„Holobricks“ ermöglichen großflächige 3D-Projektionen von holografischen Bildern und Videos

Modulare Holografie: Forscher haben eine Technik entwickelt, mit der holografische Bilder und Videos auch im großen Maßstab erzeugt werden können – beispielsweise im Kinoformat. Möglich wird dies durch sogenannte „Holobricks“ – modulare optische Apparate, deren Teilprojektionen sich zu einem nahtlosen Bild kombinieren lassen. Die „Bricks“ könnten den Weg ebnen zu großflächigen Hologrammen mit einem großen Blickwinkel, so das Team.

Ob das Holodeck bei „Star Trek“ oder die Projektion von Prinzessin Leia im ersten „Star Wars“-Film: In der Fiktion sind Hologramme längst Alltag. Auch in der Realität gibt es schon Technologien, die holografische Videos, tiefenscharfe Hologramme oder freischwebende Projektionen erzeugen. Sogar Hologramme mit taktilem Feedback haben Wissenschaftler schon entwickelt. Bisher allerdings sind all diese Projektionen ziemlich klein – großflächige Hologramme fehlen.

An den Grenzen der Technik

Der Grund für das Skalierungsproblem: Die für holografische Projektionen nötige Datenmenge ist immens. Denn je größer der Hologramm-Blickwinkel und die Fläche, desto feiner und hochauflösender muss das holografische Interferenzmuster sein. So benötigt ein HD-Display für ein zweidimensionales Bild eine Datenrate von etwa drei Gigabit pro Sekunde. Bei einem Hologramm gleicher Auflösung und Größe wären es drei Terabit pro Sekunde – weit mehr als mit gängiger Technik machbar.

Hinzu kommt: Während 2D-Bildschirme problemlos zu großen Videowänden kombiniert werden können, ist dies bei 3D-Displays wegen des nötigen großen Sehwinkels nicht ohne weiteres möglich. „Das fertige Bild muss aus allen Richtungen und Winkeln nahtlos und dreidimensional erscheinen“, erklärt Seniorautor Daping Chu von der University of Cambridge. „Aber das durch Kachelung im realen Raum zu erreichen, ist nicht so einfach möglich.“

Modularer Ansatz mit „Holobricks“

Eine Lösung für das Problem könnten Chu und sein Team nun jedoch gefunden haben. Basis ihrer gemeinsam mit der Disney Forschungsabteilung entwickelten Technologie sind sogenannte „Holobricks“ – modulare optische Hologramm-Generatoren, die sich auf spezielle Weise miteinander verschalten lassen. Der Clou dabei: Weil jedes dieser optischen Module nur einen Ausschnitt des Bilds erzeugen muss, reicht die Auflösung der gängigen Hologramm-Generatoren dafür aus.

Möglich wird die Verschaltung der Holobricks durch einen speziellen Satz optischer Linsen, die die Ausschnitt-Hologramme so manipulieren, dass sie nahtlos ineinandergreifen und ein dreidimensionales, aus bis zu 40 Grad unterschiedlichen Sehwinkeln betrachtbares Bild liefern. In ersten Tests mit zwei Holobricks konnten die Forscher so bereits 3D-Hologramme und Holo-Videos der Größe und Auflösung von zwei HD-Bildschirmen erzeugen.

„Diese Technik eröffnet eine vielversprechende Möglichkeit, selbst mit der zurzeit noch begrenzten Display-Kapazität der gängigen Hologramm-Generatoren künftig ultra-großflächige und mit großem Sehwinkel betrachtbare holografische Displays zu erzeugen“, schreiben Chu und sein Team. Das könnte es ermöglichen, Hologramme und holografische Videos auch auf große Flächen hochzuskalieren – vielleicht sogar bis aufs Kinoformat. (Light Science & Applications, 2022; doi: 10.1038/s41377-022-00752-7)

Quelle: University of Cambridge