilen yansitici yüzeyden gelen görüntünün üzerine düstügü film kapli yansiyici yüzey, bahsedilen yansiyici yüzey altinda kalan alanda hologram görüntüye derinlik katacak ikinci bir görüntü olusturmak için konumlandirilmis bir ikinci projeksiyon, rengi, siddeti ve konumu cihaz tarafindan degistirilebilen isik kaynagi içermektedir” bilgileri yer almaktadir. numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusun özet kisminda oynatilan görüntünün holograma dönüstürülmesini saglayan yapilanma ile ilgilidir. In the state of the art, many studies have been done for SB holography. However, this developments and studies are not enough to solve the basic difficulties. Patent file no. In the summary part of the invention that is the subject of the application hologram consisting of clear reflective reflectors By mastering the 2D (two-dimensional) hologram image acquisition technique of image reflectors, 2D deep (2D depth) and S3D images in the vertical plane of images and reflectors (stereoscopi 3D) real 3D image reflecting hologram perception In order to enable the creation of SSD (stereoscopi 3D) real 3 dimensions based on image acquisition technique (sources in description), 1.5 and 7.5 degrees By placing the second reflector behind the first reflector with an angular difference, 2D deep and on the mirrors as a result of mirroring real SSD images in the viewer based on obtaining real SSD deep images. One step ahead of this technique In addition to the angular reflective models, without any corners, It is unique in that an unlimited number of images can be placed on the cone model without interruption. It is designed as a model” information is included. Patent file no. In the summary part of the invention that is the subject of the application It is a two-dimensional hologram image acquisition device that allows it to be perceived as foil-coated reflective surface struck by the image from said first projection, film-coated reflector on which the image from said reflective surface falls surface, depth to the hologram image in the area under said reflective surface A second projection positioned to create a second image that will add color, It contains a light source whose intensity and position can be changed by the device” information. is located. Patent file no. In the summary part of the invention that is the subject of the application It is related to the configuration that enables the playback image to be converted into a hologram.
Bahsedilen yapilanma cep telefonu, tablet bilgisayar gibi mobil cihazlarin ekranlarinda oynatilan görüntünün holograma dönüstürülmesi amaciyla gelistirilmistir. Bahsedilen yapilanma temel olarak tüm unsurlari barindiran, yekpare yapida ana gövde ve oynatilan görüntüyü holograma dönüstüren folyo içermektedir” bilgileri yer almaktadir. The mentioned configuration is displayed on the screens of mobile devices such as mobile phones and tablet computers. It has been developed to convert the played image to a hologram. Said The structuring basically consists of the main body and the main body in a monolithic structure, which contains all the elements. contains a foil that converts the played image to a hologram” information.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda “U87548360” numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta, dijital verilerden en yaygin kullanilan hologram türlerinin çogunun üretilmesi için kullanilan bir yöntem ve cihazda bahsedilmektedir. Bu bulusta, veriler tamamen bir 3-D (animasyonlu) model olarak bir bilgisayar tarafindan veya gerçek bir 3-D (hareketli) nesneden veya sahneden çok sayida farkli kamera pozisyonundan çekilmis çoklu 2-D kamera görüntülerinden üretilmektedir. Bu bulus, geleneksel yöntemler kullanilarak kopyalanabilen H1 hologramlari olarak bilinen kisitlanmis veya tam paralaks ana iletim veya yansima tipi kompozit hologramlarin olusturulmasina izin vermektedir. numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta, üç boyutlu görüntülerin gösterilmesi için kullanilan bir aparat ve yöntemden bahsedilmektedir. Bu bulus konusu cihazda, tek bir isik isinindan gerçek zamanli ve üç boyutlu hareketli hologramlar olusturmak için aktif görüntü yeniden yapilandirici kullanilmaktadir. Bulus konusu cihaz, isik isini üreten uyumlu bir isik isini jeneratörüne ve isik isini genisleten bir isin genisleticisine sahiptir. Dijital bir mikro ayna cihazi, genisletilmis isik isinini holografik isik isinina dönüstürerek holografik dönüsüm gerçeklestirir. Bir mercek, holografik isik demetini alir ve degistirir. Bir görüntü rekonstrüksiyon birimi, modüle edilmis holografik isik huzmesinden üç boyutlu holografik görüntü olusturur. As a result of the preliminary research on the known state of the technique, “U87548360” Patent file no. In the invention subject to the application, digital data a method used to produce many of the most common types of holograms and is mentioned in the device. In this invention, the data is completely a 3-D (animated) model. as a computer or from a real 3-D (moving) object or multiple 2-D cameras shot from the scene from multiple different camera positions produced from images. This invention has been made using traditional methods. restricted or full parallax main transmission, known as H1 holograms that can be copied or reflection type composite holograms. Patent file no. In the invention that is the subject of the application, three-dimensional An apparatus and method used for displaying images are mentioned. This In the device of the invention, real-time and three-dimensional motion from a single light beam Active image reconstructor is used to create holograms. Meet The device in question has a compatible light-ray generator that produces the light beam and a light beam that expands the light beam. it has a job expander. A digital micromirror device absorbs the extended light beam. It performs holographic conversion by converting it to a holographic light beam. a lens, receives and modifies the holographic beam of light. An image reconstruction unit, modulated It creates a three-dimensional holographic image from a holographic light beam.
Teknigin bilinen durumunda bilgisayarla olusturulmus yöntemlerle 3 boyutlu uzayda istenilen noktalarda isik demeti odaklanabilmektedir. Ancak yöntem temelde ayni anda çok sayida dilimde görüntü yapmaya uygun degildir ve ayna anda en çok 2-3 adet ve o da sadece noktalardan olusacak kadar basit görüntüler için hologram olusturulabilmektedir. In the state of the art, in 3-dimensional space with computer-generated methods The light beam can be focused at desired points. However, the method basically simultaneous It is not suitable for making images in many slices and at most 2-3 pieces at a mirror time. hologram for images as simple as just dots can be created.
Teknigin bilinen durumunda benzer karmasikliktaki 2 görüntü ile bilgisayarda olusturulmus hologramin hesaplanmasi yapilabilmektedir. Ancak bu çalismalarda katman sayisi ikinin üzerine çikarilamamistir. Bu durumda da tam bir 3 boyutlu hologramdan söz edilememektedir. In the state of the art, 2 images of similar complexity are displayed on the computer. Calculation of the created hologram can be done. However, in these studies the number of layers could not be increased above two. In this case, a full 3D There is no mention of the hologram.
Teknigin bilinen durumunda, SB holografik projeksiyonu hedefleyen yogun çabalara ragmen, mevcut yöntemler, birkaç düzlemde, dar bir alan derinliginde veya düsük çözünürlükte görüntüler olusturmakla sinirli kalmaktadir. Bu holografik görüntüler, sadece birkaç katman üretime izin vermektedir. Yani bir objeyi tümüyle görüntüleyebilmek için binlerce katmana bölünmesi gerekmektedir. Ancak mevcut hologram teknolojileri ile bu katmanlardan sadece birkaçi üretebilmektedir. Üstelik üretilen görüntüler çok dar bir alanda görüntülenebilmekte veya asiri düsük çözünürlükte olmaktadir. Yani obje hem tam anlamiyla görüntülenememekte hem de görülen obje görüntülenmek istenen objeye benzememektedir. In the state of the art, intensive efforts aimed at SB holographic projection However, current methods can be used in several planes, at a narrow depth of field, or at low It is limited to creating images with high resolution. These holographic images, only a few layers allow for production. That is, an object In order to display it, it must be divided into thousands of layers. However, available Only a few of these layers can be produced with hologram technologies. Besides The images produced can be viewed in a very narrow space or are too low. is in resolution. In other words, the object cannot be fully displayed and The object seen is not similar to the object to be viewed.
Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir. As a result, due to the above-mentioned negativities and existing solutions It is necessary to make an improvement in the relevant technical field due to the inadequacy of the is locked.
Bulusun amaci: Bulusun en önemli amaci, birbirine göre rastgele vektörlerin birbirine dik olmasini kullanarak görüntü katmanlarinin arasindaki girisimin basariyla önlenmesidir. The purpose of the invention: The most important aim of the invention is to ensure that random vectors are perpendicular to each other. is to successfully prevent interference between image layers by using
Bulusun diger önemli bir amaci, holografi olustururken 3 boyutlu bir cismin bütün detaylarini, 2 boyutlu bir sekilde saklayabilmek ve bunu yaparken, komsu katmanlarin diger katmanlar ile üst üste binmesine engel olmasidir. Another important aim of the invention is to create holography while creating a 3D object. to be able to store its details in a 2D way and while doing so, the neighboring layers It prevents it from overlapping with other layers.
Bulusun önemli bir amaci da gelistiren yöntem ile hiçbir maske kullanmaksizin, dogrudan lazer ile sekillendirme yapilmasidir. Bu sayede iyonla veya elektronlarla asindirarak malzemeyi sekillendirmeye göre çok daha ucuz bir yöntem elde edilmektedir. With the method that develops an important aim of the invention, without using any mask, It is shaping directly with laser. In this way, with ions or electrons A much cheaper method is obtained than shaping the material by abrading. is being done.
Bulusun amaçlarindan bir baskasi, katmanlar arasi çakismanin önüne geçmesi ve bunu kontrollü bir sekilde her katman için rastgele seçilen görüntü fazi ile elde etmesidir. Bu sayede rastgele dalga fazlari, katmanlarda olusturulan görüntüye herhangi bir zarar vermeden kontrol edebilmesi saglanmaktadir. Another object of the invention is to avoid overlap between layers and This is achieved by randomly selected image phase for each layer in a controlled manner. is to do. In this way, the random wave phases are transferred to the image created in the layers. It can be controlled without causing any damage.
Bulusun amaçlarindan bir digeri ultrahizli lazer atimlarini, asiri yüksek frekanslarda uygulayarak hiçbir maske kullanmaksizin, dogrudan lazer ile sekillendirme yapilmasidir. Böylece, tek ve devasa bir lazer atiminda olana kiyasla çok daha verimli, hizli ve çok daha az isil hatayla malzemenin islemesi saglanmaktadir. Another object of the invention is to use ultrafast laser pulses at extremely high frequencies. shaping directly with laser, without using any mask is to be done. Thus, much more efficient than what happens in a single, massive laser pulse, It is ensured that the material is processed quickly and with much less thermal error.
Bulusun bir diger amaci, Iazerlerde görülen Fresnel saçilimini lokal (yerel) olarak azaltmayi hedeflemesidir. Bu sayede üretilen her bir katmana hükmetmeyi saglayacak rastgele dalga fazlarini, katmanlarda olusturulan görüntüye herhangi bir zarar vermeden kontrol edebilmektedir. Another purpose of the invention is to locally (locally) detect the Fresnel scattering seen in lasers. aims to reduce. In this way, it will enable to dominate each layer produced. random wave phases, no damage to the image created in the layers. can control without
Bulusun amaçlarindan bir digeri, SLM teknolojisi kullanmasina karsin, hologram ortamindan (holographic medium) bagimsiz her türlü hologram ortami ile benzer gösterimleri tekrarlayabilmesidir. Another object of the invention is that although it uses SLM technology, the hologram similar to any holographic medium, independent of its holographic medium. repeating the displays.
Bulusun bir baska amaci çok katmanli hologramlarda katmanlar arasi girisinimin azaltilmasina yönelik temel bir ilerleme kaydedilmesidir. Bu sayede çok katmanli ya da dilimli 3 boyutlu hacimsel görüntüler olusturulabilmektedir. Another object of the invention is the interlayer interference in multilayer holograms. It is fundamental progress towards reducing In this way, multi-layer sliced 3D volumetric images can be created.
Bulusun diger bir amaci, her türlü hologram ortamina uygulanabilir olup, SLM ya da benzeri spesifik bir teknoloji ile sinirli kalmamasidir. Another object of the invention is that it is applicable to any holographic medium, whether SLM or is not limited to a specific technology like this.
Bulusun bir amaci da kaynak ve ekran olarak iki parçaya ayirabilen hacimsel görüntülemenin, kaynak kismini gerçeklestirilebilir hale getirmesidir. One object of the invention is the volumetric unit, which can be divided into two parts as source and screen. imaging makes the resource part feasible.
Bulusun amaçlarindan bir digeri olusturulan hologramlarin açidan bagimsiz olarak görüntülenebilmesidir. Another object of the invention is to use the holograms created to be independent of the angle. is viewable.
Bulusun bir diger amaci da her bir derinlik için rastgele fazin bu belirli derinlikteki görüntü projeksiyonunu degistirmeden rasgele faz eklenmesini saglamasidir. Bu sayede, Fresnel kirinimini Fourier holografisine indirgemek için dalga cephesi lokal olarak önceden belirlenmektedir. Another object of the invention is that for each depth the random phase is It provides random phase addition without changing the image projection. This Thus, the wavefront is localized to reduce Fresnel diffraction to Fourier holography. is predetermined.
Bulusun bir diger amaci ise lazer-malzeme isleme, 3 boyutlu yazicilar, medikal görüntüleme, araç sürücülerine ya da pilotlara yönelik görüntü sistemleri gibi hâlihazirda bilgisayarda olusturulmus hologramlarin kullanildigi veya kullanilabilecegi çok çesitli alanlarda kullanilabilmesidir. Another aim of the invention is laser-material processing, 3D printers, medical such as display systems for vehicle drivers or pilots. where computer-generated holograms are already used or may be used can be used in a wide variety of fields.
Bulusun diger bir amaci, gerçek zamanli ve video kalitesinde dinamik holografiler üretmekte kullanilabilen bir yöntem gelistirilmesidir. Another object of the invention is dynamic holographs in real time and video quality. is the development of a method that can be used to produce
Bulusun bir baska amaci, tibbi görüntüleme, hava trafik kontrolü, modern elektro-optik Cihazlar, mikroskop arastirmalari, lazer-malzeme etkilesimi çalismalari gibi çok çesitli alanlarda kullanilabilen bir yöntem gelistirilmesidir. Another object of the invention is medical imaging, air traffic control, modern electro-optics. The devices are widely used in microscope studies, laser-material interaction studies. is the development of a method that can be used in fields.
Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atif yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir. Bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir. The structural and characteristic features of the invention and all its advantages are given below. and it is clearer thanks to the detailed explanation written by referring to these figures. will be understood as For this reason, these forms and detailed explanations are also included in the evaluation. should be taken into account.
Sekillerin açiklamasi: SEKIL -1; Bulus konusu yöntem ile katmanlar arasi girisimi bastirilmis Fresnel holograminin elde edilme adimlarinin görüntüsünü veren çizimdir. Description of figures: FIGURE 1; Fresnel suppressed interlayer interference with the method of the invention. It is the drawing that gives the image of the steps of obtaining the hologram.
SEKIL -2a; Bulus konusu yöntem ile orijinal nesnenin holografik yansitmasinin olusum adimlarinin görüntüsünü veren çizimdir. FIGURE -2a; Formation of the holographic reflection of the original object with the method of the invention It is the drawing that gives the image of the steps.
SEKIL -2b; Bulus konusu yöntemin Fresnel hologrami ile çok katmanli 3 boyutlu yansitma simülasyonunun elde edilme adimlarinin görüntüsünü veren çizimdir. FIGURE -2b; Multilayer 3D with Fresnel hologram of the inventive method It is the drawing that gives the image of the steps of obtaining the projection simulation.
SEKIL -2c; Bulus konusu yöntemde kullanilan normalize vektör iç çarpiminin grafiginin görüntüsünü veren çizimdir. FIGURE -2c; The graph of the normalized vector dot product used in the method of the invention. is the drawing that gives the image.
SEKIL -2d; Bulus konusu yöntem ile elde edilen düzlemlerin rastgele faz eklenmeden ve eklendikten sonraki görüntüsünü veren çizimdir. FIGURE -2d; The planes obtained by the method of the invention were not added to the random phase. and is the drawing that gives its appearance after it has been added.
SEKIL -3; Bulus konusu yöntem ile olusturulan örnek bir hologramin görüntüsünü veren çizimdir. FIGURE -3; An image of a sample hologram created by the method of the invention. is the drawing.
Bulusun açiklamasi: Bulus, çok katmanli olacak sekilde kurgulanmis 3 boyutlu hologramlarin hesaplanip projeksiyonunun yapilmasina olanak saglayan, olusturulacak olan görüntü katmanlarinin ve o görüntülerin yansitilacak olan uzakliklarin belirlenmesini, her bir katmanda olusturulacak görüntünün fazini rastgele seçilmesini ve çok katmanli ya da dilimli 3 boyutlu hacimsel görüntüler olusturulmasi saglayan çok katmanli hologramlarda katmanlar arasi girisimin azaltilmasina yönelik bir yöntemdir. Gerçekçi görünümlü 3 boyutlu hologram olusumu için katman katman ya da dilimler halinde çok sayida görüntüyü artarda dizilecek sekilde ayni anda yansitmayi (projekte etmeyi) gerektirmektedir. Ancak, birden çok görüntünün ayni hologramdan yansitilmasi durumunda bu görüntüler birbirine karismaktadir. Bu nedenle günümüze kadar hologramlar en çok birkaç katmanli olabilmistir. Bulus konusu yöntem ile her bir katmanda olusturulacak görüntünün fazini rastgele seçilerek bu sorun çözülmektedir. Description of the invention: The invention is based on the calculation and analysis of 3D holograms designed to be multi-layered. The image to be created, which allows the projection of determining the layers and the distances to be projected on those images, random selection of the phase of the image to be created in the layer and multi-layer or multi-layered, enabling the creation of sliced 3D volumetric images It is a method for reducing interference between layers in holograms. Realistic multi-layered or slices for the creation of a 3D hologram projecting (projecting) a number of images simultaneously in tandem requires. However, projecting multiple images from the same hologram In this case, these images are mixed with each other. Therefore, to date holograms can have at most several layers. With the method of the invention, each This problem is solved by randomly choosing the phase of the image to be created in the layer.
Her noktadaki görüntünün genlik bilgisi, dalga cephesinin (wavefront) uygun seçilmesi durumunda etkilenmemektedir. Ancak rastgele faz komsu ve diger tüm görüntülerin izdüsümlerini etkisiz hale getirmektedir. Amplitude information of the image at each point, appropriate selection of the wavefront condition is not affected. However, random phase neighbor and all other images neutralizes their projections.
Bulus konusu yöntem esas olarak birbirine göre rastgele vektörlerin birbirine dik olmasini kullanarak görüntü katmanlarinin arasindaki girisimin basariyla önlenmesini saglamaktadir. The method according to the invention is essentially perpendicular to each other of random vectors. successfully prevent interference between image layers by using it provides.
Bulus konusu yöntemde ilk önce Fourier ve Fresnel holografisi istiflenmis Fresnel zon plakalari (FZP) kullanarak birlestirilmektedir. Fresnel kiriniminin lokal olarak belirli derinliklerde düz olmasi, yayilma çekirdegini (kernel) manipüle etmek için FZP'Ier ilave edilmesi ile saglanir. Böylece Fresnel kirinimi, istenen görüntü düzlemlerinde efektif olarak Fraunhofer kirinimina indirgenmektedir. Bu isleme ek olarak, her görüntü düzlemine saf rasgele faz eklenerek, görüntüler karsilikli olarak rastgele hale getirilir ve bu sekilde birinden digerine karisma da engellenir. In the method of the invention, firstly Fourier and Fresnel holography stacked Fresnel zone are joined using plates (FZP). Locally determined Fresnel diffraction being flat at depths, FZPs are added to manipulate the propagation core (kernel) provided with. Thus, Fresnel diffraction is effective in desired image planes. is reduced to Fraunhofer contaminant. In addition to this processing, each image By adding a pure random phase to the plane of the image, the images are mutually randomised. and in this way, interference from one to the other is prevented.
Her görüntü düzlemi, karmasik alanda n boyutlu bir vektör olarak kabul edilebilmektedir. Burada n, hologramin piksel sayisidir ve tipik olarak çok sayidadir. Each image plane is considered an n-dimensional vector in the complex space. can be achieved. Here n is the number of pixels of the hologram and is typically many.
Daha sonra, görüntü düzlemleri arasindaki karismanin ortadan kaldirilmasi, bu n- vektörlerinin dik (ortogonal) olmasini talep etmeye esdegerdir. Bu yaklasim, benzeri görülmemis yogunluk ve hacme sahip 38 projeksiyonlar olusturmak için görüntüleri arka arkaya yansitmak için çok önemlidir. Böylece düsük karisma ile SB projeksiyon olusturan, yüksek çözünürlüklü, çok katmanli, arka arkaya görüntüler yansitan 3B Fresnel hologramlari olusturulmaktadir. Then, removing the interference between the image planes, this n- is equivalent to demanding that the vectors be orthogonal. This approach is like images to create 38 projections of unprecedented density and volume. It is very important to reflect back to back. Thus, SB projection with low interference 3D, high-resolution, multi-layered, back-to-back images that create Fresnel holograms are created.
Bulus konusu yöntemin islem adimlari, olusturulacak olan görüntü katmanlarinin ve o görüntülerin yansitilacak olan uzakliklarin bir bilgisayar tarafindan belirlenmesiyle baslamaktadir. Ardindan her bir görüntü üzerine bilgisayar tarafindan rastgele faz eklenmektedir. Böylelikle elde edilen her görüntü katmanina karsilik gelen n-boyutlu vektörler istatistiki olarak birbirine dik olmaktadir (Sekil 2). Bu diklik de aralarindaki dalga girisimini, dolaysiyla karismayi elimine etmektedir. Rastgele faz eklenmis katmanlarin hologramlari birbirinden bagimsiz olarak hesaplanmaktadir. Her bir katmanin odak uzakliklarina karsilik gelen Fresnel Zon Plakalari, hesaplanan hologramlarin üzerine bindirilmektedir. Elde edilen hologramlar da birbirlerine eklendiginde tek katmandan olusan faz tipi bir hologram ortaya çikartilmaktadir. Bu hologram bir yansitici ile yansitildiginda, hesaplamada kullanan bütün görüntüleri 3 boyutlu uzaya katmanlar arasi girisim olmadan yansitabilmektedir. The processing steps of the inventive method are the image layers to be created and the by determining the distances to which the images will be projected by a computer is starting. Then, random phase phases are performed by the computer on each image. is added. The n-dimensional dimension corresponding to each image layer thus obtained vectors are statistically orthogonal to each other (Figure 2). This steepness also It eliminates wave interference and thus interference. Random phase added The holograms of the layers are calculated independently of each other. Each The Fresnel Zone Plates corresponding to the focal lengths of the layer, calculated superimposed on holograms. The resulting holograms are also When added, a phase type hologram consisting of a single layer is revealed. This When the hologram is projected with a reflector, all the images used in the calculation are 3 It can reflect into dimensional space without interference between layers.
Islem adimlari detaylandirilacak olursa, bulus konusu yöntemin dört adimdan olusan uygulamasi Sekil 1'de gösterilmektedir. Bu yöntem bulusun konusunun sadece bir algoritmik gösterimi olup, baska algoritmalarla da ayni ya da benzer sonuç elde edilebilir. Birinci adimda, istenen 3B projeksiyonu olusturan bir grup hedef görüntüsü bilgisayar tarafindan alinmaktadir. Her görüntü, rastgele fazin eklendigi bir ön isleme asamasindan geçirilmektedir. Ikinci adimda, her görüntü, Fourier CGH (kinoform) olusturmak için birkaç yinelemeden geçmektedir. Her birine hedeflenen 3B projeksiyonunun bir görüntü düzlemini yansitmak ve kullanilacak bir dizi kinoform Fi(g, n) olusturmak için bir Yinelemeli Fourier Dönüsüm Algoritmasi (lFTA) uygulanmaktadir. Bu islem için gerçek zamanli uygulamalar için yeterince hizli olan tarafindan olusturulan holografi, computer generated holograms), projeksiyonunu karsilik gelen fresnel zon plakasinin odak düzlemine kaydirmak için bir fresnel zon plakasi (FZP) fazi ile üst üste getirilmektedir. Yani fresnel zon plakasi fazi eklenmektedir. Dördüncü adimda ise, çevrilen hologramlar, tek bir karmasik degerli (kompleks) Fresnel hologrami olusturmak için kompleks biçimde eklenmektedir. Bu ekleme islemi (süperpozisyon) için kinoform operatörü kullanilmaktadir. Karmasik süperpozisyondan sonra, sonuçtaki toplamin fazi son hologram olarak kullanilmaktadir. Daha sonra son hologram bir görüntüleyici ortam/ekran ile görüntülenmektedir. Bu ortam/ekran, görüntüleme isleminde kullanilan herhangi bir görüntüleyici olabilir. yapilmaktadir. Ters Fourier dönüsümünden sonra genlik kisitina zorlanarak Fourier dönüsümü yapilmaktadir. Daha sonra tam tersi bir islem gerçeklestirilmektedir. If the process steps are to be detailed, it can be seen that the method, which is the subject of the invention, consists of four steps. application is shown in Figure 1. This method is only a part of the subject of the invention. It is an algorithmic representation and the same or similar results can be obtained with other algorithms. can be done. In the first step, a group of target images is created that creates the desired 3D projection. is received by the computer. Each image is preprocessed with a random phase added. is being passed through. In the second step, each image is converted to Fourier CGH (kinoform) It takes several iterations to create it. 3D targeted to each to project an image plane of the projection and use a set of kinoform Fi(g, n) An Iterative Fourier Transform Algorithm (lFTA) to construct is being implemented. Which is fast enough for real-time applications for this operation. computer generated holograms), projection a fresnel zone to shift it to the focal plane of the corresponding fresnel zone plate plate (FZP) phase. So the fresnel zone plate phase is added. In the fourth step, the translated holograms are created with a single complex value. (complex) Fresnel is added in complex form to create the hologram. This The kinoform operator is used for the addition operation (superposition). Complicated after superposition, the phase of the resulting sum is the final hologram. is used. The final hologram is then displayed with a viewing medium/screen. is displayed. This media/screen does not contain any media used in the imaging process. Could be the viewer. is being done. Forced to the amplitude constraint after the inverse Fourier transform, the Fourier conversion is done. Then the opposite is done.
Herhangi bir döngü kosulu gerçeklesirse IFTA döngüsünden çikilarak islenen görüntülere Fresnel Zon Plakalari ile faz ekleme islemi gerçeklestirilmektedir. Yüksek kalitede görüntüler olusturmak için, kaynak görüntünün fazi her IFTA yinelemesinde degistirilmektedir. Daha fazla optimizasyon için, kaynak görüntünün genligi, kaynagin kendisinin agirlikli ilavesine ve bu yinelemede üretilen hologramin görüntüsüyle degistirilmektedir. Görüntü basina yineleme sayisina o görüntü için Kök Ortalama Kare Hata (RMSE) degerine göre karar verilmektedir. If any loop condition is met, the IFTA loop is exited and the processed Phase addition is performed on images with Fresnel Zone Plates. High To create quality images, the phase of the source image is transferred to each IFTA iteration. is being changed. For further optimization, the width of the source image to its weighty addition and the image of the hologram produced in this iteration is being changed. Number of iterations per image Root Mean Square for that image The decision is made according to the error (RMSE) value.
Her bir odak düzleminde dalga yüzeyi sekillendirme islemi, sadece birçok ZB hologramin tek bir SB hologram olusturmasina izin vermek için degil, ayni zamanda eklenilen rasgele fazin, eklendigi görüntüyü bozmasini engellemek için de kullanilmaktadir. Eger yeniden olusturulan görüntü, Fourier holografisinde oldugu gibi, odak düzleminde düz bir dalga cephesine sahip olsaydi, bu neredeyse otomatik olurdu. Wave surface shaping at each focal plane only requires many ZBs. not only to allow the hologram to form a single SB hologram, but also In order to prevent the added random phase from distorting the image to which it was added, is used. If the reconstructed image, as in Fourier holography, If it had a flat wavefront at the focal plane, this would be almost automatic.
Ancak Fourier holografisi uzak alanla sinirlidir. Fresnel hologramlari ise hemen hemen her mesafeden çalisabilmektedir. Bu sebeple, karmasik bir alan dagilimini yansitan bir Fresnel hologrami hesaplanmaktadir. Fresnel hologrami hesaplanma isleminde öncelikle olusturulacak olan görüntü katmanlarinin ve o görüntülerin yansitilacak olan uzakliklari belirlenmektedir. Bu belirlemeler Fresnel kirinimi (denklem -1) kullanilarak yapilmaktadir. But Fourier holography is limited to the far field. Fresnel holograms are almost It can work from any distance. For this reason, it is a space reflecting a complex field distribution. The Fresnel hologram is calculated. Fresnel hologram calculation process First of all, the image layers to be created and the images to be reflected distances are determined. These determinations are made using Fresnel diffraction (equation -1). is being done.
W(x›)”iz) = ;ejg("l+)'2)ff°o {H(G.i])e-II_;(52+"2)} 1“ -°° (1) .211 ,__ i Burada 2, görüntü ve hologram arasindaki mesafeyi gösterirken, (x,y) ve (En) sirasiyla görüntü ve hologram düzlemlerindeki uzamsal koordinatlardir, H(F,,ri) hologramin karmasik alan dagilimidir, ve A dalga boyudur. W(x›)”iz) = ;ejg("l+)'2)ff°o {H(G.i])e-II_;(52+"2)} 1“ -°° (1) .211 ,__ i Here, 2 shows the distance between the image and the hologram, while (x,y) and (En) respectively. are the spatial coordinates on the image and hologram planes, H(F,,ri) in the hologram is the complex field distribution, and A is the wavelength.
Bir Fourier hologramindan temel fark, 61% (E2 + n2)teriminin varligidir. Bu terim, 2 = belirli bir düzleminde iptal edilebilirse, bu, Fresnel kiriniminin o düzlemdeki Fourier dönüsümüne indirgenmesine karsilik gelmektedir. The main difference from a Fourier hologram is the presence of the term 61% (E2 + n2). This term, 2 = can be canceled in a certain plane, this is the Fourier of Fresnel diffraction in that plane. corresponds to reduction to transformation.
Bu amaçla H(E,n) hologrami, H(g,ri) = F(ig,n)e_ji (E2+ 112) seklinde düzenlenmektedir. Burada F(E_,,n) istenen U(x,y) görüntüsünün ve daha sonra detaylandirilacak olan rastgele fazin (e_1$(xsy)) çarpiminin Fourier hologramini ifade etmektedir. Eklenen ikinci dereceden terim ise, parabolik yayilma çekirdeginin etkisini zo düzleminde gidererek, bu özel düzlemde, yansitilan alanin biçim olarak bir Fourier hologramina benzeyecek sekilde indirgenmesini saglamaktadir. Bu dönüsümden sonra 20 düzlemine yansimasi yapilan görüntü denklem 2 kullanilarak hesaplanir. w (x,y,zoi = 9. ejg(x2+yl) ffm F(g,r])e-jgîfu(xg+mdgdi] (2) Maksimum genellik ve en iyi sonuçlar için, F(g,ri) karmasik (complex) olmalidir. For this purpose, the H(E,n) hologram is H(g,ri) = F(ig,n)e_ji (E2+ 112). are held. Here F(E_,,n) is the desired U(x,y) image and then Express the Fourier hologram of the product of the random phase (e_1$(xsy)) to be elaborated. is doing. The second-order term added is the effect of the parabolic propagation kernel. By resolving in the zo plane, in this particular plane, the reflected field has a Fourier shape as a form. It allows it to be reduced to look like a hologram. From this transformation Then the image projected on the 20 plane is calculated using equation 2. w (x,y,zoi = 9. ejg(x2+yl) ffm F(g,r])e-jgîfu(xg+mdgdi] (2) For maximum generality and best results, F(g,ri) should be complex.
Yöntemi faz hologramlarini kullanmakla sinirli tutmak istersek, deneysel gösterim için tek bir SLM yeterli olacaktir. Faz tipi bir Fourier hologrami üzerine, faz tipi bir FZP'nin süperpozisyonu; tek düzlemli faz tipi bir Fresnel hologrami üretecektir. Bu FZP'nin odak kontrolü ise (20), istenen görüntünün Talbot mesafesinin ötesinde herhangi bir 2 uzakligina, kontrol edilebilir bir sekilde yansitilmasi için kullanilabilmektedir. If we want to keep the method limited to using phase holograms, for experimental demonstration a single SLM will suffice. On a phase-type Fourier hologram, a phase-type FZP superposition; will produce a monoplane phase type Fresnel hologram. This FZP the focus control (20) is for any 2 images beyond the Talbot distance of the desired image. It can be used to reflect the distance in a controllable way.
Daha sonra, M çok-katmanli projeksiyonlara sahip tek bir Fresnel holograminin olusturulmasi denklem-3 kullanilarak gerçeklestirilmektedir. Next, a single Fresnel hologram with M multilayer projections Its creation is carried out using equation-3.
M .11 2+ 2 HM(5.n)=sglscan)e”TZs“ '” (3) Burada, Fs(g,n), 2 = 23 düzlemine yansitilacak görüntünün Fourier hologramini içerir. M .11 2+ 2 HM(5.n)=sglscan)e”TZs“ '” (3) Here, Fs(g,n) contains the Fourier hologram of the image to be projected on the 2 = 23 plane.
Her bir katmanin odak uzakliklarina karsilik gelen Fresnel Zon Plakalari bilgisayar tarafindan denklem-4 kullanilarak hesaplanmaktadir. Burada M, toplam görüntü düzlemi sayisi; Fs(g,ri) ise 2:25 düzlemine yansitilacak görüntü (U(x,y)) ile rastgele fazin (e-Jiislxvyl) çarpiminin Fourier hologramidir. Son olarak, çok-katmanli Fresnel hologrami denklem-4 kullanilarak hesaplanmaktadir. Fresnel Zone Plates corresponding to the focal lengths of each layer It is calculated by using equation-4. Here M is the total image number of planes; Fs(g,ri) is random with the image (U(x,y)) to be projected on the 2:25 plane. is the Fourier hologram of the product of the phase (e-Jiislxvyl). Finally, the multi-layered Fresnel The hologram is calculated using equation-4.
HM(G›'T) = - 2 [f: Umy) e-JQÜSUJ') Multiplane hologram ::1 ] lntended iniageRdn om p &se (4) j2 - ”(xg +yri e AZ; dxdy] e Fresnel zone plate 11125“ l' ) Burada rastgele faz (e 14,5( X WY), her bir duzlem için farkli ve karsilikli olarak bagimsizdir. HM(G›'T) = - 2 [f: Umy) e-JQÜSUJ') Multiplane hologram ::1 ] lntended iniageRdn om p &se (4) j2 - ”(xg +yri e AZ; dxdy]e Fresnel zone plate 11125“ l' ) Here the random phase (e 14.5( X WY) is different and mutually independent for each plane.
Hologram tarafindan öngörülen görüntünün her bir düzlemde hesaplanmasindan sonra rastgele fazin, eklendigi görüntüyü bozmadigi, fakat diger görüntülere eklenen rastgele fazla birlikte, farkli düzlemler arasi istenmeyen karismalari önledigi görülmektedir. From the calculation of the image projected by the hologram in each plane then the random phase did not distort the image to which it was added, but added to the other images. random excess together prevents unwanted interference between different planes. is seen.
Her bir katmanin odak uzakliklarina karsilik gelen Fresnel Zon Plakalari bilgisayar tarafindan denklem-4 kullanilarak hesaplandiktan sonra, hesaplanan hologramlarin üzerine bindirilmesi gerçeklestirilmektedir (denklem-4). Fresnel Zone Plates corresponding to the focal lengths of each layer After calculating by using equation-4, the calculated holograms superposition is performed (equation-4).
Elde edilen hologramlar bilgisayar ile birbirlerine eklenerek (karmasik süperpozisyonlama islemi) tek katmandan olusan faz tipi bir hologram ortaya çikartilmaktadir. Bu islemden sonra Kinoform operatörü uygulanmaktadir. Denklem-4 kullanilarak elde edilen sonuçtaki toplam faz son hologram olarak kullanilmakta ve son hologramin yansimasinin bir görüntüleyici ile görüntülenmesi saglanmaktadir. The obtained holograms were added to each other with the computer (complex superpositioning process) produces a phase-type hologram consisting of a single layer. is removed. After this process, the Kinoform operator is applied. Equation-4 The resulting total phase obtained using The reflection of the hologram is provided to be viewed with a viewer.
Sekil-2b'de gösterildigi gibi bir SB nesneyi göstermek için, ardisik düzlemlere çok sayida görüntü yansitilmalidir ve tüm bu görüntüler holograma gömülebilmelidir. Her görüntüyü belirli bir düzleme odaklamak için Fresnel zon plakalari (FZP) olarak uygulanan arka arkaya mercekler kullanilmaktadir. Bunun için ilk önemli adim, Fresnel kirinimini her görüntü düzleminde yerel olarak Fourier dönüsümüne indirgemek için dalga cephesini sekillendirmektir. Böylece istenen sayida düzleme yansima yapabilen tek bir Fresnel holograminin yapisi bir süperpozisyon islemine indirgenmektedir. Ikinci önemli adim ise, karsilikli girisimi engellemek için yansima yapilan her görüntü düzlemine rastgele faz eklemektir (denklem 4). To show a SB object, as shown in Figure-2b, multiple planes of successive planes are required. a number of images must be projected and all these images must be able to be embedded in the hologram. Each as Fresnel zone plates (FZP) to focus the image on a specific plane. lenses applied one after the other are used. The first important step for this is Fresnel. To reduce diffraction to Fourier transform locally in each image plane to shape the wavefront. Thus, it can reflect on the desired number of planes. The structure of a single Fresnel hologram is reduced to a superposition process. Second The important step is that every mirrored image to avoid mutual interference is to add a random phase to the plane (equation 4).
Sekil-1'de gösterildigi gibi kaynak görüntülere rastgele faz eklenmekte ve bunun sonucunda Fresnel zon plakalari ile '2' yönünde uzakliklari ayarlanan Fourier hologramlari olusturulmaktadir. Olusturulan, katmanlar arasi girisimi bastirilmis bir Fresnel hologramidir. Burada rastgele faz, rastgele vektörlerin birbirine dikligi sayesinde katmanlar arasindaki girisimin ciddi miktarda azalmasini saglamaktadir. As shown in Figure-1, a random phase is added to the source images and its As a result, the Fresnel zone plates and the Fourier distances in the '2' direction are adjusted. holograms are created. A created, interlayer interference suppressed Fresnel hologram. Here, the random phase is the perpendicularity of the random vectors. Thanks to this, it provides a serious reduction in the interference between the layers.
Bir görüntü, N'nin piksel sayisi oldugu bir N-boyutlu vektör olarak kabul edilebilir. An image can be considered an N-dimensional vector where N is the number of pixels.
Rastgele vektörler, N -› oo sinirinda asimptotik olarak ortogonal olmaktadir. Merkezi limit teoremi ve büyük sayilar yasasi nedeniyle ortaya çikan bu özellik, hologram rekonstrüksiyonu sirasinda görüntülerin izlerinin ortadan kaldirilmasina yol açmaktadir. Bu durum da yeniden olusturulmus görüntülerde düzlemler arasi karisma riskini neredeyse tamamen ortadan kaldirmaktadir. The random vectors are asymptotically orthogonal at the N -› oo boundary. Central This property, which emerged due to the limit theorem and the law of large numbers, lead to the elimination of traces of images during reconstruction. opens. In this case, interplanetary interference in reconstructed images virtually eliminates the risk.
Bulus konusu yöntem ile bilgisayar tarafindan olusturulan holografi deneyi yapilmistir. The holography experiment created by the computer was carried out with the method of the invention.
Yapilan hesaplama diger islemler bilgisayar ile yapilmasina karsin islemci içeren bir devre ve benzeri her türlü hesaplayici olabilmektedir. Yapilan deneyde kizilötesi (lR) aydinlatma durumunda, bir lazer kaynagi, lazer isininin ayrismasini geçersiz kilmak ve isin spotu büyüklügünü büyütmek için bir kolimatör kullanilmistir. SLM'de görüntülenen hologrami tamamen doldurmak için, 800 x 600 piksel, 20 pm piksel boyutunda ve dijital bir kamerada yansitici bir sivi kristal-kristal uzaysal isik modülatörü de kullanilmistir. SLM, Fresnel CGH ile modüle edildikten sonra, paralel, polarize lazer isini yansitmakta, isin demeti daha sonra istege bagli olarak sifir-dereceli kirinimi engellemek için 3x teleskopla genisletilmekte ve ardindan bir ekrana yansitilmaktadir. Although the calculation is done with a computer, the other operations are done with a computer. It can be any kind of calculator such as circuit and so on. Infrared (IR) in the experiment In the case of lighting, a laser source is used to override the separation of the laser beam. and a collimator is used to enlarge the beam spot size. in SLM 800 x 600 pixels, 20 pm pixels to completely fill the displayed hologram A reflective liquid crystal-crystal spatial light modulator in a digital camera has also been used. After modulating the SLM with Fresnel CGH, the parallel, polarized laser reflecting the beam, the beam then optionally emits zero-order diffraction. It is enlarged 3x with a telescope to block it and then projected onto a screen.
Hologram boyutu 512 X 512 piksel olarak seçilmistir ve faz nicelemesi 202 seviyeye ayarlanmistir. Görüntülerin yansitilabildigi mesafeler ve boyutlari, daha büyük SLM'Ier ve daha küçük piksellerle ölçeklendirilebilen SLM boyutuna ve piksel boyutlarina bagli olarak degismektedir. Ayrica yöntem her türlü isik dalgaboyu için kullanilabilir. 38 Fresnel CGH'lerin performansi, piksel boyutuna ve hologramin piksel yogunluguna, modülasyon tipine, aydinlatma dalga boyuna ve tüm görüntü düzlemlerinde genlik ve faz dagilimlarina baglidir. Pratik sinirlamalar, yansima türü bir hologramin yakininda görüntü olusturmadaki deneysel sinirlamalar gibi performansi da etkileyebilir. Bu nedenle, tüm ilgili parametreleri içeren kesin bir analitik performans metrigi bulmak son derece karmasik olacaktir. Bunun yerine, 38 Fresnel hologramlarinin performansi hakkinda iyi bilgi verecek iki metrik seçilebilir. Birincisi, kök-ortalama-kare hatasi (RMSE), ikincisi ise alan derinligidir (depth-of-field ya da DoF). Ilki, görüntü kalitesine dayanmakta ve kaynak görüntüler ile her bir düzlemde yansitilan görüntüler arasindaki benzerligin bir ölçüsüdür. Ikinci metrik ise, eksenel çözünürlüge dayanmakta ve verilen bir görüntü kalitesi için maksimum ayrilabilir düzlem sayisi ile ilgilidir. RMSE ilk önce her görüntü için buna karsilik gelen düzlemde hesaplanmakta ve daha sonra bir SB hologram için kolektif bir kalite metrigi saglamak amaci ile tüm düzlem sonuçlarinin ortalamasi ile hesaplanmaktadir. Bu deger, projeksiyon kalitesinin düzlem sayisinin bir fonksiyonu olarak nasil degistigini degerlendirmek için kullanilmaktadir. RMSE'de ifade edilen belirli bir hata toleransi için, görüntü düzlemlerinin sayisi seçilebilmektedir. The hologram size was chosen as 512 X 512 pixels and the phase quantization was set to 202 levels. is set. The distances and sizes at which images can be projected, larger SLMs and depending on SLM size and pixel dimensions that can be scaled with smaller pixels as it changes. In addition, the method can be used for any light wavelength. 38 The performance of Fresnel CGHs depends on the pixel size and pixel density of the hologram, modulation type, illumination wavelength and amplitude and depends on the phase distributions. Practical limitations, near a reflection-type hologram can affect performance as well as experimental limitations in rendering. This Therefore, it is final to find a precise analytical performance metric that includes all relevant parameters. will be extremely complex. Instead, the performance of 38 Fresnel holograms Two metrics can be chosen that will give good information about First, the root-mean-square error (RMSE), the second is depth-of-field or DoF. First, the image quality. between the source images and the images projected in each plane. It is a measure of similarity. The second metric is based on axial resolution and given relates to the maximum number of separable planes for an image quality. RMSE first is calculated in the corresponding plane for each image and then a SB of all plane results to provide a collective quality metric for the hologram. calculated by the average. This value is a fraction of the plane number of projection quality. It is used to evaluate how it changes as a function. expression in RMSE For a given fault tolerance, the number of image planes can be selected.
Buna paralel olarak, eksensel çözünürlügü degerlendirmek için DoF kullanilir. DoF, profesyonel fotografçilikta, nesnelerin hala kabul edilebilir bir sekilde keskin göründügü, iki ayri nesne arasindaki maksimum mesafeyi tanimlamak için yaygin olarak kullanilan bir metriktir. Böylece, görüntüler arasindaki karisma her bir düzlemde DoF ile degerlendirilebilmektedir. In parallel, DoF is used to evaluate axial resolution. DoF, in professional photography, objects are still acceptably sharp commonly used to define the maximum distance between two separate objects used as a metric. Thus, the interference between images occurs in each plane. It can be evaluated with DoF.
Elde edilen hologram, sabit ya da dinamik olarak kullanilabilmektedir. Örnegin birçok projeksiyon aletinde de bulunan uzamsal isik modülatörü (spatial light modülator, SLM) kullanarak hareketli 3 boyutlu hologramlar hacimsel olarak yansitilabilir. Alternatif olarak faz tipi bir optik elemanin üzerine kalici olarak da yazilabilmektedir. Bu optik eleman lazer ile aydinlatildiginda uzamsal isik modülatörüne benzer sekilde bir görüntü olusturabilmektedir. The resulting hologram can be used fixed or dynamically. For example, many spatial light modulator (spatial light modulator, SLM), which is also found in the projector Using this, moving 3D holograms can be projected volumetrically. Alternative It can also be permanently written on a phase type optical element. This optic When the element is illuminated with a laser, a spatial light modulator similar to a can create an image.
Katmanlarin sayisi görüntülerin karmasikligi ve kullanilan faz tipi optik elemanin çözünürlügüyle belirlenmektedir. Bu nedenle çözünürlük yeterince yüksek oldugu sürece katman sayisi sinirsiz derece yüksek olabilmektedir. The number of layers depends on the complexity of the images and the phase type optical element used. determined by resolution. Therefore, the resolution is high enough. As long as the number of layers can be infinitely high.
Bu yöntem her türlü hologram ortamina uygulanabilir olup, uzamsal isik modülatörü ya da benzeri spesifik bir teknoloji ile sinirli kalmamaktadir. Hacimsel görüntüleme kaynak ve ekran olarak iki parçaya ayirabilir. Bulus konusu yöntem gerçek hacimsel görüntülemenin kaynak kismini gerçeklestirilebilir hale getirmektedir. Bulus konusu yöntem sayesinde çok katmanli ya da dilimli 3 boyutlu hacimsel görüntüler olusturulabilmektedir. This method is applicable to all kinds of hologram media, as a spatial light modulator or is not limited to a similar specific technology. Volumetric imaging source and the screen can be divided into two parts. The method of the invention is true volumetric makes the source part of the imaging feasible. subject of the invention Multi-layered or sliced 3D volumetric images thanks to the method can be created.
Bulus konusu yöntem ile olusturulan hologramlar, izleme/görüntüleme açisindan bagimsiz olarak görüntülenebilmektedir. The holograms created by the method of the invention can be used in terms of monitoring/display. can be viewed independently.
Bulusun konusu yöntem ile tibbi görüntüleme, hava trafik kontrolü, modern elektro- optik cihazlar, mikroskop arastirmalari, lazer-malzeme etkilesimi çalismalari gibi çok çesitli alanlarda kullanilabilen holografik çalismalar yapilabilmektedir. Ayrica bu yöntemle olusturulan hologramlar lazer-malzeme isleme, 3 boyutlu yazicilar, medikal görüntüleme, araç sürücülerine ya da pilotlara yönelik görüntü sistemleri gibi hâlihazirda bilgisayarda olusturulmus hologramlarin kullanildigi veya kullanilabilecegi çok çesitli alanlarda kullanilabilmektedir.With the method of the invention, medical imaging, air traffic control, modern electro- optical devices, microscope research, laser-material interaction studies. Holographic works that can be used in various fields can be made. Also this holograms created by this method are used in laser-material processing, 3D printers, medical such as display systems for vehicle drivers or pilots. where computer-generated holograms are already used or may be used can be used in a wide variety of fields.
Claims (4)
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2020/00238A TR202000238A2 (en) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | Method for reducing interlayer interference in multilayer holograms. |
| PCT/TR2021/050164 WO2021141565A2 (en) | 2020-01-08 | 2021-02-23 | Method for reducing the interlayer interference in multilayer holograms |
| EP21738362.9A EP4088092A4 (en) | 2020-01-08 | 2021-02-23 | Method for reducing the interlayer interference in multilayer holograms |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TR2020/00238A TR202000238A2 (en) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | Method for reducing interlayer interference in multilayer holograms. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TR202000238A2 true TR202000238A2 (en) | 2021-07-26 |
Family
ID=76788726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TR2020/00238A TR202000238A2 (en) | 2020-01-08 | 2020-01-08 | Method for reducing interlayer interference in multilayer holograms. |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP4088092A4 (en) |
| TR (1) | TR202000238A2 (en) |
| WO (1) | WO2021141565A2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114895542B (en) * | 2022-04-27 | 2023-11-21 | 安徽大学 | Non-iterative rapid generation method of three-dimensional calculation hologram |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LT4842B (en) * | 1999-12-10 | 2001-09-25 | Uab "Geola" | Universal digital holographic printer and method |
| US6646773B2 (en) * | 2001-05-23 | 2003-11-11 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Digital micro-mirror holographic projection |
| WO2005099386A2 (en) * | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Holographic projector |
-
2020
- 2020-01-08 TR TR2020/00238A patent/TR202000238A2/en unknown
-
2021
- 2021-02-23 WO PCT/TR2021/050164 patent/WO2021141565A2/en not_active Ceased
- 2021-02-23 EP EP21738362.9A patent/EP4088092A4/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP4088092A2 (en) | 2022-11-16 |
| EP4088092A4 (en) | 2023-02-22 |
| WO2021141565A3 (en) | 2022-01-06 |
| WO2021141565A2 (en) | 2021-07-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | Towards real-time photorealistic 3D holography with deep neural networks | |
| Blinder et al. | The state-of-the-art in computer generated holography for 3D display | |
| Shi et al. | Near-eye light field holographic rendering with spherical waves for wide field of view interactive 3D computer graphics. | |
| Yamaguchi et al. | Volume hologram printer to record the wavefront of three-dimensional objects | |
| Bove | Display holography's digital second act | |
| US20050286101A1 (en) | Holographic projector | |
| US20230324705A1 (en) | Image Projection | |
| CN106707680B (en) | A kind of holographic projection methods based on light field | |
| CA2364601A1 (en) | Computer-assisted hologram forming method and apparatus | |
| CN116339099A (en) | Method for computing holograms of virtual images of optical systems | |
| Zhang et al. | Three-dimensional display technologies in wave and ray optics: a review | |
| Leister et al. | Full-color interactive holographic projection system for large 3D scene reconstruction | |
| Wang et al. | Enhanced resolution of holographic stereograms by moving or diffusing a virtual pinhole array | |
| Oi et al. | Three-dimensional reflection screens fabricated by holographic wavefront printer | |
| Ohsawa et al. | Computer-generated holograms using multiview images captured by a small number of<? A3B2 show [pmg: line-break justify=" yes"/]?> sparsely arranged cameras | |
| Ma et al. | Resolution-improved holographic stereogram for dual-view 3D display based on integral imaging | |
| Fujimori et al. | Wide-viewing-angle holographic 3D display using lens array for point cloud data | |
| US9811052B2 (en) | Hologram generation apparatus and method | |
| WO2001014937A1 (en) | Volume holograms in transparent materials | |
| CN111830811A (en) | High-definition three-dimensional holographic display method and realization device based on diffraction field superposition | |
| Kato et al. | An electro holography using reflective LCD for enlarging visual field and viewing zone with the Fourier transform optical system in CGH | |
| TR202000238A2 (en) | Method for reducing interlayer interference in multilayer holograms. | |
| Symeonidou et al. | Three-dimensional rendering of computer-generated holograms acquired from point-clouds on light field displays | |
| Sánchez et al. | Design, development, and implementation of a low-cost full-parallax holoprinter | |
| Zhang et al. | Fast generation of 360-degree cylindrical photorealistic hologram using ray-optics based methods |