DE2151039A1 - Verfahren und Einrichtung zum Herstellen eines Mehrfarbenhologrammes - Google Patents

Description

RCA 63,422 13. Oktober 1971

US-PA 106,485 7242-71/Dr.ν.Β/Ε

14.Januar 1971

RCA Corporation

Mev/ York, N.Y. (V.St.A.)

Verfahren und Einrichtung zum Herstellen eines

i-Iehrfarbenhologrammes

Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Einrichtungen zum Herstellen eines Mehrfarbenhologrammes, bei v/elchem ein Ilologrammaufzeichnungsträger mit einer vorgegebenen: ersten Winkellage in einer vorgegebenen Ebene senkrecht zu einer Achse angeordnet wird und dann auf dem in dieser Winkellage befindlichen Aufzeichnungsträger mittels einer Hologrammaufzeichnungsapparatur, die eine feste Lage bezüglich der Ebene'. und der Achse hat, ein einem ersten Farbanteil eines mehrfarbigen Objektes entsprechendes erstes Hologramm aufgezeichnet wird.

Es ist bekannt, daß auf einem vorgegebenen Bereich! der Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers ein Hologramm oder mehrere Hologramme als sogenannte Dünnschicht- oder Oberflächen' hologramme aufgezeichnet werden können. Es ist ferner bekannt, innerhalb eines Aufzeichnungsträgers ein Hologramm oder mehrere Hologramme in Form von sogenannten dicken oder Volumenhologrammen aufzuzeichnen. Es ist auch schon bekannt, mehrere Volumen- ■

209831/0890

hologramme, die jeweils verschiedenen Farbanteilen einer mehrr farbigen Szene entsprechen, in ein und demselben Volumenbereich eines Aufzeichnungsträgers aufzuzeichnen und mittels der so aufgezeichneten Voluraenhologramme ein mehrfarbiges Bild des aufgezeichneten Objekts zu rekonstruieren. Es ist bisher jedoch noch nicht gelungen, mehrere Oberflächenhologramme, die ver- , schiedenen Farbanteilen eines mehrfarbigen Objektes entsprechenj auf ein und demselben Bereich eines Aufzeichnungsträgers aufzu-j zeichnen und mittels dieser Oberflächenaufzeichnung, vor2ugs-™ weise unter Verwendung von nichtkohärentem Licht, ein mehrfarbiges Bild des aufgezeichneten Objektes zu rekonstruieren.

Eine Oberflächenaufzeichnung,also die Aufzeichnung eines Hologrammes auf der Oberfläche eines Aufzeichnungsträgers hat gegenüber einer holographischen Volumenaufzeichnung den Vorteil, daß sie leichter zugänglich ist. Insbesondere kann man solche Oberflächenhologramme leicht durch Photokopieren oder im Falle von Phasenhologrammen durch ein Abdruck- oder Gießverfahren, z.B. durch Heißpressen mittels einer Preßform, vervielfältigen. Volumenhologramme sind diesen Vervielfältigungsverfahren nicht zugänglich.

Der hier verwendete Begriff "mehrfarbiges Objekt" soll alle Arten von räumlich verteilter sichtbarer Information umfassen, die in zwei oder mehr verschiedenen Farben wiedergegeben werden kann. Beispiele solcher sichtbarer Information sind Farbbilder, mehrfarbige Schriftstücke, Farbcode, räumliche Szenen usw.

Ein Anwendungsgebiet der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise die Wiedergabe einer farbigen Landkarte in einem Flugzeug zu Navigationszwecken, die in Form eines Oberflächenhologrammes gemäß der Erfindung aufgezeichnet ist und das Gebiet im Umkreis des Flugzeuges darstellt. Der Pilot hat dadurch die Möglichkeit, das überflogene Gelände mit der wie-

209831/0890

dergegebenen Karte zu vergleichen, wodurch das Einhalten des richtigen Kurses wesentlich erleichtert wird.

Der vorliegenden Erfindung liegtjalso die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Einrichtungen zum Herstellen eines Oberflächenhologrammes eines mehrfarbigen Objektes anzugeben.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Hologrammaufzeichnungsträger in einer ersten Winkellage in einer vorgegebenen Ebene senkrecht zu einer vorgegebenen Achse angeordnet wird, auf dem in dieser Winkellage befind-* liehen Aufzeichnungsträger mittels einer Hologrammaufzeichnungsapparatur, deren Lage bezüglich der vorgegebenen Ebene und der Achse festliegt, ein erstes Oberflächenhologramm aufgezeichnet wird, das einem Farbanteil eines aufzuzeichnenden mehrfarbigen Objektes entspricht, der Aufzeichnungsträger dann in der vorgegebenen Ebene um die vorgegebene Achse aus der ersten Winkellage in eine zweite Winkellage gedreht wird, die sich von der ersten Winkellage um einen von O° und 180° verschiedenen Winkel unterscheidet, so daß also die Winkellage des Aufzeichnungsträgers bezüglich der festen Lage der holographischen Aufzeichnungsapparatur geändert wird, mittels derer dann auf dem in dieser neuen Winkellage befindlichen Aufzeichnungsträger ein zweites Oberflächenhologramm aufgezeichnet wird. Die jeweiligen Hologramme wer- : den also auf dem gleichen Bereich des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet, ihre Interferenzlinienfeider haben jedoch verschiedene Meridionalwinkel in bezug aufeinander.

Die durch das Verfahren gemäß der Erfindung erhal-'tenen holographischen Aufzeichnungen können gemäß der Erfindung dadurch wiedergegeben werden, daß man den die Aufzeichnung tragenden Aufzeichnungsträger in einer vorgegebenen Lage anordnet und dann den Bereich des Aufzeichnungsträgers, auf dem die Hologramme aufgezeichnet sind, mit Licht derjenigen Farbe beleuchtet, die dem Meridionalwinkel des ersten Hologrammes entspricht, so

209831/0890

daß ein Bild des Objektes in dieser Farbe in einem vorgegebenen Raumbereich bezüglich der vorgegebenen Lage rekonstruiert wird. Gleichzeitig wird derselbe Bereich des Aufzeichnungsträgers außerdem mit Licht einer anderen Farbe beleuchtet, das unter einem Winkel einfällt, der dem Meridionalwinkel des zweiten Hologrammes entspricht, so daß in denselben Raumbereich ein zweites Teilfarbenbild des Objektes, das sich mit dem ersten Teilfarbenbild deckt, rekonstruiert wird.

Weiterbildungen der Erfindung und Einrichtungen zur Durchfürhung des Verfahrens gemäß der Erfindung sind in den ünteransprüchen gekennzeichnet.

Der Erfindungsgedanke wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer typischen Apparatur zur Aufzeichnung eines mehrfarbigen Objektes auf einem Hologrammaufzeichnungsträger in Form eines Oberflächenhologrammes;

Fig. 2a, 2b und 2c Beispiele von drei möglichen

Winkellagen, auf die ein verstellbarer Hologrammhalter der Apparatur gemäß Fig. 1 einstellbar sein kann;

Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer Wiedergabeeinrichtung für ein reflektierendes Hologramm, das mittels eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgezeichnet wurde;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Orientierung eines roten, grünen und blauen Lichtbündels in einer Ebene 4-4 der Fig. 3;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer typi-

209831/0890

schen Ausführungsform einer Einrichtlang zur Wiedergabe eines transparenten Hologrammes, das nach einem Verfahren gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurde, und

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Orientierung eines blauen, grünen und roten Lichtbündels in einer Ebene 6-6 der Fig. 5.

Die in Fig. 1 dargestellte Aufzeichnungsapparatur ; enthält einen Laser 100, der ein kohärentes Lichtbündel einer j vorgegebenen Wellenlänge λ emittiert. Der Laser 100 kann z.B. ein

He-Cd-Laser sein und die Wellenlänge λ kann der von diesem Laser j emittierten blauen Strahlung entsprechen. Das vom Laser 102 emit-f tierte Lichtbündel fällt auf einen Bündelteiler 104, der aus j einem teilweise reflektierenden Spiegel bestehen kann und das Bündel 102 in ein reflektiertes erstes Teilbündel 106 und ein durchgelassenes zweites Teilbündel 108 aufteilt. Das erste Teilbündel 106 fällt nach Reflexion an einem Spiegel 110 durch eine Konvexlinse 112. Das zweite Teilbündel 108 fällt nach Reflexion an einem Spiegel 114 durch eine kurzbrennweitige Sammellinse 116 i

Das aus der kurzbrennweitigen Linse 116 konvergent austretende und dann divergierende Bündel 118 fällt auf eine Kondensorlinse 120, aus der das Licht als konvergierendes Bündel! 122 austritt. Das Lichtbündel 122 fällt durch ein Farbauszug-Tran spar ent bild 124, das in einem Halter 126 angeordnet ist und die räumliche Intensitätverteilung des Lichtbündels entsprechend der im Transparentbild enthaltenen Information moduliert. Außerdem wird das durch das Transparentbild 124 fallende Licht durch die in diesem enthaltene räumliche Information entsprechend den Werten der räumlichen Frequenzanteile dieser Information gebeugt] Der Anteil mit der höchsten räumlichen Frequenz, entsprechend der kleinsten Bitgröße (höchste Auflösung) der räumlichen Information im Transparentbild 124 erzeugt insbesondere diesen Komponenten höherer räumlicher Frequenz entsprechende Teile des inten}-

209831/Q8Ö0

—6—

sitätsmodulierten Lichtbündels 128, die um einen Winkel Θ ge- , beugt sind.

Koaxial zu den Linsen 116 und 120 sowie zum Trans- j parentbild 124 und zum Transparentbild-Halter 126 ist in einem j j vorgegebenen Abstand vom Transparentbild 124 eine Quasi-Abbil- , dungslinse 130, eine Konvexlinse mit vorgegebener Brennweite und vorgegebener Größe oder Apertur angeordnet. Der Abstand zwischen dem Transparentbild 124 und der Linse 130 ist der effektive Gegenstandsabstand der Quasi-Abbildungslinse 130 und wird so gewählt, daß die öffnung der Linse 130 den Beugungswinkel Θ überdeckt, wie in Fig. 1 dargestellt ist. Auf diese Weise beleuchten Teile des intensitätsmodulierten Bündels 128, die durch verschiedenen räumlichen Informationspunkte des Transparentbildes 124 moduliert sind, die ganze öffnung der Linse 130, ohne daß hierfür irgend eine dazwischengeschaltete Optik erforderlich ist.

In einem gewissen Abstand und auf der anderen Seite j der Linse 130 ist koaxial zu ihr ein Hologrammhalter 132 für einen Hologrammaufzeichnungsträger 134 angeordnet. Der Hologrammhalter 132 ist um seine Achse drehbar, so daß er in eine von mehreren verschiedenen vorgegebenen Winkellagen gebracht werden kann, Die Winkellage,in die der Hologrammhalter 132 eingestellt ist, bestimmt den Meridionalwinkel des Aufzeichnungsträgers 134.

Das Lichtbündel, das die Linse 130 durchsetzt hat, stellt ein Informationsbündel 136 dar, das mit einer sphärischen Wellenfront vorgegebener Krümmung auf den Aufzeichnungsträger 134 fällt. Die Brennweite der Linse 112 und der Abstand dieser Linse vom Aufzeichnungsträger 134 sind so gewählt, daß das von der Linse 112 auf den Aufzeichnungsträger 134 fallende Referenzbündel 138 sphärische Wellenfronten mit einer Krümmung, die im wesentlichen gleich der Krümmung der Wellenfronten des Informationsbündels 136 ist, aufweist. Außerdem ist, wie dargestellt, die mittlere Richtung des Referenzbündels 138 bezüglich der mitt-

209831/0890

leren Richtung des Infonnationsbündels 136 um einen Winkel R versetzt.

Die Linse 130 erzeugt ein reelles Bild des durch das Transparentbild 124 dargestellten Objektes in einer Bildebene/ die in einem vorgegebenen Abstand auf der in Fig. 1 rechten Seite der Linse 13O liegt. Dieser Abstand hängt vom Gegenstanösabstand zwischen dem Transparentbild 124 und der Linse 130 sowie der Brennweite der Linse 130 ab. Die photoempfindliche Oberfläche des HologrammaufZeichnungsträgers 134 kann in dieser Bildebene angeordnet sein, wobei dann ein Fokussiertes-Bild-Ober flächenhologramtn des durch das Transparentbild 124 dargestellten Objekts auf dieser Oberfläche aufgezeichnet wird. Aus Gründen, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird, liegt die photoempfindliche Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 134 jedoch vorzugsweise etwas vor oder hinter der Bildebene. Aus diesem Grunde ist die Linse 13O auch als "Quasi-Abbildungsiinse" und nicht als "Abbildungslinse'¹ bezeichnet worden.

Für die Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig.l dargestellten Aufzeichnungsapparatur soll angenommen werden, daß' der Laser 100 ein He-Cd-Laser ist und daß die Wellenlänge des j kohärenten Lichtbündels 102 die charakteristische blaue Wellenlänge eines He-Cd-Lasers ist.

In den Transparentbildhalter 126 wird zuerst ein erstes Farbauszug-Transparentbild eingesetzt, das den Anteil eines mehrfarbigen Objektes an einer ersten von drei additiven Primärfarben, wie Rot, darstellt, und der Hiogrammhalter 132 wird so eingestellt, daß der in ihm angeordnete Hologrammaufzeichnungsträger 134 eine vorgegebene erste Winkellage einnimmt, z.B. die Winkellage, die in Fig. 2a dargestellt ist.Dann wird der Laser 1OO in Betrieb gesetzt, was entweder durch einen nicht dargestellten Verschluß, der sich im Laser befinden kann, oder durch eine impulsartige Einschaltung des Lasers 100 geschehen

209831/0890

kann, so. daß der Laser für eine vorgegebene, kurze Zeitspanne das Lichtbündel 102 emittiert. Während dieser kurzen Zeitspanne wird die photoempfindliche Oberfläche des Aufzeichnungsttägers 134 gleichzeitig durch das Inforraationsbündel 136 und das Referenzbündel 138 belichtet. Durch die Interferenz dieser beiden Bündel bei der photoeiupfindlichen Oberfläche des Hologrammaufzeichnungsträgers 134 wird auf einem bestimmten Bereich dieses Aufzeichnungsträgers ein erstes Hologramm aufgezeichnet. Die Dauer des Lichtimpulses wird so gewählt, daß sich eine ausreichende Belichtung für die Aufzeichnung dieses ersten Hologrammes ergibt.

Nachdem das erste Hologramm aufgezeichnet worden ist, wird der Hologrammhalter 132 an eine vorgegebene zweite Winkellage gedreht, z.B. die in Fig. 2b dargestellte Lage, und das erste Farbauszug-Transparentbild, das für die Aufzeichnung des den Rotanteil des Objektes darstellenden ersten Hologrammes verwendet wurde, wird aus dem Transparentbildhalter 126 entfernt und bei einem Winkel in der Ebene senkrecht zur optischen Achse entsprechend dem oben erwähnten zweiten vorgegebenen Winkel durch ein zweites Farbauszug-Transparentbild ersetzt, das den Anteil der Szene an einer zweiten additiven Primärfarbe, wie Grün, desselben mehrfarbigen Objektes darstellt. Hierauf wird ein zweites Hologramm in der gleichen Weise, wie es oben in Verbindung mit dem ersten Hologramm beschrieben worden ist, aufgezeichnet. Die beiden Hologramme werden also auf praktisch dem gleichen Bereich des Aufzeichnungsträgers 134, jedoch mit verschiedenen Meridionalwinkeln der photoempfindlichen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 134 aufgezeichnet. Bei dem Beispiel gemäß den Fig. 2a und 2b hat die Differenz der Meridionalwinkel zwischen dem ersten Hologramm, das den Rotanteil des mehrfarbigen Objekts darstellt, und des zweiten Hologrammes, das den Grünanteil des mehrfarbigen Objekts darstellt, den Wert A.

209831/0890

Nachdem das zweite Hologramm auf dem Aufzeichnungsträger 134 aufgezeichnet worden ist, wird der Halter 132 mit dem Aufzeichnungsträger 134 in eine vorgegebene dritte Winkellage gedreht, .z.B, in die in Fig. 2c dargestellte Winkellage, und anstelle des zweiten Farbauszug-Transparentbildes wird ein drittes Farbauszug-Transparentbild, das den Anteil des Objektes an der dritten additiven Primärfarbe, wie Blau, darstellt, in den Transparentbildhalter 126 eingesetzt. Nun wird ein drittes Hologramm auf praktisch den gleichen Bereich der photoempfindlichen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 134 aufgezeichnet. In Fig. 2c ist der Unterschied zwischen dem Meridionalwinkel dieses dritten Hologrammes und dem Meridionalwinkel des zweiten Hologrammes mit B bezeichnet. Der Unterschied der Meridionalwinkel des ersten

und dritten Hologrammes beträgt also (A+B). ;

Bei dem dargestellten Ausfüijhungsbeispiel sind drei einander überlappende Oberflächenhologramme mit verschiedenen Meridionalwinkeln in bezug aufeinander aufgezeichnet worden. Selbstverständlich kann man auf diese Weise auch eine andere Anzahl von Hologrammen, z.B. nur zwei oder mehr als drei Hologramme aufzeichnen. Auf alle Fälle wird der Meridionalwinkel zwischen einem beliebigen Paar aufgezeichneter Hologramme ungleich 0° oder 180 gewählt, um bei der Rekonstruktion des Hologrammes eine Koinzidenz der Beugungsfiguren entsprechender Ordnungen zu vermeiden. Da in der Praxis bei allen Beugungsordnungen die maximale Winkelabweichung von der Hauptrichtung in den meisten Fällen etwa plus oder minus 4° beträgt, soll die Differenz der Meridionalwinkel jedes Paares von aufgezeichneten Oberflächenhologrammen mindestens 10° und höchstens 170 betragen, um bei der Rekonstruktion eine Überlappung irgendwelcher entsprechender Beugungsordnungen zweier Hologramme zu ,

vermeiden. Um das Entstehen von störenden räumlichen Frequenzen mit vierten, die im wesentlichen gleich den räumlichen Frequenzen des Wutz- oder Informationssignales sind, zu vermeiden, ist es außerdem zweckmäßig, daß die Differenz der Meridionalwinkel zweier beliebiger aufgezeichneter Oberflächenhalogrammeu.

209831/0890

-io-

weder im wesentlichen gleich der Differenz der Meridionalwinkel zweier beliebiger anderer aufgezeichneter Oberflächenhologramme noch einem ganzen Vielfachen dieser Differenz ist. Im Falle der drei Hologramme, die in den Fig. 2a bis 2c dargestellt sind, sollen also die jeweiligen Werte der Winkel A, B und (Ä+B) vorzugsweise mindestens 10° und höchstens 170° betragen, außerdem sollte vorzugsweise keiner dieser Winkel gleich oder gleich einem ganzen Vielfachen (gerechnet in Anzahl der Grade) eines anderen Winkels sein. Die Winkel A und B können also beispielsweise 40° bzw. 50° betragen.

Die photoempfindliche Oberfläche des Hologrammaufzeichnungsträgers 134 kann durch eine konventionelle photographische Silberemulsion octi?fezn anderes lichtempfindliches Medium gebildet werden, das das für die Aufzeichnung der Hologramme erforderliche Auflösungsvermögen hat. Die Verwendung von Photolacken oder photoempfindlichen Ätzschutzschichten, wie sie in der Halbleitertechnik verwendet werden, als photoempfindliches Medium bringt jedoch besondere Vorteile mit sich. Eine Photolackschicht manifestiert nämlich das aufgezeichnete Hologramm nach dem Belichten und Entwickeln als Reliefmuster-Phasenhologramm und kann daher als Mutteraufzeichnung dienen, mittels derer entweder direkt oder indirekt durch Gießen oder Heißpressen Duplikatkopien hergestellt werden können. Die Duplikatkopien können entweder aus einem durchsichtigen Material, wie transparentem Vinylkunststoff, oder aus einem reflektierenden Material, wie mit einer reflektierenden Schicht überzogenem Vinylkunststoff, hergestellt werden.

In den Fig. 3 und 4 ist eine Einrichtung zur Wiedergabe eines reflektierenden Hologrammes dargestellt, das nach dem anhand von Fig. 1 und 2 erläuterten Verfahren hergestellt worden ist, während die Fig. 5 und 6 eine Einrichtung zur Wiedergabe eines transparenten Hologrammes zeigen, das ursprünglich' nach einem Verfahren hergestellt wurde, wie es oben in Verbin-

209831/0890

dung mit Fig. 1 und 2 erläutert worden ist. Vor der näheren Erläuterung der Wiedergabeeinrichtungen soll jedoch noch kurz auf die Vorteile der "Quasi-Abbildung" eingegangen Werden:

Die Schärfentiefe f -, einer Linse ist durch die folgende Gleichung definiert:

wobei f die Brennweite der Linse, A die Apertur der Linse und λ die Wellenlänge des einfallenden Lichtes bedeuten.

Der Grund, warum es vorteilhaft ist, daß der Aufzeichnungsträger 134 (Fig. 1) in einem gewissen Abstand von der Bildebene der Linse 130 angeordnet ist, liegt darin, daß beim Fehlen jeder Redundanz in einem Fokussierten-Bild-Hiogramm zur Folge hat, daß bei der Wiedergabe des Hologrammes, das normalerweise auf einem relativ weichen Material, wie einem Vinylkunststoff, aufgezeichnet ist und daher leicht durch Kratzer beschä- j digt wird, erhebliche Teile des rekonstruierten Bildes verlorengehen können. Wenn man jedoch den Aufzeichnungsträger 134 in einem gewissen Abstand von der Bildebene der Linse 130 anordnet, resultiert ein gewisser Grad von Redundanz und die Beeinträchtigung des rekonstruierten Bildes durch Kratzer und Staub auf dem Holograraraaufzeichnungsträger ist dementsprechend geringer. Es hat sich ergeben, daß der effektive Abstandsbereich zwischen derj Bildebene der Linse 30 und der photoempfindlichen Oberfläche ι des Aufzeichnungsträgers 134 bis zum 2Ofachen der Schärfentiefe j f, der Linse 130 reicht, gleichgültig auf welcher Seite der "Bildebene der Aufzeichnungsträger 134 angeordnet ist. Der einzige Nachteil, der für diese Redundanz in Kauf genommen werden muß, ist daß das einfallende Licht in umso besserer Näherung monochromatisch sein muß, je größer der Abstand ist.

Die in Fig. 3 dargestellte ftiedergabeeinrichtung

209831/0890

für reflektierende Hologramme/ wie sie mit der in Fig. 1 dargestellten Apparatur hergestellt werden können, enthält einen reflektierenden Hologrammaufzeichnungsträger 300/ welcher gleichzeitig mit divergenten Bündeln roten, grünen und blauen Lichtes beie uchtet wird, von denen keines kohärent zu sein braucht. Ein Bündel 302 roten Lichtes, wird, wie dargestellt, mittels einer Lichtquelle 304 erzeugt, die ein fokussiertes weißes Lichtbündel liefert und ein Rotfilter 306 enthält. In entsprechender Weise werden ein grünes Bündel 308 und ein blaues Bündel 314 mittels Quellen 310 bzw. 316 erzeugt, die fokussierte weiße Lichtbündel liefern und ein Grünfilter 312 bzw. ein Blaufilter 318 enthalten. In der Praxis können die Lichtquellen 304, 310 und 313 für die fokussierten weißen Lichtbündel jeweils eine Xenon-Hochdrucklampe mit einem als Scheinwerfer ausgebildeten Kolben enthalten.

Für eine einwandfreie Deckung der Farbanteile des rekonstruierten Bildes des mehrfarbigen Objektes ist es wichtig, daß sowohl das rote Bündel 302 als auch das grüne Bündel 308 und das blaue Bündel 314 die richtige Orientierung bezüglich des reflektierenden Hologrammaufzeichnungsträgers 300 haben und außerdem daß die Wellenfronten der auf den reflektierenden Hologrammaufzeichnungsträger 300 fallenden Bündel jeweils die richtige Krümmung haben. Diese Bedingungen lassen sich dadurch erfüllen, daß der reflektierende Hologrammaufzeichnungsträger 300 und die Lichtquellen 304, 310 und 316 für die fokussierten wei- ι ßen Lichtbündel, und die zugehörigen Filter 306, 312 und 318 in der folgenden Weise in fester Lage in bezug aufeinander angeordnet werden:

Wie oben in Verbindung mit Fig. 1 erläutert worden war, erfolgte die Aufzeichnung aller Hologramme, gleichgültig welchen Farbanteil sie jeweils zugeordnet sind, mit kohärentem Licht ein und derselben Wellenlänge, also beispielsweise, wie erwähnt, mit dem von einem He-Cd-Laser emittierten blauen Licht.

209831/0890

Außerdera hatte der Winkel R zwischen der Hauptrichtung des In-' formationsbündels und der Hauptrichtung des Referenzbündels, die bei der Aufzeichnung der Hologramme verwendet wurden, in allen Fällen den gleichen Wert. Das Arbeiten mit einem festen Referenzbündelwinkel I< spart Zeit und vereinfacht die Apparatur, da zwi-, sehen den aufeinanderfolgenden Belichtungen keine Verstellung er-r forderlich ist. Bei der Wiedergabe wird jedoch nicht nur blaues Licht verwendet wie bei der Aufzeichnung der Hologramme, sondern das wiederzugebende Hologramm wird außer mit blauem Licht auch , noch mit grünem und rotem Licht beleuchtet. Es ist daher erforderlich, die mittleren Einfallswinkel der verschiedenen Wiedergabebündel so einzustellen, daß der Unterschied zwischen ihren mittleren Wellenlängen und der Wellenlänge des bei der Aufzeichnung der Hologramme verwendeten kohärenten Lichtes kompensiert wird. Wenn z.B. der in der Apparatur gemäß Fig. 1 bei der Aufzeichnung der Hologramme verwendete Winkel R den Wert von 15° |

hatte und die mittlere Wellenlänge des blauen Wiedergabebündels ι
! 314 in der Einrichtung gemäß Fig. 3 im wesentlichen gleich der Wellenlänge des bei der Aufzeichnung des Hologrammes verwendeten kohärenten Lichtes ist, soll der mittlere Winkel des blauen Wiedergabebündels 314 bezüglich der Normalen zur Oberfläche des reflektierenden Ilologrammaufzeichnungsträgers 300 also ebenfalls 15° betragen. Der Einfallswinkel für das grüne Wiedergabebündel 313 soll jedoch in der Größenordnung von 18° und der entsprechende Jinkel für das rote Wiedergabebündel 302 soll in der Größenordnung von 22° liegen. Der Grund hierfür ist, daß sin R-. = ^{sin λ}Β λ_β , und ^{sin R}R ^{= sin 11}B I^ sind, wobei R₃, R_Q und R_R die Einfallswinkel des blauen, grünen bzw. roten Wiedergabebün dels und λ., λ_ X,,die Wellenlängen des blauen, grünen bzw. roten

O Ij K

wicderyabebündels bedeuten.

Die im vorangehenden Absatz erläuterten Beziehungen zwischen dem blauen, grünen und roten Bündel sind in Fig. 4 genauer dargestellt, die die Lage der mittleren Richtung dieser bündel in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene 4-4 in Fig. 3|

209831 /0890

2151033

zeigt. Fig. 4 zeigt ferner, daß die entsprechenden Meridionalwinkel des roten, grünen und blauen Bündels gleich den entsprechenden Heridionalwinkeln des verdrehbaren Holograminhalters 132 in Fig. 1 sind, die bei der Aufzeichnung des den Rotanteil, Grünanteil bzw. Blauanteil darstellenden Hologrammes verwendet wurden.

Das Erfordernis, daß die Krümmung der Wellenfronten der einfallenden Wiedergabebündel 302, 308 und 314 (Fig. 3) im wesentlichen gleich der Krümmung des ReferenζbundeIs 138 (Fig. 1) sein soll, wird dadurch erfüllt, daß die fokussierten weißen Lichtquellen 304, 310 und 316 in einem geeigneten Abstand vom reflektierenden Holograrnmaufzeichnungsträger 300 angeordnet werden. Dieser Abstand hängt von der Brennweite der Fokussierungsanordnung der Lichtquellen ab.

Aus der obigen Erläuterung ist ersichtlich, daß die Elemente 300, 304, 306, 310, 312, 316 und 318 in Fig. 3 eine vorgegebene feste Lage in bezug aufeinander haben. Außerdem sind, wie dargestellt, in entsprechenden festen Abständen vom refM:tierenden Hologrammaufzeichnungsträger 300 eine Feldlinse 319 und eine Projektionslinse 320 koaxial zum Aufzeichnungsträger angeordnet. Die Feldlinse 319 macht das vom Hologramm reflektierte gebeugte Licht konvergent, das sonst in einem weiten Kegel divergieren und eine Projektionslinse 320 großer öffnung erforderlich machen würde. Mit der Feldlinse 319 kann man also eine Projektionslinse 320 kleiner Apertur verwenden als ohne die Feldlinse.

Der Abstand der Projektionslinse 320 vom reflektierenden Hologrammaufzeichnungsträger 300 und die Brennweite dieser Linse werden so gewählt, daß ein fokussiertes Bild des rekonstruierten mehrfarbigen Objekts, das durch die auf dem Holograiranaufzeichnungsträger 300 aufgezeichneten Hologramme definiert ist, auf eine ebene Fläche einer Linse 322 projiziert

209831/0890

wird, die koaKial zur Projektionslinse 320 und in einem festen Abstand von dieser auf ihrer dem Hologrammaufzeichnungsträger 300 abgewandten Seite angeordnet ist. DieXinse 322 lenkt das Bild vom Projektionsschirm 324, der durch die etwas streuende Oberfläche der Linse 322 gebildet wird, in das Auge eines Betrachters, der sich in Fig. 3 rechts von der Linse befindet. Dem Betrachter, der sich in der richtigen Richtung befindet, erscheint das Bild dadurch heller. Die Bestandteile der in Fig. 3 dargestellten Wiedergabeeinrichtung haben also alle eine vorgegebene feste Lage in bezug aufeinander.

Die in Fig. 5 dargestellte Wiedergabeeinrichtung für transparente Hologramme entspricht im wesentlichen der Einrichtung, die anhand von Fig.3 erläutert wurde, mit der Ausnahme, daß sie eben für die Wiedergabe transparenter Hologramme ausgebildet ist. Die einzigen Unterschiede bestehen erstens in der Tatsache, daß ein nichtdurchlässiger Hologrammaufzeichnungsträger 500 von hinten mit einem konvergenten blauen Lichtbündel 502, einem konvergenten grünen Lichtbündel 504 und einem konvergenten roten Lichtbündel 506 beleuchtet wird und zweitens, daß . ' im Gegensatz zu der Einrichtung gemäß Fig. 3 keine Feldlinse notwendig ist. Das blaue Lichtbündel 502 wird durch eine blaue Lichtquelle 508 erzeugt, die an ihrer Ausgangsseite eine Konden-⁴ sorlinse 510 enthält. In entsprechender Weise wlrc|äas grüne Lichtbündel durch eine grüne Lichtquelle 512 mit einer Kondensorlinse 514 erzeugt, während das rote Lichtbündel 506 durch eine rote Lichtquelle 516 an eine Kondensorlinse 518 erzeugt wird. Die Krümmung der Wellenfronten der konvergenten Lichtbündel 502, 504 und 506 sind den Krümmungen der divergenten Lichtbündel 3O2, 308 und 314 in Fig. 3 konjugiert. Mit Ausnahme dieses Unterschiedes sind die Beziehungen zwischen dem roten, grünen und blauen Lichtbündel im wesentlichen die gleichen wie j zwischen den entsprechenden Lichtbündeln der Einrichtung gemäß Fig. 3. Fig. 6 zeigt, wie das rote, grüne und blaue Lichtbündel

209831/0890

in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene 6-6 in Fig. 5 liegen; man sieht, daß die Anordnung ein Spiegelbild der in Fig. 4 dargestellten Anordnung der Lichtbündel der Einrichtung gemäß Fig. 3 ist. Im übrigen entsprechen die Elemente der Einrichtung gemäß Fig. 5 denen der Einrichtung gemäß Fig. 3.

209831/0890

Claims (13)

1. Patentansprüche

   IJ Verfahren zum Herstellen eines Mehrfarbenhologrammes, bei welchem ein Hologranunaufzeichnungsträger mit einer vorgegebenen ersten Winkellage in einer vorgegebenen Ebene senkrecht zu einer Achse angeordnet wird und dann auf dem in dieser Winkellage befindlichen Aufzeichnungsträger mittels einer HoIogrammaufZeichnungsapparatur, die eine feste Lage bezüglich der Ebene und der Achse hat, ein einem ersten Farbanteil eines mehr-,

   i farbigen Objektes entsprechendes erstes Hologramm aufgezeichnet

   wird., dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger (134) aus der ersten Winkellage (Fig.2a)

   in eine zweite Winkellage (Fig. 2b) die sich von der ersten Winkellage um einen von D° und 180° verschiedenen Winkel unterscheidet, effektiv gedreht und die Winkellage des Aufzeichnungsträgers bezüglich der festen Lage der holographischen Aufzeichnungsapparatur (100 bis 130) dementsprechend geändert wird, und daß mit der Aufzeichnungsapparatur auf dem in dieser zweiten Winkellage befindlichen Aufzeichnungsträger ein zweites Hologramm entsprechend einem zweiten Farbanteil des mehrfarbigen Objektes aufgezeichnet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g ep kennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger in der '■. vorgegebenen Ebene um die genannte Achse aus der zweiten Winkel-, lage (Fig. 2b) in eine dritte Winkellage (Fig. 2ci gedreht wird, die sich sowohl von der ersten als auch von der zweiten Winkellage durch einen von 0° und 180° verschiedenen Winkel unterschei det, wobei die Winkellage des Aufzeichnungsträgers bezüglich der festen Lage der holographischen Aufzeichnungsapparatur erneut

   geändert wird, und daß auf dem in dieser dritten Winkellage befindlichen holographischen Aufzeichnungsträger ein drittes Hologramm augezeichnet wird, das wieder einem anderen Farbanteil des mehrfarbigen Objektes entspricht, wobei die drei Farbanteile

   209831/0890

   -18-

   den drei additiven Primärfarben entsprechen.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a -

   durch gekennzeichnet, daß der Unter- ι schied zwischen jeweils zwei Winkelstellungen des holographischen Aufzeichnungsträgers mindestens 10° und höchstens 17O° beträgt. ^;
4. 4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurchj

   gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen je- ! weils zwei Winkellagen weder gleich der Differenz zwischen zwei anderen Winkellagen noch gleich einem ganzen Vielfachen der Differenz zwischen zwei anderen Winkellagen ist.
5. 5. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine um eine gegebene, zu einer vorgegebenen Ebene senkrechte Achse drehbare Vorrichtung (132) zur Einstellung der Winkellage eines Hologrammaufzeichnungsträgers (134) in eine von mehreren vorgegebenen diskreten meridionalen Winkellagen in der Ebene, und eine zweite Vorrichtung mit fester Lage bezüglich der Ebene und der Achse zur Aufzeichnung eines individuellen Hologrammes, das einen Farbanteil eines vorgegebenen mehrfarbigen Objektes darstellt, auf dem Hologrammaufzeichnungsträger, während sich dieser in einer der diskreten meridionalen Winkellagen befindet.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Vorrichtung (132) in mindestens drei verschiedene meridionale Winkellagen in der vorgegebenen Ebene einstellbar ist, welche sich um von 180° verschiedene Winkel unterscheiden,und daß die zweite Vorrichtung so ausgebildet ist, daß sie auf ein und demselben Bereich des Aufzeichnungsträgers drei getrennte Hologramme aufzuzeichnen gestattet, während sich der Aufzeichnungsträger jeweils in einer verschiedenen Winkellage befindet, wobei die drei Hologramme jeweils einer verschiedenen additiven Primärfarbe entsprechen.

   209831/0890
7. 7. Einrichtung.nach Anspruch 6, dadurch

   gekenn ζ e lehnet, daß die drei Winkeleinstellungen j sich voneinander um mindestens 1O° und höchstens 170° unterscheiden und daß die Differenz zwischen zwei beliebigen Winkellagen weder gleich noch gleich einem ganzen Vielfachen der Differenz zwischen zwei beliebigen anderen Winkellagen ist.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 5,-6 oder 7, da - ' durch gekennzeichnet, daß die zweite Vorrichtung einen Transparentbildhalter (126) enthält, der in einer festen Lage bezüglich der vorgegebenen Ebene angeordnet ! ist und einen transparenten Farbauszug des mehrfarbigen Objektes haltert und daß eine mit einem Bündel kohärenten Lichtes (1023 gespeiste dritte Vorrichtung (104, 110, 112, 114, 116, 120, 130) j vorgesehen ist, die einen vorgegebenen Bereich des Aufzeichnungs-j trägers mit einer ersten Komponente (136) des kohärenten Licht- i bündeis (102), welche durch das Transparent (124) getreten und von diesem räumlich intensitätsmoduliert worden ist, sowie ! gleichzeitig mit einer räumlich unmodulierten zweiten Komponente (138) des kohärenten Lichtbündels, die einen anderen Winkel mit der Ebene bildet als die erste Komponente, beleuchtet.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Vorrichtung eine erste Linse enthält, die den Wellenfronten der ersten Komponente bei dem vorgegebenen Bereich des Aufzeichnungsträgers eine bestimmte Krümmung verleiht, und eine zweite Linse, die den Wellen-I fronten der zweiten Komponente bei dem vorgegebenen Bereich eine Krümmung, die im wesentlichen gleich der Krümmung der Wellenfronten der ersten Komponente ist, verleiht, enthält.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch

    gekennzeichnet, daß die erste Linse (130) eino Konvexlinse vorgegebener Brennweite und Öffnung ist, die ein fokus-.siertes Bild des Objektes in einer Bildebene erzeugt und daß der

    209831/0890

    ' Hologrammaufzeichnungsträger (134) in einem Abstand, der höch-

    ! stens das 2Ofache der Schärfentiefe der Linse bei der Wellen-

    j länge des kohärenten Lichtes beträgt, von der Bildebene ange-

    ■ ordnet ist.
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem

    j Transparentbildhalter (126) und der öffnung der ersten Linse ι (130) so gewählt ist, daß die Linse den Beugungskegel überspannt, P ι der von Elementen der kleinsten Größe und höchsten räumlichen ' Frequenz in dem Farbauszugtransparentbild erzeugt wird.
12. 12. Einrichtung zur Wiedergabe mehrerer Hologramme,

    die auf einem Aufzeichnungsträger vorzugsweise gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 aufgezeichnet worden sind und mindestens ι zwei Hologramme entsprechend zwei Farbanteilen eines mehrfarbigen Objektes enthalten, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Halterung eines Hologrammaufzeichnungsträgers, auf dem die Hologramme auf demselben Bereich mit verschiedener meridionaler Winkellage bezüglich des Aufzeichnungsträgers aufgezeichnet sind, in einer vorgegebenen Lage und eine bezügfc I lieh dieser Lage feste Beleuchtungsv orrichtung (304, 306, 310, : 312, 316, 318) zum Beleuchten des Bereiches des Aufzeichnungs- \ trägers mit einem Lichtbündel der dem einen Hologramm entspre-' chenden Farbe und einem Winkel, der dem Meridionalwinkel des '. Hologrammes entspricht, so daß ein Bild des Objektes in dieser Farbe in einem vorgegebenen Raumbereich bezüglich der Lage des Aufzeichnungsträgers rekonstruiert wird und zum gleichzeitigen Beleuchten des Bereiches des Aufzeichnungsträgers mit einem Lichtbündel einer zweiten Farbe, die der Farbe eines anderen Hologrammes entspricht, wobei dieses Lichtbündel unter einem Winkel auf den Aufzeichnungsträger fällt, der dem Meridionalwinkel dieses zweiten Hologrammes entspricht, wobei in dem genannten Raumbereich ein Bild der Szene in dieser anderen Farbe, das sich mit dem rekonstruierten Bild der ersten Farbe deckt, erzeugt wird.

    209831/0890
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufzeichnungsträger drei Hologramme enthält, die drei verschiedenen additiven Primärfarbenanteilen des mehrfarbigen Objektes entsprechen, und daß die Beleuchtungsvorrichtung den Aufzeichnungsträger außerdem gleichzeitig noch mit einem Lichtbündel der dritten Primärfarbe beleuchtet, das auf den Aufzeichnungsträger unter einem Winkel auf trifft, der dem Meridionalwinkel des .!ritten Hologrammes entspricht, so daß in dem erwähnten Raumbereich drei sich dekkende Teilfarbenbilder des mehrfarbigen Objektes rekonstruiert werden.

    209031/0 390

    Le-erseite