Holograma

Antecedentes

Un holograma es una superficie plana que, bajo la iluminación adecuada, parece contener una imagen tridimensional. Un holograma también puede proyectar una imagen tridimensional en el aire, una imagen realista que se puede fotografiar aunque no se pueda tocar. Debido a que no se pueden copiar por medios ordinarios, los hologramas se utilizan ampliamente para evitar la falsificación de documentos como tarjetas de crédito, licencias de conducir y boletos de admisión. La palabra holograma proviene de las raíces griegas holos que significa todo y gramma mensaje de significado. El proceso de hacer un holograma se llama holografía. Cuando se hace un holograma, la luz de un láser registra una imagen del objeto deseado en una película o una placa fotográfica.

Básicamente, existen dos tipos de hologramas. Un holograma de reflexión se ve cuando se enciende desde el frente, mientras que un holograma de transmisión se ve al hacer brillar una luz a través de él desde la parte posterior. Un holograma en relieve se hace respaldando un holograma de transmisión con una sustancia similar a un espejo, que permite que se vea cuando se ilumina desde el frente. También se pueden hacer hologramas que muestren objetos en movimiento; estas secuencias, llamadas estereogramas, suelen durar de tres a 20 segundos.

Aunque un holograma es una imagen visual de un objeto físico, es bastante diferente de una fotografía. Por ejemplo, cuando se fotografía un objeto, cada parte de la foto contiene una imagen de la parte correspondiente del objeto original. Cada sección de un holograma, sin embargo, contiene una imagen completa del objeto original, visto desde un punto de vista que corresponde a la posición de la sección en el holograma. Así, si se rompe la placa transparente que contiene un holograma de transmisión, cada pieza aún podrá proyectar la imagen completa, aunque desde un punto de vista diferente. El uso de una pieza de cerca de la parte superior de la placa holográfica producirá una imagen como se ve desde arriba, mientras que el uso de una pieza de cerca de la parte inferior de la placa creará la impresión de mirar hacia arriba, hacia el objeto.

Otra propiedad interesante de los hologramas es que conservan las propiedades ópticas de objetos como lentes. Por ejemplo, considere hacer un holograma de una lupa colocada frente a una mariposa. Al ver la imagen holográfica de esos objetos, un observador encontrará que las porciones de la mariposa vistas a través de la imagen de la lupa se agrandarán.

Se ha demostrado que el empaque holográfico aumenta las ventas de ciertos productos. Los hologramas de proyección son especialmente llamativos y se utilizan en ferias comerciales y tiendas minoristas. Pueden usarse para exhibir objetos extremadamente delicados o valiosos. Un ejemplo clásico fue la imagen de una mano adornada con diamantes que se proyectó sobre la acera frente a la joyería Cartier en la ciudad de Nueva York en 1970. No solo llamó la atención de la gente que pasaba junto a ella, sino que atrajo a los equipos de noticias de televisión. De hecho, incluso fue atacado por un peatón con un paraguas que pensó que era "obra del diablo". En otro caso, en lugar de manipular repetidamente el frágil cráneo del Hombre Lindow de 2.300 años, los investigadores estudiaron su imagen holográfica. El Departamento de Ciencias Forenses de Scotland Yard utilizó esta imagen holográfica para construir un modelo físico de los restos del hombre prehistórico. Como otra aplicación más de la holografía, el ex entrenador de fútbol de los Chicago Bears, Mike Ditka, mostró un retrato holográfico de sí mismo en su restaurante para crear una imagen algo personal cuando no podía estar allí en persona.

Los aficionados pueden hacer hologramas en casa por una modesta inversión en equipo. El proceso requiere un láser y una mesa de aislamiento para evitar el movimiento del equipo mientras se expone la película. Los hologramas también se producen comercialmente y pueden reproducirse en grandes cantidades. Con el material gráfico de archivo, se puede crear un holograma maestro para la producción en masa por tan solo $ 2,500, mientras que el uso de material gráfico personalizado puede costar entre $ 5,000 y $ 10,000. La reproducción de la imagen cuesta entre 1 y 4 centavos por pulgada (2,5 cm), según el volumen; esto representa una disminución del 40% desde que los hologramas en relieve se comercializaron por primera vez a fines de la década de 1970. Los hologramas terminados se pueden adherir a otros objetos como etiquetas sensibles a la presión (de 0,5 a 1,5 centavos cada una) o mediante estampado en caliente (de 2 a 5 centavos cada una). Una vez finalizada la obra de arte, se necesitan unos tres meses para crear y reproducir un lote de hologramas comerciales. Se estima que en 1995 se fabricaron más de $ 200 millones en hologramas en relieve.

Historial

El primer holograma fue creado en 1947 por Dennis Gabor, un científico nacido en Hungría que trabajaba en el Imperial College de Londres. Gabor estaba intentando perfeccionar el diseño de un microscopio electrónico. Ideó una nueva técnica, que decidió probar con un haz de luz filtrada antes de probarla con un haz de electrones. Gabor hizo un holograma de transmisión filtrando cuidadosamente su fuente de luz, pero el proceso no se volvió práctico hasta que la tecnología proporcionó una forma de producir luz coherente, luz que consta de una sola frecuencia y una sola longitud de onda. La producción de hologramas despegó con la invención del láser en 1960, ya que un láser genera luz de un solo color (frecuencia) y produce ondas que viajan en fase entre sí.

En 1962, utilizando un láser para reproducir el experimento de holografía de Gabor, Emmett Leith y Juris Upatnieks de la Universidad de Michigan produjeron un holograma de transmisión de un tren de juguete y un pájaro. La imagen era clara y tridimensional, pero solo se podía ver iluminándola con un láser. Ese mismo año, Uri N. Denisyuk, de la Unión Soviética, produjo un holograma de reflexión que podía verse con la luz de una bombilla ordinaria. Un avance adicional se produjo en 1968 cuando Stephen A. Benton creó el primer holograma de transmisión que se podía ver con luz ordinaria. Esto condujo al desarrollo de hologramas en relieve, lo que hizo posible la producción masiva de hologramas para uso común.

Casi un cuarto de siglo después de haber realizado el primer holograma, Gabor recibió el Premio Nobel de Física por este logro en 1971. Al año siguiente, Lloyd Cross hizo la primera grabación de un holograma en movimiento imprimiendo fotogramas secuenciales de una película de imágenes en movimiento ordinaria en película holográfica.

Materias primas

Los hologramas hechos por individuos generalmente se exponen en una película fotográfica de muy alta resolución recubierta con una emulsión de haluro de plata. Los hologramas hechos para la producción en masa se exponen en una placa de vidrio pretratada con óxido de hierro y luego se recubren con fotorresistente. El material fotorresistente reaccionará químicamente a la longitud de onda de luz específica que se utilizará para crear el holograma. Debido a su disponibilidad a un costo relativamente bajo, los láseres de helio-neón son los más utilizados por personas que hacen sus propios hologramas. Los fabricantes comerciales de hologramas utilizan diferentes tipos de láser, como rubí, helio-cadmio o iones de criptón-argón.

Después de la exposición, la película o placa fotorresistente se procesa en reveladores químicos como los que se utilizan en fotografía. Tanto el níquel como la plata se utilizan para hacer los maestros de producción que se utilizarán para estampar múltiples copias de los hologramas en una película de poliéster o polipropileno. El aluminio se utiliza para crear el revestimiento reflectante en la parte posterior de los hologramas en relieve.

Diseño

Se puede utilizar un objeto físico tridimensional para crear un holograma. La imagen holográfica es normalmente del mismo tamaño que el original. objeto. Esto puede requerir la construcción de un modelo a escala detallado del sujeto real en un tamaño adecuado para la imagen holográfica. Alternativamente, la obra de arte que se va a reproducir como un holograma puede generarse por computadora, en cuyo caso el software controla la exposición al láser del archivo de imagen, un píxel a la vez. (Los píxeles son los puntos individuales que comprenden una imagen gráfica en la pantalla de una computadora o en una copia impresa).

El
proceso de fabricación

Hay varios manuales disponibles que explican a los hológrafos aficionados cómo hacer hologramas en casa. Los siguientes pasos describen la producción comercial en masa de una imagen holográfica de un objeto tridimensional real.

Masterización

• 1 Se utiliza un láser para iluminar el objeto físico, y la luz reflejada cae sobre la placa fotorresistente. Al mismo tiempo, un rayo de referencia del láser también cae directamente sobre la placa fotorresistente. Los patrones de interferencia de estos dos haces de luz reaccionan con el revestimiento fotosensible para registrar una imagen holográfica del objeto. Los tiempos de exposición habituales oscilan entre uno y 60 segundos. En fotografía, un ligero movimiento del objeto o de la película produce una imagen borrosa. En la holografía, sin embargo, la placa expuesta estará en blanco (no contendrá ninguna imagen) si durante la exposición hay un movimiento tan pequeño como un cuarto de la longitud de onda de la luz láser (las longitudes de onda de la luz visible oscilan entre 400 y 700 mil millonésimas de metro ).

  Una placa fotorresistente típica tiene un área de trabajo cuadrada de 15,24 cm (6 pulgadas); un espacio extra de media pulgada (1,25 cm) en dos bordes permite sujetar la placa en su posición. Debido a que muchos hologramas son más pequeños que esto, se pueden "agrupar" (agrupar) varias imágenes diferentes en una placa, al igual que numerosas fotografías individuales se exponen en un rollo de película.

• 2 La placa en la que está grabado el holograma original se llama maestra. Después de ser expuesto, el maestro se procesa en un baño químico utilizando reveladores fotográficos estándar. Antes de continuar con la producción, se inspecciona el master para confirmar que la imagen se ha grabado correctamente. Debido a las reacciones químicas provocadas por el láser y el revelador en el fotorresistente, la superficie de la placa revelada se asemeja a la superficie de un disco fonógrafo; hay unas 15.000 ranuras por pulgada (600 por cm), que alcanzan una profundidad de aproximadamente 0,3 micrones (1 micrón es una milésima de milímetro).

Electroformado

• 3 El maestro se monta en una plantilla (marco) y se rocía con pintura plateada para lograr una buena conductividad eléctrica. La plantilla se baja a un tanque junto con un suministro de níquel. Se introduce una corriente eléctrica y el maestro se galvaniza con níquel. La plantilla se saca del tanque y se lava con agua desionizada. La fina capa de níquel, que se llama calza maestra de metal, se despega de la placa maestra. Contiene una imagen negativa del holograma maestro (el negativo es en realidad una imagen especular del holograma original).

  Usando procesos similares, se crean varias generaciones de calzas. Los hechos con la cuña maestra de metal se conocen como "abuelas" y contienen imágenes positivas del holograma original. En esta etapa, se "combinan" numerosas copias de la imagen original (duplicadas en filas) en una calza que se puede utilizar para imprimir varias copias con una sola impresión. Las generaciones sucesivas de calzas se conocen como "madres", "hijas" y "calzas estampadoras". Debido a que estas generaciones alternan entre imágenes negativas y positivas del original, las calzas del estampador son imágenes negativas que se utilizarán durante las tiradas de producción reales para imprimir los hologramas del producto final.

Relieve

• 4 Las calzas de estampación se montan en las máquinas de gofrado. Se pasa por la máquina un rollo de película de poliéster (o un material similar) que se ha alisado con una capa acrílica. Bajo intenso calor y presión, la cuña presiona la imagen holográfica sobre la película, a una profundidad de 25 millonésimas de milímetro. La película estampada se rebobina en un rollo.

  

Metalización

• 5 El rollo de película en relieve se carga en una cámara de la que se extrae el aire para crear un vacío. La cámara también contiene alambre de aluminio, que se vaporiza calentándolo a 2000 ° F (1,093 ° C). La hoja se expone al aluminio vaporizado mientras se rebobina en otro rollo y, en el proceso, se recubre con aluminio. Después de sacarla de la cámara de vacío, la película se trata para restaurar la humedad perdida bajo la condición de vacío en caliente. Se aplica una capa superior de laca a la película para crear una superficie que se puede imprimir con tinta. El rollo de película, que puede tener un ancho de hasta 92 pulgadas (2,3 m), se corta en rollos más estrechos.

Conversión

• 6 Dependiendo del tipo de película que se haya utilizado y del tipo de producto que se esté fabricando, se pueden realizar uno o más pasos de acabado. Por ejemplo, la película se puede laminar sobre cartón para darle resistencia. La película también se corta en las formas deseadas para el producto final y se puede imprimir con mensajes. Se aplica adhesivo sensible al calor o sensible a la presión en la parte posterior de los hologramas que se pegarán a otros objetos o se usarán como pegatinas.

Finalizando

• 7 Los hologramas se adjuntan a otros productos o se cuentan y empaquetan para su envío.

El futuro

Hoy en día, el uso más común de hologramas es en productos de consumo y materiales publicitarios. También hay algunas aplicaciones inusuales. Por ejemplo, en algunos aviones militares, los pilotos pueden leer sus instrumentos mientras miran a través del parabrisas usando una pantalla holográfica proyectada frente a sus ojos. Los fabricantes de automóviles están considerando pantallas similares para sus automóviles.

Los hologramas se pueden crear sin luz visible. Se pueden usar ondas ultravioleta, de rayos X y de sonido para crearlos. La holografía de microondas se utiliza en astronomía para registrar ondas de radio del espacio profundo. La holografía acústica puede mirar a través de objetos sólidos para registrar imágenes, de manera similar a como se usa el ultrasonido para generar imágenes de un feto dentro del útero de una mujer. Los hologramas hechos con ondas cortas como los rayos X pueden crear imágenes de partículas tan pequeñas como moléculas y átomos.

Los televisores holográficos pueden proyectar a los artistas intérpretes o ejecutantes en los hogares de los espectadores durante la próxima década. Los sistemas de comunicaciones de fibra óptica podrán transmitir imágenes holográficas de personas a hogares distantes de amigos para visitas realistas. Así como la tecnología de CD-ROM utilizó métodos ópticos para almacenar grandes cantidades de información de computadora en un disco relativamente pequeño, los sistemas de almacenamiento de datos holográficos tridimensionales revolucionarán aún más las capacidades de almacenamiento. Se estima que esta tecnología almacenará una cantidad de información equivalente a los contenidos de la Biblioteca del Congreso en un espacio del tamaño de un terrón de azúcar.