Von Catherine Bischofberger
Die Technologieberatungsfirma IDTechEx prognostiziert, dass der Markt für erweiterte, virtuelle und gemischte Realität bis zum Jahr 2030 einen Wert von mehr als 30 Milliarden US-Dollar haben wird.
Die Möglichkeiten von Virtual Reality (VR) und holografischen Technologien sind nicht mehr nur auf Entertainment beschränkt, sondern helfen in vielen Branchen dabei, Probleme und technische Hürden zu überwinden, vor allem im medizinischen Bereich.
Die besonders fortschrittliche Hologramm-Technologie, die derzeit auf großes Interesse stößt, ist eine dreidimensionale Projektion, die ohne Spezialausrüstung wie Kameras, Headsets oder Brillen sichtbar ist. Das Bild kann so von jedem Winkel aus betrachtet werden. Wenn also Nutzer*innen um das angezeigte Objekt herumgehen, scheint es sich auf realistische Weise mitzubewegen und zu drehen.
Ein Hologramm wird erzeugt, wenn ein Laserstrahl in zwei Strahlen aufgeteilt wird, von denen einer auf das Objekt trifft und dann auf eine fotografische Platte gestreut wird, während der andere Strahl direkt auf die Platte gerichtet ist. Bei der Holografie in ihrer reinen Form ist ein Laserlicht erforderlich, um das Objekt zu beleuchten und das fertige Hologramm sehen zu können. Heutzutage umfasst die Technologie jedoch üblicherweise eine computergenerierte Nachbildung einer Lichtwellenfront, die von einem Bildschirm bzw. auf eine transparente Platte projiziert wird. Dabei wird ein Interferenzmuster verwendet, um so die echte, von einem Objekt ausgehende Wellenfront nachzuahmen – auf diese Weise erscheinen 2D-Projektionen als 3D-Bilder.
Ein typisches computergeneriertes Hologramm wird durch Algorithmen berechnet und mithilfe eines räumlichen Lichtmodulators projiziert. Bei einigen Augmented Reality (AR)-Systemen werden organische Leuchtdioden (OLED)-Displays zur Erzeugung von Bildern oder auch durchsichtige Platten verwendet, die ein projiziertes Bild reflektieren. Mit holografischen Displays der nächsten Generation können mehrere Nutzer das gleiche Hologramm zur selben Zeit aus verschiedenen 3D-Blickwinkeln betrachten.
Mit unserem DKE Newsletter sind Sie immer top informiert! Monatlich ...
Diese neuen holografischen Geräte verfügen über ein erhebliches Potenzial für den Einsatz im Bildungsbereich. Sie könnten beispielsweise dazu genutzt werden, um Schüler in eine Umgebung eintauchen zu lassen, über die sie etwas lernen sollen. So haben sie die Möglichkeit, diese Umgebung virtuell zu erkunden und mit ihr zu interagieren.
Die hochmoderne holografische Technologie kann aber auch bei medizinischen Verfahren eingesetzt werden. Kardiologen und Herzchirurgen im Peter Munk Cardiac Centre (PMCC) des Toronto General Hospital haben den ersten medizinischen Eingriff mit Hilfe der von einem israelischen Unternehmen entwickelten holografischen Bildgebung in Echtzeit durchgeführt. HOLOSCOPE-I ermöglicht realistische, räumlich genaue 3D-Hologramme, die in der Luft schweben. Mit Hilfe dieser Bilder führten Kardiologen einen minimalinvasiven Eingriff durch, bei dem eine verschlissene chirurgische Klappe im Herzen eines Patienten ersetzt wurde. Die 3D-Visualisierungstechnik ist eine Verbesserung im Vergleich zu früheren Versuchen mit Headsets, die bei längerem Tragen zu Augenermüdung und Übelkeit führten.
Bei der HOLOSCOPE-I-Technologie wird computergenerierte Holografie genutzt, um die Anatomie des Patienten anhand von erfassten volumetrischen Daten nachzubilden. Lichtpunkte im Raum werden verwendet, um die einzelnen volumetrischen Koordinaten darzustellen. Durch den Einsatz digitaler Techniken kann das Bild ohne die Einschränkungen von festen Strukturen, sich ändernden Formen und Positionen bearbeitet werden, während sich weiterhin an die erfassten Daten gehalten wird. Das Hologramm schwebt unmittelbar vor dem Betrachter in der Luft. Das Bild lässt sich aus jedem Blickwinkel und jeder Blickrichtung betrachten. Es kann frei gedreht, aufgeschnitten und sogar markiert werden. Diese Interaktionen gewähren dem Betrachter intuitiven und uneingeschränkten Zugriff auf alle volumetrischen Daten, so als ob er das tatsächliche Objekt in der Hand hält.
Neben dem Einsatz bei Operationen ermöglicht die medizinische Hologramm-Technologie auch eine vollständige 3D-Visualisierung von Körperteilen und inneren Organen. Mithilfe dieser Visualisierungstechnik können Ärzte Krankheiten und Verletzungen bei einzelnen Patienten besser untersuchen, was zu genaueren Diagnosen führt.
Das Aufkommen von Hochgeschwindigkeits-/Hochlatenz-5G-Netzwerken bedeutet, dass Menschen in wenigen Jahren ein holografisches Telefongespräch führen könnten. Bei der diesjährigen CES hat ein US-amerikanisches Unternehmen Zubehör vorgestellt, mit dem 3D-Hologramme erzeugt werden können, welche bei Tageslicht mit Android- oder iOS-Smartphones mit einer speziellen firmeneigenen chemischen Polymerlinse sichtbar sind.
In anderen fortschrittlichen Wissenschaftsbereichen werden holografische Mikroskope verwendet, um zu erforschen, ob auf anderen Planeten Leben existiert. In der digitalen holografischen Mikroskopie wird ein Objekt mit einem Laser angestrahlt. Das vom Objekt zu einem Detektor zurückgeworfene Licht wird dann gemessen. Das Streulicht enthält Informationen zu dessen Intensität sowie Daten, denen entnommen werden kann, wie lang der Weg war, den das Licht nach der Streuung zurückgelegt hat. Mit diesen beiden Arten von Informationen kann ein Computer ein 3D-Bild von diesem Objekt rekonstruieren, das Bewegung durch alle drei Dimensionen zeigen kann. Angewendet bei Punkten auf weit entfernten Planeten, kann die Bewegungserkennung dabei helfen, Sandkörnchen von Bakterien zu unterscheiden.
Die IEC ist dabei, Normen für diesen fortschrittlichen Technologiebereich zu erarbeiten. IEC/TC 110 erstellt Normen für elektronische Displays, einschließlich OLED- und 3D-Displays sowie holografischen und flexiblen Bildschirmen. Es hat beispielsweise die Norm IEC 62341-2-1 für OLED-Displays veröffentlicht, worin die wesentlichen Grenz- und Kennwerte von OLED-Displaymodulen angegeben sind. Es hat außerdem IEC TR 62629-41-1 herausgegeben, einen technischen Bericht zu 3D- und holografischen Anzeigegeräten.
IEC/TC 76 (DKE/GK 841) wurde eingerichtet, um Sicherheitsnormen für Laser und LEDs zu erarbeiten. Zu den größten Leistungen des Komitees gehört die Veröffentlichung von IEC 60825-1. Sie bietet ein weltweites Klassifizierungssystem für Laserprodukte entsprechend den jeweiligen Sicherheitsanforderungen und Emissionsgrenzen. Sie wird in der Industrie weithin verwendet und gilt bei Herstellern, Installationsbetrieben und Regulierungsbehörden in den meisten Ländern weltweit als DIE Referenz für Lasereinrichtungen jeglicher Art. In der Norm ist beispielsweise der vorgeschriebene Augensicherheitsabstand von der Laserquelle angegeben. Das Komitee hat zudem die Norm IEC 62471-5 veröffentlicht, die für Bildprojektoren mit Laserlicht gilt.
In einem der neuesten Star Wars-Filme wurde Prinzessin Leia zu einem emotional berührenden Hologramm. Dies wird auch bald in der realen Welt möglich sein, und die IEC-Normen helfen dabei, diese innovativen Technologien für Massenmarkt-Anwendungen vorzubereiten.
Redaktioneller Hinweis:
Der englischsprachige Originalartikel erschien erstmals auf etech.iec.ch in der Ausgabe 01/2021.
Zu finden unter: https://etech.iec.ch/issue/2021-01/a-holographic-future
Die im Text aufgeführten Normen können Sie beim VDE VERLAG erwerben.
Bei Home & Building geht es um die Integration und Nutzung von Informations- und Telekommunikationstechnologien in der heimischen Umgebung, die eine neue Erfahrungswelt ermöglichen und bekannte Aktivitäten bei Unterhaltung, Komfort, Energiemanagement, Sicherheit und Gesundheit kosteneffizienter oder bequemer machen. Weitere Inhalte zu diesem Fachgebiet finden Sie im
