Geschiedenis

Door de lens van een microscoop

Mijn bedrijf, Dutch Holographic Laboratory B.V. (DHL), heeft internationale erkenning gekregen met het hologram “Microscoop” uit 1984. Het beeld van deze microscoop steekt meer dan 9 centimeter uit de voorkant van de holografische plaat. Wanneer men door het illusionaire occulair van de microscoop kijkt, ziet men de feitelijke vergroting van een computerchip, net alsof men door een echte microscoop kijkt. Dit 20x25 cm reflectie hologram heeft een totaal nieuwe perceptie aan het begrip holografie gegeven.

DHL heeft de beschikking over veel hightech laser systemen en is toegewijd aan het lopende onderzoek en de ontwikkeling van de holografie. Afgezien van de lasers en optische systemen, wordt alle apparatuur in huis op maat vervaardigd. Onze productieapparatuur bestaat o.a uit vier trillingsvrije optische tafels, twee hologram kopieerinrichtingen en meerdere fullcolour stereogram printers. DHL is gevestigd in een industrieel gebouw langs de oevers van een Nederlands kanaal in de buurt het centrum van Eindhoven.

“Van Holland naar Hololand”

Ik kon mij van tevoren niet hebben voorgesteld hoe de ontwikkeling van DHL in de late jaren 1970 zou gaan. Ik maakte door puur toeval kennis met de holografie. Nadat ik mijn studie afgerond had in de chemische analyse in 1979, werd ik door een vriend geholpen aan mijn eerste baan: spijkers in een muur hameren voor de eerste holografie tentoonstelling, "Net Echt". Een tentoonstelling voor de viering van de 100ste verjaardag van de uitvinding van de gloeilamp. Muren werden opgebouwd en halogeenlampen opgehangen onder de leiding van de tentoonstelling goeroe Jim Finlay uit New York. Eindhoven is al lang een centrum voor technische innovatie in Nederland. Het is bekend als de "Lichtstad", het is de thuisbasis van Philips, de uitvinder van de compactdiscspeler en 's werelds grootste producent van gloeilampen. Grote onderzoekslaboratoria, zowel bij Philips, TNO en de naburige universitaire centra, hebben gezorgd voor een sfeer en de infrastructuur van creatieve en technische expertise.

Tijdens de Net Echt tentoonstelling, werd mijn nieuwsgierigheid over het revolutionaire potentieel van de holografie gewekt en dat is tot op de dag van vandaag niet veranderd. Na het werken op verschillende andere grote shows van Jim Finlay in Nederland, werd ik gevraagd om een korte holografie cursus te volgen aan de Technische Universiteit in Eindhoven, aangeboden door het Ideecentrum. Met theoretische begeleiding van de docenten van de cursus, bouwde ik een eenvoudige opstelling voor de zogeheten single-beam reflectie hologrammen en met het geluk aan mijn zijde bleek mijn eerste opname meteen goed te zijn. De leraren van de universiteit waren onder de indruk, want ze hadden alleen de theorie over het maken van reflectie hologrammen gelezen.
Hoewel de opstelling eenvoudiger is, werd gedacht dat deze hologrammen moeilijker om te maken zouden zijn dan laser transmissie hologrammen vanwege de trillingsgevoeligheid en de vereiste delicate chemische processen. Als gevolg van mijn bereikte resultaat ging ik zelf lesgeven op de de laatste dag van de cursus. De belangstelling bleef op de universitaire afdeling. Hoewel mijn studententijd officieel voorbij was, was de universiteit dermate enthousiast over mijn succes in de holografie dat Hans Butterweck, een van de instructeurs, me de gelegenheid gaf om een holografie lab te ontwikkelen op de universiteit. In ruil trad ik op als een onofficiële onderzoeker en hielp ik afstuderende studenten met hun projecten. Een nieuwe ruimte werd toegewezen voor het nieuwe holografie laboratorium, op de vijfde verdieping tussen twee liftschachten, een zeer moeilijke locatie voor de trillingsvrije voorwaarden die nodig zijn voor holografie. Om dit te compenseren, heb ik een systeem bedacht voor het ondersteunen van de holografische tafel met piepschuim blokken en binnenbanden.
In de zomer van 1980, terwijl het nieuwe lab op de universiteit in aanbouw was, bouwde ik zelf een holografische lab, met een geleende laser en een investering van 25 gulden in een klein schuurtje in de tuin achter mijn studentenhuis. Een oud stenen keukenblad en een gebroken betonnen paal werd de holografische opstelling. Ik had geen geld voor holografische platen, dus een vriend leende me geld voor een doos van 10 stuks 20 x 25 cm platen. Ik kon alleen 's nachts werken want zodra een plaat uit de doos werd gehaald kon ik alleen het schuurtje verlaten als het absoluut donker was om te voorkomen dat de holografische plaat onbedoeld belicht raakte. De plaathouder was een stuk geperst hout met drie wasknijpers op hun plaats geplakt.

Ik ontwikkelde de platen in een bovenste schaal, het spoelen gebeurde in een emmer op de vloer en het hologram werd gebleekt in weer een andere schaal. Er was geen stromend water. Na zes proeven, bleek dat mijn zevende hologram geweldig was gelukt. Het beeld, een masker Pierrot, werd ingelijst en opgehangen in een galerie die werd beheerd door de Stichting Ideecentrum in Eindhoven.

De ontwikkeling van een holografische ontwikkelaar

Ongeveer een week later kwam Ruud van Renesse van het Nederlandse Nationaal Natuurkundig Laboratorium (TNO) in de galerie en raakte geboeid door de rode kleur van het Pierrot hologram. Hij was zelfs nog meer geïntrigeerd na het ontdekken dat het hologram was gemaakt door een Nederlander. Hij wachtte gedurende 2 uur, terwijl de galerie mij probeerde te traceren en ik mij uiteindelijk op de fiets daar heen spoedde. Verrast als ik was dat ik gezocht werd door een vooraanstaand wetenschapper, leek het erop dat Van Renesse net zo verrast was om een 23 jaar oude te zien binnenkomen bij de balie van de galerie.
Hij krabbelde een idee op een stukje papier, een formule voor een holografische ontwikkelaar waarvan hij dacht dat deze ook gebruikt zou kunnen worden om rode hologrammen te produceren. In 1980, waren rode hologrammen een zeldzaamheid. Zijn idee was om pyrogallol te gebruiken als de ontwikkelaar, gevolgd door een oplossing bestaande uit bleekmiddelen die de zwart ontwikkelde zilver kristallen omzet in de holografische emulsie, waardoor het hologram transparant wordt.
Ik bracht hem achterop de fiets naar het lab in mijn schuurtje om te laten zien waar het Pierrot hologram was geschoten. Van Renesse was verbaasd dat met de combinatie van oude rommel in de schuur het hologram gemaakt kon worden dat hij in de galerie had gezien. We gingen vervolgens naar het holografische lab op de universiteit, die, zelfs in aanbouw, een meer vertrouwde omgeving voor een wetenschapper bleek te zijn.
Op een avond een paar maanden later, in oktober 1980, heb ik het proces dat van Renesse had geopperd geprobeerd in de schuur. Na het drogen van de plaat, bleek het hologram niet rood maar groen van kleur. De volgende dag belde ik van Renesse, die niet in staat was om te verklaren hoe dit resultaat mogelijk was. We maakten een afspraak, en ik ging naar Delft om hem te bezoeken in het Nationaal Natuurkundig Laboratorium. Ik liet hem de resultaten zien en we konden nog steeds niet bedenken wat er gaande was. Na het verlaten van Renesse, terwijl ik aan het wachten was op de bus terug naar het station bedacht ik de oplossing. Ik realiseerde me dat het bijeffect van de chemische reactie met pyrogallol is dat zilver de gelatine verhardt, maar wanneer er overtollige sulfiet aanwezig is in de ontwikkelaar, het bijproduct sneller reageert met sulfiet dan met gelatine. Wanneer de omkeerbleek het ontwikkelde zilver oplost krimpt de holografische emulsie wat resulteert in een kortere golflengte reflectie hologram. Immers, zonder sulfiet, zal de gelatine verharden en niet krimpen, wat resulteert in een hologram van ongeveer dezelfde kleur als de originele opname golflengte.
De volgende dag belde ik van Renesse, die zelf ook al een soortgelijke conclusie had getrokken. Ik zag meteen de mogelijkheid om de kleur van het hologram te controleren door middel van het variëren van de sulfietconcentratie in de ontwikkelaar. Mijn opleiding in de chemische analyse bleek een zegen voor mijn begrip van deze processen, die daarmee het testen van de ontwikkelaars aanzienlijk vereenvoudigde.

Hoewel het proces al veel eerder werd gepubliceerd in de wetenschappelijke literatuur door Kurtz en Lambert [1], moedigde een aantal mensen (waaronder van Renesse) me aan om te een artikel te schrijven over het proces, dat ik het "Pyrochrome"-proces noemde, in Holosphere [2] . Nadat het artikel uit kwam in augustus 1981, steeg de populariteit van het proces snel door een verscheidenheid aan redenen. Pyrochrome biedt goede resultaten voor zowel reflectie en transmissie hologrammen, heeft een breed scala van werkbare concentraties, en laat verschillende opties voor kleurbeheer en een lage toxiciteit. Hoewel catechol gebaseerde ontwikkelaars een plaats hadden gevonden bij strikte kleur-controle verwerking, blijft het Pyrochrome proces een favoriet voor het testen en produceren vanwege haar flexibiliteit en betrouwbaarheid.

In 1981, na een opdracht voor PNEM, de Nederlandse elektriciteitsmarkt raad, won ik een een artist-in-residence beurs aan het Museum van holografie in New York. In de tussentijd verspreidde zich het nieuws in de holografische scene over het werk dat ik aan het doen was. Toen ik terugkwam naar Nederland vanuit New York, bleven de orders binnenkomen van verzamelaars en commerciële klanten uit heel Europa. Ik herbelegde het geld onmiddellijk in apparatuur. Ik schafte mijn eerste 50-mW Spectra Physics laser aan. Gaandeweg vulde ik de apparatuur in het holografisch lab op de TUE aan met eigen apparatuur. Hoewel de schuur achter het studentenhuis er nog steeds was, vereiste mijn werk steeds meer geavanceerde apparatuur. In 1982 maakte ik mijn eerste gelimiteerde oplage hologrammen met Skull (afb. 3) en Samurai (afb. 4) en voortgezet in 1983, met The Kiss en een technische verbetering van de Pierrot hologram dat van Renesse zag (afb. 5).

In 1983 begon ik ook mijn werk met de breedbandige ontwikkelprocessen. Verschillende series van beelden werden gemaakt met deze ontwikkelmethodes: De Kus, Driehoek, en de Link. Het proces zelf was uniek. Het kan achromatische hologrammen produceren met slechts een belichting en een ontwikkelstap, of zoals bij de link, drie verschillende kleuren produceren in een belichting (rood, geel en groen). Het werk resulteerde in de publicatie van mijn resultaten in 1985 op de Lake Forest conferentie [3].

Er kwamen meer en meer opdrachten voor hologrammen die ik buiten kantooruren maakte in het holografisch lab op de technische universiteit. Vanwege de vele internationale telefoongesprekken kreeg ik zelfs een eigen telefoon. Ik maakte custom made hologrammen voor klanten uit Duitsland, Zwitserland, Engeland, België en Frankrijk, allen dankzij het holografie netwerk. Ik ben nog 4 jaar onderzoek blijven doen aan de TUE. Hoewel de universiteit zeer behulpzaam was, was er geen zekerheid dat ik er kon blijven. Vooral omdat steeds meer studenten geïnteresseerd raakten in holografie en steeds meer onderzoeksprojecten werden gepland. Ruimtegebrek op de universiteit werd steeds nijpender, en ik realiseerde me dat ik spoedig meer ruimte nodig had om te kunnen uitbreiden. Ondertussen groeide mijn bedrijf en ik had geen organisatie op dat moment. Na wat rondvragen werd ik door een notaris geattendeerd op het bestaan van een stichting voor startende ondernemers. Ik werd toegelaten tot het project voor Industriële Innovatie (PII) in november 1982. Dit was een project van het Nederlandse ministerie van Economische Zaken waarbij kleine high tech bedrijven hulp krijgen bij het opstarten.

De oprichting van DHL

Ik kreeg gratis management advies van de Nederlandse overheid voor de periode van anderhalf jaar nadat ik was begonnen met DHL, en dit was de enige ondersteuning die mijn onderneming ontving. (De financiering van mijn vroegste holografische werk daadwerkelijk begonnen met het uitlenen van de doos van 8x10 inch platen in de zomer van 1980; alle winst sindsdien is geherinvesteerd in de groei van mijn bedrijf.) PII heeft mij geadviseerd bij het opzetten van mijn eigen bedrijf. Door de stad Dienst Wonen, vond ik de bedrijfsruimte in het voormalige Nederlandse hoofdkantoor voor Spectra Physics lasers, gelegen tegenover het Eindhovense kanaal. Op I december 1983 werd de huurovereenkomst getekend, DHL ingeschreven bij de Kamer van Koophandel, en een bankrekening geopend op naam van DHL-allemaal op dezelfde dag. De volgende ochtend ging ik kijken op de nieuwe locatie om de verbouwingsplannen te maken.

Met de hulp van een vriend, Toine van Dorst, construeerde Ik een optische tafel in 3 weken. Naar mijn ontwerp, bouwden we een 1.5x3 meter, 45 cm dikke betonnen plaat gevuld met stalen versterkingen en piepschuim blokken om trillingen te verminderen en verhoogde stijfheid te verkrijgen(afb. 6). Onze eerste opdracht in het nieuwe lab was voor Lichtblicke, de heropening van het Filmmuseum in Frankfurt, West-Duitsland. We registreerden hun logo met 11 verschillende technieken. Nadat de opbouw van het lab in 1984 werd afgerond, was er de officiële opening. De openingstoespraak werd gehouden door AG Van Vijfeijken van de Nationale Business School van Nijenrode. In de beginperiode trok DHL veel media-aandacht. Het Nederlandse tv-programma "Mensen op het Werk" interviewde me in oktober 1983 over het bedrijf en zijn toekomstplannen. De opening van DHL werd uitgebreid verslagen door een nationale krant en lokale kranten.
Naarmate het bedrijf groeide, produceerde DHL ook steeds meer stock hologrammen. Het eerste microscoop hologram toont een van de unieke eigenschappen van een hologram, namelijk om naast de ruimtelijke werking ook daadwerkelijke een lenseffect te laten zien.
Gecombineerd met de projectie van het beeld, lokt dit hologram een reactie uit en wekt alom verbazing als de kijker daadwerkelijk door het “virtuele” oculair een vergroting van een microchip kan zien. De eerste Microscopen werden geproduceerd in 1984, en de Link, Psycho-Hands, Triangle en Brave New World volgende snel. Medio 1984 was de voorraad hologrammen gemaakt op de universiteit geheel verkocht (Skull, Samurai, The Kiss en Pierrot [zie afb 3-5]) en waren te zien in collecties in vele Europese landen, Japan, Australië en Amerika.
In het voorjaar van 1985, na veel testen, begonnen wij te werken met ons eerste contact kopie line scanner. Omdat alle laserenergie wordt gefocusseerd in een lijn is het kopiëren van het hologram vereenvoudigd. Door het terugdringen van de belichtingstijd tot tienden van een seconde nemen de stabiliteitsproblemen tijdens deze belichting af wat leidt tot een beter hologram.
Net voor de opening DHL in eind 1983, had ik een klein frame Spectra 165 argon laser aangeschaft. In 1986 besloot ik om ook de zogeheten embossed hologrammen, geschikt voor massaproductie te gaan maken. Het was mij duidelijk dat deze massageproduceerde reliëf hologrammen een belangrijke rol zouden gaan spelen in het verbreden van de toegankelijkheid van hologrammen, evenals in de groei van de holografie en de ontwikkeling van een potentieel nieuwe industrietak. Voor dergelijke ambitieuze doeleinden, was de small- frame argon laser te beperkt. Ik kocht een Coherent Innova 100 (het elfde gebouwde exemplaar), die een vermogen had van 32 watt op alle lijnen. Nadat de eerste laserproblemen waren opgelost, onderzocht en verbeterde DHL de photoresist technologie (resulterend in een artikel gepresenteerd op het Lake Forest holografie symposium in 1988 [5]). Bij het onderzoeken kwamen voor holografie eigenschappen van lasers naar voren. Photoresist opdrachten blijft gestaag vanuit de hele wereld komen.
Medio 1986 was DHL gegroeid tot een bedrijf met zes personeelsleden, en geleidelijk werden meer delen van het bedrijfspand ingericht als holografische labs. Tegen die tijd hebben we onze eerste exemplaar-scansystemen had op de lijn. Momenteel zijn er vier laboratoria (de grootste maatregelen 16x7 ½ m) en twee kopie scanner systemen, die elk in staat van produceren 400 8x10-inch film stuks per dag. Er zijn vier 50-mW HeNe lasers, een 25-mW HeNe en een klein frame argon (5 watt), een klein-frame Krypton (1 watt) en een groot frame argon (25 watt). Er zijn tal van grote diameterlenzen en spiegels (tot 82 cm in diameter). Alle laboratoria zijn uitgerust voor fullcolour werk met hoge kwaliteit frulspectrum optiek. Voor computergegenereerd ontwerp, zijn er twee Silicon Graphics computers. Onze eerste stereogram printer maakte gebruik van een pc, meerdere stappenmotoren en een door DHL ontworpen filmprojector met een optisch systeem voor de registratie en een resolutie van 10 micrometer op het geprojecteerde beeld. Wij produceren zowel maatwerk als eigen stock hologrammen. Als een full-service holografische laboratorium, maken wij niet alleen reflectie en transmissie hologrammen op glas en film maar ook photoresist hologrammen voor stickers of folie en grootformaat hologrammen tot een vierkante meter. Continue onderzoek en ontwikkeling zijn een essentieel onderdeel van onze dagelijkse routine.

Fiera Milano

In 1987 kregen we de opdracht om een 1x1.5 meter hologram te maken voor de Fiera Milano beurs in Milaan. Dit was onze eerste grootformaat hologram, en speciaal hiervoor bouwden we een optische tafel van 9 x 2 meter. De belichtingstijd van het master hologram en later de transfer H1-H2 duurde elk 1 seconde. We gebruikten hiervoor onze large frame argon laser, die gemakkelijk een angstaanjagende 10-watt single frequence groen laserlicht kon produceren. Met zulke korte belichtingstijden, hadden we geen problemen met de holografische stabiliteit, en de hologrammen waren zeer helder.

Ludwigsburg pretpark

Het Fiera Milano hologram resulteerde in een tweede project in het voorjaar van 1988. Het pretpark "Blühende Barock" in Ludwigsburg (bij Stuttgart), Duitsland, wilde een nieuwe en bijzondere attractie toevoegen aan het thema park, en Matthias Lauk van het Museum für Neue Holographie und Medien Visuelle in Pulheim / Keulen had hun ervan overtuigd hologrammen gebruiken om verhalen te illustreren van Duizend-en-één-nacht sprookjes. Met art director Wolfgang Schulte, produceerden we een totaal van 10 hologrammen die vier verschillende verhalen illustreren. De hologrammen zijn variërend in grootte van 1,1 x1.2 m tot 30x40 cm.

Computer gegenereerde hologrammen

Als vervolg op het werk van King en de Bitetto [6], heeft Steve Benton de haalbaarheid van computergegenereerde hologrammen [7] aangetoond. Overweldigd door het zien van de resultaten in 1985, raakte ik ervan overtuigd dat dit type hologram de toekomst had. Na meer dan 2 jaar van experimenteren (met Harry van Leur in 1986), werden onze eerste computer gegenereerde hologrammen opgenomen als onderdeel van het proefschrift van Peter Kouwenberg's. Dit in het kader van onze gezamenlijke ontwikkeling programma met de Technische Universiteit Eindhoven. Deze eerste tests waren nog heel rauw. In die tijd gebruikten we slechts 36 beeldjes geprojecteerd door een omgebouwde fotografische camera, in vergelijking met huidige aantal van 125 tot 200 opnames. Ik kocht een Nikon camera met een bulkloader in staat tot het schieten van 250 opnames in plaats van de gebruikelijke 36, en begon met het automatiseren van de stereogram printer. Voor hun proefschrift voor het Instituut voor Hoger Beroeps Onderwijs, maakte Erik van Nuland en Rik Koch gebruik van een Apple IIe computer met interfacekaart om het programma voor deze holografische printer te schrijven. Alle apparatuur is inmiddels vervangen door state-of-the-art pc’s en nieuwe interface-kaarten.

Huis van de Toekomst

Het gebruik van de extra beeldjes en de automatisering van het opname proces resulteerde in een enorme verbetering van de kwaliteit. Dit feit, samen met verbeteringen in de registratie, resulteerde in een solide en stabiel ogend hologram. In 1987 maakte ik een hologram van een computergegenereerde model van de Technische Universiteit in Eindhoven. Toen de Nederlandse tv-bekendheid Chriet Titulaer, presentator van "Amazing World" (een programma over hightech snufjes), dit hologram in 1988 zag, wilde hij wilde dat er ook een hologram werd gemaakt van zijn "Huis van de Toekomst"-project, een innovatieve landelijke samenwerking van diverse bouwbedrijven. Ontworpen door de beroemde Nederlandse architect Cees Dam, toont dit visionaire huis de toekomstige trends in architectuur, interieur en apparatuur. De geplande start van het project kwam snel, maar het fundament van het gebouw was nog maar net gelegd. Met onze nieuwe computer genereerde holografische techniek, kon Titulaer toch het gebouw visualiseren en presenteren, en in 3D.
Net op dat moment had de universiteit de visualisatie afdeling voorzien van een nieuwe computer werkstation met Wavefront software-upgrade. Zij Importeerden alle bouwkundige gegevens van Titulaer’s huis van de toekomst in de computer, en DHL produceerde vervolgens wat waarschijnlijk op dat moment de eerste computergegenereerde embossed hologrammen waren, in een oplage van 40.000 stuks. We volgden in januari 1991 met het eerste fullcolour computergegenereerd fullcolour reflectie hologram, gemaakt met drie verschillende laserlijnen.Het hologram ziet er hetzelfde uit als het beeld op het scherm, maar is dus helemaal driedimensionaal.

Al deze werkzaamheden monde uit in een uitnodiging voor mij deel te nemen aan een discussie panel voor commerciële en kunst holografie bij de Society for Photo-Instrumentation Engineers (SPIE) conferentie in Los Angeles in januari 1990.

Halogeenverlichting

In 1989, zowel Akzo Chemicals en Hewlett-Packard gaven ons de opdracht voor het ontwerpen en produceren van een reeks van 30x40 cm hologrammen. Aangezien deze hologrammen over de hele wereld werden verstuurd naar vertegenwoordigers, ontwikkelden we een speciale telescopische halogeenspot om de uitlichting van deze hologrammen te vereenvoudigen. De ontvanger hoeft alleen maar deze roestvrij stalen halogeenspot uit te pakken en aan een schroef in de muur te hangen. Het ingelijste hologram wordt aan deze telescoopspot gehangen waardoor de afstand en de hoek van uitlichting altijd correct is.

Futuroscope

In het begin van 1990, werd dankzij onze nieuwe computergegenereerde hologram techniek een nieuwe opdracht binnengehaald. Parc du Futuroscope was op zoek naar een manier om de identiteit van hun futuristische Media Park in Frankrijk te versterken. Een computergegenereerde reflectiehologram van hun twee meest karakteristieke gebouwen werd gemaakt. Tegelijkertijd installeerden we een permanente show van onze hologrammen, bezocht door ongeveer een miljoen bezoekers per jaar.

Massaproductie in film hologrammen

In september 1990, produceerden we 6.000 20 x 25 cm filmhologrammen (een ander oplage van 2500 stuks werd geproduceerd door Mike Mielke in München) voor het Duitse reclamebureau Lauk Kommunikation voor hun cliënt Bayer AG, om het medicijn "Adalat" te promoten. De totale productie was 20 dagen, inclusief lamineren. Deze oplage werd in recordtempo gehaald door ons in huis ontwikkelde scan kopieersysteem.

Multiple Photo Generated Hologram (MPGH)

In januari 1991 produceerden we onze eerste multiple Photo generated hologram (MPGH). Het hologram toont onze crew (vijf mensen in die tijd) poserend in de vrieskou aan de voorzijde van het bedrijfspand. Voorbijgangers waren verbaasd over dit ongebruikelijke tafereel bij DHL, met onze computergestuurde camera werd foto na foto opgenomen terwijl deze over een 3 meter lange lineaire track bewoog. We hadden net een nieuwe theorie ontwikkeld waardoor we met de juiste volgorde en perspectief konden opnemen resulterend in een realistisch onvervormd hologram. De resultaten werden gepubliceerd in de conferentie publicatie van maart 1991 SPIE-conferentie in Den Haag [8].

Tijdens het testen van onze nieuwe optische systeem voor de registratie in januari, produceerden we de eerste fullcolour computergegenereerde reflectie hologram, met behulp van drie verschillende laserlijnen. In februari, Philips Electronics kwam naar ons op zoek op naar een passende presentatie voor een van hun nieuwe campagnes. Ter begeleiding van de slogan: "Now let Philips open your eyes," wilden zij een 50x60 cm holografische afbeelding van een Grieks beeld wat langzaam veranderd in een glimlachend meisje. Met onze nieuw ontwikkelde techniek voor MPGH, beseften we dat dit ambitieuze aanvraag mogelijk was. In een nabijgelegen fotostudio, na enige tests shots, schoten we de beelden voor het hologram Diana, die dus van een gebeeldhouwde buste veranderd in een vrouw die begint te glimlachen terwijl ze de kijker met haar ogen volgt. Totale gebruikte sequentie was 200 beelden.

FULL kleur reflectie MPGH

In juni 1991 werden wij benaderd door Suzanne St. Cyr met de vraag of het mogelijk zou zijn om een fullcolour reflectie hologram van honkbalster Ricky Henderson (afb. 7) op te nemen. De oorspronkelijke film werd opgenomen door Sharon McCormack voor American Bank Note Holographics om holografische honkbal kaarten te maken. Omdat het onderwerp (Ricky Henderson) draaide, terwijl de fotografische opnames gemaakt werden, realiseerden we ons dat we een andere stereogram set-up nodig hadden om met deze bijzondere opname geometrie van de Henderson beelden een geschikt hologram te kunnen maken. Een uitbreiding van de theorie voor het opnemen van de juiste perspectieven werd ontwikkeld in het weekend om de gedraaide McCormack's techniek (en gepresenteerd op de Lake Forest SPIE conferentie in juli 1991) [9] te compenseren. Na wat experimenteren, begrepen we dat de nieuwe configuratie werkte en kon een fullcolour Multiple Photo Generated Hologram (MPGH) van Henderson, gemaakt worden met de drie laserlijnen rood, groen en blauw.

MPGH in actie

Met behulp van onze volledig geautomatiseerde MPGH systeem, hebben we vier hologrammen voor Philips gemaakt voor de Wereldtentoonstelling Expo '92 in Sevilla, Spanje. Deze hologrammen hebben duidelijk aangetoond wat de nieuwste mogelijkheden in holografie kunnen zijn. De eerst fotografisch opgenomen beelden van een vrouw rijden in haar auto, een hand-held telefoon, een laptop computer en een fax waar het papier er uitkomt, langzaam de tekst het openbarend: "Communications talk with Philips". De ervaring die is opgedaan met dit project heeft ons ervan overtuigd dat het nu zelfs mogelijk was om op locatie te werken. Om dit te bewijzen hebben wij 2 maanden later een opnamesessie gedaan op locatie voor een mpgh-hologram voor Citibank Duitsland in een van hun banken in Keulen. Het hologram toont een vrouw die haar bankkaart in de pinautomaat stopt en een geld bedrag opneemt. Dit is een mooi voorbeeld van de mogelijkheden van mpgh-hologrammen, 3D-animatie, instructie films van echte, levende taferelen.

In april 1993, kunstenaar Dieter Jung ons benaderd met een ambitieus project voor het Europees Octrooibureau in München. Een totaal van 18 vierkante meter van hologrammen werd geproduceerd en toegepast op een 2x3 m bord met dunne, 3-zijdig, roterende verticale panelen. Verschillende hologrammen werden toegepast op elke kant. De hologrammen waren allemaal uniek van ontwerp. Ter ondersteuning van dit project werd ook een full color computer gegenereerde embossed hologram gemaakt.

Holoprinters

Na vele hologrammen met de MPGH opname techniek te hebben gemaakt, kwam holografie in de spotlights te staan. Dit maakte mijn leven als holografist nog interessanter. Nu kunnen we het te holograferen onderwerp opnemen op locatie, in de fotostudio of in de computer (fig. 8). Met Eric van Nuland, die werkzaam was als onderzoeker bij DHL, werkte ik samen om onze kennis uit te breiden en Holoprinters te blijven ontwikkelen.
In oktober 1991 vroeg Urs Fries van de Kunsthochschule für Medien in Keulen, Duitsland, ons om een van onze printers voor deze academie te bouwen. In maart 1992 leverden we de eerste twee stappen Holoprinter aan de Kunsthochschule für Medien in Keulen (zie Fig. 8). Om de Holoprinter, hebben we software ontwikkeld die volledig is door de muis bestuurd en draait op een 386 IBM-PC onder Windows 3.1. De ingang voor de Holoprinter is 35mm kleurendia film, en de output is een laser transmissie master hologram. Nadat we de installatie van de Holoprinter in Keulen, hielden we een fotografisch opnamesessie op de site. Een speciale Nikon F camera die automatisch beweegt op een track opgenomen 150 dia's van Dieter Jung poseren. Nadat film ontwikkeld was kon deze gebruikt worden om een hologram met behulp van de Holoprinter te maken.
Met de Holoprinter is een nieuw tijdperk voor reflectie hologrammen begonnen. Onze voortdurende onderzoek [10-12] is mede gericht op de automatisering van het holografische proces, dus gingen we op zoek naar een elektronische interface tussen de computer gegevens en de Holoprinter. De 35mm dia film voor de Holoprinter produceert hoogwaardige hologrammen, maar de nieuwe liquid-crystal display (LCD) technologie ontwikkeld door Philips flatpanel displays uit Eindhoven leende zich ook bij uitstek als een mogelijke elektronische opname medium in plaats van diamateriaal. De Philips LCD-groep was geïnteresseerd in ons werk en bereid om ons een state-of-the-art actieve matrix zwart-wit LCD-scherm te lenen. Nadat de raad had ingestemd met de samenwerking, was ik blij verrast dat een aantal van mijn ex-studenten en vrienden te vinden waren die zelf bezig waren met de ontwikkeling van dit nieuwe scherm en ons de nodige technische ondersteuning boden. Door zijn beperkte omvang, is het scherm niet geschikt voor grote reflectie hologrammen, maar ideaal voor de productie van Photoresist hologrammen.

Digital holoprinter

Een andere belangrijke ontwikkeling van hardware voor ons was dus het ontwerp van de Digitale Holoprinter voor de productie van full colour embossed materhologrammen. De Digital Holoprinter is vergelijkbaar met een reguliere Holoprinter echter nu met LCD-technologie als de interface-inrichting, die zorgt voor een directe verbinding tussen de Holoprinter en de computer. Beelden ontworpen in de 3D Holosoftware TRACES (nu Blender) kunnen automatisch worden omgezet naar fotoresist masters, om bijv. Holografische stickers, te produceren. De photoresist plaat neemt de grafische computerdata op van een LCD-scherm. Dit gebeurt onder een achromatische hoek, waardoor het produceren van fullcolor hologrammen mogelijk is. Met deze nieuwe lcd-techniek, zijn pixels onzichtbaar en is het resultaat vergelijkbaar met 35-mm dia kwaliteit.

Dotprinter

Onze derde belangrijke hardware ontwikkeling was de Dotprinter. European Optical Disc gaf ons de opdracht om hologrammen voor compact disc (cd) masters voor te bereiden. We hebben verschillende commerciële ontwerpen met behulp van onze Dotprinter techniek gemaakt. De Dotprinter produceert minuscule vlakjes van 2d hologrammen in regenboogkleuren, waarvan zowel de hoek en de kleur kunnen worden gecontroleerd. Productiecyclus tijd voor een zo’n holografisch vlakje is 0,7 sec indien belicht in de fotoresistplaat. Tijdens deze cyclus tijd, zijn beide hoeken aangepast, de x, y-positie van het hologram verschoven en is het systeem aan het uitdempen om trillingen te minimaliseren en wordt de belichting gedaan. De Dotprinter zet 2D foto's gemaakt in een tekenprogramma om in spectaculaire dynamische holografische kleuren die, gezien vanuit de ideale kijkhoek, identiek zijn aan het ontwerp gemaakt in de computer. Deze technologie kan eenvoudig worden ingezet in de cd-productie, bij verpakkingen en het holografisch stempelen (embossen) van drukwerk.

3D Holosoftware Traces

We werkten samen met het Eindhovense computergraphics bedrijf NeoGeo om dit animatie en rendering software pakket voor holografie geschikt te maken. Wij gebruikten het o.a om vijf computer gegenereerde hologrammen (CGH), namelijk Molecule (afb. 9), Piano, Flashtunnel (afb. 10), Planets en Kupu te maken. Elk van deze beelden toont een effect dat onmogelijk te bereiken was met traditionele holografische opname technieken. Bijvoorbeeld, een van de atomen in Molecule trilt in de structuur, terwijl een geanimeerde licht in Flashtunnel beweegt als een schijnwerper door een tunnel. Dit zijn de eerste CGH's die commercieel beschikbaar zijn voor het publiek. Traces draait op onze twee Silicon Graphics Inc (SGI) 3D werkstations en maakt gebruik van de uitgebreide SGI Graphics Library, waardoor het een software pakket op maat is voor de Silicon Graphics computers. Real-time 3D-renderings zijn mogelijk (fig. 11). Traces is niet alleen ideaal voor 3D visualisatie met behulp van hologrammen, maar is ook geschikt voorvideo producties. Traces was vanaf het eerste kwartaal van 1993 commercieel verkrijgbaar bij DHL.

Fig. 11.(a) Computer-Assisted Design (CAD) tekening van een (a) dashboard een gerenderd model (b) uit het 3D programma Traces, 1994. Beelden ontworpen inTRACES kunnen automatisch worden omgezet naar photoresist masters van welke holografische stickers of folie gemaakt kan worden. De photoresist plaat neemt de computerbeelden op van een LCD-scherm. Met deze techniek zijn de LCD-pixels niet zichtbaar en is de kwaliteit vergelijkbaar met het gebruik van diafilm.

PBTS

In juli kwamen we in aanmerking voor een subsidie (de zogenaamde PBTS) van het Nederlandse Ministerie van Economische Zaken. Deze werd toegekend voor de het OneStep Office Holoprinter Project. Doel van het Office Holoprinter project is het onderzoeken van de mogelijkheid van het omzetten van digitale bestanden in 3D holografische beelden in een kantooromgeving. Om dit te bereiken, hebben we geïnvesteerd in een nieuwe Silicon Graphics R4000-gebaseerde video framegrabbing systeem (64 bit, 80 MB RAM, 3Gb opslag) met een hoge resolutie CCD-camera.

Toekomstige ontwikkelingen

In maart 1993 toonde wij onze Office Holoprinter met drie nieuwe holografische machines op de Cebit '93 tentoonstelling in Hannover, Duitsland. (Cebit is de grootste jaarlijkse Europese computer beurs.) De Office Holoprinter,indien aangesloten op een Silicon Graphics 3D werkstation kan een computer gegenereerd ontwerp afdrukken in drie dimensies. Het kantoor Holoprinter gebruikt een hoge resolutie LCD-scherm als interface tussen de computer en het uiteindelijke hologram. Het ontwikkelproces kan worden vergeleken met een gewoon kopieerapparaat. Door middel van uv licht en warmte wordt het belichte hologram gefixeerd. Veel mensen op Cebit toonde interesse in onze Office Holoprinter toepassingen. Als gevolg hiervan hebben wij benchmark tests voor twee grote internationale bedrijven gedaan.
In de jaren 1992-1994 hebben we de haalbaarheid bewezen van dit nieuwe type printer concept en hebben er vele uitstekende hologrammen meegemaakt. In september 1994 gingen we de tweede fase in van het Ministerie van Economische Zaken 'BSI-programma, en we zijn bekroond met een Fase II-subsidie. Al deze ontwikkelingen zullen uiteindelijk holografie naar het bureaublad brengen en dus gemeengoed kunnen worden. Ontwerpers en ingenieurs in de industriële, bouwkundige en verpakking bedrijven kunnen routinematig en gemakkelijk gebruik maken van 3D-visualisatie technieken.
Door middel van 3 dimensionale prototyping kan er gemakkelijk worden gecommuniceerd, geanalyseerd, bewerkt en opnieuw afgedrukt vanaf het werkstation. Door aanpassing van de office Holoprinter zullen grafische ontwerpers zonder enige kennis van holografie hologrammen kunnen maken. Deze kunnen worden omgezet door een printer in reliëf hologrammen voor inbouw in een definitieve gedrukte stuk. Net als een fax, computer of kopieermachine, zal de Desktop Holoprinter een "black box"gebruikers tool zijn: weinige zullen weten hoe het precies werkt, maar iedereen weet hoe ermee te werken.
We verwachten dat door de ontwikkelingen in de holografie, verlichting, verpakking, industriële toepassingen en computergegenereerde holografie wordt het vakgebied zeer verbreed wordt en ons nog vele interessante uitdagingen te wachten staan. Het toegankelijk maken van de Holografie voor een groot publiek biedt nog ongekende mogelijkheden voor creativiteit.
Ik kijk uit naar nog vele jaren van ontwikkeling van het medium van de toekomst.

Dankwoord

In de loop der jaren hebben veel mensen met grote toewijding en enthousiasme gewerkt bij DHL. Sommige zijn verhuisd om een verdere carrière in hun eigen discipline na te streven. In de begindagen waren er Toine van Dorst, Rob Hoogeveen, Yvonne de Goey, Pierre Lanen en Erwin Käller, in het midden jaren waren er Renate van Oorschot en Willemien Damen en Eric van Nuland, Walter Bliek, Jolanda Dekens, Geert -Jan Plattel, Niels Govers, Wim Mandemakers, Eugène Rath en Marga de Vries. Veel scriptie studenten van zowel het Instituut voor Hoger Beroeps Onderwijs (natuurkunde afdeling) en de Technische Universiteit Eindhoven (Architectuur, Elektronica en Informatica departementen) hebben bij DHL gewerkt aan de innovatieve ontwikkelingen. Dankzij hun inzet en het continue lopende onderzoek van DHL zal de ontwikkeling en toepassing van innovatieve technieken in de holografie worden voortgezet.

Referenties en voetnoten

1. R. L. Lamberts and C. N. Kurtz, "Bleached Holograms with Reduced Flare Light,"J Opt. Soc. Am. 60 (1970) p. 724A.
2. W. Spierings, "Pyrochrome Processing Yields Color Controlled Results with Silver-Halide Materials," Holosphere 10 No. 7/8, 1-7 (1981).
3. W. Spierings, "Practical Considerations on Solution Physical Development," Proc. Intl. Symp. on Display Holography Vol. 2, T.H. Jeong, ed. (Lake Forest College, IL, 1986) pp. 299-302.
4. T. Cvetkovich, A. Eijnde and W. Spierings, "Hypersensitization," L.A.S.E.R. News 3, No. 1, 5-6 (1986).
5. W. Spierings, "Photoresist Technology for Holographic Applications," Proc. Intl. Symp. on Display Holography [3] pp. 523-535.
6. M. C. King, A. M. Noll and D. H. Berry, "A New Approach to Computer-Generated Holography," Appl. Optics 9 (1969) pp. 471-475. See also DJ. de Bitetto, "Holographic Panoramic Stereograms Synthesized from White Light Recordings”, Appl. Optics 8 (1969) pp. 1740-1741.
7. Steve Benton presented the first computer-generated holograms at the Lake Forest conference in 1985 and convinced me that this was the way to go.
8. W. Spierings and E. van Nuland, "Calculating the Right Perspectives for Computer Generated Holograms," Proc. SPIE (1991) pp. 1600-1649.
9. See Spierings and van Nuland [8].
10. W. Spierings and E. van Nuland, "Development of an Office Holoprinter," Proc. SPIE [8].
11. W. Spierings and E. van Nuland, "Development of an Office Holoprinter II”, Proc. SPIE (1992) pp. 1667-1706.
12. W. Spierings and E. van Nuland, "Development of an Office Holoprinter III," Proc. SPIE (1993) pp. 1914-2002.

Woordenlijst

Single-beam reflectie hologram
Een hologram gemaakt met een enkele laserbundel, zichtbaar in wit licht in een stap. De verwijzing bundel licht door de film te verlichten van het object. Deze klassieke holografische opname techniek werd uitgevonden door Yuri Denisyuk in 1963.
Wordt ook wel een Denisyuk hologram genoemd.

Lasertransmissie master hologram
Een hologram uitsluitend zichtbaar in laserlicht, met een reëel holografisch opgenomen beeld, dat op zijn beurt, wordt gebruikt als het object voor het vervaardigen van een transfer reflectie hologram (zichtbaar in witlicht).

Reflectie hologram
Een hologram met een beeld wat naar naar voren of naar achteren uit het het filmvlak steekt. Het is zichtbaar in wit licht en is gemaakt met behulp van een laser transmissie master als object, met de referentie-bundel komende uit de tegenovergestelde kant van de plaat.

Breedband holografische ontwikkelaars
Een chemische behandeling regeling die gebruik wordt om een breed deel van het spectrum van het zichtbare licht van het hologram te reconstrueren.

Argon laser
Een grote laser die licht uitzendt in een aantal lijnen in het blauwe en groene deel van het lichtspectrum.

Photo-resist
Een opname materiaal voor het maken van matrijzen voor reliëf hologrammen. Photo resist platen nemen het interferentie patroon op in een reliëf structuur waarna het oppervlak elektrolytisch kan worden gemetalliseerd voor de vervaardiging van een productiestempel.

© 1995 1SAST
Vertaling van een artikel uit LEONARDO, Vol. 28, nr. 4, blz. 273-280,1995

Walter Spierings (holografist)
Dutch Holographic Laboratory B.V.
Kanaaldijk Noord 61
5642 JA Eindhoven, Nederland