Il Mio Obiettivo è Di Farne A Meno

[rolli]

non e' una crisi di identita'.......  e' un post di ottica: perche' serve l'obiettivo?

questo topic è stato scritto 10 anni fa e postato in un altro luogo. l’ho trovato oggi e rileggendolo mi è parso un peccato lasciarlo alla deriva e quindi lo ripropongo qui

la domanda me la sono posta molti anni fa visitando le primissime mostre di olografia e scoprendo con sorpresa che per fare gli ologrammi l'obiettivo (in principio) non serve. Diavolo, mi sono detto, se gli ologrammi registrano anche la profondita', come mai non ho bisogno di obiettivi?
La cosa che inoltre mi ha oltremodo stupito e' la seguente: se io taglio a meta' un ologramma diciamo di un ritratto cosa mi aspetto? Uno potrebbe rispondere beh la meta' sopra sara' l'ologramma degli occhi, quella sotto della bocca (per semplificare).
NO!
tutte e due le meta' diventano ologrammi di tutto il soggetto ritratto....

Perche'?

Andiamo con ordine:
immaginiamo un oggetto da "ritrarre" di dimensioni contenute. Quando la luce incide su di esso ogni suo punto diventa sorgente di luce diffusa (gli inglesi dicono scattered e gli italiani tecnico/scientifici hanno coniato la brutta parola "scatterata"). Questi "coni" di luce diffusa si propagano verso lo spazio dove io intendo registrarli ma mentre si propagano interferiscono l'un l'altro creando quella che viene chiamata la figura di diffrazione.

Questa non e' propriamente una figura come noi la intendiamo perche' se io piazzassi una pellicola fotografica grande formato in quella regione e poi la sviluppassi, non vedrei niente di riconoscibile. La pellicola reagisce all'intensita' dell'onda luminosa ma non alla fase e questa informazione la perdo.

La perdo con le macchine fotografiche e anche con l'occhio.. perche'?  In soldoni perche' voglio registrare una cosa 3D con un sensore 2D.

Cosa posso fare? O registro in 3D (le lastre olografiche si impressionano nello spessore quindi anche in profondita') o estraggo dalla figura di diffrazione un contenuto "ridotto" a bidimensionale.

Quindi del fronte d'onda complesso proveniente da un soggetto io mi limito ad evidenziarne i contenuti che appartengono ad un suo piano e a restituirli su un mio piano. Il suo piano e' il piano che mettero' a fuoco, il mio piano la pellicola o il ccd.
In pratica riprendo il cono di luce divergente proveniente da un punto e lo converto in un cono di luce convergente sul mio sensore: questo fa l'obiettivo.

Solo tramite questa operazione ci sara' una corrispondenza 1:1 tra i punti della pellicola che registra l'immagine ed il piano di messa a fuoco. Tale corrispondenza ricrea l'immagine bidimensionale come noi siamo abituati a considerare... Il nostro occhio fa lo stesso lavoro ed il cervello estrae informazioni 3D da 2 immagini 2D prese da punti di vista diversi.

L'olografia non funziona cosi': essa registra la figura di diffrazione in 3D. Se la lastra viene osservata come una foto 2D non mostra proprio niente di intelleggibile ma se viene illuminata opportunamente in modo da ricreare nello spazio la figura di diffrazione che ha registrato..... noi la vediamo in 3D
senza obiettivi ne' nella registrazione, ne' nella riproduzione...

Quindi la risposta potrebbe essere una cosa cosi':  Il nostro corpo ha dei sensori molto efficienti ma che "campionano" parzialmente gli stimoli.
Cosi di un suono precepiamo solo certe frequenze, dello spettro solo certi "colori", dell'immagine 3D "solo" due immagini 2D....

Questo viene ottenuto con il processo di "messa a fuoco" in modo che l'obiettivo/cristallino si concentri solo su un piano del soggetto e lo renda al meglio sulla pellicola/retina. La figura di diffrazione invece conterrebbe tutti i piani con l'informazione di dove stanno e quindi della profondita'

Noi, copiando dai nostri occhi, abbiamo realizzato prima i sensori 2D che hanno bisogno dell'obiettivo.... Solo successivamente e con grande sforzo quelli 3D che peraltro non sono mai diventati di uso comune.

A cosa servono gli obiettivi quindi?

Risponderei... a rendere intelleggibile cio' che e' estremamente complicato (la figura di diffrazione).

Cosa si perde? beh ......la profondita' e tutti i piani diversi da quello di messa a fuoco.   E scusate se e' poco!



PS in realta' i piani vicini a quello di messa a fuoco non sono "persi" ma vengono resi con sempre minor dettaglio tanto piu' sono lontani da esso... fino a diventare come lo sfondo di certi bei ritratti: una nuvola inintelleggibile. Belli in effetti perche' ci si focalizza l'attenzione sugli occhi della persona ritratta ma dal punto di vista dell'informazione contenuta in quell'onda luminosa.... l'obiettivo ne ha fatto scempio!

(continua)

[alfredo bs]

fin qui ho letto
qualcosa ho capito e qualcosa no, ma va bene così :)

sicuramente argomento interessante

[rolli]

la sorgente per registrare gli ologrammi deve essere coerente cioè deve essere un laser...
non perchè sia molto intensa, neanche molto focalizzata (direi anzi diffusa), ma perchè coerente, appunto.

In physics, coherence is a property of waves, that enables stationary (i.e. temporally and spatially constant) interference. ......
When interfering, two waves can add together to create a larger wave (constructive interference) or subtract from each other to create a smaller wave (destructive interference), depending on their relative phase. Two waves are said to be coherent if they have a constant relative phase. The degree of coherence is measured by the interference visibility, a measure of how perfectly the waves can cancel due to destructive interference.

Due onde coerenti devono avere una relazione di fase costante, e quindi il primo requisito è che abbiano rigorosamente la stessa frequenza.
Ma questo ancora non basta. Se immaginiamo che la sorgente generi luce a “pacchetti” o “treni” d’onda, questi devono essere sufficientemente lunghi da non interferire l’un l’altro, cancellandosi

la luce laser puo' dunque essere focalizzata molto e resa molto intensa, o propagare su lunghe distanze senza decadere apprezzabilmente proprio per l’elevata corenza. Cioè i vari treni d'onda emessi dalla sostanza che emette “laser" sono in fase e tali rimangono su lunghe distanze.... anche diversi metri.

Ma perche' deve essere coerente la sorgente di registrazione di un ologramma?



innanzitutto notiamo, anche se questo è uno schema semplificato, l'assenza di lenti e obiettivi. c'è solamente un prisma o uno specchio parzialmente riflettente per separare il fascio. Uno dei due contributi investe il soggetto e la componente diffusa (la sua figura di  diffrazione) viene raccolta dalla lastra. L'altra serve come riferimento per impressionare nella lastra (anche negli strati profondi) una distribuzione di "frange" di interferenza tra il riferimento e lo scattering dall'oggetto. Affinche' tutto funzioni come reticolo  che ricrea l'immagine 3d in fase di visualizzazione non devono esserci sfasamenti casuali tra i due contributi.
Quindi il laser deve avere una "lunghezza di coerenza" almeno pari o superiore alla differenza tra il piu' breve ed il piu' lungo cammino di figura.. Se l'oggetto è piccolo basta un puntatore per lavagna che trovi ormai nell'uovo a pasqua, ma se l'oggetto è grande può essere richiesto un laser di alta qualità.
(continua)

[rolli]

fin qui ho letto
qualcosa ho capito e qualcosa no, ma va bene così :)

sicuramente argomento interessante

[rolli]

Nella lastra, abbiamo detto, si è formato un reticolo di chiari-scuri anche nel senso della profondità (infatti vengono chiamate lastre non pellicole). Cosa succede se io illumino la lastra da dove avevo il fascio di riferimento prima?
Beh wikipedia fa una piccola trattazione matematica, ma il succo è che tra i vari contributi che vengono prodotti c'è l'onda coniugata del soggetto




Bene, se uno va a vedersi cos'è un onda coniugata trova:

..... to exactly reverse the propagation direction and phase variation of a beam of light. The reversed beam is called a conjugate beam, and thus the technique is known as optical phase conjugation (also called time reversal, wavefront reversal and retroreflection).

Se io mi mettessi davanti a uno specchio a coniugazione ottica di fase mi sarebbe impossibile vedermi o meglio mi vedrei la retina, perchè ciascun raggio che colpisce lo specchio tornerebbe indietro lungo la direzione da dove proveniva e all'occhio giungerebbero solo i raggi che dall'occhio sono partiti.

Per l'olografia non è tanto la funzione di specchio che è implicata quanto il fatto che la lastra ricostruisce il "fronte d'onda inverso" del soggetto, cioè la figura di diffrazione si ricrea oltre la lastra esattamente (in principio) uguale alla figura di diffrazione dell'oggetto originario.

c'è bisogno del laser anche per vederla ? no perchè il reticolo formatosi nella lastra seleziona la lunghezza d'onda con il quale è stato impressionato e "elimina" le altre. Quindi funziona anche illuminato in luce bianca....... pero' lo si vede del colore del laser con il quale è stato impressionato.

Concludo con wikipedia:
It should be clear from this why a hologram is not a 3D photograph. A photograph records an image of the recorded scene from a single viewpoint, which is defined by the position of the camera lens. The hologram is not an image, but an encoding system which enables the scattered light field to be reconstructed.

Dovrebbe quindi risultare chiaro che un ologramma non è una fotografia 3D. Una foto registra un immagine della scena da un singolo punto di vista definito dalla posizione dell'obiettivo. L'ologramma non è un immagine ma un sistema di codifica che permette venga ricostruito il campo di luce diffusa (io preferisco dire la figura di diffrazione)

Quindi tornando all'inizio: l'obiettivo serve?
Per cogliere una parte del contenuto di informazioni della luce che ci colpisce: sì
Inoltre le immagini 2D sono usate dal sistema "naturale" di visione, l'occhio. che è una "camera" con tanto di obiettivo, diaframma, ccd o pellicola che dir si voglia e, pare, da ipotesi recenti, pure il sistema di codifica in jpg o addirittura in mpg, analogo a come salvano immagini o filmati, le "camere" artificiali.
Ma a me pare curioso e intrigante capire che al sistema piu' completo di ricostruzione della percezione visiva (non nomino volontariamente la parola immagine), che è l'olografia, non servono obiettivi di sorta.

Questo argomento mi ha sempre affascinato, l’avevo postato anni fa, ottenendo come reazione la domanda se avessi mangiato pesante La discussione poi ebbe un seguito su un forum che ora non esiste più ed è andato tutto perduto. Forse anche per questo ho voluto recuperarlo. E poi, dopo quasi 10 anni, ho digerito.

[alfredo bs]

io ho letto con piacere tutto, non avevo la benchè minima idea di come si producessero gli ologrammi, forse pensavo ad una specie di scanner che rilevava l'oggetto e poi una moltitudine di fonti di luce a ricrearlo, invece è tutt'altro
di fatto mi sembra anche più semplice di quello che immaginavo, ma la teoria che ci sta dietro ho capito che è assai più complessa

tra l'altro io non ho mai avuto il piacere di vedere dal vivo un ologramma

grazie delle spiegazioni rolli

[rolli]

io ho letto con piacere tutto, non avevo la benchè minima idea di come si producessero gli ologrammi, forse pensavo ad una specie di scanner che rilevava l'oggetto e poi una moltitudine di fonti di luce a ricrearlo, invece è tutt'altro
di fatto mi sembra anche più semplice di quello che immaginavo, ma la teoria che ci sta dietro ho capito che è assai più complessa

tra l'altro io non ho mai avuto il piacere di vedere dal vivo un ologramma

grazie delle spiegazioni rolli

infatti è proprio così il meccanismo di acquisizione in principio è semplice ma serve un laser con una lunghezza di coerenza notevole e delle lastre che non credo costino poco. E le difficoltà tecniche da affrontare sono molteplici prima di tutto l’eminazione di qualsiasi vibrazione.
Comunque la “passione” per questi ologrammi, che poi si è limitata solo a qualche lettura, per me è iniziata vedendo una mostra. Moltissimi anni fa, talmente tanti che allora avrei detto che dopo più di 30 anni a cui siamo ora, queste lastre si sarebbero trovate in edicola, ma così non è stato. Vi erano ologrammi visibili in luce bianca con un semplice faretto dietro in alto e prodotti con un laser verde. La dimensione era notevole, tipo 50 cm. Ricordo un teschio che quando entravi nel campo visivo compariva a cavallo della lastra, ma la cosa che lo distingueva nettamente da qualsiasi immagine 3D io abbia visto fino ad ora, è che tu, entro certi limiti, potevi muoverti e vedevi diversamente l’oggetto. Attraverso le orbite degli occhi tu potevi vedere delle parti del cranio che cambiavano mentre tu ti spostavi di qua e di la. I bambini in braccio ai genitori allungavano le mani a toccare qualcosa che non c’era, fichissimo! A confronto il 3D degli occhialini è come lo schermo in celluloide con i colori finti che si applicava alle tv negli anni 60, quando confrontato con una 4k oled.

[gmgd]

........anch'io ho letto tutto,
e ho capito esattamente quello che voleva dire,
quello chemi sfugge è il contenuto della pila di tomi di fisica che stá dietro a questa spiegazione.

Ora dato che per questo argomento dubito ci sará un contraddittorio,
il dubbio mi viene che siano mega supercazzole alla Mascetti.


Ps. Rolá, ti piace vincere facile.

[rolli]

no Michele. ho imparato che in questi ambienti nessuno puo fare lo s....one su alcun argomento, perche c’è sempre in agguato la magra figura e quello che ti sotterra. so che qui ce ne sono di sicuro ad esempio solo che di solito non intervengono, ma lungi da me l’idea di raccontare bufale per millantare. E per quale motivo poi? Le mie conoscenze di fisica stanno regredendo sempre piu, e posso aver scritto molte fregnacce, credo però siano per lo più dei particolari, ma il succo credo regga. Perche risalgono a 10 anni fa quando ero piu sveglio, prima di tutto. Non è il mio campo, l’ottica, ma avevo fatto una tesina sul coniugio o coniugazione ottico/a di fase. La cosa più ostica di questa chiacchierata credo sia proprio quella forse perchè... è coniugata
E la cosa che ho spiegato peggio è il laser.... E’ vero che quando scrissi anni fa questo, venne mio figlio che allora era piccolino e mi chiese: papà, come funziona il laser?
ma di tante cose cribbio proprio il laser? Vai a chiedere alla mamma! (*)

Sul vincere facile..... ciascuno ha un suo filone di competenza e si esprime volentieri su quello. E pure si appassiona.



Per dirti quanto ho ancora l’opuscoletto della mostra guarda la data.
Io siccome non so fare nulla di compiuto in alcuna disciplina ed il legno è stata una fugace apparizione .. una cometa, dove c’e qualcosa che mi “prende” lo comunico. Non vinco nulla. Figurariamoci. Mi dispiaceva averci messo impegno e che andasse dispersa e l’ho copiata qua. in ogni caso grazie del commento!

(*) non è un commento sessista eh, la “mamma” la sa lunga veramente

[rolli]

il dubbio mi viene che siano mega supercazzole alla Mascetti.

Io pensavo scherzassi Michele ma siccome a quanto pare non è così, se devo rendermi antipatico allora voglio farlo per bene:

non so se basterà a fugare i tuoi dubbi ma puoi provare a interpellare i membri della commissione di laurea che hanno valutato, su questo argomento, la mia tesina della quale ti allego qualche lucido scusandomi perche sono fatti a mano.



Perchè scusate ma ne ho proprio le palle piene.
Saluti.

[alfredo bs]

belli i lucidi, le scuse perchè fatti a mano erano sarcastiche vero? sono proprio belli, tanto che parlano
dimmi qualcosa sul laser a spatola

certo che tuo figlio domandine da 1 milione di euro, non poteva fare la classica domanda "come arrivano i bambini?"
pota ma in effetti: cosa è un laser? cosa fa? come?

poi avrei altre domande che probabilmente ti faranno sorridere :)
- tu dici: "entro certi limiti, potevi muoverti e vedevi diversamente l’oggetto"
quindi l'ologramma non si può osservare girandogli attorno a 360°?
funziona solo entro un certo "campo visivo"?
dipende da dove è messo il laser di origine e la lastra da impressionare?
si possono impressionare più lastre simultaneamente per poi ricreare un ologramma che funzioni quasi a 360°?

- per creare un ologramma di un determinato oggetto è necessario che il fascio di raggi laser emesso sia abbastanza ampio da lambire tutto l'oggetto in una volta sola?
e questo vale anche per la lastra? o con determinate lenti si può imprimere su una lastra più piccola un oggetto più grande?

[rolli]

Se conoscete qualcuno che gli è stato consigliato di farsi impiantare questi cazzo di elettrodi ditegli di lasciar perdere.

grazie Alfredo, se vieni a trovarmi te lo spiego.

[rolli]

il laser a spatola è una idealizzazione per spiegare le potenzialità della coniugazione ottica di fase.
Un laser è una cavità risonante composta da due specchi, tra i quali vi è posto il mezzo che amplifica la luce e che, transendo in modo stimolato, “coordinato” o, diciamo, “all’unisono” emette radiazione coerente. LASER sta infatti per Amplificazione di Luce mediante Emissione Stimolata di Radiazione. Uno dei due specchi è solo parzialmente riflettente e da li esce il fascio laser. La cavità, le sue dimensioni e gli specchi devono di norma avere qualità di costruzione elevata e tolleranze dimensionali ridotte.
Se io però, per ipotesi, mettessi un cristallo in grado di fare la coniugazione di fase dentro al laser, uno dei due specchi, che abbiamo detto sono di norma richiesti essere di qualità elevata, può essere sostituto da una qualunque superficie solo rozzamente riflettente tipo una spatola da cucina. Ecco allora che la spatola diventa parte del laser, le dimensioni della cavità si autoaggiustano di continuo e io posso persino muovere la spatola e il fascio laser la segue nei suoi movimenti.

[rolli]

- tu dici: "entro certi limiti, potevi muoverti e vedevi diversamente l’oggetto"
quindi l'ologramma non si può osservare girandogli attorno a 360°?

no

funziona solo entro un certo "campo visivo"?

si

dipende da dove è messo il laser di origine e la lastra da impressionare?

si

si possono impressionare più lastre simultaneamente per poi ricreare un ologramma che funzioni quasi a 360°?

si La lastra è disposta a cilindro attorno all’oggetto ma non ricordo come venga illuminato e l’effetto non è paragonabile a quello delle lastre singole e piane.

per creare un ologramma di un determinato oggetto è necessario che il fascio di raggi laser emesso sia abbastanza ampio da lambire tutto l'oggetto in una volta sola?
e questo vale anche per la lastra? o con determinate lenti si può imprimere su una lastra più piccola un oggetto più grande?

un problema che vedo è la lunghezza di coerenza, se l’oggetto è grande la differenza di distanza tra cammini di luce che colpiscono punti diversi dell’oggetto è grande. Tieni conto che il reticolo che si impressiona nella lastra ha dimensioni submicrometriche (dell’ordine della lunghezza d’onda), mentre la differenza di cammino del laser puo essere di un metro e la figura di interferenza deve essere formata dallo stesso treno d’onda. Credo che, per quello che ho visto io, ma erano moltissimi anni fa, la tecnica dava il meglio su oggetti di dimensioni contenute che poi dovevano essere osservati in un range di angoli relativamente ridotto, ora non so. L’informatica ha fatto passi da gigante ma non altrettanto le restanti discipline. Sulle lenti non lo so, forse si, bisogna vedere se conservano le relazioni di fase e bisogna in ogni caso star lontano dai piani focali. Per l’olografia, la messa a fuoco, requisito fondamentale della fotografia 2D, è una iattura.

[rolli]

cazzo, sono in buona compagnia