Olografia dinamica

Istituto NIKFI: Cine-Processo Olografico

“Cine-Processo Olografico”, Istituto NIKFI, Mosca. Russia.

Gli esperimenti sul’olografia in Russia e nella ex Unione Sovietica si sono realizzati fondamentalmente all’Istituto NIKFI di Mosca. I loro studi puntano fondamentalmente alla fabbricazione di film olografici attraverso due metodi (luce laser e luce normale non coerente), con l’uso di lenti di grande apertura (circa 200 mm) per la fotografia e la proiezione di ologrammi, con schermi che moltiplicano i fuochi dell’immagine a seconda del numero di spettatori, e con l’uso di pellicola olografica con una vasta emulsione di circa 10 micrometri per fissare e riprodurre l’immagine tridimensionale e a colori.
Il progetto dell’olografia dinamica dell’Istituto NIKFI, chiamato Cine-Processo Olografico, rientra nel campo del cinema, con l’utilizzazione di una pellicola fotografica e per un pubblico collettivo. Questa ricerca sull’olografia cinematografica ha dato i primi frutti nel 1976. Nel NIKFI e sotto la direzione di Viktor Komar, si realizza per la prima volta, nel 1976, un film olografico, allora con un’immagine tridimensionale monocromatica. Nel 1984, anche lì e anche per la prima volta, si proietta un film con un’immagine tridimensionale a colori.
Ci furono diverse innovazioni in queste invenzioni. Usando gli schemi su cinema olografico studiati da Emmet Leith (una grande lente), Yuri Denisyuk (un grande specchio) e Takanori Okoshi (un gruppo di specchi) era impossibile presentare dei film olografici simultaneamente per più di uno o due spettatori, poiché questi schemi usavano il metodo di una zona di riproduzione dell’immagine. Nel sistema cinematografico olografico del NIKFI ivece si usa il metodo multi-zona di riproduzione dell’immagine, con il quale l’immagine è moltiplicata dallo schermo olografico. Col Cine-Processo Olografico si sono sorpassate le limitazioni dell’invariante Lagrange-Hehnoltz e, in teoria, è possibile avere un numero arbitrario di poltrone nella sala di proiezione.
Per le condizioni dell’effetto Doppler la larghezza dell’impulso di radiazione del laser si determina con i valori prescritti del vettore di velocità dell’oggetto. Negli schemi di olografia cinematografica, dove l’immagine olografica è quasi equidistante dalla pellicola e dagli occhi dello spettatore, la qualità dell’immagine è molto bassa. Questo si deve alla frequente presenza di macchie o punti, e al basso livello di definizione di profondità. Nel sistema cinematografico NIKFI si c’è un disco rotante distributore della luce di fianco al centro del raggio ricostruttore omocentrico del proiettore. Di consequenza non si ha il problema delle macchie e aumenta la definizione della profondità.
La grandezza del frame sulla pellicola si determina matematicamente durante la fotografia incrociata (raster photography) dipendendo dalla distanza tra lo spettatore e l’immagine (la camera e l’oggetto più vicino). La distanza minima oggetto-camera è determinata con l’accettabile grandezza del frame sulla pellicola.
L’energia dell’impulso del laser durante la proiezione del film olografico viene determinata secondo la sensibilità della pellicola e l’area dell’oggetto. La grandezza possibile della scena fotografata viene trovata con energie di radiazione laser relativamente basse.
Le precise lunghezze d’onda del laser sono determinanti quando si consegue la riproduzione più esatta di colore nell’olografia cinematografica. E’ dimostrato che si può ormai ottenere l’alta qualità dell’immagine a colori con tre lunghezze d’onda. Come risultato, è possibile ottenere uno schermo olografico con alta efficienza di diffrazione e un accettabile livello di rumore (noise level) per un numero praticamente ilimitato di spettatori.

Il prototipo del Cine-Processo Olografico

Questo sistema, sviluppato dal 1981 al 1985, è costituito da diversi elementi. C’è una camera, per fotografia su pellicola olografica di 70 mm, con una grandezza di frame di 51×47 mm, con la pellicola che si muove a una frequenza fino ai 24 frames per secondo. La lente ha una distanza focale di 150 mm e un’apertura di 22 mm. Una camera serve per la fotografia con lasers a impulsi e lasers continui, l’altra per pressione al vuoto della pellicola. Si sono sviluppate anche due stampanti per la stampa di pellicole olografiche. Sulla prima si mettono, attaccate una all’altra, la pellicola originale e la pellicola olografica. Sulla seconda stampante si inserisce la lente tra le pellicole. Il vantaggio del secondo meccanismo è che assicura la scelta della migliore intensità reciproca del fascio dell’oggetto e del fascio di referenza. Ci sono anche due proiettori diversi. Nel primo si usano dei laser, nel secondo si usa una lampada di mercurio-cadmio. Ovviamente, il proiettore col laser dà una maggiore profondità di definizione d’immagine, ma è più complesso. Il proiettore con la lampada è più semplice e più economico, ma la profondità è minore.

Il proiettore ha una lente con una lunghezza focale di 250 mm e con una apertura di 200 mm. Ci sono tre versioni di meccanismi per riprodurre un’immagine mobile olografica. Nella prima e seconda versione il proiettore è puntato direttamente su uno schermo olografico che moltiplica il fuoco dei punti d’una grandezza di 1 x 0,8 m. Nella prima versione lo schermo olografico per proiezione monocromatica (0,578 mm, nello spettro giallo) ha cinque zone di visione. Nella seconda versione lo schermo olografico per proiezione a colore (0,647 mm nello spettro rosso e 0.510 mm nello spettro verde) ha due zone di visione. Nella terza versione, la proiezione si mostra su uno schermo tondo sotto vuoto con una pellicola-specchio di 2 m di diametro. Il fascio di luce dal cine-proiettore arriva sullo schermo olografico intermediario. Lo schermo riflette 24 fasci separati che sono diretti e messi a fuoco su un grande schermo sotto vuoto. I fasci riflessi dallo schermo formano 24 zone di visione dentro la sala cinematografica. Dentro queste zone gli spettatori vedono immagini tridimensionali.

Al NIKFI si sono reamizzati diversi film corti olografici sperimentali, di una durata totale di circa i 5 min, usando la pellicola di due strati per fotogrammi olografici a colore. Agli Studi di Cinema Maxim Gorky (cameraman Khristofor Traindofilov), si è fatto un lavoro preparatorio su un film olografico della durata di 20 min.

Un ricercatore del NIFKI

Applicazioni e futuro

Le possibilità di applicazione di questi risultati sono tante. Tecnicamente è possibile fare film olografici in miniatura di una durata di 20-60 min, realizzare sale cinematografiche olografiche con fino a 100-150 poltrone.

Grazie all’esperienza accumulata si può aspettare il secondo gradino di sviluppo della cinematografia olografica: il lancio e la presentazione di film olografici commerciali. Ma prima di questo è necessaria la creazione di potenti lasers a impulsi per la fotografia a colori, materiali foto/cine-olografici, nuove tecniche (raster tecnique) per ottenere immagini tridimensionali a colori in luce non coerente.

Il cinema olografico è ancora ai primordi. Nei laboratori NIFKI, sono continuate le ricerche. Quella sotto la direzione di Lev Logak indica che sarà possibile in un futuro prossimo produrre pellicole per ologrammi a colori impressionabili da luce laser a impulsi. Le ricerche dirette dal Prof. Anatoly Boubinov hanno dimostrato che per realizzare e stampare pellicole olografiche si possono usare dei laser particolari e fronti d’onda precisi. E gli studi eseguiti sotto la direzione di Victor Komar e Oleg Serov hanno dimostrato la possibilità tecnica di produrre schermi olografici di 3×4 metri per proiezione a colori per sale che possono contenere fino a 150/200 posti.