Farbbilderzeugung mittels computergenerierter Hologramme

Kämpfe, Thomas GND

Die Projektion von mono¬chromatischen, zweidimensionalen Bildern mittels computer¬generierter Hologramme (CGH) ist ein bekanntes Verfahren, welches mehrere alleinstellende Vorteile besitzt (Schärfentiefe, Justagetoleranz, hohe Effizienz, Einfachheit des Aufbaus). Das Ziel der Arbeit ist die Erweiterung dieser Art der Projektion auf mehrfarbige Bilder bei Erhaltung der spezifischen Vorteile. Dazu werden drei verschiedene Ansätze theoretisch untersucht und experimentell realisiert. Im ersten Ansatz wird mittels einer Kombination aus wellenlängenselektiven dielektrischen Schichtspiegeln und reflektiven CGH ein gestapeltes Element entwickelt, welches die unabhängige Beeinflussung der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau erlaubt, wobei ein nahezu identischer Quellpunkt der Farbanteile erreicht werden kann und somit die Schärfentiefe vollständig erhalten bleibt. Im zweiten Ansatz, der sich durch große Einfachheit auszeichnet, wird die Dispersion der Grundfarben genutzt, um mittels eines gewöhnlichen monochromatischen CGH in einem off-axis Aufbau ein Farbbild zu generieren. Im dritten Ansatz wird das Konzept des CGH auf mehrere, in kurzem Abstand hintereinander angeordnete Ebenen (sog. Multi-Ebenen CGH), erweitert. Die Propagation des Lichtes zwischen den Ebenen erzeugt dabei eine komplexe Abhängigkeit der erzeugten Intensitätsverteilung von verschiedenen Parametern des optischen Aufbaus (z.B. Beleuchtungswellenlänge, Beleuchtungswinkel, Ebenenabstand). Mit diesem Ansatz wird die hocheffiziente Erzeugung von Farbbildern demonstriert. Für die Berechnung solcher multifunktionaler Multi-Ebenen CGH werden speziell erweiterte Algorithmen auf Basis des iterativen Fourier-Transformations Algorithmus (IFTA) entwickelt. Durch den Einsatz von Oversampling und Pixelform-Regeneration wird erstmals der Einfluss von Pixelform, Elementarzellenwiederholung und Form der Beleuchtungswelle auf die erzeugte Intensitätsverteilung untersucht.

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Kämpfe, Thomas: Farbbilderzeugung mittels computergenerierter Hologramme. 2010.

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