Was ist Hologramm-Technologie?
In einfachen Worten ist Holographie oder Hologrammtechnologie die nächste Stufe der fotografischen Technik, die das von einem Objekt gestreute Licht aufzeichnet und es dann als dreidimensionales (3D) Objekt projiziert, das ohne spezielle Ausrüstung gesehen werden kann. Verschiedene Arten von Hologrammen haben sich ausgehend von Transmissionshologrammen, Regenbogenhologrammen bis hin zu den jüngsten 3D-Hologrammen entwickelt. Das Interessante an 3D-Hologrammen ist, dass scheinbar reale Objekte oder Animationen in der Luft schweben oder auf einer nahe gelegenen Oberfläche stehen können. Darüber hinaus ist es von allen Seiten sichtbar, was bedeutet, dass ein Benutzer um das Display herumlaufen kann, wodurch das realistisch aussehende Bild entsteht.
Geschichte der Hologrammtechnologie
- In den späten 1940er Jahren erfand und entwickelte der Nobelpreisträger Dennis Gabor die holographische Methode.
- Im Jahr 1962 gelang es Yuri Denisyuk, praktische Hologramme zu erstellen, die die 3D-Objekte aufzeichneten.
- Die Verwendung von Regenbogen-Hologrammen in Kreditkarten begann in den 1980er Jahren.
- Interaktive holographische Displays wurden im Jahr 2009 entwickelt. Später, im nächsten Jahr, wurden 3D-Hologramme entwickelt.
- Vor kurzem wurde eine neue Hologramm-Technologie entwickelt, die 3D-Objekte von einem anderen Ort in Echtzeit projizieren kann.
Hologrammarbeiten
Ein Laserlichtstrahl wird in zwei identische Strahlen aufgeteilt, wobei einer der geteilten Strahlen (Beleuchtungsstrahl oder Objektstrahl) auf das Objekt gerichtet und dann auf das Aufzeichnungsmedium gestreut wird. Der andere Strahl (Referenzstrahl) wird unter Verwendung von Spiegeln auf das Aufzeichnungsmedium umgelenkt, ohne das Objekt zu durchlaufen. Fotoplatten werden üblicherweise als Aufzeichnungsmedium verwendet. Die beiden Laserstrahlen schneiden sich und interferieren am Aufzeichnungsträger. Dieses Interferenzmuster wird an den Fotoplatten aufgezeichnet.
Die ursprüngliche Lichtquelle ist erforderlich, um die codierte Version der Szene vom Aufzeichnungsmedium anzuzeigen. Für die Rekonstruktion wird der mit dem Quelllaser identische Laser verwendet. Der Laserstrahl beleuchtet das aufgezeichnete Hologramm und wird durch das Oberflächenmuster des Hologramms gebeugt. Dies wiederum erzeugt ein Lichtfeld, das mit der aufgenommenen Szene identisch ist, und streut auf das Hologramm, um die Objektansicht zu rekonstruieren. Die beiden gebräuchlichsten Arten von Hologramm-Luftprojektionstechniken sind die computergenerierte Grafik (CGH) und die räumliche Lichtmodulatortechnik (SLM). Eine einfache Blockschaltbilddarstellung des Arbeitsprinzips ist unten angegeben.
Hologramm-3D-Rekonstruktion
Bei einer 3D-Bildrekonstruktion sind drei Hauptschritte erforderlich, und die Schritte lauten wie folgt.
- Sequentielle Aufnahme aus einer anderen Perspektive oder Multi-View-Aufnahme durch eine Reihe von Kameras
- Die erfassten Daten werden in ein für die Anzeige geeignetes Datenformat konvertiert.
- Anzeige von Daten aus vielen SLMs zur Vergrößerung des Betrachtungswinkels
Die Systemanforderungen für die 3D-Hologrammprojektion in der Luft bestehen aus einem 3D-Objektrekonstruktionsgerät und einem Luftprojektionsgerät. Die Rekonstruktionsvorrichtung erzeugt ein holographisches 3D-Bild. Ferner projiziert die Luftprojektionsvorrichtung ein 3D-Hologramm in die Luft.
Die Elektroholographie kann 3D-Bilder ohne Verwendung mehrerer Projektoren und mechanischer Verarbeitung aus der Luft projizieren. Ein sich drehendes Spiegelsystem wird auch verwendet, um ein echtes 3D-Bild zu projizieren. Ein Hochgeschwindigkeits-Videoprojektor zielt darauf ab, Spiegel zu drehen, die in alle Richtungen reflektieren, so dass Bilder in jedem Winkel in 3D betrachtet werden können. Die Interferenzmuster, die mit Einzelwellenlängenlicht aufgezeichnet werden, führen zu einem monochromatischen Hologramm. Mehrere Interferenzmuster werden mit unterschiedlichen Wellenlängen aufgezeichnet, um ein Farbhologramm zu erstellen. Holographische Projektoren verwenden dann Laser mit unterschiedlichen Wellenlängen, um die entsprechenden Interferenzmuster für ihre jeweiligen Farben zu beleuchten.
Anwendungen der Hologramm-Technologie
Es gibt viele Anwendungen dieser Technologie in verschiedenen Sektoren. Nachfolgend sind einige Anwendungsbeispiele aufgeführt.
- Datenspeicherung: Mit holographischen Datenspeichertechniken kann eine große Menge an Informationen in Kristallen oder Polymeren mit hoher Dichte gespeichert werden. Der Vorteil dieser Art der Datenspeicherung besteht darin, das gesamte Volumen des Aufzeichnungsmediums und nicht nur dessen Oberfläche zu nutzen. Forscher glauben, dass mit der richtigen Art von Polymeren als Aufzeichnungsmedium, Gigabit pro Sekunde Schreibgeschwindigkeit und ein Terabit pro Sekunde Auslesen ist auch möglich. Daher hat holographischer Speicher das Potenzial, die nächste Generation von Speichermedien zu werden.
- Sicherheit: Sichere Hologramme sind extrem schwer zu fälschen, da sie von einem Master-Hologramm repliziert werden. Sie sind auf Währungen, Kreditkarten, Pässen, DVDs und vielen anderen Geräten zu finden.
- Medizin und Bildgebung: Die Hologrammtechnologie ist auf dem Weg, die Medizin zu revolutionieren. Es hat die Fähigkeit, ein vollfarbiges 3D-Hologramm des menschlichen Körpers zu erzeugen. Studenten und Ärzte können die dreidimensionalen Bilder komplexer Organe wie Gehirn, Herz, Leber, Lunge, Nerven und Muskeln visualisieren. Diese Technologie kann auch bei der chirurgischen Vorplanung helfen. Vor einer echten Operation kann der Chirurg den gesamten Operationsverlauf vollständig visualisieren und dadurch die Chancen auf ein erfolgreiches Ergebnis bei Patienten erhöhen. Die digitale holographische Mikroskopie ermöglicht die Zellzählung und Analyse subzellulärer Bewegungen tief im lebenden Gewebe. Es unterstützt auch die gleichzeitige Bildgebung in verschiedenen Tiefen.
- Militär: Die holographischen 3D-Karten von Schlachtfeldern sind für die militärische Strategie von entscheidender Bedeutung. Mit dieser Technologie können sichere militärische Informationen gespeichert werden.
- Unterhaltung und Gaming: Holographische display kann verwendet werden für die schaffung live leistung fühlen, wenn die themen sind nicht physisch vorhanden auf der bühne. Sogar Stars aus der Vergangenheit können wiederbelebt werden, um mit modernen Künstlern live auf der Bühne aufzutreten. Ganz eigenhändig geschriebe Anzeigentabellen können Realzeitmehrspielerspielerfahrung erlauben. Nur wenige Hersteller integrieren diese Technologie in Augmented Reality und Smartphone-Displays, die tragbares 3D-Gaming ermöglichen.
- Bildung: Hologramm technologie kann drastisch verbessern die pädagogisches erfahrung. Es kann interaktiven digitalen Unterricht in Schulen bieten. Diese Technologie kann sogar Mixed Reality bieten, indem sie digitale und reale Informationen kombiniert. Die Schüler können holographische Bilder untersuchen und mit ihnen interagieren, um komplexe Themen zu verstehen. Sie können zum Beispiel einzelne Atompartikel und ihr Verhalten visualisieren oder im Geschichtsunterricht die Ruinen antiker Kulturdenkmäler erkunden.