Pravé trojrozměrné obrazy, hologramy, lze dnes vytvořit několika způsoby. Ani jeden z nich ale není příliš praktický a nedočkal se skutečně širokého využití. Nová technologie, představená v posledním vydání časopisu Science (pouze placený přístup) má prý přispět ke změně.
Rozpůlený laser
První hologramy vytvořili odborníci v 60. letech pomocí laseru a "kinofilmu", tedy materiálu citlivého na světlo. Systém je na pohled poměrně jednoduchý. Laserový paprsek se rozdělí na dva. Jeden se před dopadem na "film" odráží od snímaného předmětu, druhý na něj dopadá přímo (či spíše přes soustavu zrcadel).
Obraz tak obsahuje nejen informaci o intenzitě světla, ale i o fázovém rozdílu mezi světlem odraženým od předmětu a dopadajícím přímo. Ač je to pro laika k neuvěření, takový záznam pak umožňuje vytvořit 3D obraz osvíceného předmětu.
Květ růže zachycený jenom v zelené. Příklad toho, jak hologram vypadá, pokud na něj dopadá bílé světlo jenom z jednoho směru (a excituje jenom některé elektrony ve vrstvě kovu nad fotosensitivním materiálem)
Stačí záznamové médium osvítit laserem o stejné vlnové délce, jakou byl pořízen záznam. Výsledkem jsou trvalé, neměnné obrazy. A to ještě monochromatické, protože k záznamu se používal laser o jediné vlnové délce a tedy i barvě. V posledních několika letech se objevily i první pohyblivé (samozřejmě monochromatické) hologramy, ale zatím jde jen o experimentální systémy, které provozuje doslova jen pár špičkových světových pracovišť.
Podstatně častěji se objevují i lisované hologramy (vypadají jako stříbrně lesklé nálepky) se skutečným 3D efektem. Jde o tzv. duhové (Bentonovy) hologramy. Bohužel ani u nich pozorovatel nevidí všechny barvy najednou.
Hologram tvoří několik vrstev nad sebou. Na každé z nich se vytváří jenom monochromatický obraz. Každá vrstva poskytuje 3D obraz jenom pod určitým rozmezím úhlů. Tato rozmezí se sice částečně překrývají, ale "duhový" efekt několika barev je viditelný jen pokud pohneme hologramem (nebo hlavou). Když tedy točíme hologramem v rukou, postupně se nám před očima vytváří 3D obraz z různých barev, někdy několika najednou.
Duhové hologramy ovšem lze takto vizuálně obejít jen ve vodorovné rovině. Při pohybu nahoru a dolů trojrozměrný obraz nevydrží.
A teď na bílo, prosím
Ve čtvrtečním vydání časopisu Science představil japonský tým kolem Satoshiho Kawaty z Osaky holografický systém, který dává hologramům barvu zcela novým způsobem. Na přehrávání jim navíc stačí jenom bíle světlo.
Pro vytvoření záznamu je stále zapotřebí laser. Buď lze použít tři lasery najednou, nebo je možné použít tři ozáření jediným laserem postupně ze tří různých směrů. Jejich systém je konstruován tak, že ozáření z každé strany slouží k záznamu jedné ze tří základních barev (zelené, modré a červené).
Papírová skládačka z modrého období týmu profesora Satoshiho Kawaty. I to je příklad ozáření hologramu jenom z jednoho směru.
K zobrazování předmětu už stačí pouze obyčejné, bílé světlo, tvrdí autoři. A to vše díky novátorskému materiálu v oboru holografie. Základem záznamové vrstvy, kterou japonský tým použil, je stále fotosensitivní vrstva, ale potažená tenkou vrstvou kovu, například zlatem nebo stříbrem. Ta obsahuje množství volných elektronů, které dopadající záření (tedy světlo) snadno nabudí.
Přesně k tomu dojde při zobrazení hologramu. Světlo nabudí volné elektrony a jejich následný pohyb, a kmitání (jev, který se označuje jako povrchové plasmony) vyvolává zaznamenaný předmět v celé trojrozměrnosti i barvách. Postup vytváří zatím jen statické obrazy, a tak bohužel neřeší velký problém holografie, tedy zobrazování pohybu.
Displej, kteří japonští vědci použili ve své práci.
Malý krok pro holografie a velký pro koho?
Je to ale zajímavý vědecký úspěch. Mohl by vést k vytváření jasnějších a přesnějších obrazů, které se jeví jako skutečně třírozměrné při pohledu z mnoha stran. "Pozorovatel vidí všechny barvy najednou. Všechny se rekonstruují do směru pozorování, takže při pohybu hlavou nepřechází obraz plynule z jedné falešné barvy do druhé, jako je tomu u duhového čili Bentonova hologramu," říká odbornice na holografii Šárka Němcová z ČVUT. Jisté zkreslení zůstává, ale je podstatně menší.
Postup má i svoje nevýhody. Jednou z nich jsou například problémy se zvětšováním celého systému. Zatím se podařilo vytvořit jen obrazy velikosti zhruba 7 × 12 centimetrů. Kdyby se měl obraz zvětšit, musel by se rychle zvětšovat i systém rekonstrukce obrazu (tedy osvětlení, které umožňuje, aby byl obraz vidět).
Při zobrazování hologramu se musí do systému zavést světlo zespodu, a to ze tří stran, pravidelně po 120 stupních. (Pod hologramem je hranol, na kterém je hologram "přilepený" emulzí.) "Zajistit osvětlení ze tří stran je těžké, prostorově náročnější a nešikovné," říká Šárka Němcová a dodává: "To na VISA kartu prostě nenalepíte."
Nejzajímavější na celém objevu ovšem je, že japonští vědci dokázali v holografii využít jiný fyzikální jev, než se dosud využíval. Může se ukázat, že jde o slepou uličku. Není ale ani vyloučeno, že postup nakonec poskytne holografii nový, důležitý impuls. Potřebovala by to. Obor nabízí velké možnosti, ale co se týče jejich realizace, zůstává v podstatě už desítky let za očekáváním.
