La holografía especular es una técnica para crear imágenes tridimensionales mediante el control del movimiento de destellos especulares sobre una superficie bidimensional. La imagen está formada por muchas especularidades y tiene la apariencia de una superficie tridimensional : punteado de puntos de luz. A diferencia de los hologramas de frente de onda convencionales , los hologramas especulares no dependen de la óptica de ondas, los medios fotográficos o los láseres.
El principio de funcionamiento es puramente de óptica geométrica : una fuente de luz puntual produce un destello sobre una superficie especular (brillante) curva; este destello parece viajar sobre la superficie a medida que el ojo o la fuente de luz se mueven. Si ese movimiento es proyectivamente consistente con la disparidad binocular , el espectador percibirá, a través de la estereopsis , la ilusión de que el destello se produce a una profundidad diferente a la de la superficie que lo produce. Un holograma especular contiene muchas superficies curvas de este tipo, todas incrustadas en una superficie anfitriona. Cada una produce un destello y el cerebro integra las muchas señales 3D para percibir una forma 3D.
La holografía especular se remonta a los intentos de Hans Weil en la década de 1930 y, por lo tanto, tiene una historia más larga que la holografía de frente de onda convencional . Hans Weil presentó una patente en el Reino Unido en 1934 para una técnica de holografía especular. [1] La patente señala que los rayones en una superficie brillante producen destellos que solo son visibles para ciertos puntos de vista, dependiendo de la orientación del rayones; esta anisotropía podría explotarse para producir diferentes imágenes para diferentes espectadores. Weil apreció que esto podría usarse para producir imágenes en 3D, pero no está claro si sabía cómo hacerlo, especialmente considerando que las técnicas modernas son altamente computacionales. La patente en sí se limita a superficies reflectantes rectas, que no son suficientes para producir imágenes en 3D.
En la década de 1970, Gabriel Liebermann descubrió que un rasguño en forma de arco circular produce destellos cuyo movimiento es aproximadamente consistente con la disparidad binocular. Su obra de arte World Brain [2] de 1980 está hecha de arcos semicirculares mecanizados por CNC que producen un efecto holográfico. El fenómeno fue descubierto de forma independiente en la década de 1990 por William Beaty [3], quien popularizó un método para hacer hologramas dibujados a mano utilizando una brújula (dibujo) . [4] Esto se conoce como holografía por rasguño.
Beaty estableció una conexión entre la holografía de rayado y la holografía de frente de onda convencional al señalar que un arco circular se aproxima a un holograma de arco iris de Benton ampliado de un solo punto. Esto explica por qué las imágenes de hologramas de rayado están sujetas a distorsiones que distraen y al colapso de la imagen de profundidad fuera de un campo de visión muy estrecho; los arcos circulares son una aproximación bastante pobre a las franjas de arco iris de los hologramas.
Beaty también señaló que el holograma arcoíris de un único punto es una sección rectangular de parábolas anidadas. [5] Si uno viera esa geometría como una superficie reflectante 3D bajo luz colimada, observaría un movimiento de destellos que es consistente con el paralaje horizontal. Un ejemplo cotidiano es el espejo parabólico de Fresnel que se usa en muchas cocinas solares. En las cocinas con patrones finos de Fresnel, la imagen holográfica de una barra de luz que varía en profundidad es fácilmente visible. [6]
En 2008, Brand demostró una forma de holografía especular sin distorsión. En lugar de rayones, emplea espejos o refractores doblemente curvados muy finos, cada uno diseñado computacionalmente para producir paralaje sin distorsión en un amplio campo de visión. El método de Brand considera el haz de rayos de luz que debe entregarse al espectador a medida que el espectador, la fuente de luz, el holograma y la imagen holográfica se mueven entre sí. A través de la ley de reflexión o ley de Snell , esto determina un conjunto de ecuaciones diferenciales o integrales que relacionan la posición y la normal de cada punto en una superficie óptica. [7] Las ecuaciones especifican una foliación de posibles superficies ópticas; el holograma es una intersección de esta foliación y una capa delgada que se ajusta a la superficie anfitriona. Las cocinas solares representan una de esas foliaciones; los hologramas rayados no, de ahí su distorsión. Una propiedad interesante del enfoque de la foliación es que produce soluciones para superficies holográficas no planas y para geometrías de visualización no convencionales. Brand ha exhibido hologramas con escenas 3D, animación y campo de visión ultra amplio. [8] [9] [10] Una gran colección se puede ver en el Museo de Matemáticas de Nueva York.