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Microscopio olografico Gigapixel realizzato con uno scanner di carta A4
Gli ologrammi affascinano le persone per la loro capacità di visualizzare informazioni tridimensionali in un'unica immagine bidimensionale. Ma creare ologrammi è difficile, soprattutto a causa dell'enorme quantità di informazioni che devono essere catturate per ottenere una risoluzione decente.
Non era un problema ai tempi della fotografia vecchio stile perché la pellicola fotografica aveva una risoluzione che faceva vergognare le fotocamere digitali. Ma i CCD elettronici necessari per svolgere lo stesso lavoro devono avere capacità gigapixel, cosa che è possibile solo con le apparecchiature più costose.
Gli astronomi, ad esempio, hanno chip CCD con oltre 0,1 gigapixel. Ma le migliori fotocamere digitali hanno solo capacità megapixel, il che significa che gli olografi devono fare affidamento su protocolli di scansione complessi per ottenere risultati decenti.
Oggi, Tomoyoshi Shimobaba della Chiba University in Giappone, e alcuni amici, affermano di aver scoperto come acquisire ologrammi ad alta risoluzione senza utilizzare costose fotocamere digitali. Invece, questi ragazzi hanno costruito un microscopio olografico digitale con risoluzione gigapixel usando solo un laser e uno scanner digitale economico.
La configurazione non potrebbe essere più semplice. Il modo più semplice per creare un ologramma è il cosiddetto metodo in linea. Ciò comporta il posizionamento del laser, del campione e del supporto di registrazione in linea l'uno con l'altro. Il laser illumina e oltrepassa il campione. Qualsiasi luce diffratta dal campione interferisce anche con la luce non diffratta, creando uno schema di interferenza.
Il compito difficile è registrare questo modello di interferenza con la risoluzione richiesta. Ma Shimobaba e compagni lo hanno fatto con uno scanner consumer standard A4 in grado di registrare a 4800 dpi.
Questo è il tipo di scanner che probabilmente sta accumulando polvere sulla tua libreria o dietro la tua scrivania. Funziona utilizzando una singola riga di CCD sensibili alla luce che scansiona per tutta la lunghezza della pagina. In teoria, è in grado di raggiungere una risoluzione di 56.144 x 39.698 pixel. Sono oltre 2 gigapixel.
Questi ragazzi hanno usato la loro attrezzatura per creare ologrammi leggermente più piccoli con 0,43 gigapixel. Hanno registrato un bersaglio di prova dell'aeronautica americana del 1951 e ologrammi di una formica e una pulce d'acqua.
È un lavoro divertente che consente a quasi tutti di realizzare un ologramma digitale ad alta risoluzione a un costo contenuto.
Una sfida che devono affrontare è l'elaborazione dell'enorme quantità di informazioni generate dagli ologrammi. Shimobaba e i suoi amici hanno qualche consiglio qui. Dicono che un metodo di elaborazione dei dati noto come diffrazione di Fresnel a doppio passaggio a banda limitata riduce significativamente il carico computazionale rispetto alla tecnica tradizionale nota come metodo dello spettro angolare.
In questo modo hanno ridotto il tempo di elaborazione per ricostruire l'immagine su un PC standard da 350 secondi a soli 177.
L'unico problema ora è trovare un buon modo per visualizzare questi ologrammi. I monitor per computer standard con una risoluzione di 1920 x 1080 pixel semplicemente non tagliano la senape quando si tratta di visualizzare ologrammi gigapixel.
Speriamo che qualcuno trovi presto una via d'uscita economica anche da questo enigma.
Rif: http://arxiv.org/abs/1305.6084 : Microscopia olografica digitale in linea Gigapixel utilizzando uno scanner di consumo