ماذا تعرف عن التصوير ثلاثي الابعاد الهولوجرافي Holography؟

[align=justify]التصوير ثلاثي الابعاد (الهلوجرافي) هو تصوير مجسم يختلف عن التصوير العادي الذ تقوم تعتمد فيه عملية التصوير على تكوين الصورة في بعدين باستخدام عدسات ضوئية وظيفتها تجميع الاشعة المرئية المنعكسة من الجسم المراد تصويره وتسجيلها على شريحة تعرف باسم الفيلم والذي يتم عليه تسجيل للعلاقة بين شدة الاضاءة المنعكسة عن الجسم وموضعها على الفيلم.
اما في التصوير الهلوجرافي فتختلف تماما حيث تعتمد عملية التصوير الهلوجرافي على شعاع الليزر وتتلخص فكرة التصوير الهلوجرافي على تسجيل لنماذج التداخل بين اشعة الليزر المنعكسة مع الجسم مع شعاع يسعط مباشرة على الفيلم الذي يسمى هنا هلوجرام Hologram وبالتالي فإن ما يسجل على الفيلم هو نمط التداخل بين الشعاعين.
كذلك تختلف فكرة عرض اظهار الصورة المأخوذة بالكاميرا العادية عن عملية عرض الصورة ثلاثية الابعاد ففي الطريقة الاولي يتم تحميض الفيلم بطريقة كيميائية لنحصل على نجاتيف يزظهر توزيع الكثافة الضوئية على الفيلم ليتم طباعته من خلال تمرير الضوء خلال النيحاتيف ليطبع على ورق خاص. اما في التصوير الهلوجرافي فالامر مختلف حيث يتم تسليط شعاع ليزري على الهلوجرام وينتج عنه تشتت للضوء الليزر في الفراغ معطيا لشكل الجسم الذي انتجه.
اي ان الصورة في حالة التصوير العادي تستقبل على حائل بينما تتكون الصورة في الهلوجرافي في الفراغ مما يمكنك من الدوران حول الصورة في الفراغ لرؤية صورة مجسمة (ثلاثية الابعاد)

ولمزيد من التوضيح دعنا نقوم بالتجربة التالية:
لو القينا حجرًا في بركة ماء ساكن فإنه ستتولد موجات منتظمة، تنتشر على شكل دوائر متحدة المركز. ولو القينا حجرين متماثلين تمامًا في نقطتين مختلفتين فإن الموجات التي تنتج عنهما يتجه بعضُها نحو بعض. فإذا التقت قمة موجة مع قمة موجة أخرى فإنهما تحدث تراكب بناء تنتج عنه سعة موجة اكبر من مرتين من كلّ منهما؛ وإذا التقت قمة موجة مع قاع موجة أخرى يحدث تراكب هدام بحيث تلاشيا بعضهما البعض وتنعدم الموجتان ويتولد عنهما منطقة سكون في الماء. وهكذا يمكن لنا أن نتصور كلَّ حالات التداخل البينيَّة بين الموجات. والنتيجة النهائية هي نظام معقد للغاية يسمَّى نموذج التداخل Interference pattern
وبالمثل تسلك الموجات الضوئية نفس سلوك الموجات المائية. ولكن مع الفرق ان الضوء ينتشر في الفراغ ولا يحتاج إلى وسط مادي لينتقل فيه مثل موجات الماء او الموجات الصوتية.
ولكن هناك شرط رئيسي يجب توفره في الضوء المستخدم للتصوير الهلوجرافي وهو ان يكن الضوء احادي التردد (فلايمكن استخدام الضوء الابيض العادي لانه يحتوي على نطاق واسع من الترددات) وكذلك يجب ان يكون الضوء ذو طور واحد وهذا ما يوصف ان الضوء مترابط Coherent والضوء العادي لا يكون هناك ثبات في الطور. هذين الشرطين الأساسيين لا يتوفرا الا في شعاع الليزر وهذا ما أخر انتاج صور مجسمة الا بعد الحصول على شعاع ليزر في عام 1965 بالرغم من ان فكرة التصوير الهلوجرافي النظرية كانت مكتشفة قبل ذلك بعوام وبالتحديد في 1984.

ويُعَدُّ الليزر أنقى ضوء في امتلكه الإنسان؛ فلكلِّ موجات الليزر المنبعثة نفس التواتر (الطور). وهكذا فعندما يلتقي شعاعا ليزر، يولِدان شبكة تداخُل معقدة؛ ويمكن تسجيل هذه الشبكة على لوحة التصوير الهلوجرام.
ولو جعلنا أحد الشعاعين يصطدم بالجسم المراد تصويره وينعكس عنه قبل تداخُله مع الشعاع الآخر، فإن شبكة التداخُل ستكون أعقد، ويمكن تسجيلُها على لوحة التصوير الحساسة؛ وهذا التسجيل هو ما يسمى بالهولوغرام hologram. ولكي نرى الصورة التي سُجِّلَتْ على هذه اللوحة لا بدَّ من أن نسلِّط شعاع ليزر مماثل للذي استخدمناه على اللوحة ذاتها؛ وعندئذٍ يظهر الجسمُ المصوَّر على بُعد صغير من اللوحة ويبدو ثلاثي الأبعاد.
ولعل أغرب ما في الهولوغرام هو أنه لو ادرنا اللوحة فإن كلَّ زاوية منها يمكن لها أن تعطي الصورة بكاملها. وهكذا يمكن لنا أن نقول إنه، في الهولوغرام، الجزءُ يحوي الكل ولكن من زاوية مجتلفة مثلما لو نظرت الى جسم ما وادرت عينيك حوله فسترى اجزاء مختلفة حسب الزاوية التي تنظر اليها.

يوضح الشكل التالي فكرة عملية للتصوير الهلوجرافي
http://upload.wikimedia.org/wikipedi...phy-record.png

حيث يقسم شعاع الليزر إلى حزمتين (كما في الشكل)، بواسطة لوح زجاجي Beam Splitter و يتم تسليط إحداهما مباشرة على اللوح الفوتوغرافي (الهولوجرام) و تسمى الشعاع المرجعي، أما الشعاع الأخر فيسلط على الجسم المراد تصويره (التفاحة في الشكل اعلاه) الذي نريد أن نحصل على صورة مجسمة له، يحدث ان تتشتت الاشعة عن التفاحة حاملة تضاريسها السطحية المختلفة لتسقط على اللوحة (الهلوجرام) ولكن الاشعة تقطع مسافات مختلفة نتيجة لتضاريس السطح المتشتتة عنه وفي نفس الوقت تتداخل مع الشعاع المرجعي الذي ينتج عنه نماذج التداخل التي تعتمد على اختلاف الطور بين الشعاعين (الشعاع المنعكس من الجسم والشعاع المرجعي) ناتج من اختلاف طول المسار، فتسجل على اللوح الحساس (الفيلم) نماذج التداخل التي تعرف بالهولوجرام

بعد تحميض الفيلم نحصل على الهولوجرام الذي يحتوي على توزيع من المناطق الشفافة و الداكنة التي تناظر أهداب التداخل المضيئة والمظلمة، وعندما يضاء بشعاع مشابه تماما للشعاع المرجعي الأصلي كما في الشكل التالي فإنه الشعاع سوف ينفذ من خلال المناطق الشفافة و يُمتَصّ في المناطق الداكنة بدرجات متفاوتة مكونا بذلك موجة نافذة مشتتة لترسم صورة ثلاثية للجسم في الفراغ مشابه للجسم الأصلي.

http://upload.wikimedia.org/wikipedi...econstruct.png
هذه فكرة مبسطة عن موضوع الاهلوجرافي وقريباً سيتم نشر بحث موسع عن الهلوجرافي وانواعه وتطبيقاته.

تحياتي[/align]

[align=center]شكرا جزيلا دكتور حازم

بحثت كثيرا عن هذا الموضوع ولكن لم اجد اسهل من هذا الشرح

سبحان الله انظروا الى اين وصل العلم

يعني لو كانت لدينا صورة شخص يخفي شيئا وراء ظهره لاستطعنا ان نعرف مايخفي بمجرد تحريك رأسنا جانبا

شكرا مجددا دكتور شرح وافي اتمنى ان يستفيد منه الجميع

وبانتظار نشر البحث الموسع

ودمتم [/align]

اهلا دكتور وشكرا لك لكن اعتقد انه هناك مقالة كاملة عن هذا الموضوع في الموقع
أليس كذلك؟؟

اشكرك دكتور حازم علي هذه المعلومات
واضيف الي ذالك ان من فوائد هذه
الظاهره التصويرية في المافظة علي
المباني من السرقات حيث
توضع الصوره الثلاثية الابعاد
في المنزل ويكون شكلها
كانما انسان موجود
داخل المنزل .

شكرا لكم على المرور والتعليق على الموضوع، ولحتى الان لم اقم بعمل المقال الموسع ولكن سافعل قريبا ان شاء الله

اشكرك كلاسيك واشكرك انديريا على الاضافة والمعلومات الجديدة
تحياتي

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
نحن في انتظار المقال الموسع
يادكتور حازم اين هو

شكررررررررررا يا دكتورنا العزيز

جزيت خيرا على الشرح

اشكرك يا دكتور حازم واتمنالك دوام التوفيق
وعندما يتم نشر بحث موسع عن الهلوجرافي وانواعه وتطبيقاته ادعوا من الله ان يكون مدعما بالصور ومع ربط الموضوع بالcomputer معلش انا بتقل عليك
احمد
حاصل على بكالوريوس علوم قسم الفيزياء

دكتور حازم نحن في انتظارك
لقد وعدتنا بمقال موسع اين هو.
.

بالفعل وعدت ولكن لم اجد الوقت لعمله ان شاء الله سافعل قريبا

تحياتي

حيااااااااااااااااااااك الله يا دكتور

مقدمة:

في الربع الأخير من القرن العشرين ظهر الليزر الذي كان فكرة حالمة تراود العلماء، و عندما ظهر أول مرة ظن بعض العلماء و المفكرين أنه مجرد ترف لا فائدة تطبيقية منه،
و لكن سرعان ما أثبت الليزر أنه يكاد يكون أعظم اختراع وصلت إليه البشرية، إذ اكتسح جميع المجالات التطبيقية و انتشلها من الزمن التقليدي إلى عصر الليزر.
لقد تغلغل الليزر إلى فروع عديدة من العلم، كالطب و الصناعة، و غيرها ليعمها بنفعه الذي سخره الله فيه، فأصبح من الصعب تصور الحياة الحديثة بدون الليزرات، و إن أحد أهم الفروع التي جاء الليزر ليطورها هو التصوير المجسم Holography. الذي ما كان ليكون إلا بوجود الليزر.
و في التصوير المجسم بحر واسع من الفوائد و الفرائد، و هو كالليزر إذ ظن بعض الناس أنه مجرد ترف، إلا أنه أثبت نفسه (نقصد التصوير المجسم) في ميادين عديدة، صناعية
و تجارية، بل و طبية.
في هذا التقرير سوف نتحدث بشكل ميسر عن فكرة عمل التصوير المجسم، و دور الليزر في إنجازه، ثم نعرج على بعض خصائص التصوير المجسم، و نختم بذكر بعض تطبيقاته.
و الله المستعان.


1.مدخل:

في التصوير العادي، يتم تسجيل توزع لمعان الموجات المنبعثة و المنعكسة من الجسم في بعدين، و تتشارك الموجات الناتجة أو المنعكسة من الجسم في تكوين موجة مركبة تسمى موجة الجسم (انظر الشكل)، و باستخدام العدسة المجمعة تُسجَّل صورة الجسم على طبقة حساسة من الألواح الفوتوغرافية الحساسة للضوء.
إن اللوح الفوتوغرافي يسجل سعة الموجة أو بالتحديد كثافة إشعاع الموجة (التي تتناسب مع مربع السعة)، و بعد ذلك يتم تحميض الفيلم لنحصل على صورة للجسم مطبوعة على ورقة.


[align=center]http://www.makphys.com/vb3/uploaded/frontwave.jpg[/align]

في المقابل فإن التصوير المجسم يعتمد على تسجيل موجة الجسم نفسها، أي سعة الموجة و طورها. حيث تسجل في لوح معين (يسمى هولوغرام) بحيث إذا أضيء فإنه يكون بالإمكان إعادة تكوين صدر الموجة (انظر الشكل) للجسم الأصلي. أي أن الصورة تتكون في الفضاء الثلاثي الأبعاد و ليس على ورقة كالتصوير العادي، و الصورة المشاهدة لا يمكن تمييزها عن الجسم الأصلي أبدا.

و لكن كي يتم تسجيل طور الموجة فنحن بحاجة إلى ضوء أحادي اللون، من مصدر صغير، لكي يكون مترابطا ، و ذلك لكي نحصل على ظاهرة التداخل، و هذا ما أخر ظهور التصوير المجسم إلى وقت ظهور الليزر على الرغم من أن الفكرة موجودة من العام 1948م.


2. كيف نحصل على صورة مجسمة؟

[align=center]http://www.makphys.com/vb3/uploaded/holography1.jpg[/align]

يقسم شعاع الليزر إلى حزمتين (كما في الشكل)، و تسلط إحداهما مباشرة على اللوح الفوتوغرافي (الهولوغرام) و تسمى الموجة المرجعية، أما الأخرى فتسلط على الجسم الذي نريد أن نحصل على صورة مجسمة له، بعد ذلك تنعكس (تتشتت) بعض الأشعة التي سقطت على الجسم حاملة تضاريس الجسم بشكل أطوال موجية مختلفة. فالمكان المنخفض في الجسم ستنعكس عنه موجة يكون لها طول موجي أكبر من تلك التي تنعكس عن المكان المرتفع، ثم يصل هذا الشعاع المنعكس إلى اللوح الفوتوغرافي و يتداخل مع الحزمة الأولى (حزمة الموجة المرجعية)، ليُولِّدا نماذج تداخل مستقرة على اللوح الفوتوغرافي (الهولوغرام)، و يتم تخرين هذه النماذج التي تكون مميزة لكل جسم في مستحلب اللوح الفوتوغرافي، فيظهر في الفيلم الذي يسمى بالهولوغرام.


3. ما هو الهولوغرام (أو اللوح الحافظ لنموذج التداخل)؟

يحتوي الهولوغرام (أو اللوح الحافظ لنموذج التداخل) على توزيع معقد من المناطق الشفافة و الداكنة التي تناظر أهداب التداخل المضيئة و المظلمة، و عندما يضاء بشعاع مشابه تماما للشعاع المرجعي الأصلي فإنه الشعاع سوف ينفذ من خلال المناطق الشفافة و يُمتَصّ في المناطق الداكنة بدرجات متفاوتة مكونا بذلك موجة نافذة مركبة، هي الموجة المركبة للجسم الأصل.
و على هذا فإن الحصول على الهولوغرافي يتم على مرحلتين:
الأولى: تسجل فيها أنماط التداخل ثم الحصول على الهولوغرام،
و الثانية: يتم فيها إضاءة الهولوغرام بطريقة معينة بحيث يكون جزء من الشعاع النافذ من الهولوغرام مطابقا لموجة الجسم الأصل، فنرى صورة ماثلة في الهواء أمامنا و كأنها الجسم الأصلي.
فمثلا لو أخذت الصورة لنرد، فإننا سنرى النرد و عندما ندير رؤوسنا نستطيع أن نرى جميع أوجهه و نقرأ الأرقام التي عليها.
و كمثال طريف على ذلك، تم تصوير جريدة و أمامها عدسة مكبرة، فكانت بعض الكلمات تبدو كبيرة، و الباقية عادية أثناء أخذ الصورة، و لكن عندما ظهرت الصورة المجسمة كان بإمكان الناظر أن يقرأ من خلال العدسة جميع الكلمات و هي مكبرة إذا أدار رأسه باتجاه الكلمات الأخرى.


3. أنواع الهولوغرام:

توجد أنواع مختلفة من الهولوغرام، فهناك الهولوغرام الشريحي الرقيق Plane Hologram، و هناك الهولوغرام الحجمي السميك Volume Hologram، و هي إما أن تكون من النوع الامتصاصي absorption أو من النوع الطوري phase.
على الرغم من هذه الاختلافات فهي جميعا تقوم على نفس المبدأ، و هو تسجيل سعة و طور الموجة. و لن نتطرق إلى تفاصيل تلك الأنواع.
كذلك توجد أنواع مختلفة من المواد الحساسة للضوء تستخدم في الهولوغرام، فهي و بشكل عام يجب أن تكون ذات قدرة تحليلية عالية، و يحب أن يكون حجمها حبيبي (أي في حدود 50nm) بحيث تبعد أهداب التداخل عن بعضها بطول موجي واحد.
و على وجه العموم، فإن طبقة الفيلم الحساسة للهولوغرام إما أن تكون من هاليدات الفضة، أو أن تكون من أغشية دايكرومات الجيلاتين (dichromate gelatin).


4. خواص الهولوغرافي و بعض تطبيقاته:

أ. خواص الهولوغرام:1.
1. إمكانية رؤية الجسم من كل الاتجاهات و رؤية أعماق الفتحات و الثقوب عليه.
2. إن رؤية طرف واحد يخفي الآخر، فإذا نظرنا إلى الجزء الأيمن من الوجه اختفى الأيسر.
3. إذا تحطم الهولوغرام، فإمكاننا استعادة الصورة بتعريض أي شظية (قطعة) منه لشعاع الليزر، و لكن تكون شدة إضاءة الصورة المجسمة ضعيفة.
4. بالإمكان تصوير عدة صور هولوغرافية على لوح واحد و لا يحصل بينها تشويش أو تداخل.
5. وجد أنه بالإمكان تخزين 103 رمز (بت) في كل سنتيمتر مكعب من بلورة فعالة ضوئيا. و هذا يعني تخزين معلومات محتواه في خمسة ملايين مجلد، كل مجلد يحتوي على 200 صفحة، و كل صفحة بها 1000 كلمة و كل كلمة تتكون من سبعة أحرف! و ذلك في بلورة مكعبة لا يزيد حجمها عن عقلة الأصبع.!


ب. تطبيقات:
1. سوف تستخدم هذه الطريقة في الطب البشري، فمثلا تصور العين، لتبرز مجسمة في ثلاثة أبعاد، فنتمكن من رؤية المناطق التشريحية المصابة.
2. تستخدم هذه الطريقة في دراسة التشوه الميكانيكي أو التشققات التي تصيب جيم ما، و فحص الإجهاد لإطارات السيارات.
3. تحمل بطاقات الاعتماد الجديدة شريطا مجسما مطبوعا على ظهرها، و يكون عبارة عن نسق مجسم (و ليس صورة جسم ما) ضد التزوير.
4. يستخدم التصوير المجسم في السلامة النووية حيث يتم تصوير قلب المفاعل فتعطي الصورة المجسمة معلومات كاملة للعلماء عن حالته، و بهذا يستطيعون أن يراقبوا حالة قلب المفاعل دون الحاجة للاقتراب منه حيث إن الإشعاعات تكون خطرة جدا.
5. و تستخدم في حفظ السجلات و التخزين، و ذلك ابتداء من صور أسنان مراجعي عيادات الأسنان إلى التراث الفني و الأدبي و ما إلى ذلك.

احسنت ماجستير هندسة ليزر على هذا الموضوع


واحب ان اضيف ان التصوير ثلاثي الابعاد اكتشف نظريا قبل اكتشاف الليزر ولكن تم تطبيقه عمليا بعد حوالي 17 الى 27 سنة لانه بدون الليزر لا يمكن ان نحصل على الهولوجرام


تحياتي واشكرك

السلام عليكم

شكرا على المرور

وهذه الصورة ادناه توضح كيفية الحصول على الصورة المجسمة

[align=center]http://www.mikecrowson.co.uk/Hologram.gif[/align]

وهذه صورة ثلاثية الابعاد

[align=center]http://www.abcgallery.com/D/dali/dali219.jpg[/align]

ممتاز موضوع حلو ومفيد
شكرا ياورده عاشت ايدج

بارك الله فيك اختي يا رمز التميز والإبداع

بارك الله فيكى اختى موضوع رائع

بارك الله فيك ماجستير هندسة ليزر


والصورة التي ادرجتيها تحتوي الكثير من المعلومات اشكرك


وهذا الموضوع كنت قد ترجمته من موقع كيف تعمل الاشياء

ارجو ان تتطلعي عليه


http://hazemsakeek.com/vb/showthread.php?t=4410


تحياتي

السلام عليكم

شكرا على المرور

شكرا دكتور على هذا الموضوع

ان موضوع الهولوكرام موضوع واسع جدا وهو له انواع كثيرة

هناك نوع اخر الهولوكرام هو الهولوكرام الرقمي (digital hologram)

التصور الهولوجرامي الرقمي للتصوير الثلاثي الأبعاد

الكاميرات الرقميه والتقاط الصور الفوتوغرافيه والافلام حيث ان الصورة هي عبارة عن سجل لكثافة الموحة البصرية (optical wavefron. حيث انه بواسطة التصوير الهولوكرامي الرقمي يمكننا ان نسجل كثافة واتجاه الموجة البصرية وكافة المعلومات عن هذه الموجة وبالتالي تشفر بعض معلومات عن صورة الاجسام الثلاثية الابعاد. وانشاء الصورة الرقمية المجسمة للاشياء اصبحت امر واقع مؤخرا وهذه الصورة قادرة على البقاء مع حلول عالية الجودة بواسطة كاميرات رقمية بالميكابيكيل (megapixel digital cameras). القدرة على التصور الهولوجرامي الرقمي وحدوده ترتبط بتشفير الصور المتعددة في منظور واحد في مجمع القيمه الرقميه المجسمه.

وهذا الرسم التخطيطي يوضح العملية:

[align=center] http://www.me.jhu.edu/~lefd/hpiv/HoloMicro/DHM.htm[/align]

والصورة الاتية هي صورة لخلية حية تم تصوريرها بواسطة هولوكرام رقمي:

[align=center]http://chuma.cas.usf.edu/~myungkim/DHM/fibroblast.png[/align]


لمزيد من المعلومات ارجع الى المصادر الاتية:

Digital Holography: Digital Hologram Recording, Numerical Reconstruction, and Related Techniques
Laser in Environmental and Life Sciences: Modern Analytical Methods
The Handbook of Photonics

ان شاء الله سوف ارفق ملف بوربوينت من تصميمي على الموضوع طلب مني سابقا كسمنر القيه امام طلاب قسمي ان شاء الله يعجبكم.

سلامي

مرحبا ماجستير هندسة ليزر


واشكرك على هذه الاضافة المتعلقة بالهولجرام الرقمي الا انني شعرت ان النص بحاجة الى اعادة صياغة نوعا ما


وحسب ما اعرفه عن الهلوجرام الرقمي انه عملية معقدة تعتمد على المعالجة الرياضية للهولوجرافي حيث يتم تمثيلها بمعادلات رياضية تمثل توزيع شدة الاضاءة بالنسبة للابعاد الثلاثة للشعاع المرجع وشعاع الجسم ويتم استخدام الكمبيوتر للتنبؤ بالتداخل عند الفيلم ويتم استخدام الناتج في صورة بيانات رقمية يتم طباعتها على الفيلم لتكوين هولجرام لاجسام غير موجودة اصلاً


موضوع شيق بالفعل وننتظر منك ملف البوربوينت لنتعرف اكثر على هذا النوع من انواع الهلوجرافي


تحياتي

اعتقد انه استخدم فى نهايه الأربيعينات عن طريق عالم مجرى وذ لك طريق استخدام ضوء احادى الطول الموجى لكن وجود الليزر جعله ايسر و اسهل كثيرا

شكرا على الموضوعالرائع
بس لوسمحتم الملف اللى بالانجليزى مش بيفتح ياريت يرفعوا تانى

بالله عليكم حد يرد محتاجه الملف ضرورى

هو فيه ايه ليه ما حدش بيرد

ان شا ءالله اصحــــاب الخبره يساعدونــــك :)

شكراً لك يادكتور هل لديك معلومات عن الهولوكرام الرقمي اذا كانت ليك اي معلومات بسيطه ارجوا عرضها علينا

شكراااااااااااااااااااااااا جزيلا

الف شكر دكتور ع المعلومه بعطيك العافيه