Zoombare Hologramme ebnen den Weg für kleinere tragbare Projektoren

Das von den Forschern vergrößerte Hologramm einer Frau mit Hut. (Tomoyoshi Shimobaba, Chiba University and Michal Makowski, Warsaw University of Technology)
Das von den Forschern vergrößerte Hologramm einer Frau mit Hut. (Tomoyoshi Shimobaba, Chiba University and Michal Makowski, Warsaw University of Technology)

Man stelle sich vor, in einem Raum voller wichtiger Kunden eine Präsentation zu machen, als plötzlich der Projektor ausfällt. Man zückt sein Smartphone, projiziert die PowerPoint-Präsentation auf den Schirm des Konferenzraums und ist innerhalb von Sekunden wieder im Geschäft. Diese karriererettende Anwendung und Ähnliches sind das Versprechen einer neuen Generation ultrakleiner Projektoren. Forscher aus Japan und Polen haben jetzt einen wichtigen Schritt in die Richtung gemacht, solche Geräte vielfältiger zu gestalten und sie leichter in tragbare, elektronische Geräte zu integrieren.

Das Team hat eine kleine, holografische Projektion mit einer linsenlosen Zoomfunktion erschaffen. Wenn es vollständig entwickelt ist, sollte das System günstiger und kleiner als andere Projektionssysteme sein. Die Wissenschaftler beschreiben ihre Ergebnisse in einer Abhandlung, die heute im Journal Optics Express der Optical Society of America (OSA) veröffentlicht wurde.

Zoomfunktionen vergrößern ein Bild, damit es auf einen beliebig großen Bildschirm passt, aber sie benötigen normalerweise komplexe Linsen und mechanische Komponenten. “Eine Zoomlinse in normalen Projektoren nimmt einen großen Bereich der Systeme ein”, sagte Tomoyoshi Shimobaba, ein Professor an der Graduiertenfakultät für Ingenieurswesen der Chiba University in Japan. “Wenn ich die Zoomlinse entferne, wird das System klein und kostensparend sein.”

Obwohl die neue holografische, linsenlose Zoomfunktion nicht das erste linsenlose Zoomsystem ist, das entwickelt wurde, betont Shimobaba, dass andere Systeme zusätzliche Komponenten benötigen würden. Das System seines Teams braucht nur einen Laser und einen LCD-Bildschirm.

Um eine linsenlose Zoomfunktion zu erschaffen, wandten sich Shimobaba und seine Kollegen von der Chiba University gemeinsam mit Michal Makowski von der Technischen Universität Warschau (Polen) der Holografie zu. Holografie ist eine Möglichkeit zur Erzeugung von Bildern, wobei die Interferenzmuster zweier Laserstrahlen zum Codieren und der späteren Darstellung des Bildes verwendet werden. Gemäß ihrer Natur funktionieren Hologramme ohne Linsen. Es ist möglich, ein holografisches Bild mit Zahlen und Formeln darzustellen und dann zu berechnen, wie das Bild vergrößert werden kann.

Shimobaba und sein Team modifizierten die Standardformeln für die Vergrößerung, um die Rechenzeit zu verringern und die Bildqualität zu bewahren. Vergrößerte Hologramme können unter einem Signalverarbeitungseffekt namens Aliasing leiden, der in visuellen Verzerrungen des Originalbildes resultieren kann. Die Forscher entwickelten eine Berechnung, um Aliasing-Effekte zu reduzieren und nutzen zudem eine Methode, die von einem anderen Forschungsteam erarbeitet wurde, um den Speckle-Noise-Effekt zu reduzieren, welcher Hologrammen ein gekörntes Aussehen geben kann. Sie testeten die Technik, indem sie das monochrome Bild einer Frau mit einem Hut neunmal vergrößerten.

Aktivieren Sie JavaScript um das Video zu sehen.
Video-Link: https://youtu.be/PFGiKNKdvxU

Die neu entwickelte Zoomfunktion in Aktion. Weil dieselbe Lichtmenge auf ein größeres Gebiet verteilt wird, erscheinen die vergrößerten Bilder dunkler. (Tomoyoshi Shimobaba, Chiba University and Michal Makowski, Warsaw University of Technology)

Momentan liegt die Größe des holografischen Zoomsystems bei 160 * 80 * 40 Millimetern und Shimobaba glaubt, dass sie leicht noch weiter verkleinert werden kann. “Derzeit nutzen wir kommerzielle Teile”, sagte er. “Wenn wir die Komponenten aber anpassen, dann glauben wir, den [bislang] kleinsten Projektor entwickeln zu können, weil unsere Technik im Prinzip die einfachste ist.” Er schätzt, dass die Technologie in den nächsten fünf bis zehn Jahren auf den Markt gebracht werden könnte.

Für die Zukunft planen die Wissenschaftler, ihre mathematischen Bildmanipulationstechniken zu verfeinern, um die Bildqualität noch zu verbessern und die Rechenzeit zu verkürzen. Sie haben auch vor, die Technik mit Farbbildern zu testen.

Abhandlung: “Lensless zoomable holographic projection using scaled Fresnel diffraction“, T. Shimobaba et al., Optics Express, Vol. 21, Issue 21, pp. 25285-25290 (2013).

Quelle: http://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/newsreleases/2013/zoomable_holograms_pave_the_way_for_versatile,_por/

(THK)

Werbung

Ersten Kommentar schreiben

Antworten

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht.


*