Nova impressora cria hologramas coloridos extremamente realistas usando lasers

Por The Optical Society, 1º de novembro de 2019

A nova impressora usa lasers de onda contínua de baixa potência para criar hologramas em um fotomaterial altamente sensível desenvolvido pelos pesquisadores. Crédito: C Yves GENTET

Pesquisadores desenvolveram uma nova impressora que produz hologramas 3D digitais com um nível de detalhes sem precedentes e cores realistas. A nova impressora pode ser usada para fazer recriações coloridas em alta resolução de objetos ou cenas para exibições em museus, maquetes arquitetônicas, obras de arte ou anúncios que não exijam óculos ou recursos especiais de visualização.

"Nosso projeto de pesquisa de 15 anos visava construir uma impressora de holograma com todas as vantagens das tecnologias anteriores, eliminando as desvantagens conhecidas, como lasers caros, baixa velocidade de impressão, campo de visão limitado e cores não saturadas", disse o líder da equipe de pesquisa Yves Gentet da Holografia definitiva na França. "Conseguimos isso criando a impressora CHIMERA, que usa lasers comerciais de baixo custo e impressão de alta velocidade para produzir hologramas com cores de alta qualidade que abrangem uma ampla faixa dinâmica".

Na revista Applied Optics da The Optical Society (OSA), os pesquisadores descrevem a nova impressora, que cria hologramas com amplos campos de visão e paralaxe total em um material fotográfico especial que eles projetaram. Os hologramas de paralaxe total reconstroem um objeto para que seja visível em todas as direções, neste caso com um campo de visão de 120 graus.

A impressora pode criar hologramas a partir de modelos 3D gerados por computador ou de digitalizações adquiridas com um scanner dedicado desenvolvido pelos pesquisadores. Os hologramas de alta qualidade podem até ser usados ​​como mestres para produzir cópias holográficas.

Ao desenvolver a nova impressora de holograma, os pesquisadores estudaram cuidadosamente duas tecnologias de impressora holográfica desenvolvidas anteriormente para entender suas vantagens e desvantagens.

"As empresas envolvidas no desenvolvimento das duas primeiras gerações de impressoras acabaram enfrentando limitações técnicas e fecharam", disse Gentet. “Nosso pequeno grupo autofinanciado descobriu que era fundamental desenvolver um fotomaterial altamente sensível com um grão muito fino, em vez de usar um material rígido disponível comercialmente como os sistemas anteriores”.

Os pesquisadores desenvolveram um novo sistema que imprime hologramas como o mostrado com um nível de detalhes sem precedentes e cores realistas. Crédito: C Yves GENTET

A impressora CHIMERA usa lasers de onda contínua vermelhos, verdes e azuis de baixa potência disponíveis comercialmente com obturadores que ajustam a exposição de cada laser em questão de milissegundos. Os pesquisadores também criaram um sistema mecânico especial antivibração para evitar que a placa holográfica se mova durante a gravação.

Os hologramas são criados registrando pequenos elementos holográficos conhecidos como hogels, um após o outro, usando três moduladores de luz espacial e uma cabeça de impressão óptica colorida personalizada que permite a paralaxe de 120 graus. Após a impressão, os hologramas são desenvolvidos em banhos químicos e lacrados para proteção.

O tamanho hogel pode ser alternado entre 250 e 500 mícrons e a taxa de impressão ajustada de 1 a 50 hertz (Hz). Por exemplo, se for usado um tamanho hogel de 250 mícrons, a velocidade máxima de impressão é de 50 Hz. Nessa velocidade, seriam necessárias 11 horas para imprimir um holograma de 30 por 40 centímetros, cerca de metade do tempo que levaria com sistemas anteriores baseados em lasers pulsados.

Os pesquisadores usaram a nova tecnologia para imprimir hologramas que mediam até 60 por 80 centímetros (24 por 31 polegadas), mostrando vários objetos coloridos, incluindo brinquedos, uma borboleta e um objeto de museu.

"O novo sistema oferece um campo de visão muito mais amplo, resolução mais alta e reprodução de cores e faixa dinâmica visivelmente melhores do que os sistemas anteriores", disse Gentet. "O material holográfico colorido que desenvolvemos fornece brilho e clareza aprimorados, enquanto os lasers de onda contínua e de baixa potência tornam o sistema fácil de usar."

Os pesquisadores dizem que, à medida que a tecnologia melhora, especialmente o software 3D, pode ser possível expandir sua abordagem de impressão de holograma para aplicações médicas ou outras aplicações avançadas.