Holographic optical element
ஹாலோகிராஃபிக் ஆப்டிகல் எலிமெண்ட் (HOE) என்பது ஒரு ஆப்டிகல் கூறு (கண்ணாடி, லென்ஸ், திசை டிஃப்பியூசர் போன்றவை) ஆகும். இது விவரக்குறிப்பின் கொள்கைகளைப் பயன்படுத்தி ஹாலோகிராஃபிக் படங்களை உருவாக்குகிறது. HOE பொதுவாக வெளிப்படையான டிஸ்ப்ளேக்கள், 3D இமேஜிங் மற்றும் சில ஸ்கேனிங் தொழில்நுட்பங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. HOE இன் வடிவமும் கட்டமைப்பும் அதற்குத் தேவையான வன்பொருளைப் பொறுத்தது, மேலும் இணைக்கப்பட்ட அலைக் கோட்பாடு என்பது ஒரு HOE இன் வடிவமைப்பிற்கு உதவும் விலகல் செயல்திறன் அல்லது கிராட்டிங் அளவைக் கணக்கிடப் பயன்படுத்தப்படும் ஒரு பொதுவான கருவியாகும். ஹாலோகிராஃபிக் ஒளியியல் தனிமத்தின் ஆரம்பகால கருத்துக்கள் 1900 களின் நடுப்பகுதியில் கண்டுபிடிக்கப்படலாம், இது டென்னிஸ் கபோர் உருவாக்கிய ஹாலோகிராஃபியின் தொடக்கத்துடன் நெருக்கமாக ஒத்துப்போகிறது. 3டி காட்சிப்படுத்தல் மற்றும் காட்சிகளைப் பயன்படுத்துவது இறுதியில் HOE இன் இறுதி இலக்காகும்; இருப்பினும், சாதனத்தின் விலை மற்றும் சிக்கலானது முழு 3டி காட்சிப்படுத்தலை நோக்கிய விரைவான வளர்ச்சியைத் தடுத்துள்ளது. கூகிள் கிளாஸுடன் கூகிள் போன்ற நிறுவனங்கள் அல்லது ஆராய்ச்சி பல்கலைக்கழகங்களில் கண்-உடைகள் அல்லது தலை-உடைகளைப் பயன்படுத்தாமல் 3D இமேஜிங்கை உருவாக்க HOE களைப் பயன்படுத்துவதைப் போன்ற நிறுவனங்களால் ஆக்மென்டட் ரியாலிட்டி (ஏஆர்) வளர்ச்சியிலும் HOE பயன்படுத்தப்படுகிறது. மேலும், வெளிப்படையான காட்சிகளை அனுமதிக்கும் HOE இன் திறன், விமான விமானிகளுக்கு முக்கியமான தகவல்களைக் காண்பிக்கப் பயன்படுத்தப்படும் சிறந்த ஹெட்-அப் டிஸ்ப்ளேக்களை (HUD) உருவாக்குவதில் அமெரிக்க இராணுவத்தின் கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. HOE இன் ஆரம்ப வளர்ச்சி ஹாலோகிராஃபிக் ஆப்டிகல் உறுப்பு ஹாலோகிராஃபியுடன் (ஹாலோகிராம்களை உருவாக்கும் அறிவியல்) நெருக்கமாக இணைக்கப்பட்டுள்ளது, இது 1948 இல் டென்னிஸ் கபோர் முன்மொழியப்பட்ட ஒரு சொல். ஹாலோகிராஃபியின் யோசனை வந்ததிலிருந்து அடுத்த சில தசாப்தங்களில் ஹாலோகிராம்களை உருவாக்க முயற்சிக்க நிறைய செய்யப்பட்டுள்ளது. 1960 களில், லெனின்கிராட்டைச் சேர்ந்த பட்டதாரி மாணவரான யூரி நிகோலாவிச் டெனிஸியுக், ஒளியின் அலை முன்புறத்தை ஒரு புகைப்பட குழம்பில் (ஒளி படிக) ஒரு நிற்கும் அலை என்று பதிவு செய்யலாம், இது ஒரே வண்ண ஒளியைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் ஒளியை மீண்டும் பிரதிபலிக்க முடியும். இது அடிப்படையில் ஒரு ஹாலோகிராஃபிக் கண்ணாடியை (உருவாக்கப்பட்ட முதல் HOE களில் ஒன்று) விவரிக்கிறது மற்றும் ஒன்றுடன் ஒன்று படங்களின் சிக்கலை சரிசெய்கிறது. இருப்பினும், டென்சியுக்கின் முன்மொழிவில் நடைமுறை பயன்பாடு குறைவாக இருந்தது மற்றும் அவரது சகாக்கள் அவரது முடிவுகளை நிராகரித்தனர். 1960 களின் நடுப்பகுதி வரை டென்சியுக்கின் முன்மொழிவுகள் எம்மெட் லெய்த் மற்றும் ஜூரிஸ் உபட்னிக்ஸ் ஆகியோரிடமிருந்து சில முன்னேற்றங்களுக்குப் பிறகு மீண்டும் தோன்றின. இந்த இரண்டு கூட்டாளிகளும் புகைப்பட வெளிப்படைத்தன்மை குறித்த இரண்டு படி ஹாலோகிராம் செயல்முறையுடன் படங்களை குறியிடப்பட்டு புனரமைத்தனர். 1970 களில் லாயிட் கிராஸ் உருவாக்கிய ஹாலோகிராஃபிக் ஸ்டீரியோகிராம் போன்ற ஹாலோகிராஃபிக் கருவிகளுக்கான கூடுதல் சோதனைகள் லெய்த் மற்றும் அப்டானிக்ஸ் உருவாக்கிய இமேஜிங் செயல்முறையை எடுத்து அவற்றை ஒரு உருளைக்கு வளைந்த செங்குத்து கீற்றுகளாக ஏற்பாடு செய்தன. இந்த கீற்றுகள் ஒளி கடந்து செல்லும் ஒரு துளையாக செயல்படுகின்றன, எனவே ஒரு பார்வையாளர் அவற்றைப் பார்க்கும்போது, ஒரு 3D படத்தைக் காணலாம். இது HOE களின் உற்பத்தியில் இன்னும் பயன்படுத்தப்படும் விலகல் கருத்தாக்கங்களின் மிக எளிய பதிப்பு மற்றும் 3D கண்ணாடிகளுக்கான முன்மாதிரி ஆகியவற்றை நிரூபிக்கிறது. வகைப்பாடுகள் தொகுதி மற்றும் மெல்லிய HOE களின் HOE கள் மற்ற ஒளியியல் சாதனங்களிலிருந்து வேறுபடுகின்றன, ஏனெனில் அவை வளைவு மற்றும் வடிவத்துடன் ஒளியை வளைக்காது. அதற்கு பதிலாக, அவை ஒளிவிலகல் கோட்பாடுகளைப் பயன்படுத்துகின்றன (ஒரு துளை வழியாகச் செல்லும்போது ஒளியின் விநியோகம்) ஒளி அலைகளை வேறுபடுத்துவதற்காக ஒரு தொடர்புடைய பொருள் சுயவிவரத்தைப் பயன்படுத்தி ஒரு புதிய அலைமுனையை மறுகட்டமைப்பதன் மூலம், HOE களை ஒரு வகை விலகல் ஒளியியல் உறுப்பு (DoE) ஆக்குகிறது. இரண்டு பொதுவான வகையான HOE கள் உள்ளன அவை தொகுதி HOE கள் மற்றும் மெல்லிய HOE கள் சார்ந்துள்ளன. ஒரு மெல்லிய HOE (ஹாலோகிராஃபிக் கிரேட்டிங்கின் மெல்லிய அடுக்கைக் கொண்ட ஒன்று) குறைந்த விலகல் செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளது, இதனால் ஒளிக் கதிர்கள் பல்வேறு திசைகளில் வேறுபடுகின்றன. மாறாக, அதிக விலகல் திறன் காரணமாக ஒளியின் திசையில் அதிக கட்டுப்பாடு இருப்பதால், தொகுதி HOE வகைகள் (ஹாலோகிராஃபிக் கிராட்டிங்குகளின் பல அடுக்குகளைக் கொண்டவை) மிகவும் திறமையானவை. HOEகளை உருவாக்க செய்யப்படும் பெரும்பாலான கணக்கீடுகள் பொதுவாக தொகுதி வகை HOEகளாகும். பிரதிபலிப்பு வகை மற்றும் பரிமாற்ற வகை HOE கள் ஒரு மெல்லிய அல்லது தொகுதி HOE ஆக இருப்பதைத் தவிர, ஒரு HOE நிலைப்படுத்துவதன் மூலமும் பாதிக்கப்படலாம், இது ஒரு பரிமாற்ற வகை அல்லது பிரதிபலிப்பு வகை என்பதை தீர்மானிக்கிறது. இந்த வகையான HOE, அந்த கற்றைகளின் பதிவு பொருள் தொடர்பாக பொருள் கற்றை மற்றும் குறிப்பு கற்றை நிலையினால் தீர்மானிக்கப்படுகிறதுஃ ஒரே பக்கத்தில் இருப்பது ஒரு பரிமாற்ற HOE ஐ குறிக்கிறது, இல்லையெனில் ஒரு பிரதிபலிப்பு HOE ஐ குறிக்கிறது. HOEகளின் உற்பத்தியில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் சில பொருட்கள் சில்வர் ஆலைடு குழம்பு மற்றும் டைக்ரோமேட் ஜெலட்டின் ஆகும். பயன்பாடுகள் விண்வெளித் தொழில் 2000 களின் முற்பகுதியில் நாசா ஹாலோகிராஃபிக் ஏர்போர்ன் சுழலும் லிடார் இன்ஸ்ட்ரூமென்ட் எக்ஸ்பெரிமென்ட் (ஹார்லி) என்று அழைக்கப்படும் ஒரு சோதனையை நடத்தியது, இது மிதக்கும் கண்ணாடியின் இடையில் சாண்ட்விச் செய்யப்பட்ட டைக்ரோமேட் ஜெலட்டின் அடிப்படையிலான தொகுதி HOE ஐப் பயன்படுத்தியது. விண்வெளியில் பரவும் லிடார் அமைப்புகளின் அளவு, நிறை மற்றும் கோண வேகத்தை குறைக்கக்கூடிய மேற்பரப்பு மற்றும் வளிமண்டல அளவுருக்களை அளவிடுவதற்கான ஒரு புதிய முறையைக் கண்டுபிடிப்பதே சோதனையின் நோக்கமாக இருந்தது. HOE இன் வளைந்த அல்லது வளைக்கக்கூடிய திறன் ஹெட் அப் டிஸ்ப்ளேக்கள் (HUD) அல்லது ஹெட் மவுண்ட் டிஸ்ப்ளேக்கள் (HMD) கட்டுமானத்தில் பயன்படுத்த அனுமதிக்கிறது. கூடுதலாக, ஒரு குறிப்பிட்ட சம்பவ கோணம் அல்லது அலைநீளத்தில் ஒளியை வேறுபடுத்துவதற்குப் பயன்படுத்தப்படும் வால்யூம் கிரேட்டிங்கின் தேர்ந்தெடுப்பு காரணமாக வெளிப்படைத்தன்மையை அடைய முடியும். இது விமான விமானிகளுக்கு தகவல்களைத் தெரிவிக்கும் வெளிப்படையான ஹெட்-அப் டிஸ்ப்ளேக்களை உருவாக்க அனுமதிக்கிறது மற்றும் காக்பிட் இடத்தை பாதுகாக்கிறது. அமெரிக்க இராணுவம் தற்போது இந்த புதிய விமான காட்சிகளில் சோதனைகளை நடத்தி வருகிறது. அடுத்த நிலை ஆக்மென்டட் ரியாலிட்டி ஒரு ஹாலோகிராஃபிக் ஆப்டிகல் உறுப்பின் ஒரு பயன்பாடு ஆப்டிகல் ஹெட்-மவுண்டட் டிஸ்ப்ளேக்களுக்கான மெல்லிய-சுயவிவர காம்பினர் லென்ஸ்களில் உள்ளது. ஒளியியல் அலை வழிகாட்டியில் மொத்த உள் பிரதிபலிப்பு வழியாக இயக்கப்படும் ஒரு இணைக்கப்பட்ட படத்தை படிப்படியாக பிரித்தெடுக்க ஒரு பிரதிபலிப்பு தொகுதி ஹாலோகிராம் பயன்படுத்தப்படுகிறது. பிரதிபலிப்பு தொகுதி ஹாலோகிராமின் நிறமாலை மற்றும் கோண ப்ராக் தேர்ந்தெடுப்பு ஆர்ஜிபி எல். ஈ. டி போன்ற ஒளி ஆதாரங்களைப் பயன்படுத்தும் ஒரு காம்பினருக்கு குறிப்பாக மிகவும் பொருத்தமானது, இது நல்ல பார்வை தரத்தையும் திட்டமிடப்பட்ட படத்தின் நல்ல தரத்தையும் வழங்குகிறது. இந்த பயன்பாடு கொனிகா மினோல்டா மற்றும் சோனி ஆகியோரால் ஸ்மார்ட் கண்ணாடிகளில் செயல்படுத்தப்பட்டுள்ளது. ஒரு HOE இன் வடிவமைப்பில் உள்ள குறிக்கோள்களில் ஒன்று 3D காட்சிப்படுத்தலை முயற்சி செய்து உருவாக்குவதாகும், அதற்கு மிக நெருக்கமான விஷயம் ஆக்மென்டட் ரியாலிட்டி ஆகும். ஆக்மென்டட் ரியாலிட்டியின் மிகவும் பொதுவான வகைகள் ஹெட் மவுண்ட் டிஸ்ப்ளேக்கள் அல்லது கண்ணாடிகள் வகை டிஸ்ப்ளேக்களிலிருந்து வருகின்றன, அவை முதல் வகை 3D டிஸ்ப்ளேக்களாகக் கருதப்படலாம். மைக்ரோசாப்டின் ஹோலோலென்ஸ் I, II, கூகிள் கிளாஸ் மற்றும் மேஜிக் லீப் ஆகியவை இந்த வகை டிஸ்ப்ளேவின் சில எடுத்துக்காட்டுகளாகும். HOEகளை உற்பத்தி செய்யப் பயன்படுத்தப்படும் பொருட்களின் அதிக விலை காரணமாக இது போன்ற பொருட்கள் பெரும்பாலும் மிகவும் விலை உயர்ந்தவை. ஒளி புலங்களை உருவாக்குவதன் மூலம் 3டி பொருள்களைப் பிரதிபலிக்கும் இரண்டாவது வகை 3டி காட்சிப்படுத்தல் முறையும் உள்ளது. இந்த வகை காட்சிப்படுத்தல் அறிவியல் புனைகதை திரைப்படங்கள் அல்லது வீடியோ கேம்களில் காணப்படும் காட்சிகளுக்கு நெருக்கமாக உள்ளது. இரண்டாவது வகையை பலனளிக்க HOE ஐப் பயன்படுத்தக்கூடிய கோட்பாட்டு வழிகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன. 2019 ஆம் ஆண்டில் பெய்ஹாங் பல்கலைக்கழகம் மற்றும் சிச்சுவான் பல்கலைக்கழகத்தின் துணை நிறுவனங்களிடமிருந்து ஒரு முன்மொழிவு மைக்ரோ லென்ஸ் வரிசை (எம். எல். ஏ) HOE ஐப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் டிஸ்ப்ளே பேனலுடன் ஒரு 3D படத்தை உருவாக்க முடியும் என்று கூறுகிறது. முன்மொழியப்பட்ட தொழில்நுட்பம் எம்எல்ஏ வகை HOE ஐ ஒரு கோள அலை வரிசைகளை உருவாக்குவதன் மூலம் செயல்படுகிறது. ஒளி பின்னர் ஒரு 3D படத்தை உருவாக்க இந்த கோள வரிசை முழுவதும் விநியோகிக்கப்படுகிறது. அதன் தற்போதைய நிலையில், டிஸ்ப்ளேவின் குறைபாடு அதன் குறைந்த தெளிவுத்திறன் தரம் ஆகும். HOE கட்டுமானத்திற்கு பொருத்தமான கணிதக் கோட்பாடுகள் இணை அலைக் கோட்பாடு தொகுதி HOE களின் வடிவமைப்பில் ஒரு முக்கியமான பகுதியாகும். இது முதன்முதலில் 1969 ஆம் ஆண்டில் ஹெர்விக் கோல்ஜெனிக் என்பவரால் எழுதப்பட்டது, மேலும் சில பொருட்களின் அலைநீளம் மற்றும் கோணத் தேர்வைத் தீர்மானிக்கும் கணித மாதிரிகளைக் கொண்டுள்ளது (இந்த காரணிகள் ஒரு குறிப்பிட்ட கோணத்தில் அல்லது அலைநீளத்தில் ஒளியை எவ்வளவு திறமையாக சரிசெய்து கடத்த முடியும் என்பதை தீர்மானிக்கின்றன). இந்தக் கோட்பாட்டால் பல வளாகங்கள் கொடுக்கப்பட்டுள்ளனஃ இது பெரிய விலகல் செயல்திறன்களுக்கு செல்லுபடியாகும் (கொடுக்கப்பட்ட இடத்தில் எவ்வளவு ஒளியியல் சக்தி வேறுபடுகிறது என்பதை அளவிடுகிறது) மற்றும் அதன் வழித்தோன்றல் ஒரே வண்ண ஒளி நிகழ்வு ப்ராக் கோணத்திற்கு அருகில் உள்ளது (ஒரு ஒளி கற்றை மற்றும் படிகங்களின் தளத்திற்கு இடையில் ஒரு சிறிய கோணம்) மற்றும் நிகழ்வின் தளத்திற்கு செங்குத்தாக உள்ளது (ஒளியின் கதிர் மற்றும் பொதுவாக ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் கண்ணாடியாக செயல்படும் மேற்பரப்பு இரண்டையும் கொண்ட ஒரு தளம்). புதிய அலைகளை உருவாக்குவதன் மூலம் ஒளியை திசைதிருப்புவதன் மூலம் HOE செயல்படுவதால், தடிமனான HOE பொருளை ப்ராக் கோணத்திற்கு அருகில் ஒளியை திசைதிருப்ப முயற்சிப்பது மிகவும் திறமையான அலைமுனை கட்டுமானத்திற்கு உதவும். இந்த சமன்பாடுகள் ஹாலோகிராம் கிராட்டிங் அளவை சரிசெய்யவும், உற்பத்தியின் போது HOE இன் விலகல் செயல்திறனை அதிகரிக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மேலும் இது பரிமாற்ற வகை HOE கள் அல்லது பிரதிபலிப்பு வகை HOE கள் ஆகிய இரண்டிற்கும் பயன்படுத்தப்படலாம். கிளாசிக்கல் கிராட்டிங் சமன்பாடு சம்பவ கோணம், விலகல் கோணம், மேற்பரப்பு கிராட்டிங், திறந்தவெளியில் அலைநீளம் மற்றும் விலகல் முழு எண் வரிசை ஆகியவற்றைக் கணக்கிடுகிறதுஃ விமான பரிமாற்றத்திற்கான பிராக் சமன்பாடு மற்றும் ஒளிவிலகல் குறியீட்டைக் கணக்கிடுகிறதுஃ ஸ்பெக்ட்ரல் அலைவரிசை தோராயமாக நிறமாலை அலைவரிசை மற்றும் கிராட்டிங் தடிமன் ஆகியவற்றைக் கணக்கிடுகிறதுஃ கோண அலைவரிசை தோராயமாக எஃப். டபிள்யூ. எச். எம் இல் கோண அலைவரிசையாக கணக்கிடுகிறது (அதிகபட்சம் பாதியில் முழு அகலம்): வேறுபாடு செயல்திறன் சமன்பாடு கிராட்டிங் பண்பேற்றத்தின் தீவிரத்தைக் கணக்கிடுகிறது, டிஎம் பயன்முறையின் விலகல் செயல்திறன் (நிகழ்வின் தளத்திற்கு இணையாக துருவமுனைப்பு), மற்றும் குறைக்கப்பட்ட பயனுள்ள இணைப்பு மாறிலி அலை பரப்புதல் கிடைமட்ட திசைக் கணக்கீடுஃ ஸ்பெக்கிளின் கிடைமட்ட நிலை, ஸ்பெக்கிளின் (உயரம்) கிடைமட்ட நிலைக்கு செங்குத்தாக நடுத்தர முகமூடி துளை (லென்ஸ் துளைக்கு அருகில் வைக்கப்பட்ட முகமூடி) அளவுருக்கள், அலைநீளம் மற்றும் வேலை செய்யும் குவிய தூரம், செங்குத்து திசைக் கணக்கீடுஃ ஸ்பெக்கிளின் செங்குத்து நிலை, நடுத்தர முகமூடி துளை (லென்ஸ் துளைக்கு அருகில் வைக்கப்பட்ட முகமூடி) அளவுருக்கள் ஸ்பெக்கிளின் செங்குத்தான நிலைக்கு செங்குத்தாக (அகலம்), அலைநீளம் மற்றும் வேலை செய்யும் குவிய தூரம், குறிப்புகள் வெளிப்புற இணைப்புகள் உயர் திறமையான வெளிச்சத்திற்கான HOE டுடோரியல் ஹாலோகிராஃபிக் ஆப்டிகல் உறுப்பு