Laserprojektion auf Basis adaptiver Beugungsgitter

Projektionssysteme können unter anderem durch die Fortschritte der Mikrotechnologie sehr klein gefertigt werden. Durch die sehr kleinen Strukturen im µm-Bereich treten Beugungseffekte auf. Diese können gezielt zur Projektion genutzt werden. Die auf Beugung basierende sogenannte Fourierholographie ist vor Allem in Hinblick auf die Signalverarbeitung eine der interessantesten Projektionstechnologien der aktuellen Forschung.

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, ein Laserprojektionsverfahren auf der Basis von Beugungseffekten im Bereich der Bildsignalverarbeitung zu untersuchen. Erst seit kurzem verfügbare, hochauflösende LCoS-Mikrodisplays (Liquid Crystal on Silicon) stellen neben Mikrospiegelarrays die Schlüsseltechnologie dazu dar. Das Mikrodisplay bildet zusammen mit einem monochromatischen Laser als Lichtquelle das Projektionssystem. Das Mikrodisplay agiert dabei als adaptives Beugungsgitter. Durch die Kohärenz des Lasers interferieren die durch Beugung entstehenden Kugelwellen teils konstruktiv und teils destruktiv miteinander und ergeben das gewünschte Muster auf einer Projektionsfläche.

Die Projektion durch Interferenz von Kugelwellen kann im Fernfeld durch eine Fouriertransformation beschrieben werden, daher der Name der Fourierholographie. Aus Effizienzgründen moduliert das Display nur die Phase des Laserfeldes und lässt die Amplitude konstant. Die Phasen müssen aus dem Originalbild durch aufwendige iterative Algorithmen berechnet werden. Neben einer effizienten Berechnung ist die Untersuchung auftretender Artefakte bei Bewegtbildern von sehr großem Interesse, da nicht die Bilder selbst auf dem Display übergeblendet werden, sondern die Phase der Bildspektren.

• M. Bernau:
  Improved Hologram Calculation for Correlated Video Frames,
  IEEE Internat. Conference on Consumer Electronics 2010, Las Vegas, USA, 11.1.-13.1.2010, pp. 507-508, ISBN 978-1-4244-4315-4, 2010

• M. Bernau:
  Efficient Image Processing in Fourier Holography for Moving Images,
  IEEE 6th International Symposium on Image and Signal Processing and Analysis, Salzburg, Österreich, 16.-18. September 2009, pp. 394-399, ISBN 978-953-184-135-1, 2009

• M. Bernau, D. Lubeley:
  Fourierholographische Projektion von Bewegtbildsequenzen mit effizienter Berechnung der Phasenhologramme,
  ITG Fachbericht, Vorträge des 13. Dortmunder Fernsehseminars vom 17. bis 18. März 2009 in Dortmund, ISBN 978-3-00-027300-1, pp. 144-149, 2009.

• D. Lubeley, M. Bernau:
  Fourierholographische Laserprojektion in Echtzeit,
  ITG Fachbericht, Vorträge des 13. Dortmunder Fernsehseminars vom 17. bis 18. März 2009 in Dortmund, ISBN 978-3-00-027300-1, pp. 212-215, 2009.

• D. Lubeley:
  Dynamische Beugungsmuster für die optische Tiefenprofilbestimmung,
  VDI-Fachtagung, Bildverarbeitung 2007, Regensburg, 2007.