ホログラム

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背景

ホログラムは、適切な照明の下で、3次元画像を含んでいるように見える平らな表面です。ホログラムは、3次元画像を空中に投影することもできます。これは、触れることはできなくても写真を撮ることができるリアルな画像です。ホログラムは通常の方法ではコピーできないため、クレジットカード、運転免許証、入場券などの文書の偽造を防ぐために広く使用されています。ホログラムという言葉はギリシャ語のルーツ holos に由来します 全体とグラマを意味します メッセージを意味します。ホログラムを作成するプロセスは、ホログラフィーと呼ばれます。ホログラムが作成されると、レーザーからの光がフィルムまたは写真乾板に目的の物体の画像を記録します。

ホログラムには基本的に2種類あります。反射ホログラムは正面から照らして見るのに対し、透過ホログラムは背面から光を当てて見る。エンボスホログラムは、透過型ホログラムを鏡のような物質で裏打ちし、正面から照らしたときに見えるようにすることで作られています。動く物体を示すホログラムを作成することもできます。ステレオグラムと呼ばれるこれらのシーケンスは、通常3〜20秒の長さです。

ホログラムは物体の視覚的なイメージですが、写真とはかなり異なります。たとえば、オブジェクトを撮影する場合、写真の各部分には、元のオブジェクトの対応する部分の画像が含まれます。ただし、ホログラムの各セクションには、ホログラム上のセクションの位置に対応する視点から見た、元のオブジェクトの完全な画像が含まれています。したがって、透過ホログラムを含む透明なプレートが壊れた場合でも、異なる視点からではありますが、各ピースは画像全体を投影することができます。ホログラフィックプレートの上部近くからピースを使用すると、上から見た画像が生成され、プレートの下部近くからピースを使用すると、オブジェクトに向かって上向きに見ているような印象が得られます。

ホログラムのもう1つの興味深い特性は、レンズなどのオブジェクトの光学特性を保持することです。たとえば、蝶の前に配置された虫眼鏡のホログラムを作成することを検討してください。これらの物体のホログラフィック画像を見ると、虫眼鏡の画像を通して見た蝶の部分が拡大されていることがわかります。

ホログラフィックパッケージは、特定の製品の売上を増加させることが示されています。投影ホログラムは特に目を引くものであり、見本市や小売店で使用されています。それらは、非常にデリケートなオブジェクトや貴重なオブジェクトを表示するために使用できます。典型的な例は、1970年にニューヨーク市のカルティエ宝石店の外の歩道に映し出されたダイヤモンドで飾られた手の画像でした。それは、通りを歩く人々の注目を集めただけでなく、テレビのニュースクルーを魅了しました。実際、それは「悪魔の働き」だと思っていた傘をさす歩行者にも襲われました。別の例では、2,300歳のリンドウマンの壊れやすい頭蓋骨を繰り返し扱うのではなく、研究者はそのホログラフィック画像を研究しました。スコットランドヤードの法医学部門は、このホログラフィック画像を使用して、先史時代の人間の遺体の物理モデルを構築しました。ホログラフィーのさらに別のアプリケーションとして、元シカゴベアーズのフットボールコーチであるマイクディトカは、彼が直接そこにいることができなかったときに、彼のレストランで彼自身のホログラフィックポートレートを表示して、やや個人的なイメージを作成しました。

ホログラムは、機器への適度な投資のために愛好家が自宅で作成することができます。このプロセスでは、フィルムが露光されている間、機器の動きを防ぐためにレーザーと隔離テーブルが必要です。ホログラムも商業的に生産されており、大量に複製することができます。ストックアートワークを使用すると、大量生産用のマスターホログラムをわずか2,500ドルで作成できますが、カスタムアートワークを使用すると5,000ドルから10,000ドルの費用がかかります。画像の再現には、ボリュームに応じて1インチあたり1〜4セント（2.5 cm）のコストがかかります。これは、エンボスホログラムが1970年代後半に最初に販売されて以来、40％の減少を表しています。完成したホログラムは、感圧ラベル（各0.5〜1.5セント）またはホットスタンプ（各2〜5セント）として他のオブジェクトに貼り付けることができます。アートワークが完成したら、商用ホログラムのバッチを作成して複製するのに約3か月かかります。 1995年には2億ドル以上のエンボスホログラムが製造されたと推定されています。

歴史

最初のホログラムは、1947年に、ロンドンのインペリアルカレッジで働いていたハンガリー生まれの科学者であるデニスガボールによって作成されました。 Gaborは電子顕微鏡の設計を改良しようとしていました。彼は新しい技術を考案し、それを電子ビームで試す前に、フィルターをかけた光ビームでテストすることにしました。 Gaborは、光源を注意深くフィルタリングして透過ホログラムを作成しましたが、技術がコヒーレント光（単一周波数と単一波長で構成される光）を生成する方法を提供するまで、このプロセスは実用的ではありませんでした。レーザーは単一の色（周波数）の光を生成し、互いに同相で進む波を生成するため、ホログラムの生成は1960年にレーザーの発明で始まりました。

1962年、レーザーを使用してGaborのホログラフィー実験を再現し、ミシガン大学のEmmettLeithとJurisUpatnieksは、おもちゃの列車と鳥の透過ホログラムを作成しました。画像は鮮明で立体的でしたが、レーザーを照射することでしか見ることができませんでした。その同じ年、ソビエト連邦のUri N. Denisyukは、通常の電球からの光で見ることができる反射ホログラムを作成しました。スティーブンA.ベントンが通常の光で見ることができる最初の透過ホログラムを作成した1968年にさらなる進歩がありました。これがエンボスホログラムの開発につながり、一般的なホログラムの大量生産が可能になりました。

ガボールは最初のホログラムを作成してから約四半世紀後、1971年にこの功績によりノーベル物理学賞を受賞しました。翌年、ロイドクロスは、通常の動画フィルムから連続したフレームをにインプリントすることにより、移動ホログラムの最初の記録を作成しました。ホログラフィックフィルム。

原材料

個人が作成したホログラムは、通常、ハロゲン化銀乳剤でコーティングされた非常に高解像度の写真フィルムに露光されます。大量生産用に作成されたホログラムは、酸化鉄で前処理された後、フォトレジストでコーティングされたガラス板に露光されます。フォトレジスト材料は、ホログラムを作成するために使用される特定の波長の光に化学的に反応します。比較的低コストで入手できるため、ヘリウムネオンレーザーは、独自のホログラムを作成する個人によって最も一般的に使用されます。商用ホログラムメーカーは、ルビー、ヘリウム-カドミウム、またはクリプトン-アルゴンイオンなどのさまざまな種類のレーザーを使用しています。

露光後、フィルムまたはフォトレジストプレートは、写真で使用されるような化学現像剤で処理されます。ニッケルと銀の両方を使用して、ホログラムの複数のコピーをポリエステルまたはポリプロピレンフィルムにスタンプするために使用されるプロダクションマスターを作成します。エンボス加工されたホログラムの裏側に反射コーティングを作成するためにアルミニウムが使用されています。

デザイン

3次元の物理オブジェクトを使用して、ホログラムを作成できます。ホログラフィック画像は通常、元の画像と同じサイズです オブジェクト。これには、ホログラフィック画像に適したサイズの実際の被写体の詳細な縮尺モデルの構築が必要になる場合があります。あるいは、ホログラムとして複製されるアートワークをコンピューターで生成することもできます。その場合、ソフトウェアが画像ファイルのレーザー露光を一度に1ピクセルずつ制御します。 （ピクセルは、コンピューター画面またはプリントアウト上のグラフィックイメージを構成する個々のドットです。）

製造
プロセス

自宅でホログラムを作成する方法をアマチュアホログラファーに説明するさまざまなマニュアルが利用可能です。次の手順では、実際の3次元オブジェクトのホログラフィックイメージの商業的な大量生産について説明します。

マスタリング

• 1レーザーを使用して物体を照らし、反射光をフォトレジストプレートに落とします。同時に、レーザーからの参照ビームもフォトレジストプレートに直接当たります。これらの2つの光線の干渉パターンは、感光性コーティングと反応して、物体のホログラフィック画像を記録します。一般的な露光時間は1〜60秒です。写真撮影では、被写体やフィルムを少し動かすと画像がぼやけます。ただし、ホログラフィーでは、露光中にレーザー光の波長の4分の1の動き（可視光の波長は1メートルの4,000〜7,000億分の1）がある場合、露光されたプレートは空白になります（画像はまったく含まれません）。 ）。

  一般的なフォトレジストプレートには、6インチ（15.24 cm）の正方形の作業領域があります。 2つのエッジに0.5インチ（1.25 cm）のスペースを追加すると、プレートを所定の位置に固定できます。多くのホログラムはこれよりも小さいため、多数の個別の写真が1つのフィルムロールに露光されるのと同じように、複数の異なる画像を1つのプレートに「ギャング」（クラスター化）できます。

• 2元のホログラムが記録されているプレートをマスターと呼びます。露光後、マスターは標準的な写真現像液を使用して化学浴で処理されます。制作を進める前に、マスターは画像が正しく記録されていることを確認するために検査されます。レーザーとフォトレジスト上の現像液によって引き起こされる化学反応のため、現像されたプレートの表面はレコード盤の表面に似ています。 1インチあたり約15,000の溝（1 cmあたり600）があり、深さは約0.3ミクロン（1ミクロンは1000分の1ミリメートル）に達します。

電鋳

• 3マスターを治具（フレーム）に取り付け、銀色の塗料をスプレーして良好な導電性を実現します。ジグはニッケルの供給とともにタンクに下げられます。電流を流し、マスターにニッケルを電気メッキします。ジグをタンクから取り出し、 脱イオン水。金属マスターシムと呼ばれる薄いニッケルコーティングがマスタープレートから剥がされます。マスターホログラムのネガ画像が含まれています（ネガは実際には元のホログラムの鏡像です）。

  同様のプロセスを使用して、数世代のシムが作成されます。金属製のマスターシムで作られたものは「祖母」と呼ばれ、元のホログラムのポジ画像が含まれています。この段階で、元の画像の多数のコピーが1つのシムに「結合」（行に複製）され、1回の印象で複数のコピーを印刷するために使用できます。連続世代のシムは、「母親」、「娘」、「スタンパーシム」として知られています。これらの世代はオリジナルのネガティブイメージとポジティブイメージを交互に繰り返すため、スタンパーシムはネガティブイメージであり、実際の生産実行中に最終製品のホログラムを印刷するために使用されます。

エンボス加工

• 4エンボス加工機にはスタンパーシムが取り付けられています。アクリルコーティングで滑らかにされたポリエステルフィルム（または同様の材料）のロールが機械に通されます。強い熱と圧力の下で、シムはホログラフィック画像を2500万分の2ミリメートルの深さまでフィルムに押し付けます。エンボス加工されたフィルムはロールに巻き戻されます。

  

メタライゼーション

• 5エンボス加工されたフィルムのロールがチャンバーにロードされ、そこから空気が除去されて真空が生成されます。チャンバーには、2,000°F（1,093°C）に加熱することで気化するアルミニウムワイヤーも含まれています。シートは、別のロールに巻き戻されるときに気化したアルミニウムにさらされ、その過程でアルミニウムでコーティングされます。真空チャンバーから取り出した後、フィルムは高温真空条件下で失われた水分を回復するために処理されます。フィルムにラッカーのトップコーティングを施して、インクでインプリントできる表面を作成します。フィルムのロールは、幅が92インチ（2.3 m）にもなる可能性があり、より狭いロールにスライスされます。

変換

• 6使用されたフィルムの種類と製造されている製品の種類に応じて、1つまたは複数の仕上げステップが実行される場合があります。例えば、フィルムを板紙にラミネートして強度を与えることができる。フィルムはまた、最終製品に望ましい形状にカットされ、メッセージとともに印刷される場合があります。感熱性または感圧性の接着剤がホログラムの裏側に塗布され、他の物体に貼り付けられたり、ステッカーとして使用されたりします。

仕上げ

• 7ホログラムは他の製品に添付されているか、カウントされて出荷用に梱包されています。

未来

今日、ホログラムの最も一般的な用途は、消費者向け製品や広告素材です。珍しいアプリケーションもいくつかあります。たとえば、一部の軍用機では、パイロットは目の前に投影されたホログラフィックディスプレイを使用して、フロントガラスを通して見ながら計器を読み取ることができます。自動車メーカーは、自社の車にも同様のディスプレイを検討しています。

ホログラムは可視光なしで作成できます。紫外線、X線、音波をすべて使用して作成できます。マイクロ波ホログラフィーは、天文学で深宇宙からの電波を記録するために使用されています。音響ホログラフィは、超音波を使用して女性の子宮内の胎児の画像を生成するのと同じように、固体の物体を調べて画像を記録することができます。 X線などの短波で作成されたホログラムは、分子や原子と同じくらい小さい粒子の画像を作成できます。

ホログラフィックテレビは、今後10年以内にパフォーマーを視聴者の家に映し出す可能性があります。光ファイバ通信システムは、現実的な訪問のために、人々のホログラフィック画像を友人の遠くの家に送信することができます。 CD-ROMテクノロジーが光学的手法を使用して大量のコンピューター情報を比較的小さなディスクに保存するように、3次元ホログラフィックデータストレージシステムはストレージ容量にさらに革命をもたらします。この技術は、角砂糖の大きさの空間に米国議会図書館の内容に相当する量の情報を保存すると推定されています。