La nuova stampante crea ologrammi colorati estremamente realistici utilizzando i laser

Di The Optical Society1 novembre 2019

La nuova stampante utilizza laser a onda continua a bassa potenza per creare ologrammi su un materiale fotografico altamente sensibile sviluppato dai ricercatori. Credito: C Yves GENTET

I ricercatori hanno sviluppato una nuova stampante che produce ologrammi digitali 3D con un livello di dettaglio e colori realistici senza precedenti. La nuova stampante potrebbe essere utilizzata per realizzare riproduzioni a colori ad alta risoluzione di oggetti o scene per esposizioni di musei, modelli architettonici, opere d'arte o pubblicità che non richiedono occhiali o ausili visivi speciali.

"Il nostro progetto di ricerca durato 15 anni mirava a costruire una stampante per ologrammi con tutti i vantaggi delle tecnologie precedenti eliminando al tempo stesso gli inconvenienti noti come laser costosi, velocità di stampa lenta, campo visivo limitato e colori non saturi", ha affermato il leader del gruppo di ricerca Yves Gentet di Olografia definitiva in Francia. "Abbiamo raggiunto questo obiettivo creando la stampante CHIMERA, che utilizza laser commerciali a basso costo e stampa ad alta velocità per produrre ologrammi con colori di alta qualità che abbracciano un'ampia gamma dinamica."

Nella rivista Applied Optics della Optical Society (OSA), i ricercatori descrivono la nuova stampante, che crea ologrammi con ampi campi visivi e parallasse completa su uno speciale materiale fotografico da loro progettato. Gli ologrammi di parallasse completa ricostruiscono un oggetto in modo che sia visibile in tutte le direzioni, in questo caso con un campo visivo che si estende su 120 gradi.

La stampante può creare ologrammi da modelli 3D generati dal computer o da scansioni acquisite con uno scanner dedicato sviluppato dai ricercatori. Gli ologrammi di alta qualità possono essere utilizzati anche come master per produrre copie olografiche.

Durante lo sviluppo della nuova stampante olografica, i ricercatori hanno studiato attentamente due tecnologie di stampante olografica precedentemente sviluppate per comprenderne vantaggi e svantaggi.

"Le aziende coinvolte nello sviluppo delle prime due generazioni di stampanti alla fine hanno dovuto affrontare limitazioni tecniche e hanno chiuso", ha affermato Gentet. "Il nostro piccolo gruppo autofinanziato ha scoperto che era fondamentale sviluppare un materiale fotografico altamente sensibile con una grana molto fine piuttosto che utilizzare un materiale rigido disponibile in commercio come i sistemi precedenti."

I ricercatori hanno sviluppato un nuovo sistema che stampa ologrammi come quello mostrato con un livello di dettaglio e colori realistici senza precedenti. Credito: C Yves GENTET

La stampante CHIMERA utilizza laser a onda continua rossi, verdi e blu a bassa potenza disponibili in commercio con otturatori che regolano l'esposizione per ciascun laser nel giro di pochi millisecondi. I ricercatori hanno inoltre creato uno speciale sistema meccanico antivibrante per evitare che la lastra olografica si muova durante la registrazione.

Gli ologrammi vengono creati registrando piccoli elementi olografici noti come hogel, uno dopo l'altro utilizzando tre modulatori di luce spaziale e una testina di stampa ottica a colori progettata su misura che consente la parallasse di 120 gradi. Dopo la stampa, gli ologrammi vengono sviluppati in bagni chimici e sigillati per protezione.

La dimensione hogel può essere commutata tra 250 e 500 micron e la velocità di stampa regolata da 1 a 50 hertz (Hz). Ad esempio, se viene utilizzata una dimensione hogel di 250 micron, la velocità di stampa massima è di 50 Hz. A questa velocità occorrerebbero 11 ore per stampare un ologramma di 30 x 40 centimetri, circa la metà del tempo necessario con i sistemi precedenti basati su laser pulsati.

I ricercatori hanno utilizzato la nuova tecnologia per stampare ologrammi che misuravano fino a 60 x 80 centimetri (24 x 31 pollici) mostrando vari oggetti a colori tra cui giocattoli, una farfalla e un oggetto da museo.

"Il nuovo sistema offre un campo visivo molto più ampio, una risoluzione più elevata e una resa cromatica e una gamma dinamica notevolmente migliori rispetto ai sistemi precedenti", ha affermato Gentet. "Il materiale olografico a colori che abbiamo sviluppato offre luminosità e chiarezza migliorate, mentre i laser a onda continua a bassa potenza rendono il sistema facile da usare."

I ricercatori affermano che con il miglioramento della tecnologia, in particolare del software 3D, potrebbe essere possibile espandere il loro approccio alla stampa di ologrammi ad applicazioni mediche o ad altre applicazioni avanzate.