Hochgeschwindigkeits-Lichtmodulation
LCOS-Mikrodisplay eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten
Ob in AR-Systemen, in der Optogenetik, in der Quantenoptik oder im Quantencomputing – überall eröffnen neue LCOS-Mikrodisplays vom Fraunhofer IPMS und von Holoeye neue Anwendungsmöglichkeiten.
Forscher des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme IPMS haben in Zusammenarbeit mit der Holoeye Photonics ein kompaktes LCOS-Mikrodisplay mit hohen Bildwiederholraten entwickelt, das eine verbesserte optische Modulation ermöglicht.
LCOS-Mikrodisplays zeichnen sich durch ihren niedrigen Stromverbrauch, ihre geringe Baugröße und ihr geringes Gewicht aus. Sie finden Anwendung in der schaltbaren adaptiven Optik, insbesondere als Phasenmodulatoren, und als Projektionsdisplay in der erweiterten oder virtuellen Realität (AR/VR). Phasenmodulatoren, auch als räumliche Lichtmodulatoren (SLMs) bezeichnet, werden in der biologischen Bildgebung und Mikroskopie unter anderem zur Wellenfrontkorrektur und Strahlformung eingesetzt.
Ziel ist es, beispielsweise die Bildauflösung zu verbessern, Verzerrungen durch biologisches Gewebe zu minimieren und die Proben zu schonen. Das neue LCOS-Mikrodisplay von Holoeye und Fraunhofer IPMS nutzt eine innovative CMOS-Backplane, die Hochgeschwindigkeits-Lichtmodulation ermöglicht.
»Mit der neuen Backplanegeneration des IPMS können wir kompakte Mikro-SLMs realisieren und Anwendungen mit Anforderungen an einen kleinen Bauraum gezielt adressieren«, sagt Matthias Verworn von Holoeye. »Die sehr kleinen Pixelgrößen ermöglichen in diffraktiven Anwendungen große Beugungswinkel, während das schnelle Interface hohe Taktraten unterstützt und flexible, anwendungsspezifische Ansteuerungsmöglichkeiten bietet.« Deshalb eröffnen sich dem kompakten LCOS-Microdisplay in vielen Bereichen neue Einsatzfelder, darunter in tragbaren holografischen AR-Systemen, in der Optogenetik, etwa bei der strukturierten Photostimulation von Neuronen, sowie in der Quantenoptik und im Quantencomputing.
»Die neu entwickelte Backplane-Architektur unseres kompakten LCOS-Mikrodisplays erweitert die Möglichkeiten zur Lichtmodulation erheblich und übertrifft bestehende Bildwiederholraten um ein Vielfaches«, erklärt Philipp Wartenberg, Abteilungsleiter IC- und Systemdesign am Fraunhofer IPMS. »Dies wird durch die Integration eines vollständigen Framebuffers sowie einer Hochgeschwindigkeits-Schnittstelle zur Pixelmatrix ermöglicht, die eine Datenübertragungsrate von bis zu 576 Gb/s zu einem Pixelarray mit einer Auflösung von 1440 x 1080 Pixeln und einer Pixelgröße von 2,5 µm realisiert.«
Erstmals präsentieren Holoeye und das Fraunholfer IPMS das neue Mikrodisplay auf den 31. Internationalen Display Workshops (IDW) 2024 in Sapporo, Japan. Holoeye plant, die ersten Produkte mit diesem LCOS-Lichtmodulator Anfang 2026 auf den Markt zu bringen.
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