Digitale Analogie.

aus FAZ.NET

Das Hologramm lernt laufen

Science-Fiction als Vorbild: Für Videokonferenzen ist es noch zu früh, aber der Weg dorthin ist beschritten. Fast perfekte, auch von den Seiten zu betrachtende Raumbilder lassen sich jetzt im Zwei-Sekunden-Rhythmus generieren.

Von Günter Paul

15. November 2010

Insbesondere von Museen und Ausstellungen her sind sie bekannt – die Glaskästen, in denen sich grün leuchtende, sonst aber naturgetreu aussehende dreidimensionale Objekte oder Personen zu befinden scheinen. Auch wenn man gleichsam um sie herumgeht, bleibt der natürliche Eindruck der Objekte erhalten, obwohl es sich nur um Projektionen handelt. Die holographische Darstellung ist die wohl eleganteste Bald auch in natürlicher Farbe: Raumbild eines Jets vom Typ “phantom“dreidimensionale Wiedergabe, die allerdings noch einen gewichtigen Nachteil hat: Ihr fehlt die Bewegung. Könnte man diese Beschränkung aufheben, wären Szenen wie in jenem Star Wars-Film realisierbar, in dem ein Roboter ein dreidimensionales Hologramm der Prinzessin Leia erzeugt, mit dem diese an einem andern Ort einen Hilferuf an Luke Skywalker richtet. Einer Forschergruppe um Nasser Peyghambarian von der University of Arizona in Tucson ist jetzt ein wichtiger Schritt auf dem Weg dorthin gelungen.

Ein Hologramm wird im Prinzip dadurch erzeugt, dass man ein Objekt mit einem einfarbigen Laser bestrahlt. Ein Strahlungsteiler erzeugt einen zweiten Laserstrahl, der sich mit dem vom Objekt reflektierten Laserlicht überlagert. Das dabei entstehende Interferenzbild, das – im Gegensatz zu einer normalen fotografischen Aufnahme durch die in das Verfahren eingehenden Lichtphasen und damit letztlich Distanzen – Informationen über die dritte Dimension des Objekts enthält, wird auf einem Speichermedium konserviert. Bestrahlt man dieses, beispielsweise einen lichtempfindlichen Film, erhält man das Hologramm – das räumliche Abbild des Objekts.

Arbeiten mit dem Brechungsindex

Die meisten Hologramme leuchten im Licht des verwendeten Lasers einfarbig, meist rot oder grün. Mittlerweile lassen sich mit mehreren Lasern aber auch Hologramme in den natürlichen Farben erzeugen. Der Übertragung eines bewegten dreidimensionalen Bildes wie in den Star-Wars-Filmen standen bisher zwei Schwierigkeiten entgegen, die mit der notwendigen schnellen Bildfolge zusammenhängen. Zum einen enthält jedes Interferenzbild eine Unzahl von Daten, so dass man zur raschen Verarbeitung besonders schnelle Rechner benötigt. Die modernen Computer werden inzwischen den Ansprüchen gerecht. Zum andern war die Technik durch die verfügbaren Speichermedien begrenzt, die sich vor allem in rascher Folge überschreiben lassen müssen.

Anfangs hat man versucht, mit sogenannten photorefraktiven anorganischen Kristallen zu arbeiten. Sie beruhen darauf, dass sich der Brechungsindex des Materials in Abhängigkeit von der Beleuchtung ändert. Der Nachteil ist allerdings, dass man unterschiedlich große Kristalle in Kauf nehmen muss. Die Gruppe um Peyghambarian experimentierte daraufhin mit photorefraktiven polymeren Materialien. Im Jahr 2008 stellte sie in der Zeitschrift „Nature“ eine entsprechende Substanz vor, die sich allerdings nur für einfarbige Hologramme eignete. Außerdem war die Bildfolge auf vier bis fünf Minuten pro Aufnahme begrenzt. Schneller ließ sich das Material nicht neu beschreiben.

Bewegung in Zwei-Sekunden-Schritten

Mit einem neuen photorefraktiven Polymer ist der Forschergruppe aus Arizona nun ein weiterer großer Schritt nach vorne gelungen, wie sie in der jüngsten Ausgabe der Zeitschrift „Nature“ (Bd. 468, S. 80) berichtet. Auf ihm verschwindet ein Bild innerhalb weniger Minuten automatisch. Wenn man es neu beschreibt, kann man das gespeicherte Bild allerdings schon nach zwei Sekunden durch ein neues Bild ersetzen. Das entsprechende Hologramm ist jetzt also in Zwei-Sekunden-Schritten beweglich – für eine natürlich wirkende Bewegung noch nicht genug, aber ein viel versprechender Anfang. Mit dem System können im Prinzip im selben zeitlichen Rhythmus auch farbige Hologramme produziert werden.

Für ihre ersten Versuche haben die Forscher einen 25-Zentimeter-Bildschirm als Speichermedium verwendet, aber auch einen 42-Zentimeter-Bildschirm haben sie schon erprobt. Für futuristische Videokonferenzen ist das noch zu klein, und auch für die dreidimensionale Übertragung von Operationen und andere medizinische Zwecke reicht das nicht aus. Aber immerhin sind die Grundlagen dafür geschaffen.

Nota.

Ihren definitiven Triumph feiert die digitale Technik in der perfekten Vortäuschung des Analogen.

J. E.

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