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Holografía digital

Holografía digital es la tecnología de adquisición y procesamiento de recolecciones holográficas, típicamente a través de una cámara digital o dispositivos similares. Este proceso consiste en la reconstrucción numérica de los datos recolectados, a diferencia de los sistemas de reconstrucción óptica que sólo reproducen el aspecto del objeto. La holografía digital cuenta típicamente con información de superficies tridimensionales o de profundidad. Existen diferentes técnicas en práctica, cada una cumpliendo un propósito en específico. [1]​

Análisis digital de hologramas editar

Configuración fuera del eje editar

En esta configuración, se utiliza un pequeño ángulo entre la referencia y el objeto a ser expuesto a la recolección de datos, esto resulta útil para prevenir el empalme central de distintas recolecciones. Estos descubrimientos fueron realizados dentro de la holografía analógica por Emmet Leith y Juris Upatnieks,[2]​ y posteriormente adaptados en la holografía digital. Solamente es necesario un interferograma para la reconstrucción de la imagen en esta configuración, aunque esta configuración puede ser usada en conjunto con métodos de modulación temporal como la variación de fase y la variación de frecuencia.

Holografía de variación de fase editar

La holografía digital de variación de fase (o fase escalonada) implica la captura de múltiples interferogramas, cada uno indicando una relación entre la luz reflejada por todos los puntos del objeto iluminado y un haz de luz controlado. La fase óptica del haz de luz de referencia es cambiada del interferograma captado al interferograma siguiente. Los hologramas complejos son el resultado de la combinación lineal de estos interferogramas. Estos hologramas, contienen información de la amplitud y la fase de la radiación óptica refractada por el objeto en el plano del sensor.[3]​

Holografía de variación de frecuencia editar

A través del uso de moduladores opto-eléctricos (celdas Pockel) o moduladores optoacústicos (celdas Bragg), es posible variar la frecuencia del haz de luz, proveniente del láser, por un valor ajustable. Esto permite la detección heterodina óptica, un proceso de conversión de frecuencia dirigido a variar un componente de la señal de radiofrecuencia óptica en el sensor temporal de ancho de banda. Los hologramas de variación de frecuencia pueden ser usados para la formación de imágenes a través de un láser Doppler con una banda de ancha estrecha.[4]​

Multiplexaje hologramas editar

La proyección simultánea de distintos dominios espaciales y temporales del ancho de banda fueron ejecutados con éxito para[5]​ longitud de onda,[6]​[7]​ división espacial,[8]​ polarización,[9]​ banda lateral[10]​ esquemas de multiplexaje. Hologramas digitales pueden ser numéricamente multiplexados para almacenaje y transmisión eficiente. La amplitud y la fase pueden ser correctamente recuperadas.[11]​ El acceso numérico a las características ópticas de una onda (amplitud, fase y polarización), hicieron de la hoografía digital un poderoso método.

Súper-resolución en la holografía digital editar

La súper-resolución es posible por medio de la refracción dinámica de la fase con el fin de incrementar sintéticamente la apertura del arteglo CCD[12]​

Seccionamiento óptico en la holografía digital editar

El seccionamiento óptico, también conocido como reconstrucción seccional de la imagen, es el proceso de recuperar una imagen plana con una profundidad en un eje en particular de un holograma digital tridimensional. Varias técnicas matemáticas han sido usadas para resolver este problema, siendo la reconstrucción de imagen inversa una de las más versátiles. [13]​ [14]​

Extendiendo la profundidad de enfoque por holografía digital en microscopio editar

Utilizando la capacidad de reconstrucción tridimensional de la Holografía Digital, es posible extender, en amplitud y fase, la profundidad de enfoque en un microscopio.[15]​

Combinación de hologramas y microscópio interferométrico editar

El análisis digital de un grupo de hologramas recolectados de distintas direcciones o con distinta dirección de la onda de referencia, permite la emulación numérica de un objetivo con una apertura numérica, teniendo como consecuencia el aumento de resolución.[16]​[17]​[18]​ Esta técnica es llamada microscopía interferométrica.

Véase también editar

Bibliografía editar

  1. ↑ U. Schnars, W. Jüptner (2005). Digital Holography. Springer. 
  2. ↑ Leith, E. N., & Upatnieks, J. (1962). Reconstructed wavefronts and communication theory. JOSA, 52(10), 1123-1128.
  3. ↑ I. Yamaguchi and T. Zhang, "Phase-shifting digital holography," Opt. Lett. 22, 1268-1270 (1997).
  4. ↑ M. Atlan, M. Gross, B. Forget, T. Vitalis, A. Rancillac, and A. Dunn, "Frequency-domain wide-field laser Doppler in vivo imaging," Opt. Lett. 31, 2762-2764 (2006)
  5. ↑ M. Paturzo, P. Memmolo, A. Tulino, A. Finizio, and P. Ferraro. Investigation of angular multiplexing and de- multiplexing of digital holograms recorded in microscope configuration. Opt. Express, 17(11):8709–8718, 2009.
  6. ↑ J. Kühn; T. Colomb; F. Montfort; F. Charrière; Y. Emery; E. Cuche; P. Marquet; C. Depeursinge (2007). «Real-time dual-wavelength digital holographic microscopy with a single hologram acquisition». Optics Express 15 (12): 7231-724. Bibcode:2007OExpr..15.7231K. PMID 19547044. doi:10.1364/OE.15.007231. 
  7. ↑ Tomohiro Kiire, Daisuke Barada, Jun ichiro Sugisaka, Yoshio Hayasaki, and Toyohiko Yatagai. Color digital holography using a single monochromatic imaging sensor. Opt. Lett., 37(15):3153–3155, Aug 2012.
  8. ↑ Tatsuki Tahara, Akifumi Maeda, Yasuhiro Awatsuji, Takashi Kakue, Peng Xia, Kenzo Nishio, Shogo Ura, Toshihiro Kubota, and Osamu Matoba. Single-shot dual- illumination phase unwrapping using a single wavelength. Opt. Lett., 37(19):4002–4004, Oct 2012.
  9. ↑ T. Colomb; F. Dürr, E. Cuche, P. Marquet, H. Limberger, R.-P. Salathé, and C. Depeursinge (2005). «Polarization microscopy by use of digital holography: application to optical fiber birefringence measurements». Applied Optics 44 (21): 4461-4469. Bibcode:2005ApOpt..44.4461C. doi:10.1364/AO.44.004461. 
  10. ↑ N. Verrier y M. Atlan. Absolute measurement of small-amplitude vibrations by time-averaged heterodyne holography with a dual local oscillator. arXiv preprint arXiv:1211.5328, 2012
  11. ↑ M. Paturzo; P. Memmolo; L. Miccio; A. Finizio; P. Ferraro; A. Tulino; B. Javidi (2008). «Numerical multiplexing and demultiplexing of digital holographic information for remote reconstruction in amplitude and phase». Optics Letters 33 (22): 2629-2631. Bibcode:2008OptL...33.2629P. PMID 19015690. doi:10.1364/OL.33.002629. 
  12. ↑ Super-resolution in digital holography by a two-dimensional dynamic phase grating M. Paturzo, F. Merola, S. Grilli, S. De Nicola, A. Finizio, and P. Ferraro Optics Express 16, 17107-17118 (2008). http://dx.doi.org/10.1364/OE.16.017107
  13. ↑ E. Lam; X. Zhang, H. Vo, T.-C. Poon, G. Indebetouw (2009). «Three-dimensional microscopy and sectional image reconstruction using optical scanning holography». Applied Optics 48 (34): H113-H119. Bibcode:2009ApOpt..48..113L. doi:10.1364/AO.48.00H113. 
  14. ↑ X. Zhang; E. Lam, T.-C. Poon (2008). «Reconstruction of sectional images in holography using inverse imaging». Optics Express 16 (22): 17215-17226. Bibcode:2008OExpr..1617215Z. doi:10.1364/OE.16.017215. 
  15. ↑ Extended focused image in microscopy by digital holography P. Ferraro, S. Grilli, D. Alfieri, S. De Nicola, A. Finizio, G. Pierattini, B. Javidi, G. Coppola, and V. Striano Optics Express 13, 6738-6749 (2005). http://dx.doi.org/10.1364/OPEX.13.006738
  16. ↑ Y.Kuznetsova; A.Neumann, S.R.Brueck (2007). «Imaging interferometric microscopy–approaching the linear systems limits of optical resolution». Optics Express 15 (11): 6651-6663. Bibcode:2007OExpr..15.6651K. PMID 19546975. doi:10.1364/OE.15.006651. 
  17. ↑ C.J.Schwarz; Y.Kuznetsova and S.R.J.Brueck (2003). «Imaging interferometric microscopy». Optics Letters 28 (16): 1424-1426. Bibcode:2003OptL...28.1424S. PMID 12943079. doi:10.1364/OL.28.001424. 
  18. ↑ M. Paturzo; F. Merola; S. Grilli; S. De Nicola; A. Finizio; P. Ferraro (2008). «Super-resolution in digital holography by a two-dimensional dynamic phase grating». Optics Express 16 (21): 17107-17118. Bibcode:2008OExpr..1617107P. PMID 18852822. doi:10.1364/OE.16.017107. 

Lecturas adicionales editar

Enlaces externos editar

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