Referenzlose Phasenholographie zur Rekonstruktion vollständiger optischer Wellenfelder in Messtechnik und Bildwiedergabe II (RELPH II)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Holografie verkörpert - zumindest prinzipiell - immer noch den Goldstandard der dreidimensionalen Darstellung. Im Gegensatz zu volumetrischen Displays sowie stereoskopischen oder Lichtfeld-Technologien kann sie alle 3D Eigenschaften der menschlichen Wahrnehmung befriedigen, einschließlich der vollen Parallaxe, einer großen Schärfentiefe und eines großen Blickwinkels. Während die Holografie statischer Szenen gut etabliert ist, bleibt es eine technologische Herausforderung, dynamische holografische Displays zu realisieren. Eines der Hauptprobleme ist das geringe Raum-Bandbreiten-Produkt (SBP) der derzeit verfügbaren dynamischen räumlichen Lichtmodulatoren (SLM). Darüber hinaus leiden existierende Ansätze für holographische 3D-Displays unter dem Vorhandensein eines d.c.-Terms und eines konjugierten Bildes, wodurch das verfügbare SBP suboptimal genutzt wird. Die neuartige referenzlose Phasenholographie (RELPH) zielt auf die effiziente Nutzung des SBP aktueller SLMs, um die genannten Nachteile zu vermeiden. Anstatt das holografisch aufgezeichnete Interferenzmuster nachzubilden, welche sich aus der Überlagerung einer Objektwelle mit einer Referenzwelle ergeben, nutzt sie mehrere phasenmodulierende SLMs, um eine gewünschte komplexe Amplitude in einer gegebenen Ebene im Raum zu erzeugen. Die generelle Machbarkeit des RELPH-Konzepts wurde in der ersten Förderphase dieses Projekts demonstriert. In dieser zweiten Phase haben wir die RELPH-Methode nun weiterentwickelt, um die mehrfarbige Darstellung von 3D-Szenen und eine Beobachtung mit dem bloßen Auge zu ermöglichen. Darüber durch Speckle-Rauschen verursachten Bilddegradationen untersucht und durch zeitliches Multiplexing mehrerer redundanter speckliger Intensitätsverteilungen reduziert. Darüber hinaus entwickelten wir ein neuartiges, Scherinterferometriebasiertes Kalibrierungsverfahren zur Kompensation von mechanisch oder thermisch induzierte Verformungen der SLMs, welche zu störenden Interferenzmustern führen. Da RELPH die Darstellung beliebiger Wellenfelder erlaubt, ist eine mögliche Anwendung die Quasi-Echtzeit-Darstellung von physikalisch existierenden 3D-Szenen. Wir konnten hierfür die Darstellung von digital-holographisch aufgenommenen Szenen nach Transformation des Hologramm-Pixelabstandes auf den SLM-Pixelabstand demonstrieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Holographic wave field synthesis using refractive elements. Proc. 17th Workshop on Information Optics (WIO), Québec, QC, Canada (2018) 1-4
Falldorf, C; Bergmann, R B
(Siehe online unter https://doi.org/10.1109/WIO.2018.870529) - 3D Imaging System Based on Spherical Wave Field Synthesis. Appl. Sci. 9,18 (2019), 3862
Falldorf, C; Chou, P-Y; Prigge, D; Bergmann, R B
(Siehe online unter https://doi.org/10.3390/app9183862) - Multicolor holographic imaging of 3D scenes using referenceless phase holography (RELPH). Photonics 8, 7 (2021), 247
Müller, A F; Rukin, I; Falldorf, C; Bergmann, R B
(Siehe online unter https://doi.org/10.3390/photonics8070247) - Referenceless phase holography for displaying 3D scenes captured by digital holography. DGaO-Proceedings 2021
Müller, A F; Gutiérrez-Canas Pazos, B; Falldorf, C; Bergmann, R B
