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22 Kapitel 2. Grundlagen
2.3 Holografische Aufnahme im Scanverfahren
Die Herausforderung bei der Aufnahme großer Hologramme liegt vor allem in der langen
Belichtungszeit, während der eine sehr gute mechanische Stabilität gewährleistet sein
muss. Bereits kleinste Bewegungen des zu holografierenden Objekts (in der Größenordnung
von λ/10) sind ausreichend, um die Aufzeichnung der Interferenzstrukturen in einem fotosensitiven
Material zu verhindern. Eine solche Stabilität kann speziell für größere Objekte
nicht mehr über die Dauer von mehreren Minuten gewährleistet werden, bzw. erfordert
einen unverhältnismäßig hohen Aufwand. Da weiterhin die verfügbare Laserleistung beschränkt
ist, verlängert sich die benötigte Belichtungszeit bei der Aufnahme von Hologrammen
proportional mit der Hologrammfläche. 4 Aus diesem Grund ist die Fläche von
konventionell aufgenommenen Hologrammen auf etwa 1m 2 beschränkt.
Eine zweite Schwierigkeit ergibt sich bei der Aufweitung des Laserstrahls auf die erforderliche
Größe. Der Laser besitzt im allgemeinen ein gaußförmiges Strahlprofil, bei dem die
Intensität nach außen hin abfällt. Dies ist für kleinere Displayhologramme 5 noch unproblematisch:
Hierbei wird lediglich der zentrale Bereich des Strahlprofils für die Aufnahme
verwendet, dem Betrachter fällt dies im Falle eines holografierten Objektes kaum auf. Bei
großen, ebenen Flächen, die gleichmäßig ausgeleuchtet erscheinen sollen, ist ein solcher
Abfall der Leuchtdichte zu den Seiten hin aber nicht akzeptabel.
Zur Lösung dieser Probleme wird im Folgenden der Ansatz verfolgt, kleine Pixelhologramme
sequentiell nebeneinander zu schreiben. Dazu wird der Laser durch bewegliche Spiegel
(Galvanoscanner) über das holografische Substrat gescannt und belichtet dabei jeweils nur
eine kleine Fläche. Die Stabilität des Aufbaus muss damit nur noch für die Belichtungszeit
der Fläche der Einzelpixel gewährleistet werden, nicht für die gesamte Aufnahmedauer.
Auch die gaußförmige Intensitätsverteilung stört nicht; werden die Einzelpixel klein genug
gewählt, können sie vom Betrachter nicht mehr aufgelöst werden und der Schirm erscheint
homogen.
Das Verfahren der gescannten Belichtung war in der Vergangenheit bereits oft Gegenstand
näherer Untersuchungen ([11] - [14]) und wird standardmäßig zur Vervielfältigung von
Reflexions-Masterhologrammen eingesetzt. Für die Realisierung holografischer Aufprojektionsflächen
existieren dabei zwei denkbare Aufnahmegeometrien. In Abbildung 2.15 ist
zunächst die Kontaktkopie von holografischen oder konventionellen Streuvorlagen dargestellt.
Diese Denisyuk-Konfiguration[1] bietet hierbei die Vorteile einer höheren Toleranz ge-
4 In der Tat ist diese Zunahme für kleine Intensitäten sogar überproportional; das holografische Material
reagiert mit fallender Intensität immer schwächer auf einfallendes Licht. Dieser Effekt wird als ”LIRF”
(low intensity reciprocity failure) bezeichnet[24].
5 Als ”Displayhologramme” werden üblicherweise Hologramme bezeichnet, welche eine dreidimensionale
Rekonstruktion eines Objekts für einen Betrachter sichtbar machen. Dies können holografische Aufnahmen
von realen Objekten sein, oder auch computergenerierte Hologramme virtueller Objekte. Im Gegensatz
hierzu zählen etwa die für einen Kopierprozess verwendeten ”Masterhologramme” oder auch die
”holografisch-optischen-Elemente” nicht zu den Display-Hologrammen.