Microscope holographique Gigapixel fabriqué à partir d'un scanner de papier A4

Les hologrammes fascinent les gens en raison de leur capacité à afficher des informations tridimensionnelles dans une seule image bidimensionnelle. Mais faire des hologrammes est difficile, en grande partie à cause de l'énorme quantité d'informations qui doivent être capturées pour obtenir une résolution décente.

Ce n'était pas un problème à l'époque de la photographie à l'ancienne, car le film photographique avait une résolution qui faisait honte aux appareils photo numériques. Mais les CCD électroniques nécessaires pour faire le même travail doivent avoir une capacité gigapixel, ce qui n'est possible qu'avec l'équipement le plus cher.

Les astronomes, par exemple, ont des puces CCD avec plus de 0,1 gigapixels. Mais les meilleurs appareils photo numériques n'ont qu'une capacité en mégapixels, ce qui signifie que les holographes doivent s'appuyer sur des protocoles de numérisation complexes pour obtenir des résultats décents.

Aujourd'hui, Tomoyoshi Shimobaba de l'Université de Chiba au Japon, et quelques amis, disent qu'ils ont trouvé comment prendre des hologrammes haute résolution sans utiliser d'appareils photo numériques coûteux. Au lieu de cela, ces gars-là ont construit un microscope holographique numérique avec une résolution de gigapixels en utilisant uniquement un laser et un scanner numérique bon marché.

La configuration pourrait difficilement être plus basique. La façon la plus simple de créer un hologramme est la méthode dite en ligne. Cela implique de placer le laser, l'échantillon et le support d'enregistrement en ligne les uns avec les autres. Le laser éclaire et dépasse l'échantillon. Toute lumière diffractée par l'échantillon interfère également avec la lumière non diffractée, créant un motif d'interférence.

La tâche difficile consiste à enregistrer cette figure d'interférence avec la résolution requise. Mais Shimobaba et ses amis l'ont fait avec un scanner grand public A4 standard capable d'enregistrer à 4800 dpi.

C'est le genre de scanner qui accumule probablement la poussière sur votre étagère ou derrière votre bureau. Il fonctionne à l'aide d'une seule ligne de capteurs CCD sensibles à la lumière qu'il numérise sur toute la longueur de la page. Théoriquement, il est capable d'atteindre une résolution de 56 144 x 39 698 pixels. C'est plus de 2 gigapixels.

Ces gars-là ont utilisé leur équipement pour faire des hologrammes légèrement plus petits que cela avec 0,43 gigapixels. Ils ont enregistré une cible de test de l'US Air Force 1951 ainsi que des hologrammes d'une fourmi et d'une puce d'eau.

C'est un travail divertissant qui permet à presque tout le monde de créer un hologramme numérique haute résolution à peu de frais.

L'un des défis auxquels ils sont confrontés est le traitement de l'énorme quantité d'informations générées par les hologrammes. Shimobaba et ses amis ont quelques conseils ici. Ils disent qu'une méthode de traitement des données connue sous le nom de diffraction de Fresnel à double étape à bande limitée réduit considérablement la charge de calcul par rapport à la technique traditionnelle connue sous le nom de méthode du spectre angulaire.

De cette façon, ils ont réduit le temps de traitement pour reconstruire l'image sur un PC standard de 350 secondes à seulement 177.

Le seul problème maintenant est de trouver un bon moyen d'afficher ces hologrammes. Les écrans d'ordinateur standard avec une résolution de 1920 x 1080 pixels ne coupent tout simplement pas la moutarde lorsqu'il s'agit d'afficher des hologrammes gigapixels.

Espérons que quelqu'un trouvera bientôt un moyen bon marché de sortir de cette énigme.

Réf : http://arxiv.org/abs/1305.6084 : Microscopie holographique numérique en ligne Gigapixel à l'aide d'un scanner grand public

cacher