211service.com
Gigapixel holografisk mikroskop lavet af A4 papirscanner
Hologrammer fascinerer mennesker på grund af deres evne til at vise tredimensionel information i et enkelt todimensionalt billede. Men at lave hologrammer er svært, hovedsageligt på grund af den enorme mængde information, der skal fanges for at få en anstændig opløsning.
Det var ikke et problem i tiden med gammeldags fotografering, fordi fotografisk film havde en opløsning, der gjorde digitale kameraer til skamme. Men de elektroniske CCD'er, der kræves for at udføre det samme arbejde, skal have gigapixel-kapacitet, noget der kun er muligt med det dyreste udstyr.
Astronomer har for eksempel CCD-chips med over 0,1 gigapixel. Men de bedste digitale kameraer har kun megapixel-kapacitet, hvilket betyder, at holografer er nødt til at stole på komplekse scanningsprotokoller for at få anstændige resultater.
I dag siger Tomoyoshi Shimobaba ved Chiba University i Japan og et par venner, at de har fundet ud af, hvordan man tager højopløselige hologrammer uden at bruge dyre digitale kameraer. I stedet har disse fyre bygget et digitalt holografisk mikroskop med gigapixel opløsning ved hjælp af kun en laser og en billig digital scanner.
Opsætningen kunne næsten ikke være mere grundlæggende. Den enkleste måde at lave et hologram på er den såkaldte in-line metode. Dette involverer at placere laseren, prøven og optagemediet på linje med hinanden. Laseren skinner på og forbi prøven. Ethvert lys, der diffrakteres af prøven, interfererer også med udiffrakteret lys, hvilket skaber et interferensmønster.
Den vanskelige opgave er at registrere dette interferensmønster med den nødvendige opløsning. Men Shimobaba og venner har gjort det med en standard A4-forbrugerscanner, der er i stand til at optage ved 4800 dpi.
Det er den slags scanner, der sandsynligvis samler støv på din bogreol eller bag dit skrivebord. Den fungerer ved hjælp af en enkelt linje af lysfølsomme CCD'er, som den scanner ned langs siden. Teoretisk set er den i stand til at opnå en opløsning på 56.144 x 39.698 pixels. Det er over 2 gigapixel.
Disse fyre har brugt deres udstyr til at lave hologrammer, der er lidt mindre end dette med 0,43 gigapixel. De har optaget et testmål fra US Air Force fra 1951 samt hologrammer af en myre og en vandloppe.
Det er underholdende arbejde, der gør det muligt for næsten enhver at lave et digitalt hologram i høj opløsning til lave omkostninger.
En udfordring, de står over for, er at behandle den enorme mængde information, som hologrammer genererer. Shimobaba og venner har nogle råd her. De siger, at en databehandlingsmetode kendt som båndbegrænset dobbelttrins Fresnel-diffraktion reducerer beregningsbelastningen betydeligt sammenlignet med den traditionelle teknik kendt som vinkelspektrummetoden.
På denne måde reducerede de behandlingstiden for at rekonstruere billedet på en standard pc fra 350 sekunder til kun 177.
Det eneste problem nu er at finde en god måde at vise disse hologrammer på. Standard computerskærme med en opløsning på 1920 x 1080 pixels skærer simpelthen ikke sennep, når det kommer til at vise gigapixel hologrammer.
Lad os håbe, at nogen snart finder en billig vej ud af denne gåde.
Ref: http://arxiv.org/abs/1305.6084 : Gigapixel inline digital holografisk mikroskopi ved hjælp af en forbrugerscanner