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Digitale Holografie / Holografische Interferometrie


Digitale Holografie / Holografische InterferometrieMikroskopie mit synthetischer AperturHolografische 3D-Vermessung

Digitale Interferometrie

Die digitale Holografie basiert auf den selben Prinzipien wie die klassische Holografie, nur werden die Hologramme nicht mit einer Fotoplatte sondern mit einer CCD-Kamera aufgezeichnet (siehe Abbildung 1). Die Rekonstruktion erfolgt numerisch am Computer. Mittels des Phase-Shifting Verfahrens werden mehrere Aufnahmen, welche sich in der Phasenlage der Referenzwelle unterscheiden, kombiniert. Dies ermöglicht die Unterdrückung störender Beugungsordnungen, als auch eine Vergrößerung des nutzbaren Bildfeldes. Die komplexe Amplitudenverteilung in der Objektebene liegt nun als Datensatz von komplexen Zahlen vor. Abbildung 2 zeigt die aus Abbildung 1 rekonstruierte Amplitudenverteilung. Abbildung 3 zeigt eine andere Amplitudenverteilung, bei der durch die Addition verschiedener Bilder die Speckles beseitigt wurden.

In der digitalen Holografie kann man einerseits in die Hologramme selbst aber auch in die rekonstruierten komplexen Amplitudenverteilungen eingreifen. Dies eröffnet neue Möglichkeiten der Datenverarbeitung, die mit der klassischen Holografie nicht möglich sind. In der digitalen holografischen Interferometrie z.B. werden zwei holografisch rekonstruierte Amplitudenverteilungen voneinander abgezogen. Es ergeben sich wie im klassischen Fall Interferenzmuster, die entsprechend ausgewertet werden können.

Am IAO wurde in den letzten Jahren besondere Aufmerksamkeit auf Echtzeitanwendungen gelegt. Die Animation in Abbildung 4 zeigt die holografische Rekonstruktion eines Tischtennisballs. Hier wurde eine Folge von 100 Hologrammen aufgezeichnet und digital zur Interferenz gebracht. Anhand der Bewegung der Interferenzstreifen erkennt man, wie sich der Tischtennisball verformt. Ein Streifen entspricht einer Deformation von einer Wellenlänge (hier: 633nm). Die erzeugten Interferogramme können mit Hilfe von Phase-Unwrapping-Algorithmen ausgewertet werden. Die vorhandene Software eröffnet zusätzlich die Möglichkeit quantitative Vibrationsanalysen an makroskopischen Objekten durchzuführen. Ein weiteres mögliches Thema ist der Einsatz der digitalen Holographie zur quantitativen Objektprüfung.

Abbildungen

holo_a1
Abb. 1: Digitales Hologramm
holo_a2
Abb. 2: Rekonstruktion (Amplitudenverteilung)

holo_specklered_engel_klein
Abb. 3: Specklereduzierte Hologrammrekontruktion der Figur aus Abbildung 2

holo_a4
Abb. 4: Interferometrische Deformationsmessung an einem Tischtennisball in Echtzeit (3,1 MB)

Ansprechpartner:

Dr. Holger Babovsky
Telefon: +49 3641 947660

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