A4-Scanner nimmt Hologramme auf

Japanische Forscher haben eine Hardware entwickelt, die mit geringem Aufwand Gigapixel-Aufnahmen machen kann.

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  • TR Online

Japanische Forscher haben eine Hardware entwickelt, die mit geringem Aufwand Gigapixel-Aufnahmen machen kann.

Hologramme faszinieren die Menschen, weil sie es erlauben, Gegenstände in ihrer gesamten Dreidimensionalität wiederzugeben. Die Erstellung solcher Aufnahmen ist allerdings nach wie vor ein komplexes Problem, weil die für eine adäquate Abbildung notwendigen Informationsmengen enorm groß sind. Digitale Bildsensoren (CCDs) benötigen dazu Auflösungen im Gigapixelbereich, wie sie reguläre Kameras nicht erreichen. Nur mit Spezialscannern ist das möglich.

Tomoyoshi Shimobaba von der Chiba University in Japan hat zusammen mit einigen Kollegen nun ein neues Verfahren entwickelt, das hochauflösende Hologramme ohne teure CCDs erzeugen kann. Stattdessen verwenden die Wissenschaftler ein selbstentwickeltes digitales holographisches Mikroskop mit einer Gigapixel-Auflösung, das hauptsächlich aus einer Laserquelle und einem billigen A4-Scanner besteht.

Das Gerät könnte kaum simpler sein. Die einfachste Methode, Hologramme zu erstellen, ist das sogenannte Inline-Verfahren. Dabei werden Laser, Probe und Aufzeichnungsmedium auf Linie gebracht. Der Laser tastet die Probe ab, wobei ein Interferenzmuster entsteht, das die Bildinformationen enthält.

Die schwere Aufgabe ist nun, dieses Interferenzmuster mit der notwendigen Auflösung aufzuzeichnen. Shimobaba und sein Team verwenden dazu einen handelsüblichen Dokumentenscanner mit einer Auflösung von 4800 dpi – ein Consumer-Gerät. Die Hardware nutzt eine einzige Reihe lichtempfindlicher CCDs, die eine ganze Seite abfährt. Theoretisch ist es so möglich, eine Auflösung von 56144 mal 39698 Bildpunkten zu erzielen, was über 2 Gigapixel entspricht.

Im Versuch wurden mit dem System Darstellungen im Bereich von 0,43 Gigapixel erfasst. Aufnehmen ließen sich unter anderem die Auflösungstestreihen der US-Luftwaffe sowie Hologramme einer Ameise und eines Wasserflohs.

Eine Herausforderung besteht noch in der riesigen Informationsmenge, die dabei entsteht. Shimobaba und sein Team nutzen dazu eine spezielle optische Datenverarbeitungsmethode, ein Verfahren nach Fresnel. Damit soll sich die notwendige Rechenleistung im Vergleich zu anderen Methoden signifikant reduzieren lassen. So benötigt ein Standard-PC zum Wiederaufbau des Bildes nur noch 177 statt 350 Sekunden. Noch fehlt allerdings eine sinnvolle Methode, die erstellten Hologramme auch kostengünstig wiederzugeben. Dazu müsste ein passendes Display mit Gigapixel-Auflösung her. ()