Holografisches Video-Display mit breitem Blickwinkel

In der Medizin werden bereits heute holografische Videos für eine genauere Diagnostik etwa krankhafter Gefäße oder Herzen genutzt. Doch die Bildschirme, die auf Flüssigkristallen und mikroelektromechanischen Komponenten (MEMS) aufbauen, bieten nur stark eingeschränkte Blickwinkel und geringe Displaygrößen. Diese Probleme wollten nun Daniel Smalley und seine Kollegen vom Media Lab des MIT lösen und zugleich die Kosten für Holografie-Displays senken. Dazu entwickelten sie einen Lichtmodulator, der schnell und elegant die holografische Bildinformation auf Laserlicht übertragen konnte. Erste Prototypen, die mit diesen Modulen entstanden, zeigten sowohl eine hohe Auflösung der Bildpunkte und einen relativ weiten Betrachtungswinkel von knapp 25 Grad.

Kern des neuartigen, holografischen Displays sind anisotropische Wellenleiter aus Lithiumniobat-Kristallen. Auf diese Kristalle schufen Smalley und Kollegen einen Signalgeber, der Radiowellen aussendete. Diese trugen die vorher in einem Computer berechnete, holografische Bildinformation für die einzelnen Pixel. Für jede der drei Grundfarben rot, grün und blau verwendeten die Holografie-Experten dabei verschiedene Laser und jeweils eine andere Radiofrequenz (213 Megahertz für rot, 333 Megahertz für grün, 387 Megahertz für blau). In Folge breiteten sich im Kristall akustische Wellen aus, die mit den Laserlichtwellen koppeln konnten und so die holografische Bildinformation auf diese übertrugen.

Am Ende des Kristalls traten darauf polarisierte Lichtpulse aus, die jeweils einem holografischen Pixel entsprachen. Insgesamt kombinierten die Wissenschaftler eine Vielzahl dieser lichtleitenden Kristalle zu einem holografischen Display. Erste Prototypen kamen dabei auf 40, spätere sogar auf bis zu 1250 einzelne Lichtkanäle. Die Forscher lenkten die Lichtpulse auf einen rotierenden Projektionskörper, um störende Beugungseffekt unterdrücken zu können. Zeile für Zeile entstand so ein holografisches Video mit einer sichtbaren Auflösung von 296 auf 156 Pixel. Mit fünf Bildern pro Sekunde wirkte eine holografische Filmsequenz eines fliegenden Schmetterlings allerdings noch sehr abgehackt. Doch für weniger ruckelnde Videos halten Smalley und Kollegen eine Steigerung auf dreißig bis sechzig Bilder pro Sekunde für möglich.

Im Vergleich zu älteren Ansätzen für holografische Videodisplays ließ sich mit diesen Lichtmodulatoren eine zehnfach höhere Pixelrate von bis zu 50 Milliarden Punkten pro Sekunde erreichen. Diese ist nötig, um die für bewegte Hologramme wichtigen Interferenzmuster aus einer Referenzwelle und einer Objektwelle in großer Zahl transportieren und schließlich projizieren zu können. Einen großen Vorteil ihrer Bildschirmtechnik sehen Smalley und Kollegen vor allem in der günstigen lithografischen Fertigung der Lichtleiter mit dem angedockten Signalgeber für Radiowellen. Für ein etwa ein Meter breites Display, das aus einem relativ breiten Blickwinkel von 25 Grad betrachtet werden könnte, beziffern sie die Produktionskosten der Lichtmodulatoren auf unter 500 Dollar. Zusätzlich sind aber noch mindestens drei Laser und eine Projektionsfläche nötig, wodurch ein Holografie-Monitor sicher weitaus teurer werden würde. Ob und wann heute verfügbare 3D-Fernseher durch holografische Bildschirme mit besseren räumlichen Ansichten verdrängt werden könnten, ist daher noch nicht absehbar.

Jan Oliver Löfken

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