This is the documentation of a private design research documentation about holography. (english below) Holographische Folien sind dünne transparente Folien mit einer photoaktiven Schicht in die sich ein Scheinraum oder sogar ein bewegter Scheinraum belichten oder anders gesagt programmieren lässt. Holographische Folien manipulieren, nach Ihrer Belichtung, Licht. Die vorliegende Arbeit untersucht die bestehenden Folientechnologien und die anschließende Diskussion ob sich Hologramme für die Produktgestaltung z.B. zur Erweiterung der Materialtiefe eignet oder ob diese Technologie auch in Zukunft ein Faszinosum bleiben wird. Diese Dokumentation entstand als Vorthema zu meinem Designdiplom 2010. Sollten Ungenauigkeiten oder Quellenfehler vorliegen so ist dies nicht im Vorsatz der Täuschung entstanden. Auch dient diese Doku keinem Wirtschaftlichen nutzen und spiegelt nur meine persönliche Meinung wieder. ENGLISH: Holographic films are thin transparent film containing of a photoactive layer. Programmed with light this layer can be used to show a room or even a moving space. Holographic films manipulates light. The present study examines the existing film technologies and discusses whether holograms are useful for product design to i.e. extend the depth of a material or whether this technology will continue to be just a fascinating thing to dream about. This documentation was created as pre-task to my design diploma thesis in 2010. If there are inaccuracies or errors in mentioning the sources so this did not occur in the intent to deceive. This document also serves no intent for profit and reflects only my personal opinion.

1. Holographische
Folientechnologie
“ Diplom Nebenthema
SS 2010
Design for manufacturing
Dipl.Ing. M. Eichhorn
Ralph Schneider
2
Matr.Nr: 11031987

2. Versicherung
4

3. Versicherung
Hiermit versichere ich,
dass ich die Arbeit - bei einer Gruppenarbeit den entsprechend
gekennzeichneten Anteil der Arbeit - selbstständig angefertigt
habe und keine anderen als die angegebenen und bei Zitaten
kenntlich gemachten Quellen und Hilfsmittel benutzt habe.
Ort, Datum
Unterschrift
Köln International School of Design
5

4. Inhalts verzeichnis
1 Einleitung:
1.1 Aus der Anmeldung
1.2 Vorwort
2 Grundlagen Hologramm und Holographie?
2.1 Annäherung
2.2 Kerndefinition Hologramm
2.3 Physikalische Grundlagen
2.3.1 Licht
2.3.2 Kohärentes Licht
2.3.3 Beugung von Wellen (Difraktion)
2.3.4 Interferenz
2.3.5 Übertragung auf die Holographie
2.4 Hologramm-Arten:
2.4.1 Distribution der Bildinformation in der Fläche
2.4.2 Ableitungen in der Holographie:
2.5 Die menschliche Wahrnehmung:
2.5.1 Sieben Dimensionen der räumlichen Wahrnehmung
2.6 Raumwahrnehmung bei Hologrammen
3 Hologramme in der Anwendung
3.1 Geschichte der Holographie
3.2 Der Markt
3.2.1 Ableitungen:
3.3 Industrielle Herstellungstypen von Folien-Hologrammen
3.3.1 Oberflächen-Strukturhologramme
3.3.2 Volumenhologramme
3.4 Hologrammtypen und deren Anwendung
3.4.1 Sicherheitshologramme
6

5. 3.4.2 Virtuelle holographische Oberflächen (VHO)
3.4.3 Holographisch Optische Elemente HOEs
3.4.4 Smart Hologramms
3.4.5 Aktive Computer Generierte Holographie (aktiv CGH)
3.4.6 Wiederbeschreibbare Hologramme
3.4.7 Hologramme als Raumbildmedium
4 Ableitungen für die Produktgestaltung:
4.1 Aktuelle Einschränkungen
4.1.1 Farbgenauigkeit
4.1.2 Lesewinkel
4.1.3 Datenmenge
4.2 Die Gestaltung von mehr Produktwert:
4.2.1 Schein-Raumgestaltung:
4.2.2 Grenzfläche:
4.2.3 Mögliche Orte des Raumbildes
4.2.4 Dominante Farbwelt:
4.3 Anwendungsideen:
4.3.1 Markenschutz Add-On
4.3.2 Robuste, energieschonende Interaktivität
4.4 Beherrschung eines neuen Mediums:
5 Trends und Bedürfnisse in der Konsumgüterindustrie
5.1 Vision
6 Fazit
7 Abbildungsverzeichnis
7

6. 1 Einleitung
1.1 Aus der Anmeldung
Schlagworte: Scheinraum und der Folie selbst behandeln und betrach-
Funktionsweise, Abgrenzung gegen Konkurrenztechnologi- ten, ob es Produktgestaltungsfelder und Benutzerlebnis-
en, Einsatzmöglichkeiten, Produktgestaltungs DNA se gibt, die nur durch holographische Folien ermöglicht
werden oder durch deren Einsatz einen gestaltbaren
Beschreibung: Nutzungsvorteil erhalten, die nicht bereits durch Konkur-
Holographische Folien sind dünne transparente Folien renztechnologien abgedeckt werden.
mit einer photoaktiven Schicht in die sich ein Scheinraum Da der Umgang mit holographischen Folien in der Pro-
oder sogar ein bewegter Scheinraum belichten oder an- duktgestaltung neu ist und wir holographische Bilder
ders gesagt programmieren lässt. nur von früher als 3D Bilder im Museum zur Darstellung
Holographische Folien manipulieren, nach Ihrer Belich- von historischen Köpfen oder Insekten kennen, und es
tung, Licht. des weiteren Visionen gibt, die sich nicht mit den realen
Ähnlich realer, optisch wirksamer Körper lassen sich da- Randbedingungen von holographischen Folien verbinden
mit gerichtete Lichtstrahlen wie mit Spiegeln und Linsen lassen, soll anschließend ein erster Entwurf eines Gestal-
lenken und die Lichtfarbe durch Beugung ändern. In der tungskatalogs erzeugt werden, der Produkt-Designern als
kombinierten Nutzung von Lenken und Beugen stellen Anleitung und realistische Inspirationsquelle dienen soll.
holographische Folien unter anderem eine mögliche Tech-
nologie zur Erzeugung von dreidimensionalen Bildern und
Filmsequenzen dar.
Die Einsatzmöglichkeiten scheinen vielfältig, neue Her-
stellverfahren haben die Darstellungsqualität erhöht. Bis
heute konnte diese Technologie keinen Durchbruch feiern
und bezogen auf die Darstellung von dreidimensionalen
Bildern und Filmen stehen bereits Konkurrenztechnologi-
en in den Läden.
Eine Untersuchung soll die Gestaltungsmöglichkeiten im
By trying to address some of the key issues of holography today we are putting
ourselfes in the Position of the Essayist, wo around, tried to encompass the
cultural meaning of photogaphy. Kac, Eduardo 1993
“
8

7. 01 „Wo bis Du Edison?“ von Ingo
Maurer, Katalogabbildung (1)
(1) Vgl. Catalogues - ingo-maurer-2007-2008 - ingo-maurer (2010), s.70. On-
line verfügbar unter http://pdf.archiexpo.com/pdf/ingo-maurer/ingo-maurer-
2007-2008/9512-10317-_71.html, zuletzt geprüft am 30.05.2010.
9

8. 1 Einleitung
1.2 Vorwort
03 Google Street View
Box „Holodeck“ (3)
Star Wars, Star Trek, Buck Rogers, Minority Report - wir
sind Kinder einer Science Fiction Gesellschaft. Einerseits
waren und sind Science Fiction für deren Erzeuger bereits
erste Simulation neuer Möglichkeiten. Es sind Lebensal-
ternativen in denen auch neue Handlungs- und Produkt-
konzepte erprobt werden können, die vielleicht bereits
schon theoretisch machbar sind, deren Machbarkeit aber
nicht direkt nachgewiesen werden muss. Gleichzeitig ist
es wohl eine der frühen Formen des zurzeit oft verwen-
deten Begriffs Crowd-Sourcing. Viele Wissenschaftler,
Entwickler und Gestalter sind durch Science-Fiction
Medien geprägt. Noch Jahrzehnte nach Erscheinen sind
die Entwicklungspipelines der Unternehmen und Institute
durch die Ideen in den Filmen geprägt.
Das Holo-Deck in StarTrek, die Projektion von Prinzes-
sin Leia in Star Wars und die Darstellung des positiven
Benutzererlebnisses bei der Nutzung von physischem und
visuellen Raumillusionen, hat in uns die Frage geweckt,
ob und wie so etwas erzeugt werden kann. Dieses Benut-
zererlebnis wurde im Film und im Laufe der Zeit mit dem
Begriff Hologramm verbunden, siehe Bildbeschreibung
Quellennachweis. Doch ist die Begriffsverknüpfung die
richtige? Sind das Hologramme?
02 Holo-Deck Skizze (2) 04 Szenenbild aus „Star Wars“ -
Projektion von Prinzessin Leia (4)
(2) holodeck-ed.jpg (2007). Online verfügbar unter http://www.ex-astris-scientia.org/treknology/holodeck-ed.jpg, zuletzt aktualisiert am 30.11.2007, zuletzt geprüft am 30.05.2010.
(3) ioholodeckio2009.jpg (2009). Online verfügbar unter http://lh3.ggpht.com/_ p8NxWphdg3g/Sh16Gvff VSI/AAAAAAAABcA/DQ f FDQEPMbM/ioholodeckio2009.jpg, zuletzt geprüft am 30.05.2010.
10 (4) hologram_starwars.jpg (2009). Online verfügbar unter http://static.myce.com/images_news/userimages/hologram_starwars.jpg, zuletzt aktualisiert am 23.06.2009, zuletzt geprüft am 02.06.2010.

9. 05 Darstellung aus AVATAR (5)
Am 29. Dezember steht im Internetartikel des Stern
„Hollywood will nicht mehr flach sein“ (6) .
Seit dem Start des Kino Blockbusters AVATAR rollt die
3D Welle. Es war der erste 3D Film, der im vollen Um-
fang weltweit in 3D veröffentlicht wurde und nachhaltig
als erfolgreiches Projekt gelten darf. Durch neue digitale
Technologien konnte eine präzise Doppelbildprojektion
(Stereoskopie) ermöglicht werden, die beim Betrachten
weniger Anstrengung und ein geringeres Übelkeitsgefühl
durch Gleichgewichtsirritationen verursacht. Sony hat für
AVATAR eine neue Kamera entwickelt mit der die zwei
notwendigen Aufnahmen erstellt werden können (vgl.(7)).
War Anfang 2009 die Idee von räumlichen Bildern noch
eine Randerscheinung und geprägt von Dokumentarfilmen
so ist nun die Darstellung räumlicher bewegter Bilder in
der breiten Masse der ersten Welt angekommen. Wenige
Monate nach dem Kinoerfolg von AVATAR folgen nun 3D
Entertainment-Produkte für den heimischen Bedarf. Die
Vision von „Holo-Deck“ und „Prinzessin Leia Projektion“
scheint in die Nähe des Machbaren zu rücken. Ungefähr
ab dem 24.Mai 2010 war in den Blogs zu lesen, dass
SONY, anlässlich der Bewerbung um die Fußballwelt-
meisterschaft für das Jahr 2022 und damit zwölf Jahre
von Heute, holographische Fußballspielprojektionen auf
den Rasen der Stadien aller Länder ermöglichen will.
Um das Geschehen nicht 3D stereoskopisch sondern 3D
holographisch wiedergeben zu können, werden nicht zwei
sondern 200 Kameras das Geschehen festhalten und
vielleicht ebenso viele Projektoren in jedem Stadion die
Bilddaten projizieren.
(5) avatar_movie_3d_ poster.jpg (2009). Online verfügbar unter http://www.fullhalloween.com/blog/wp-content/uploads/2009/12/
avatar_movie_3d_ poster.jpg, zuletzt aktualisiert am 29.12.2009, zuletzt geprüft am 02.06.2010.
(6) „Avatar“ - das Comeback der 3D-Technik: Hollywood will nicht mehr flach sein - Digital | STERN.DE (2009). Online verfügbar unter http://www.stern.de/digital/homeentertain-
ment/avatar-das-comeback-der-3d-technik-hollywood-will-nicht-mehr-flach-sein-1529910.html, zuletzt aktualisiert am 23.12.2009, zuletzt geprüft am 02.06.2010.
(7) „Avatar“ - das Comeback der 3D-Technik: Hollywood will nicht mehr flach sein - S.2 - Digital | STERN.DE (2009). Online verfügbar unter http://www.stern.de/digital/homeentertainment/2-
avatar-das-comeback-der-3d-technik-hollywood-will-nicht-mehr-flach-sein-1529910.html, zuletzt aktualisiert am 23.12.2009, zuletzt geprüft am 02.06.2010. 11

10. 06 16 Projektoren erzeugen eine autosvtereoskopische, volumetrische Filmsequenz (8)
12 (8) 3dtv.jpg (2009). Online verfügbar unter http://www.merl.com/projects/images/3dtv.jpg, zuletzt aktualisiert am 16.01.2009, zuletzt geprüft am 02.06.2010.

11. Das Mitsubishi Research Lab zeigt bereits im Jahr 2008 Abweichende Begriffsbedeutung – Naturwissenschaft und
einen Aufbau, der 16 Parallelsequenzen verarbeitetet. Markt
Der Aufbau zeigt sehr deutlich, dass wir hier noch einen Im Sinne der Produktgestaltung darf, trotz der durch
weiten Weg der Miniaturisierung vor uns haben, den die Physiker erzeugten Grunddefinition was Holographie ist,
Medienindustrie wohl beschreiten wird. der Konsument und seine Bedürfnis- und Sprachwelt nicht
außer Acht gelassen werden. Wenn die breite Masse der
Wo liegt aber der Unterschied? Was ist 3D? Was ist Holo- Konsumenten – also einige Millionen – die volumetrische
graphie? Beide Begriffe sind zurzeit Sinnbild für die Dar- Projektion von Prinzessin Leia in Star Wars, das stereo-
stellung von räumlichen Bildern oder Filmen, vereinfacht skopische Filmerlebnis von „Avatar“ im Kino oder die
gesagt, die Illusion eines plastisch erfahrbaren Raumes Lentikular-Wackelbilder auf Postkarten als Hologramme
der über die bloße Oberflächlichkeit eines Bildes, Fotos bezeichnen, kann dies gut oder schlecht sein. Durch die
oder Displays hinaus geht. behutsame Nutzung der bestehenden Erwartungshaltun-
Im weiteren Verlauf der Recherche wurde sehr deutlich, gen des Konsumenten kann theoretisch die Holographie
dass Holographie ein Technologiefeld beschreibt, während behutsam in existente Märkte eingeführt werden, ohne
3D in einer Kurzschreibweise ein Ergebnis beschreibt, das dass große Marktentwicklungsmaßnahmen notwendig
drei-dimensionale, räumliche Wahrnehmungserlebnisse werden. Es kann sich aber auch herausstellen, dass sich
des Betrachters von Medien und Gegenständen also Arte- aktuelle Benutzergewohnheiten und –zukunftswünsche,
fakten in den Raumachsen X,Y und Z wiedergibt.
Dieses Erlebnis steht, wie im weiteren Verlauf der Arbeit die im Markt heute mit „Hologramm“ belegt sind, durch
erkennbar, mit der Holographie in Verbindung. Es gibt aufkommende Alternativtechnologien befriedigen lassen,
große Überschneidungsbereiche. Es kommen aber auch ohne dass die Holographie zum Einsatz kommt oder nur
völlig andere Technologien zum Einsatz, um eine (teilwei- in einer Form, dass sie zwar faktisch ein Hologramm dar
se) räumliche Wahrnehmung beim Menschen hervorzuru- stellt, vom Konsumenten als solches aber nicht verstan-
fen, die sich nicht der Holographie bedienen. den wird und nicht kommuniziert werden kann.
Ebenso verhält es sich mit der Holographie und den Es stellt sich die Frage, ob und wie sich die Innovations-
Hologrammen selbst. Hologramme können auch, wie im technologie Holographie und das Konsumentenverständ-
weiteren Verlauf der Arbeit zu lesen, räumliche Bilder- nis verknüpfen lässt und ob nicht nur das Wort Hologra-
wahrnehmungen erzeugen, aber dies ist nur ein Teilbe- phie sondern auch die Technologie einen Mehrwert für
reich der so genannten Schlüsseltechnologie Holographie Produkte und Hersteller in Zukunft darstellen kann.
im Allgemeinen und der Folien basierten Holographie im
Speziellen. Wo werden sie heute und wahrscheinlich morgen einge-
setzt?
Was kann Produktdesign im Umfeld leisten und wie kann
er sie erfolgreich einsetzen?
13

12. 2 Grundlagen: Hologramm und Holographie
2.1 Annaeherung
Ein Hologramm ist das Produkt der Technologie Hologra-
phie. Während „-graphie“ und „-gramm“ den Prozess des
Aufzeichnens und das Produkt die Aufzeichnung bezeich-
net, bedeutet „Holo-„ oder „holos“ ganz oder vollständig.
Die Begriffe wurden durch den Erfinder und Nobelpreis-
träger Dennis Gabor geprägt, der gerade seinen 110ten
Geburtstag gefeiert hätte.
07 Google-Doodle anlässlich des 110
Geburtstags von Denis Gabor (9)
Er war eigentlich auf der Suche nach einem Weg zur Opti-
mierung der Mikroskopie und erfand dabei zwischen 1947
und 1948 die Holographie(vgl.(10)).
Holographie wird oft als eine Art Fotographie beschrie-
ben, die die Fähigkeit besitz nicht nur die visuelle Rea-
lität als zwei dimensionale, flächige Projektion abzubil-
den, sondern auch seine dritte Dimension festhält und
wiedergibt. Könnte also gesagt werden, ein Hologramm
sei Fotographie 2.0?
08 Dennis Gabor (11)
(9) Minor, Jens; Herbert, Pascal; Kühn, Tobias: Google Doodle: Denis Gabor - GoogleWatchBlog. GoogleWatchBlog. Online verfügbar un-
ter http://www.googlewatchblog.de/2010/06/05/google-doodle-denis-gabor/, zuletzt geprüft am 05.06.2010.
(10) Saxby, Graham (2004): s.16; Practical holography. 3. ed. Bristol: Inst. of Physics Publ.
(11) 21076-050-E15FE4EE.jpg (JPEG-Grafik, 1156x1600 Pixel) - Skaliert (53%). Online verfügbar unter http://media-2.web.bri-
tannica.com/eb-media/76/21076-050-E15FE4EE.jpg, zuletzt geprüft am 04.06.2010.
14

13. “ „Bekanntlich sehen wir nicht mit den
Augen, sondern mit dem Gehirn.“ Romero-
Tejedor
09 Original Augen-Hologram aus
den 70ern von „holocraft“ (14)
Das würde nicht weit genug führen. Ein Hologramm kann Romero-Tejedor trifft die Aussage:
Lichtmanipulationen erzeugen, die in ihrer Summe wenig „Bekanntlich sehen wir nicht mit den Augen, sondern mit dem
gemein haben mit anderen Medien. Alleine die Eigen- Gehirn. (13)“
schaftsprofile von Fotographie und der Holographie als
bildgebendes Medium zeigen kaum Deckungen. Wenn hier im Rahmen der Arbeit die Holographie im
Sinne von Design betrachtet werden soll, so stellt sich
Auf die Andersartigkeit der Holographie und den Fehler das Problem, dass alles sinnlich Erfahrbare und von der
des Vergleichs mit der Fotographie spricht auch Peter Zec Holographie Erzeugte, auf Regeln beruht die nicht intuitiv
in der Zeitschrift „Interferenzen“ 1993 an. gelernt sind, jedoch mit bereits gelernten Erfahrungen
automatisch assoziiert werden. Wie soll das Neue erfasst
„Von der Fotografie unterscheidet sich die Holographie nicht nur und eingesetzt werden, wenn unser Gehirn konstant Ver-
allein durch die Möglichkeit, Dinge räumlich abzubilden. Vielmehr gleiche mit Gelerntem zieht, Holographie aber radikal mit
basieren beide Verfahren auf grundsätzlich anderen Prinzipien. diesem Gelernten bricht ohne dass es visuell alle Facetten
Handelt es sich bei der Fotografie um eine perspektivische Linsenab- seiner Andersartigkeit kommuniziert? Bei der Evaluierung
bildungsmethode, so stellt die Holographie ein wellenoptisches Inter- des Nutzungsraums der Holographie muss, durch einen
ferenzverfahren dar, das vollkommen auf die abbildende Funktion paranoischen Blick und ein ständiges Hinterfragen gegen
einer Linse verzichtet. Daraus erklärt sich zugleich ein wesentlicher den bestehenden Erfahrungsschatz angekämpft werden.
Unterschied bezüglich der Anwendung beider Verfahren. Es macht Nur dann kann der Einsatz von Hologrammen in Produk-
jedenfalls keinen Sinn, beide Medien konkurrierend miteinander zu ten über die Nutzung als 3D Bild hinauswachsen.
vergleichen, da keine gleichen funktionstechnischen Voraussetzungen
hierfür gegeben sind (…). (12)“
Dieser eintretende Vergleich ist aber schon fast ein Au- Ein Verstehen der Grundlagen der Holographie hilft den
tomatismus, da unser Mechanismus der Erkenntnisgewin- Kreativraum des Machbaren aufzuspannen und zu präzi-
nung immer auf dem Gelernten beruht und diese nutzt, sieren.
um das sinnlich erfahrbare zu interpretieren.
(12) Interferenzen Nr.2/3-93.html (2010). Online verfügbar unter http://www.holonet.khm.de/Holographers/DGH/text/Interferen-
zen/Interferenzen_2393.html, zuletzt aktualisiert am 02.06.2010, zuletzt geprüft am 02.06.2010.
(13) Felicidad Romero-Tejedor: Zeit gestalten. Zur Semiologie Roland Barthes, in: Öffnungszeiten, Nr. 17/2003, Seite:34
(14) Cullen, Gary (2010): Eyemaster.jpg. Online verfügbar unter http://api.ning.com/files/W2XSEk5xdMl*5fg7-4yvwDaKrncQwpHC-
P6A031pvyqil1L8gnSw7mxUajLvg5FnX/Eyemaster.jpg, zuletzt aktualisiert am 08.05.2010, zuletzt geprüft am 03.06.2010.
15

14. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.2 Kerndefinition Hologramm
11 einfaches Computer gene-
riertes Interferenzmuster (15)
Was macht Holographie zu etwas besonderem? truiert, wieder abgespielt werden. Wenn der Mensch mit
Was ist also ein Hologramm? seinen Augen den Empfänger darstellt, kann sein Gehirn
„Rein physikalisch betrachtet, handelt es sich bei einem Hologramm ohne weitere Hilfsmittel ein volles, räumliches, visuelles
nicht um ein Bild, sondern um einen optischen Speicher, mit dem es Abbild, z.B. ein Raumbild wahrnehmen. Es kann z.B. eine
möglich ist, nahezu jede beliebige optische Wirkung zu simulieren. volle, absolut nahtlose, volumetrische Darstellung eines
Es sind die besonderen Wirkungsweisen des Lichts und nicht die Gegenstandes im Raum sein. Eine beliebige Umlenkung
materielle Realität der Dinge, die sich mittels der Holographie wie des Lichtes und Aufladung auf dessen Weg mit Bild-/
mit keinem anderen Medium zuvor aufnehmen und rekonstruieren Farb- und Rauminformationen kann in der Flucht zwi-
lassen.(16)“ schen Hologrammfläche und Sensor (z.B. Auge) wieder-
gegeben werden.
Denn einfach ausgedrückt ist eine Hologramm nur ein
gesteuertes, mathematisch kalkulierbares Interferenzmu-
ster.
Es ist die aufgenommene Transformation von sich über- All das erzeugt ein Interferenzmuster welches fuer den
lagernden, so genannten kohärenten Lichtbündeln und Betrachter unsichtbar bleibt.
deren Dateninhalten. Es hat die Eigenschaft gerichtetes
Licht so zu steuern, dass die enthaltenen Daten der vor- Wie ist das moeglich?
her abgespeicherten Licht-. Raumsituation in der Flucht
zwischen der projizierten Fläche und Empfänger rekons-
(15) Cortical Cafe (2007). Holo_letterA_4m_RealBin2.gif. Online verfügbar unter http://www.corticalcafe.com/Images/Holo_
letterA_4m_RealBin2.gif, zuletzt aktualisiert am 15.09.2007, zuletzt geprüft am 03.06.2010.
(16) Holonet (2010). Interferenzen Nr.2/3-93.html, Online verfügbar unter http://www.holonet.khm.de/Holographers/DGH/text/Inter-
ferenzen/Interferenzen_2393.html, zuletzt aktualisiert am 02.06.2010, zuletzt geprüft am 02.06.2010.
16

15. (17) Stadt Braunschweig (2009). PhaenoIAV.JPG, Online verfügbar unter http://www.braunschweig.de/politik_verwaltung/fb_institutionen/staedti-
sche_ gesellschaften/bsmportal/presseinfos/PhaenoIAV.JPG, zuletzt aktualisiert am 16.03.2009, zuletzt geprüft am 03.06.2010.
12 Sehr großes Computer
generiertes Display Holo-
gramm von syn4D 2007 (17)
17

16. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.3 Physikalische Grundlagen
Holographie basiert auf einer Anzahl grundlegender phy-
sikalischer Effekte, die in ihrem Zusammenspiel radikal
andere Herangehensweisen, zur Nutzung und Manipulati-
on von elektromagnetischen Wellen ermöglichen.
Dabei sind die Elemente Licht, Interferenzmuster und der
Empfänger die wichtigen Elemente im System.
13 Lichtmodelle (18)
14 Eine einfache Wasserwelle (19)
(18) Crowell, Benjamin (2009): Optics (online version). three-models-of-light.png, Online verfügbar unter http://www.lightandmatter.
com/html_books/5op/ch01/figs/three-models-of-light.png, zuletzt aktualisiert am 10.12.2009, zuletzt geprüft am 03.06.2010.
(19) Wikimedia (2006). 2006-01-14_Surface_waves-2.jpg, Online verfügbar unter http://upload.wikimedia.org/wikipedia/
commons/7/75/2006-01-14_Surface_waves-2.jpg, zuletzt aktualisiert am 17.03.2006, zuletzt geprüft am 03.06.2010.
18

17. 16 Das Spektrum elektromagnetischer Wellen (21)
2.3.1 Licht
Licht bildet in allen Fällen der Bildgebung das Trans- Radiowellen und Licht gehören zur Klasse der elektro-
portmittel für die Daten zwischen Datenspeicher und magnetischen Wellen. Es sind Transversalwellen, die
Empfänger. sich mit Lichtgeschwindigkeit ausbreiten und quer zur
Ausbreitungsrichtung schwingen.
Die Holographie beruht, im Gegensatz zur klassischen
Optik, dabei nicht auf dem Modell das Licht als Strahlen Während Radiowellen Wellenlängen im Meter bis Kilo-
beschreibt, die reflektiert, gebrochen und absorbiert meterbereich besitzen, kann der Mensch diese Wellen
werden, sondern auf dem Modell, dass Licht Wellen sind, als farbiges Licht zwischen 380 und 780nm (vgl. 22) mit
die sich im Raum vergleichbar mit Radio-, Wasser- oder Hilfe seiner Augen wahrnehmen.
Schallwellen ausbreiten.
15 Schematische Darstellung elekt-
romagnetische Transversalwellen (20)
(20) Haist, Tobias (2007): S.46, Optische Phänomene in Natur und Alltag. Online verfügbar unter http://www.optipina.de/optipina.pdf, zuletzt aktualisiert am 05.01.2007, zuletzt geprüft am 09.06.2010.
(21) Freistetter, Florian (2010). 2000px-Electromagnetic_spectrum_c.jpg, Online verfügbar unter http://www.scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2010/01/18/2000px-
(22) Vgl. Strahlungsphysik im optischen Bereich und Lichttechnik. DIN 5031-7:1984-01 (1984). Berlin: Beuth (Deutsche Normen).
19

18. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.3 Physikalische Grundlagen
2.3.2 Kohärentes Licht
Für die Erzeugung von präzisen Hologrammen ist mono- Dieses wird bereitgestellt durch den Laser, der am 18.
chromatisches, kohärentes Licht notwendig, schematisch Mai 1960 vor 50 Jahren seine Geburt feierte.
in Abb. 17 dargestellt. Es ist ein Licht dessen räumlicher Fifty years ago, on May 16, the first functioning laser was switched
punktueller Ursprung, Frequenz und Phasenlage über on at the Hughes Research Laboratories in California. Constructed
Zeitperiode und Strahlweite möglichst konstant bleibt. by engineer and physicist Theodore Maiman, this first Light Amp-
lification by Stimulated Emission of Radiation device used a pink
synthetic ruby rod to generate its powerful beam of light.(24)
Neben anderen bahnbrechenden Anwendungen waren
hiermit nun die ersten klaren Hologramme, Jahre nach
der Entdeckung der Holographie selbst, möglich. War
ein Laserstrahl früher nur „rot“ gibt es sie heute in
verschiedenen Farben, wie im Versuchsaufbau Abb.18 zu
sehen. Ein weiterer Meilenstein war die Erfindung der
Laser-Diode 1988, die die Erzeugung von kohärentem
Licht entscheidend vergünstigte und miniaturisierte.
17 3D-Falschfarbendarstel-
lung von monochromatischem
kohärentem Licht (23)
18 RGB-Laseranordnung (25)
(23) Helmholz Institut (1999): vl38g.GIF, Online verfügbar unter http://www.helmholtz-berlin.de/media/media/spezial/peop-
le/schiwietz/html/vl38g.GIF, zuletzt aktualisiert am 12.06.1999, zuletzt geprüft am 04.06.2010.
(24) Dougherty, Kerrie (2010): Making light work: 50 years of the Laser « Powerhouse Museum Object of the Week. Online verfügbar unter http://www.powerhousemuse-
um.com/collection/blog/index.php/2010/05/making-light-work-50-years-of-the-laser/, zuletzt aktualisiert am 16.05.2010, zuletzt geprüft am 09.06.2010.
(25) GEO (2010): 004_ popup.jpg. Online verfügbar unter http://www.geo.de/div/image/60297/004_ popup.jpg, zuletzt geprüft am 04.06.2010.
20

19. 19 Aufbau einer Laserdiode 20 Regenbogenholo-
in einem Laserpointer (26) gramm als Ohrring (27)
Im Aufbau zur Erzeugung eines Hologramms werden Für das Sehen von Hologrammen ist nicht zwingend ein
die notwendigen Lichtstrahlen durch Aufteilung eines Laserstrahl notwendig. Wichtig ist, dass das Licht zum
Strahls erzeugt, so bleibt die Kohärenz untereinander Rekonstruieren des Hologramms gerichtet ist, sonst
gewahrt. Der Laserstrahl ist des Weiteren zur Erzeugung erscheint das Bild verschwommen.
präziser Interferenzmuster, polarisiert. Das Hologramm kann unterschiedlich auf die Summe der
Bei der Aufnahme des Hologramms führt die Kohärenz im Tageslicht oder der im Kunstlicht enthaltenen Licht-
des Laserstrahls dazu, dass genaue Rückschlüsse auf strahlen reagieren. Oft entstehen Regenbogeneffekte
die räumlichen Manipulatoren z.B. Objekte im Weg des im Hologramm. Diese können hilfreich sein, weisen eine
Objektstrahls möglich sind, da die Welleneigenschaften kontrastreiche Luminanz auf, sind aber selten schön,
des Ursprungslichts bekannt sind. Die Präzision der wegen ihrer brillanten Farbenpracht für das west-euro-
Eigenschaften führt dazu dass die nachfolgend beschrie- päische Geschmacksempfinden im besten Fall „fröhlich“
benen Effekte der Beugung und der sich anschließenden oder doch einfach nur kitschig.
Interferenz mit trennscharf aufgezeichnet und genutzt
werden können.
(26) Klippstein, Don (2002): l54-101.gif. Online verfügbar unter http://members.misty.com/don/l54-101.gif, zuletzt aktualisiert am 15.05.2002, zuletzt geprüft am 05.06.2010.
(27) Abbildung erzeugt durch Ralph Schneider
21

20. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.3 Physikalische Grundlagen
2.3.3 Beugung von Wellen (Difraktion)
Dieser Regenbogeneffekt beruht auf der Entmischung
der im weißen Tageslicht enthaltenen Wellenlängen.
Trifft Tageslicht oder Licht mit einem kontinuierlichen
Spektrum auf eine hinreichend kleine Struktur, die
der Wellenlänge das Lichtes nahe kommt, so treten
Regenbogeneffekte auf. Die verschiedenen im Licht
enthaltenen Wellenlängen werden an den Strukturen
unterschiedlich stark gebeugt. Es kommt zum Regenbo-
geneffekt.
Im Falle einer CD und deren mikroskopisch kleinen
Oberflächenstrukturen, die im Nanometer Bereich lie-
gen, ist dies ebenfalls als Regenbogen wahrnehmbar.
Die Farbabfolge bei der Beugung ist im Gegensatz zur
Lichtbrechung, die bei Dichtesprüngen des Lichtdurch-
trittsmediums z.B. Luft nach Wasser oder Glas entsteht,
genau umgekehrt.
Anders sieht der Beugungseffekt im Falle von monochro-
matischem Licht aus, aus einem Laserstrahl entstehen
genau drei Beugungsstrahlen.
21 Beugung von Licht, Beispiel optischer Datenträger (28)
22 Beugung eines monochromatischen Lichtstrahl am Spalt(29)
(28) Flickr (2006): 223169683_ f6984ec687_o.jpg. Online verfügbar unter http://farm1.static.flickr.com/77/223169683_
f6984ec687_o.jpg, zuletzt aktualisiert am 23.08.2006, zuletzt geprüft am 03.06.2010.
(29) Barakitty (2008): Diffraction_of _laser_beam_on_ grating.JPG. Online verfügbar unter http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5a/
Diffraction_of _laser_beam_on_ grating.JPG, zuletzt aktualisiert am 10.03.2008, zuletzt geprüft am 04.06.2010.
22

21. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.3 Physikalische Grundlagen
2.3.4 Interferenz
23 Interferenzmuster un- 24 Beugung am Spalt (31) 25 Beugung und Interfe-
endlich vieler Wellen (30) renz an einem Objekt (32)
Wenn zwei Wellen sich überlagern kommt es zur In- Dieser Effekt tritt nicht nur an einem Spalt sondern auch
terferenz. Die Wellen können sich, je nach Phasenlage an der Grenzfläche von Objekten auf, so dass Objekte,
verstärken oder auslöschen. Im normalen Tageslicht ist die im Weg eines Lichtstrahls liegen, das Licht an den
dies nicht wahrnehmbar da es aus einem chaotischen Objektgrenzflächen beugen. Im weiteren Abstand treten
Wellenmuster besteht. wieder Interferenzen auf. Die beiden Kanten verhalten
sich wie die Erzeuger von zwei zueinander kohärenten
Treffen aber einige wenige, kohärente Wellen aufein- Wellen, die bei Überlagerung ein Interferenzgitter erzeu-
ander, so sind sehr gut die entstehenden Muster der gen.
Interferenzen in Form von Verstärkung und Auslöschung
erkennbar. In Abbildung 24 ist sehr gut sowohl die
Beugung der Wellen als auch die sich anschließende
Interferenz zu sehen.
(30) Bienchen333 (2007): wasser_wellen.jpg. Online verfügbar unter http://fotowettbewerb.hispeed.ch/original/349587/kleine_wel-
len/wasser_wellen.jpg, zuletzt aktualisiert am 06.08.2007, zuletzt geprüft am 09.06.2010.
(31) Welt der Physik (2010): 20081217_Beugung _Lyon.png. Online verfügbar unter http://www.weltderphysik.de/_img/artic-
le_large/20081217_Beugung _Lyon.png, zuletzt aktualisiert am 20.05.2010, zuletzt geprüft am 03.06.2010.
(32) SGHA (2008): diffraction.jpg. Online verfügbar unter http://www.sgha.net/articles/diffraction.jpg, zuletzt aktualisiert am 12.07.2008, zuletzt geprüft am 04.06.2010.
23

22. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.3 Physikalische Grundlagen
2.3.5 Übertragung auf die Holographie
26 Schematischer Aufbau zur Überlage-
rung zweier Lichtbündel nach Fresnel (33)
In der Holographie werden diese Effekte nun genutzt.
Ein Laserstrahl wird zu Objekt- und Referenzstrahl
aufgeteilt und mit Linsen aufgeweitet. Bei Überlagerung
dieser beiden Laserstrahlen ergibt sich ein regelmäßiges
Interferenzmuster.
Beim Einbringen von Gegenständen, Hindernissen,
Linsen oder allgemein Manipulatoren in den Weg des
Objektstrahls wird dieser durch Interferenzbildung ver-
ändert.
Das neue Interferenzmuster aus Objektstrahl und Re-
ferenzstrahl wird komplexer. Es speichert nun, zusätz-
lich zu den beiden bekannten Lichtdateninhalten, die
räumliche Gestalt, Oberflächen und intrinsischen optisch
relevanten Materialeigenschaften der Manipulatoren ab.
27 Beugung eines monochromati-
schen Lichtstrahl am Spalt(34)
(33) Saxby, Graham (2004): s.9; Practical holography. 3. ed. Bristol: Inst. of Physics Publ.
(34) Saxby, Graham (2004): s.10; Practical holography. 3. ed. Bristol: Inst. of Physics Publ.
24

23. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.4 Hologramm-Arten:
Wird der Referenzstrahl nach der Entwicklung wieder auf
das Hologramm gerichtet, entsteht eine Bild-Lichtstrahl,
der sich verhält, als ob Objektstrahl und Manipulator
noch vorhanden wären.
Dabei sind zwei Hauptklassen von Hologrammen im
Markt vertreten, Transmissions- und Reflektions-Holo-
gramm.
Transmissions-Hologramme werden auch Fresnel-Holo-
gramme genannt. Zur Rekonstruktion des Bildstrahls ist
der gleiche Lichtstrahl wie bei seiner Herstellung von
Vorteil. Andernfalls kann es zu Regenbogeneffekten
28 Schematische Darstellung kommen. Es eignet sich sehr gut als holographisches,
Transmissionshologramm Auf- optisches Element, indem zum Beispiel eine Linse in den
nahme und Rekonstruktion (35) Objektstrahl eingebracht wurde.
Reflektions-Hologramme werden auch als Denisyuk- oder
Lippmann-Hologramme (Aufbau weicht geringfügig von
einander ab) bezeichnet. Sie sind meist einfacher zu
erzeugen, besitzen eine gute Leuchtkraft und Kontrastie-
rung. Durch eine besondere Anordnung der Interferenz-
gitter, sind Reflektionshologramme auch tageslicht- oder
weißlichttauglich. Sie benötigen zur Rekonstruktion nur
gerichtetes Licht. Sie lassen sich als vollfarbiges, voll-
plastisches Display-Hologramm benutzen.
29 Schematische Darstellung 30 RGB Reflektionsholo-
Erzeugung und Rekonstruktion gramm und Figur(36)
eines Reflektionshologramm (36)
(35) Saxby, Graham (2004): s.47; Practical holography. 3. ed. Bristol: Inst. of Physics Publ.
(36) Saxby, Graham (2004): s.49; Practical holography. 3. ed. Bristol: Inst. of Physics Publ.
(37) Ulibarreña, Manuel (2009): hgr007.jpg. Online verfügbar unter http://wordpress.holographer.net/wp-content/uploads/2007/04/
hgr007.jpg, zuletzt aktualisiert am 07.06.2009, zuletzt geprüft am 05.06.2010.
25

24. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.4 Hologramm Arten
2.4.1 Distribution von Bildinformation
Durch die Eigenschaft der Erzeugung mehrerer Peaks bei
der Beugung des Lichts am Spalt, kann „einem“ Punkt
auf dem Interferenzmuster kein direkter „einer“ Punkt
im Raum zugewiesen werden. Dies führt dazu, dass
bei der Teilung eines Hologramms, dessen materielle
Teilstücke wiederum fast das gesamte Bild, nun aber in
schlechterer Qualität, wiedergeben.
31+32 Holgramm-Puzzle
von Ligh-Fantastic (38,39)
2.4.2 Ableitungen in der Holographie speichern. Es entsteht kein „ghosting“, d.h. es werden
Eine Sonderform stellen Hologramme dar, die von der keine Bilder an das falsche Auge abgegeben. Die Bilder
Seite durch das Material, ähnlich einem Lichtleiter, können voll RGB und vollplastisch sein.
angestrahlt werden. Die Herstellung ist komplex, und
es kommt schnell zu mehrfachen Regenbogeneffekten. Hier sei bereits angemerkt, das heute in Bezug auf die
Nachdem es Anfang 2000-2004 einige Veröffentlichun- industrielle Anwendung von Hologrammen ein starker
gen dazu gab, wird diese Art der Beleuchtung nicht mit Trend hin zu computergenerierten Hologrammen (CGH)
Energie weiterverfolgt. besteht. Dazu können alle notwendigen Bild-, Licht-,
Raumdaten in den Rechner geladen oder dort erstellt
Multiplexing: werden.
Hier wird die Bildfläche ähnlich einer Lentikularlinse in Die Freiheitsgrade und die Nutzung sämtlicher Lichtma-
Streifen unterteilt. Jeder Streifen wird mit einem Ein- nipulationsmethoden sind hier zugänglich.
zelbild belichtet. Das Auge nimmt jedes Einzelbild auf Dabei ist die zu verarbeitende Datenmenge für ein
der gesamten Bildfläche wahr. Mit Hilfe dieser Technik hochwertiges Hologramm immens groß. Ein Hologramm
lassen sich im Gegensatz zu Lentikularlinsen bis zu 1000 enthält viel mehr Daten als z.B. ein Bild. Hologrammfoli-
Bilder in einer Oberfläche abbilden. Diese werden, wie en können heute bis zu 200.000 dpi. besitzen.
von Lentikular-„Wackelbildern“ bekannt, durch die Kopf-
oder Lichtrepositionierung abgespielt. Es lassen sich
Filmsequenzen von einigen Sekunden Länge dadurch ab-
(38) Collection - Light Fantastic (2008): Marilyn2.jpg. Online verfügbar unter http://www.jrholocollection.com/collection/ima-
ges/lightfantastic/Marilyn2.jpg, zuletzt aktualisiert am 05.03.2008, zuletzt geprüft am 04.06.2010.
(39) Collection - Light Fantastic (2008): Marilyn.jpg. Online verfügbar http://www.jrholocollection.com/collection/images/light-
fantastic/Marilyn.jpg, zuletzt aktualisiert am 05.03.2008, zuletzt geprüft am 04.06.2010.
26

25. Regenbogenhologramme:
Zur Erzeugung einer stärkeren Leuchtkraft bei Tages-
licht wurden Regenbogenhologramme erfunden. Diese
sind aber ihrer vertikalen Raumwirkung beraubt. Da die
Augen vor allem in horizontaler Richtung Räumlichkeit
(durch die Parallaxe) wahrnehmen, ist dies meist ein
guter Kompromiss zur Erzeugung günstiger, meist durch
Prägen vervielfältigter Reflektionshologramme für Dekor- 33 Regenbogenhologramm
oder Sicherheitsanwendungen. als Kellog’s Beilage(40)
(40) Erzeugt durch den Autor
27

26. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.5 Die menschliche Wahrnehmung:
34 Wirkkette zwischen Licht, Ob-
jekt, Auge und Gehirn (41,42,43)
Im Rahmen der Arbeit und der Holographie trifft die Das Sehzentrum im Hirn unterteilt seine Wahrnehmung
räumliche Darstellungsfähigkeit von Hologrammen auf in mehrere Kategorien:
besonderes Interesse. Auch wenn die Eigenschaften
von Hologrammen viele wichtige Aufgaben erfüllen, der • Farbe
Wow-Effekt tritt vor allem dann auf, wenn Menschen • Objekt- und Raumtiefe
qualitativ hochwertigen Hologrammen gegenüberste- • Form und Gestalt
hen und sogar die Hand nach dem imaginären im Raum • Bewegung
schwebenden Objekt ausstrecken. Dabei sind es nur
Lichtstrahlen, die durch ein Interferenzgitter manipuliert
wurden.
Die menschliche Wahrnehmung so könnte behauptet
werden „spielt dem Betrachter einen Streich.“
Wie kommt diese Wahrnehmung zustande, und welche
Mechanismen der Raumwahrnehmung gibt es?
Die visuelle Wahrnehmung besteht dabei immer aus
einer Wirkkette. Licht strahlt auf ein Objekt,
welches dieses mit Daten versieht, das Auge wird an-
geregt, gereizt, die Reize werden in elektrische Impulse 35 Schema Anato-
transformiert, die im Gehirn zu einem Empfinden führen. mie Sehappart (44)
(41) Clemeur, Simone (2008): „Auge.jpg“. URL: http://www.simone-clemeur.de/privatehp/Auge.jpg [Stand: 06. Juni 2010].
(42) Bruhn, Matthias (2007): „Sonne_knall.JPG“. URL: http://roridula.ro.funpic.de/Fr%FChling%20in%20Bayern/Sonne_knall.JPG [Stand: 06. Juni 2010].
(43) Streetball.com (2009): „yao_ming _sneakers.jpg“. URL: http://streetballmag.com/wp-content/gallery/yao-ming-sneakers/yao_ming _sneakers.jpg [Stand: 06. Juni 2010].
(44) Eyemakeart.com (2009): eye-brain.jpg. Online verfügbar unter http://eyemakeart.files.wordpress.com/2009/07/eye-brain.jpg, zuletzt aktualisiert am 21.07.2009, zuletzt geprüft am 03.06.2010.
28

27. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.5 Die menschliche Wahrnehmung:
2.5.1 Dimensionen der Raumwahrnehmung
Es soll kurz für das weitere Verständnis auf die räumli-
che Wahrnehmung eingegangen werden.
Laut Saxby gibt es beim Menschen sieben verschiedene Akkomodation: Beschreibt das Scharfstellen, die Re-
Ebene der räumlichen Wahrnehmung. Fokussierung der Augen, wenn der Blickpunkt auf ein
anderes Objekt wechselt, welches eine andere Entfer-
Parallaxe: Wenn der Betrachter den Blickpunkt verän- nung zum Betrachter hat.
dert, scheinen sich die Objektpositionen an sich und zu- Beleuchtungskontrast: Grob-Kontrast (Gestalt) und Fein-
einander zu verschieben. Dabei kann in die vertikale, die Gestalt Kontrast (Textur und Oberfläche) lassen Rück-
horizontale oder die Voll-Parallaxe untergliedert werden, schlüsse über die Raumstruktur des Objektes zu.
je nachdem in welche Richtung dieser Effekt auftritt. Konvergenz: Wenn beide Augen denselben Punkt fokus-
Relative Größe: In Abhängigkeit der Entfernung zwei sieren, kann das Gehirn auf Basis der Winkelstellung der
gleich großer Gegenstände, scheint der entferntere Augen die Entfernung einschätzen.
kleiner zu sein. Stereopsie - Disparität: Die Augen sehen von einem Ob-
Atmosphärische Perspektive: Der Kontrast nimmt bei jekt im Raum leicht unterschiedliche Bilder. Die enthal-
entfernten Objekten ab und bekommt einen leichten tenen Bildinformation und die unterschiedlichen feinen
Blaustich. Unterschiede z.B. den Parallaxen im Raum, fügt das
Verdecken: Objekte im Vordergrund überlagern und ver- Gehirn zu einem Bild plus Rauminformation zusammen.
decken Objekte welche dahinter liegen. (vgl.(45))
(45) Saxby, Graham (2004): s.4; Practical holography. 3. ed. Bristol: Inst. of Physics Publ.
29

28. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.5 Die menschliche Wahrnehmung:
2.5.1 Dimensionen der Raumwahrnehmung
Die meisten heute zu sehenden 3D-Medien arbeiten vor
allem mit dem Effekt der Dispariät, wie zum Beispiel
Stereoskopen und Auto-Stereoskopen (ohne Sehhilfe).
Lentikularbilder wie von Postkarten bekannt und die
aktuelle Kino- und Bildschirmtechnologie fallen darunter.
Die Komplexität und der Datenstrom fallen dort moderat
aus. Die Raumwahrnehmung ist bereits sehr gut. Die
Raumstaffelung ähnelt, bei genauer Betrachtung, jedoch
oft einem Scherenschnitt. 5-10% der Bevölkerung kön-
nen die Disparität nicht verarbeiten.
36 Stereoskop einer Tastatur (45)
(46) Toomasson, Taavi (2008): „210752_b4d14ca976_o.jpg“. URL: http://static.zooomr.com/images/210752_b4d14ca976_o.jpg [Stand: 06. Juni 2010].
30

29. 2 Grundlagen: Hologramme und Holographie
2.6 Raumwahrnehmung bei Hologrammen
Hologramme sind diesen Technologien in ihrer potentiel-
len Leistungsfähigkeit der Darstellung von Räumlichkeit
weit voraus.
• Sie können theoretisch das gesamte Spektrum der
Raumwahrnehmung vor, hinter oder in der Interfe-
renzschicht erzeugen.
• Eine Repositionierung des Blickpunktes macht ver-
deckte Objekte sichtbar.
• Eine Scharfstellung auf nahe und ferne Punkte ist
notwendig.
• Jedoch haben Hologramme einen eingeschränkten 37 Maximaler Betrachtungsraum pro Be-
trachtungspunkt vor der Interferenzebene (47)
Betrachtungswinkel, siehe Abb. 38.
• Das Objekt kann sich nur in der Flucht der Daten-
Fläche befinden. Virtuell überstehende Elemente
werden abgeschnitten, siehe Abb.37.
Und oft ist eine volle Ausnutzung der Eigenschaften
nicht notwendig oder sinnvoll. Meist werden Teileigen-
schaften des Holgramms genutzt und bieten bereits
einen entscheidenden Vorteil gegenüber konventio-
nellen Lösungen. Z.B. können optische Linsensysteme
oder schwer kopierbare Regenbogen-Effektoberflächen
effizient erzeugt werden. Die Erzeugung einer räumlichen
Wahrnehmung eines Objektes steht bei diesen beiden
Massenanwendungen nicht primär im Fokus.
38 Möglicher Bewegungsraum (48)
(47) SeeReal Technologies (2008): SRT_Sub-holo_overlap _ full_scene_l.jpg. Online verfügbar unter http://www.seereal.com/download/pic-
tures/SRT_Sub-holo_overlap _ full_scene_l.jpg, zuletzt aktualisiert am 14.02.2008, zuletzt geprüft am 07.06.2010.
(48) SeeReal Technologies (2008): SRT_Holo_Classic_vs_SeeReal_01_l.png, Online verfügbar unter http://www.seereal.com/download/pic-
tures/SRT_Holo_Classic_vs_SeeReal_01_l.png, zuletzt aktualisiert am 30.04.2008, zuletzt geprüft am 07.06.2010.
31

30. 3 Hologramme in der Anwendung
3.1 Geschichte der Holographie
39 Transmissionshologram von 1966 (49)
C.Huygens der zwischen 1629 und 1694 lebte formulierte
den Satz:
Jeder Punkt der von einer Welle getroffen wird, ist Aus-
gangspunkt einer neuen, sich kreisförmig ausbreitenden
Wellenfront.
1805 wurde der Doppelspaltversuch von Thomas Young
entdeckt.
1891 Gabriel Lippmann stellt sein, auf der Interferenz
von Wellen beruhendes, Farbfotografieverfahren vor.
1948 erfand Denis Gabor zwar die Holographie, es fehlte
ihm aber an kohaerentem Licht.
1960 Erfindung des Lasers durch Dr. T.H. Maimann.
1962 stellten Emmit Leith und Juris Upatnieks die ersten
Transmissionshologramme her, während Juri Denisjuk
die Lippmann-Anordnung modifizierte und damit das
Weißlicht-Reflektionshologramm (Denisyuk-Hologramm)
1948 lautet das offizielle Jahr, in dem die Holographie erfand.
von Denis Gabor erfunden wurde. Die Grundlagen für die 1965 erschienen erste Veröffentlichungen zur hologra-
Holographie wurden aber bereits viel früher gelegt, wäh- phischen Interferometrie.
rend wichtige Meilensteine erst Jahre später die ersten 1967 erste Massenherstellung eines Hologramms für das
befriedigenden Hologramme hervorbrachten. „World Book Encyclopedia Science Yearbook“.
1968 Regenbogenhologramme werden von Dr. Stephen a.
Die wichtigsten Bausteine zur Beschreibung der Holo- Benton erfunden, die ebenfalls wie Denisjuk bei norma-
graphie bilden die physikalischen Beobachtungen der lem Licht zu sehen sind.
Beugung und der Interferenz von Wellen. 1971 Denis Gabor erhält den Nobelpreis der Physik für
(49) De Freitas, Frank (2009): leith.jpeg. Online verfügbar unter http://api.ning.com/files/ZQ fv5rfQ088AwL7o1-0-uyWzA2vZIxIZ8yq1fof BhrJqGCxcQVPL-
WmSVq1UMNu4y-aRtM1SPTb-VU5Fv9fqXuZTlTf2YRlxE/leith.jpeg, zuletzt aktualisiert am 31.03.2009, zuletzt geprüft am 07.06.2010.
32

31. 40 Mastercard begründet vor gut 25 Jah-
ren den Hologramm-Markenschutz (50)
die Erfindung der Holographie. 2000 Geola produziert die ersten digitalen Farbholo-
1974 Entwicklung von Prägehologrammen. gramme, erstellt mit einem gepulsten RGB Laser.
1976 Museum der Holographie wird in New York eröff- 2007 Geola’s benennt seine Digitalhologramme „Synfro-
net. Der erste voll-holographische Film wird gezeigt. Nur grams“. (Vgl. (51,52))
zwei Personen im Raum können ihn sehen. 2007 SeeReal teilt mit, dass sie das erste echte hologra-
1983 Mastercard International. Inc. bringt als erster eine phische Display erzeugen können. (54)
Kreditkarte mit Präge-Hologramm auf den Markt und 2008 „University of Arizona“ entwickelt und zeigt Studie
begründet damit den Markenschutz auf Basis von Präge- zu wiederbeschreibbaren Hologrammen. (55)
hologrammen.
1984 Der National Geographics produziert eine Ausgabe
(ebenfalls 1985 und 1988), dessen Deckblatt mit einem
DIN A5 großen Prägehologramm versehen ist.
1992 Museum der Holographie schließt wieder, das MIT
übernimmt den Bestand.
1993 die „International Hologram Manufacturers Associa-
tion“ (IHMA) wird gegründet.
1998 die „Hologram Manufacturers Association of India“
(HoMAI) wird in Inden gegegründet.
1999 Geola patentiert einen Drucker für die Produktion
von digital erzeugten Farbhologrammen.
41 Computer generiertes Holo-
gramm von Holoprint (53)
(50) Brand Protection Council (2008): Hologram-Mastercard.jpg. Online verfügbar unter http://img.mailchimp.com/2008/11/17/
e8748c403e/Hologram-Mastercard.jpg, zuletzt aktualisiert am 17.11.2008, zuletzt geprüft am 07.06.2010.
(51) Homai (2007), „History of Holography | Hologram Manufacturers Association of India“. URL: http://www.homai.org/all-2007/hologram-innovation.html [Stand: 06. Juni 2010].
(52) Holophile, Inc. (2009): „The History and Development of Holography“. URL: http://www.holophile.com/history.htm [Stand: 06. Juni 2010].
(53) Holoprint (2008). Online verfügbar unter http://www.3dholoprint.com/images/Aquarium2.jpg, zuletzt aktualisiert am 05.06.2008, zuletzt geprüft am 05.06.2010.
(54) Overton, Gail (2010): „HOLOGRAPHY: SeeReal develops practical real-time holographic display - Laser Focus World“. URL: http://www.optoiq.com/index/display/article-
display/305707/articles/laser-focus-world/volume-43/issue-9/world-news/holography-seereal-develops-practical-real-time-holographic-display.html [Stand: 06. Juni 2010].
(55) Zyga, Lisa (2010): „Researchers analyze performance of first updatable holographic 3D display“. URL: http://www.physorg.com/news194082035.html [Stand: 06. Juni 2010].
33

32. 3 Hologramme in der Anwendung
3.2 Der Markt
42 Sicherheitshologramm
Im Laufe der 60 jährigen Geschichte hat sich das Feld Dabei gilt es folgendes festzuhalten:
der holographischen Folien zu einem Markt mit konstan- • Die Masse der Hologramme besteht heute aus
tem Wachstum entwickelt. Der große Durchbruch blieb Prägehologrammen. Grund dafür sind die sehr
aber bis heute (gefühlt) aus. günstigen Reproduktionskosten, der Markenschutz
umfasst 1,6 Milliarden Dollar.
Die Internetseite Hologramforid.com (folgend HFID • 60% des Marktes der Industriegüter stellen holo-
genannt) beruft sich in einem Artikel über die zukünf- graphische Scanner z.B. zum Lesen der Barcodes an
tige Marktentwicklung der Holographie auf eine Studie der Kasse dar.
von Anfang 2008, erzeugt durch das “Global Industry • USA ist mit knapp 48% in 2006 der größte Markt.
Analyst, Inc.” (im folgenden GIA). In dem Artikel wird • Holographische optische Elemente (HOE), also
berichtet, dass für das Jahr 2010 (die zwischenzeitli- Linsen, Spiegel, Beam-Splitter sind der am stärksten
che Krise außer acht gelassen) für die Holographie ein wachsende Technologie-Bereich. Das Anwendungs-
Marktvolumen von 11,3 Milliarden US-Dollar prognosti- feld erstreckt sich auf fast alle Bereiche der Optik
ziert wurde. und Optoelektronik.
• Im Rahmen der Studie, wird sowohl der holographi-
schen Datenspeicherung, als auch der Holographie
in zukünftigen Computern ein großes Potential
zugesprochen.
• Größtes Potential besitzt die Holographie in den
Branchen Automobilbau, Informations-Kommunika-
tions-Elektronik und der Medizin.
(Vgl.(56))
(56) Hologramforid.com (2010). “World Industrial Holography Market“, Online verfügbar
unter http://hologramforid.com/a260038-world-industrial-holography-market-to-
reach.cfm, zuletzt aktualisiert am 05.06.2010, zuletzt geprüft am 05.06.2010.
34

33. 3 Hologramme in der Anwendung
3.2 Der Markt
3.2.1 Ableitungen
44 Lichtbeugungsoptik (58) 43 Metalloberfläche mit Hologramm (57)
Im Rahmen der Recherche fiel auf, dass Holographie vor Beispielsweise hat das Fraunhofer Institut im Zuge des
allem als Schlüsseltechnologie für technologisch getrie- Produktschutzes in den letzten Jahren ein Verfahren
bene Baugruppen und Komponenten zum Einsatz kommt entwickelt, bei dem mit Hilfe einer Sprengladung Holo-
und als Zukunftsmarkt beschrieben wird. Holographische gramm-Strukturen in die Oberfläche von Metallbauteilen
Effekte werden hier aus Effizienzgründen eingesetzt. geprägt werden können.
Hologramme im direkten Bezug zum Benutzer werden
bei den Marktbetrachtungen nur im Sinne der Verpa-
ckungsindustrie zur Effekterzeugung angesprochen. Dies Ist eine kontrollierte optische Wechselwirkung zwischen
wird aber nicht als Wachstumsmarkt thematisiert, da Lichtquelle, Oberfläche und Empfänger gewünscht, sind
Prägehologramme mit ihren Regenbogenfarben schon meist planare oder gebogenen, zur Lichtquelle konzent-
lange bekannt sind und keinen Mehrwert erzeugen kön- risch ausgerichtete Oberflächen zu finden.
nen. Bei geforderter hoher optischer Qualität werden massive
Glas- oder Kunststoffoptiken gefertigt.
Die neuen vollfarbigen RGB – Holographietypen werden
noch nicht angesprochen.
Eingrenzung:
Präge- oder Regenbogenhologramme sind stark ver- Der Konsum- und damit Massenmarkt nutzt Folien zur
breitet und lassen sich, da es vereinfacht gesagt Laser Fertigung von holographischen Elementen. Die Präzision
erzeugte Mikro- oder Nanostrukturen auf der Oberfläche ist hierfür ausreichend und die weitere Verarbeitung ein-
sind, fast auf jedem Profil, in verschiedensten Werkstof- fach und etabliert. Gerade die Wechselwirkung zwischen
fen und Herstellungsverfahren darstellen. Das Ergebnis Produktgestaltung und Sicherheitstrends sind hier be-
sind meist schillernde respektive schwer zu kopierende sonders spannend, weshalb hier weiter die folienbasierte
Dekore für diese Anwendungsbereiche. Holographie betrachtet werden soll.
(57) Mahler, Dirk (2009): md06s_ fo2g _tcm7-12343.jpg. Fraunhofer. Online verfügbar unter http://www.fraunhofer.de/Ima-
ges/md06s_ fo2g _tcm7-12343.jpg, zuletzt aktualisiert am 10.09.2009, zuletzt geprüft am 07.06.2010.
(58) HOLOEYE Photonics (2010): „HOLOEYE Photonics AG & HOLOEYE Corporation - Spatial Light Modulators, Diffractive Optics, LCOS Microdisplays“. HOLOEYE Photonics AG. URL: http://
www.holoeye.com/index.html [Stand: 07. Juni 2010]. Matnano (2008): „100_6038.jpg“. URL: http://matnano.portici.enea.it/matnano/images/stories/Projects/100_6038.jpg [Stand: 07. Juni 2010].
35

34. 3 Hologramme in der Anwendung
3.3 Industrielle Herstellungstypen von
Folien-Hologrammen
46 Beispiel Holgrammlayout (60)
In der hologrammproduzierenden Industrie wird, im
Zusammenhang des Materialaufbaus und der Fertigungs-
technologie, von zwei Hologrammtypen gesprochen,
Oberflächenstrukturhologramme und
Volumen-Hologramme.
Die Fertigungsverfahren und Werkstoffaufbauten, sowie
die optische Leistungsfähigkeit weichen dabei voneinan-
der teilweise ab.
3.3.1 Oberflächen-Strukturhologramme
Bei Oberflächenstrukturhologrammen liegen die Inter- Am Anfang der Fertigung steht die Prägeplattenerzeu-
ferenzmuster direkt an der Oberfläche wie bei optische gung. Dafür wird im ersten Schritt ein echtes Hologramm
Datenspeichern. Diese Oberflächenhologramme eignen auf Basis einer Grafik-/Raumgestaltung erzeugt.
sich besonders gut für die schnelle preiswerte Repro-
duktion, denn sie können mit Hilfe von Metallplatten in Die Gestaltung erfolgt heute meist voll digital mit gängi-
ein weiches Material mit gutem Auflösungsvermögen, gen 3D- oder Grafik-Programmen. Die Gestaltung wird im
z.B. Kunststoff geprägt werden. Sie heißen deshalb auch asiatischen Raum oft „Artwork“ genannt. Auf asiatischen
meist Prägehologramme. Internetseiten sind hunderte, verschiedenste Layouts zu
sehen, die sich gegenseitig versuchen zu überstrahlen.
Die Gestaltung und Fertigung von Prägehologrammen Nach Fertigstellung werden die Druckdaten in ein Photo-
ist der Herstellung von Printmedien sehr ähnlich, wobei polymer auf einer Trägerplatte oder Folie belichtet und
zusätzlich eine limitierte dritte Raumdimension und kur- entwickelt.
ze Bildfolgen (Daumenkino, Wackelbilder) möglich sind.
Dafür ist die Farbgestaltung eine völlig andere. Jede
Struktur erstrahlt je nach Winkel in einer Abfolge der
Spektralfarben. Die Elemente der Struktur können aber
so ausgerichtet werden, dass Farbpaarungen entstehen.
(59) Matnano (2008): „100_6038.jpg“. URL: http://matnano.portici.enea.it/matnano/images/stories/Projects/100_6038.jpg [Stand: 07. Juni 2010].
(60) Etoy (2007): etoy-hologram-aufbau1.gif. Online verfügbar unter http://www.etoy.com/files/hologram/etoy-hologram-aufbau1.gif, zuletzt aktualisiert am 31.12.2007, zuletzt geprüft am 07.06.2010.
36

35. 43 Metalloberfläche mit Hologramm (57)
45 Praegemaschine (59)
47 Folien-Coils (61)
48 Geldschein (62)
Vom Master, welcher bereits die Oberflächenstrukturen Prägehologramme sind Transmissionshologramme. Sie
aufweist, wird nun, durch einen Beschichtungsprozess, besitzen auf der Rückseite eine metallische Schicht. Das
unter anderem galvanisch, ein metallischer Abdruck Licht tritt von der Vorderseite ein, wird von der Rücksei-
erstellt. te reflektiert und an den Hologrammstrukturen gebeugt.
Auf Basis der galvanisch hergestellten Druckplatte wer- Alle silbrig glänzenden Hologramme sind Prägehologram-
den die Strukturen in preiswerte PVC (Polyvenylchlorid) me.
oder PET (Polyethylen-Therephtalat) Folie heissgeprägt. Die Regenbogenhologramme können 2D, 2,5D oder auch
in 3D mit einer geringen optischen Tiefe sowie einem
Bildumschlag ausgeführt werden.
Prägehologramme werden in der Massengüterindust-
rie als Geschenklabels, Heftbeilagen aber auch in der
Verpackungsindustrie und als Sicherheitshologramme
verwendet, da sie gemessen am Preis einen hohen Ko-
pierschutz bieten.
(61) Biztradermarket (2010): „adhesive-pet-film02_ke6.jpg. URL: http://www.biztrademarket.com/User/191642/bb/adhesive-pet-film02_ke6.jpg [Stand: 06. Juni 2010].
(62) O’Rear, Charles: hologram: currency -- Britannica Online Encyclopedia. Corbis. Online verfügbar unter http://media-2.web.bri-
tannica.com/eb-media/64/96864-050-B2994CB6.jpg, zuletzt geprüft am 09.06.2010.
37

36. 3 Hologramme in der Anwendung
3.3 Industrielle Herstellungstypen...
3.3.2 Volumenhologramme
Volumenhologramme sind um ein Vielfaches leistungsfä- Im Gegensatz zu Prägehologrammen ist Reproduktion
higer als Strukturhologramme. Sie besitzen eine photo- aufwändiger. Von dem finalen Master wird in einem
aktive Schicht. Sie ist sehr dünn aufgetragen. Für das weiteren Belichtungsschritt eine Negativ-Kopie erstellt,
Licht hat sie bereits eine relevante Tiefe von mehreren diese dient als Belichtungsschablone der Positiv-Kopien.
Wellenlängen, so dass von einem Volumen gesprochen Der Belichtungsprozess dauert einige Sekunden, und
werden kann. es existierten bis vor kurzem keine Maschinen. Damit
waren Volumenhologramme vor allem in der Kleinse-
Bei der Belichtung bilden sich im Volumen Strukturen rie und der Kunst zu finden. Es existierten auch keine
aus, die eine andere Dichte aufweisen. An diesen Struk- Belichtungs-Halbzeuge. Die Photoaktive-Emulsion wurde
turen wird das Licht gebeugt. von Hand aufgetragen.
Es können wesentlich komplexere respektive feinere
Interferenzmuster abgespeichert werden als bei Oberflä- Ansteigende Anforderungen im Bereich des Kopierschut-
chenhologrammen. Folien-Volumenhologramme können zes von Gütern hat aber dazu geführt, dass nach neuen
bereits die komplette Bandbreite der Lichtmanipulation Wegen gesucht wurde.
abdecken.
49 Neues Volumenholo-
gramm von Sony (63)
(63) Sonyinsider (2010): PIA0001002370.png. Online verfügbar unter http://www.sonyinsider.com/wp-content/uploads/2010/05/
PIA0001002370.png, zuletzt aktualisiert am 13.05.2010, zuletzt geprüft am 05.06.2010.
(64) „Volume hologram laminate, and label for preparation of volume hologram laminate - Patent 6706354“. URL: http://www.freepatentsonline.com/6706354.html [Stand: 06. Juni 2010].
38

37. 51 RGB-Laser Hologramm- 52 Computer generiertes RGB-Hologramm
„drucker“ von RabbitHoles (66) auf Folie von „View Holographics“ (67)
2005 wurden die ersten Druck-Maschinen mit RGB Lasern Die aktive Emulsion kann klassisch wie bei der Fo-
vorgestellt. Seit dem Tag sind voll-farbige Hologramme tografie Metallverbindungen enthalten, die nach der
möglich, die auch mit weißem Licht ein Bild rekonstruie- Belichtung entwickelt werden müssen oder aus einer
ren. Die Farbdarstellung weist aber noch Ungenauigkei- Monomeremulsion bestehen, die bei Temperatur oder
ten auf. Lichteinwirkung polymerisiert. Bei Photopolymeren ist
keine Nachbehandlung notwendig.
Seit kurzem bieten DuPont und DaiNippon Printing Co., Die Folien-Formate sind größer. Da es keine dimension-
Ltd. photoaktive Folien an. Es sind mehrschichtige Foli- sändernden Optiken gibt, muss im 1 zu 1 Format gear-
en. Wie in der Patentskizze zu sehen, besteht die Folie beitet werden. Die Folien sind für die Verarbeitung auf
aus zwei Schutz-Trägerfolien (2,6), zwei Klebeschichten Druckmaschinen und nicht für den Privatbedarf ausge-
(3,4) und der photoaktiven Schicht in der Mitte des legt.
Folien-Composites. (vgl. (64))
Einen weiterern Meilenstein bildet die computergestützte
Hologrammgestaltung gepaart mit Hologrammbelich-
tungsdruckern in RGB und Hologrammfolien, die Farbe
sogar bei normalem Tageslicht darstellen können.
50 Querschnitt-Skizze aus Dai-
Nippon Printing Patent (65)
(65) Freepatentsonline (2007): „6706354-0-large.jpg (JPEG-Grafik, 1513x759 Pixel)“. URL: http://www.freepatentsonline.com/6706354-0-large.jpg [Stand: 06. Juni 2010].
(66) Rabbitholes (2010): Rabbitholes-full-color-digital-holoprinter.jpg. Online verfügbar unter http://www.rabbitholes.com/images/Rab-
bitholes-full-color-digital-holoprinter.jpg, zuletzt aktualisiert am 20.01.2010, zuletzt geprüft am 07.06.2010.
(67) Creative, View: Digital Holograms :: Hologram :: View Holographics. Online verfügbar unter http://www.viewholographics.com/ima-
ges/gallery/5ed09205b8eedd9551d9076791c27b58.JPG?rand=911648034, zuletzt geprüft am 07.06.2010.
39

38. 3 Hologramme in der Anwendung
3.3 Industrielle Herstellungstypen...
3.3.2 Volumenhologramme
Die Raumgestaltung bewegt sich zwischen dem klassi-
schen 3D-CAD und einer „Virtual Reality“(VR) Filmpro-
duktion. Alle Elemente können im 3D CAD gebaut und
positioniert werden. Durch eine Kamerafahrt werden
bis zu 1200 Einzelbilder und –perspektiven erzeugt, die
anschließend im Hologramm zu einer Raumgesamtwahr-
nehmung zusammengestellt werden.
Weiterhin gibt es auch noch den Weg der analogen Ferti-
gung. D.h. die zu belichtende Raumsituation wird in der
Realität gebaut und anschließend via Laserüberlagerung
in ein Interferenzmuster transferiert.
54 Reflektions Hologramme (69)
53 3D-Studio MAX Hologrammaufbau (68)
(68) Roman (2008): RH.TechSpecs.B5s_v3.doc. Online verfügbar unter http://www.rabbitholes.com/pdf/RH-TechSpecs-B5s-v3.pdf, zuletzt aktualisiert am 06.11.2008, zuletzt geprüft am 07.06.2010.
(69) Gentet, P. (2009): P1120549.JPG. Online verfügbar unter http://www.ultimate-holography.com/images/Aquitaine/P1120549.JPG, zuletzt aktualisiert am 16.05.2009, zuletzt geprüft am 08.06.2010.
40

39. 3 Hologramme in der Anwendung
3.4 Hologrammtypen und deren Anwendung
Präge-Hologramme mit einer Industrie-Historie von über Das Anwendungsfeld teilt sich dabei auf die folgenden
25 Jahren sind mittlerweile etabliert. Auf der ganzen Bereiche auf:
Welt sind günstige Fertigungsstätten für diese Art der
Hologramme zu finden. Der große Schritt scheint den Sicherheit, Markenschutz
Volumenhologrammen noch bevorzustehen oder er wird • Banknoten, -karten
weiterhin ausbleiben. • Arzneimittel
• Software
Der größte Treiber im industriellen Einsatz von Ho- • Industrieteile
logrammen, ist neben der Miniaturisierung der Mar- Technologieträger
ken- oder Kopierschutz. Bei genauer Recherche gibt es • Elektronik
aktuell und gerade in den letzten Jahren eine ganze • Datenspeicherung, Optik
Reihe interessanter Anwendungen, die holographische • Prüfverfahren, Interferrometrie
Folientechnologien einsetzen oder in Zukunft einsetzen • Solar
werden. Im Folgenden soll eine kleine Auswahl darge- Produktgestaltung
stellt werden. • Sport und Freizeit Artikel
• Spielzeug
• Luxus- und Konsumartikel
• Packaging
• Promotion
• POS (Point of Sale)
Kunst
Architektur
41