DE2151039C3 - Einrichtung zum Aufzeichnen eines redundanten Mehrfarbenhologrammes - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Einrichtung dieser Art ist aus der GB-PS 041 bekannt. Die bekannte Einrichtung enthält drei Laser, die rotes, blaues bzw. gelbes kohärentes Licht emittieren. Das Licht jedes Lasers wird in ein Objektbündel, das die aus einem Transparentbild bestehende farbige Bildvorlage durchsetzt, und ein Referenzbündel, das im Winkel zum Objektbündel verläuft, zerlegt, wobei die drei Referenzbündel unter unterschiedlichen Winkeln auf den Aufzeichnungsträger fallen. Mit den Lasern werden dann nacheinander drei einander überlagerte Hologramme der farbigen Bildvorlage auf dem Aufzeichnungsträger aufgezeichnet. Die Rekonstruktion eines farbigen Bildes mittels des Mehrfarbenhologramms kann mittels eines roten,

ι ο blauen und gelben Strahlungsbündels erfolgen, die unter der gleichen Richtung wie die betreffenden Referenzbündel bei der Aufzeichnung auf das Hologramm fallen. Aus der DT-OS 14 97 565 ist es bekannt, Teilfarbhologramme mit Licht der gleichen Wellenlänge auf einem Aufzeichnungsträger nebeneinander aufzuzeichnen und zur Wiedergabe Licht unterschiedlicher Farbe zu verwenden.

Bei einem aus der Zeitschrift PROC. IEEE 1967, S. 79, 80 bekannten holographischen Aufzeichnungsverfahren wird das mit kohärentem Licht beleuchtete Objekt in die Nähe des Aufzeichnungsträgers abgebildet.

Aus der DT-OS 15 47 126 ist eine Aufnahmevorrichtung für Hologramme bekannt, bei der der Aufzeichnungsträger in einer drehbaren Halterung angeordnet ist, so daß mehrere überlagerte und getrennt rekonstruierbare Hologramme, die unterschiedlichen Winkellagen des Referenzbündels bezüglich des Aufzeichnungsträgers entsprechen, aufgezeichnet werden können.
Aus einer Veröffentlichung in den »Applied Physics

,0 Letters« Bd. 6, Nr. 10, 15. Mai 1965, S. 201 -203 ist es bekannt, daß man Fourier-Transformationshologramme ohne Verwendung von Linsen aufzeichnen kann, wenn man am Ort des Aufzeichnungsträgers zwei sphärische Wellenfronten gleicher Krümmung zur Interferenz bringt.

Die Einführung von Redundanz in Hologramme durch diffuse Beleuchtung ist aus der Zeitschrift J.O.S.A. 54, No. 11, November 1964, S. 1295- 1301, bekannt.
Es ist auch bekannt, Hologramme als sogenannte Dünnschicht- bzw. Oberflächen-Hologramme oder als Dickschicht- bzw. Volumen-Hologramme aufzuzeichnen. Oberflächenhologramme in Form eines Reliefmusters könnt-n bekanntlich durch Pressen ähnlich wie Schallplatten vervielfältigt werden (DT-OS 14 97 565).

Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zur Herstellung eines Mehrfarbenhologramms anzugeben, die die Hologrammherstellung und -wiedergabe mit technisch einfachen Mitteln erlaubt, bei der also insbesondere das Hologramm nur wenig Platz auf dem Aufzeichnungsträger benötigt, in vorgebbarer Weise redundant ist und kein hohes räumliches Auflösungsvermögen des Aufzeichnungsmaterials erfordert, und bei der die zur Rekonstruktion des Hologramms an die Einfarbigkeit und Punktförmigkeit der Lichtquellen zu stellenden Anforderungen gering sind.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 unter Schutz gestellte Erfindung gelöst.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist einfach im Aufbau und liefert redundante Hologramme, die gegen Beschädigungen weitgehend unempfindlich sind und eine einwandfreie Rekonstruktion eines farbigen Bildes der ursprünglichen Bildvorlage gewährleisten. Als Bildvorlage können alle Arten von räumlich verteilter sichtbarer Information dienen, die in zwei oder mehreren verschiedenen Farben wiedergegeben werden kann. Beispiele solcher Bildvorlagen sind Farbbil-

der. mehrfarbige Schriftstücke, Farbcode, räumliche Szenen, Landkarten usw. Die Erfindung kann z. B. zur Herstellung eines Oberflächenhologramms dienen, das eine farbige Landkarte für die Flugzeu^navigation darstellt. Dem Piloten wird durch ein solches Mehrfarben-Hologramm die Möglichkeit gegeben, das überflogene Gelände mit dem rekonstruierten Farbbild zu vergleichen, wodurch das Einhalten des richtigen Kurses wesentlich erleichtert wird.

Die mit der Einrichtung gemäß der Erfindung hergestellten Hologramme können dadurch wiedergegeben werden, daß man das Hologramm mit Lichtbündeln unterschiedlicher Farbe beleuchtet, die unter denselben Meriodonaiwinkeln auf das Hologramm einfallen wie die bei der Aufzeichnung verwendeten Referenzbündel betreffenden Farben.

Eine vorzugsweise Ausgestaltung der Erfindung ist im Unteranspruch gekennzeichnet.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert; es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer typischen Apparatur zur Aufzeichnung eines mehrfarbigen Objekts auf einem Hologrammaufzeichnungsträger in Form eines Oberflächenhologramms,

Fig.2a, 2b und 2c Beispiele von drei möglichen Winkellagen, auf die ein verstellbarer Hologramm halter der Apparatur gemäß F i g. 1 einstellbar sein kann,

F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Wiedergabeeinrichtung für ein reflektierendes Hologramm, das mittels einer Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgezeichnet wurde,

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Orientierung eines roten, grünen und blauen Lichtbündels in einer Ebene4-4der Fig. 3,

F i g. 5 eine schematische Darstellung einer typischen Ausführungsform einer Einrichtung zur Wiedergabe eines transparenten Hologramms, das mit einer Einrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung hergestellt wurde, und

Fig.6 eine graphische Darstellung der Orientierung eines blauen, grünen und roten Lichtbündels in einer Ebene6-6der Fig. 5.

Die in Fig. 1 dargestellte Aufzeichnungsapparatur enthält einen Laser 100, der ein kohärentes Lichtbündel einer vorgegebenen Wellenlänge λ emittiert. Der Laser 100 kann z. B. ein He-Cd-Laser sein und die Weilenlänge λ kann der von diesem Laser emittierten blauen Strahlung entsprechen. Das vom Laser 100 emittierte Lichtbündel 102 fällt auf einen Bündelteiler 104, der aus einem teilweise reflektierenden Spiegel bestehen kann und das Bündel 102 in ein reflektiertes erstes Teilbündel 106 und ein durchgelassenes zweites Teilbünoel 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.

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-Transparentbild 124, das in einem Halter 126 angeordnet ist und die räumliche Intensitätsverteilung 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 intensi'ätsmodulierten Lichtbündels 128, die um einen Winkel θ gebeugt sind.

Koaxial zu den Linsen 116 und 120 sowie zum Transparentbild 124 und zum Transparentbild-Halter 126 ist in einem vorgegebenen Abstand vom Transparentbild 124 eine Quasi-Abbildungslinse 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 F i g. 1 dargestellt ist. Auf diese Weise beleuchten Teile des intensitätsmodulierten Bündels 128, die durch verschiedene räumliche 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 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 mittleren Richtung des Informationsbündels 136 um einen Winkel R versetzt.

Die Linse 130 erzeugt ein reelles Bild des durch das Transparentbild 124 dargestellten Objekts in einer Bildebene, die in einem vorgegebenen Abstand auf der in Fig. 1 rechten Seite der Linse 130 liegt. Dieser Abstand hängt vom Gegenstandsabstand zwischen dem Transparentbild 124 und der Linse 130 sowie der Brennweite der Linse 130 ab. Aus Gründen, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird, liegt die photoempfindliche Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 134 etwas vor oder hinter der Bildebene. Aus diesem Grunde ist die Linse 130 auch als »Quasi-Abbildungslinse« und nicht als »Abbildungslinse« bezeichnet worden.

Für die Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Aufzeichnungsapparatur soll angenommen werden, daß der Laser 100 ein He-Cd-Laser ist und daß die Wellenlänge des 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 Objekts an einer ersten von drei additiven Primärfarben, wie Rot, darstellt, und der Hologrammhalter 132 wird so eingestellt, daß der in ihm angeordnete Hologrammaufzeichnungsträger 134 eine vorgegebene erste Winkellage einnimmt, z. B. die Winkellage, die in F i g. 2a dargestellt ist. Dann wird der Laser 100 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 kann, so daß der Laser für eine vorgegebene, kurze Zeitspanne das Lichtbündel 102 emittiert. Während dieser kurzen Zeitspanne wird die photoempfindliche Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 134 gleichzeitig durch das Informationsbündel 136 und das Referenzbündel 138 belichtet. Durch die Interferenz dieser beiden Bündel bei der photoempfindlichen 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 Hologramms ergibt.

Nachdem das erste Hologramm aufgezeichnet worden ist, wird der Hologrammhalter 132 an eine vorgegebene zweite Winkellage gedreht, z. B. die in F i g. 2b dargestellte Lage, und das erste Farbauszug-Transparentbild, das für die Aufzeichnung des den Rotanteil des Objekts darstellenden ersten Hologramms 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 Objekts 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 Hologramms, das den Grünanteil des mehrfarbigen Objekts darstellt, den Wert A.

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 an Stelle des zweiten Farbauszug-Transparentbildes wird ein drittes Farbauszug-Transparentbild, das den Anteil des Objekts 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 Hologramms und dem Meridionalwinkel des zweiten Hologramms mit B bezeichnet Der Unterschied der Meridionalwinkel des ersten und dritten Hologramms beträgt also (A + B)

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei einander überlappende Oberflächenhologramme mi verschiedenen Meridionalwinkeln in bezug aufeinandei aufgezeichnet worden. Selbstverständlich kann man au diese Weise auch eine andere Anzahl von Hologram men, ζ. B. nur zwei oder mehr als drei Hologramm* aufzeichnen. Auf alle Fälle wird der Meridionalwinke zwischen einem beliebigen Paar aufgezeichneter HoIo gramme ungleich 0° oder 180° gewählt, um bei dei Rekonstruktion des Hologramms eine Koinzidenz dei

ro Beugungsfiguren entsprechender Ordnungen zu ver meiden. Da in der Praxis bei allen Beugungsordnunger die maximale Winkelabweichung von der Hauptrich tung in den meisten Fällen etwa plus oder minus 4^C beträgt, soll die Differenz der Meridionalwinkel jede:

is Paares von aufgezeichneten Oberflächenhologrammer mindestens 10° und höchstens 170° betragen, um bei dei Rekonstruktion eine Überlappung irgendwelcher ent sprechender Beugungsordnungen zweier Hologramm« zu vermeiden. Um das Entstehen von störender räumlichen Frequenzen mit Werten, die im wesentli chen gleich den räumlichen Frequenzen des Nutz- odei Informationssignals sind, zu vermeiden, ist es außerderr zweckmäßig, daß die Differenz der Meridionalwinke zweier beliebiger aufgezeichneter Oberflächenholo

2.s gramme weder im wesentlichen gleich der Differenz dei Meridionalwinkel zweier beliebiger anderer aufgezeich neter Oberflächenhologramme noch einem ganzer Vielfachen dieser Differenz ist. Im Fall der dre Hologramme, die in den F i g. 2a bis 2c dargestellt sind sollen also die jeweiligen Werte der Winkel A, B und (A + B) vorzugsweise mindestens 10° und höchstens \1<X betragen, außerdem sollte keiner dieser Winkel gleicr oder gleich einem ganzen Vielfachen (gerechnet ir Anzahl der Grade) eines anderen Winkels sein. Die Winkel A und B können also beispielsweise 40° bzw. 50^c betragen.

Die photoempfindliche Oberfläche des Hologramm aufzeichnungsträgers 134 kann durch eine konventio nelle photographische Silberemulsion oder irgendeir anderes lichtempfindliches Medium gebildet werden das das für die Aufzeichnung der Hologramme erforderliche Auflösungsvermögen hat. Die Verwen dung von Photolacken oder photoempfindlichen Ätz schutzschichten, wie sie in der Halbleitertechnil· verwendet werden, als photoempfindliches Mediurr bringt jedoch besondere Vorteile mit sich. Eint Photolackschicht manifestiert nämlich das aufgezeich nete Hologramm nach dem Belichten und Entwickelr als Reliefmuster-Phasenhologramm und kann daher al:

Mutteraufzeichnung dienen, mittels derer entwedei direkt oder indirekt durch Gießen oder Heißpresser Duplikatkopien hergestellt werden können. Die Dupli katkopien können entweder aus einem durchsichtiger Material, wie transparentem Vinylkunststoff, oder aus einem reflektierenden Material, wie mit einer reflektierenden Schicht überzogenem Vinylkunststoff, hergestellt werden.

In den F i g. 3 und 4 ist eine Einrichtung zui Wiedergabe eines reflektierenden Hologramms dargestellt, das nach dem an Hand von F i g. 1 und ί erläuterten Verfahren hergestellt worden ist, währenc die F i g. 5 und 6 eine Einrichtung zur Wiedergabe eine; transparenten Hologramms zeigen, das ursprünglich nach einem Verfahren hergestellt wurde, wie es oben ir Verbindung mit Fig. 1 und 2 erläutert worden ist V01 der näheren Erläuterung der Wiedergabeeinrichtunger soll jedoch noch kurz auf die Vorteile der »Quasi-Abbil dung« eingegangen werden:

Die Schärfentiefe Fd einer Linse ist durch die folgende Gleichung definiert:

./■ v.

wobei /"die Brennweite der Linse, A die Apertur der Linse und Λ die Wellenlänge des einfallenden Lichts 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-Hologramm zur Folge hat, daß bei der Wiedergabe des Hologramms, das normalerweise auf einem relativ weichen Material, wie einem Vinylkunststoff, aufgezeichnet ist und daher leicht durch Kratzer beschädigt 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 Hologrammaufzeichnungsträger ist dementsprechend geringer. Es hat sich ergeben, daß der effektive Abstandsbereich zwischen der Bildebene der Linse 30 und der photempfindlichen Oberfläche des Aufzeichnungsträgers 134 bis zum 20fachen der Schärfentiefe /j 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 um so besserer Näherung monochromatisch sein muß, je größer der Abstand ist.

Die in F i g. 3 dargestellte Wiedergabeeinrichtung für reflektierende Hologramme, wie sie mit der in F i g. 1 dargesfellten Apparatur hergestellt werden können, enthält einen reflektierenden Hologrammaufzeichnungsträger 300, welcher gleichzeitig mit divergenten Bündeln roten, grünen und blauen Lichts beleuchtet wird, von denen keines kohärent zu sein braucht. Ein Bündel 302 roten Lichts, 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 Farbanteiie des rekonstruierten Bildes des mehrfarbigen Objekts 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 weißen 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 F i g. 1 erläutert worden war, erfolgte die Aufzeichnung aller Hologramme, gleichgültig welchem 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.

Außerdem hatte der Winkel R zwischen der Hauptrichtung des Informationsbündels und der Hauptrichtung des Referenzbündels, die bei der Aufzeichnung

ίο der Hologramme verwendet wurden, in allen Fällen den gleichen Wert. Das Arbeiten mit einem festen Referenzbündelwinkel R spart Zeit und vereinfacht die Apparatur, da zwischen den aufeinanderfolgenden Belichtungen keine Verstellung erforderlich 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 Lichts kompensiert wird. Wenn z. B. der in der Apparatur gemäß F i g. 1 bei der Aufzeichnung der Hologramme verwendete Winkel R den Wert von 15° hatte und die mittlere Wellenlänge des blauen Wiedergabebündels 314 in der Einrichtung gemäß F i g. 3 im wesentlichen gleich der Wellenlänge des bei der Aufzeichnung des Hologramms verwendeten kohärenten Lichts ist, soll der mittlere Winkel des blauen Wiedergabebündels 314 bezüglich der Normalen zur Oberfläche des reflektierenden Hologrammaufzeichnungsträgers 300 also ebenfalls 15° betragen. Der Einfallwinkel für das grüne Wiedergabebündel 318 soll jedoch in der Größenordnung von 18° und der entsprechende Winkel für das rote Wiedergabebündel 302 soll in der Größenordnung von 22° liegen. Der

Grund hierfür ist, daß ein Rc = sin Xb-^-, und sin Rr = sin Rb 4^ ^sincl. wobei Rb, Rc und R_R die Einfallswinkel

des blauen, grünen bzw. roten Wiedergabebündels und Aa λα λκ die Wellenlängen des blauen, grünen bzw. roten Wiedergabebündels bedeuten.

Die im vorangehenden Absatz erläuterten Beziehungen zwischen dem blauen, grünen und roten Bündel sind in F i g. 4 genauer dargestellt, die die Lage der mittleren Richtung dieser Bündel in einer zur Zeichenebene senkrechten Ebene 4-4 in Fig.3 zeigt. Fig.4 zeigt ferner, daß die entsprechenden Meridionalwinkel des roten, grünen und blauen Bündels gleich den entsprechenden Meridionalwinkeln des verdrehbaren Hologrammhalters 132 in F i g. 1 sind, die bei der Aufzeichnung des den Rotanteil, Grünanteil bzw. Blauanteil darstellenden Hologramms verwendet wurden.

Das Erfordernis, daß die Krümmung der Wellenfronten der einfallenden Wiedergabebündel 302,308 und 314 (Fig.3) im wesentlichen gleich der Krümmung des Referenzbündels 138 (Fig. 1) sein soll, wird dadurch erfüllt, daß die fokussierten weißen Lichtquellen 304, 310 und 316 in einem geeigneten Abstand vom reflektierenden Hologrammaufzeichnungsträger 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 F i g. 3 eine vorgegebene feste Lage in bezug aufeinander haben. Außerdem sind, wie dargestellt, in entsprechenden festen Abständen vom reflektierenden 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 Hologrammaufzeichnungsträger 300 aufgezeichneten Hologramme definiert ist, auf eine ebene Fläche einer Linse 322 projiziert wird, die koaxial zur Projektionslinse 320 und in einem festen Abstand von dieser auf ihrer dem Hologrammaufzeichnungsträger 300 abgewandten Seite angeordnet ist. Die Linse 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 F i e,. 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 F i g. 5 dargestellte Wiedergabeeinrichtung für transparente Hologramme entspricht im wesentlichen der Einrichtung, die an Hand von F i g. 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

ίο 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 Kondensorlinse 510 enthält. In entsprechender Weise wird das 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 302,308 und 314 in Fig.3 konjugiert. Mit Ausnahme dieses Unterschieds sind die Beziehungen zwischen dem roten, grünen und blauen Lichtbündel im wesentlichen die gleichen wie zwischen den entsprechenden Lichtbündein der Einrichtung gemäß F i g. 3. F i g. 6 zeigt, wie das rote, grüne und blaue Lichtbündel 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 F i g. 3 ist Im übrigen entsprechen die Elemente der Einrichtung gemäß F i g. 5 denen der Einrichtung gemäß F i g. 3.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Aufzeichnen eines redundanten Mehrfarbenhologrammes in Form von mehreren überlagerten Teilfarbhologrammen, die den verschiedenen Farbanteilen einer mehrfarbigen Bildvorlage entsprechen und mittels kohärenter Lichtbündel aufgezeichnet sind, welches zur Rekonstruktion eines mehrfarbigen Bildes der Bildvorlage mit mehreren, nicht kohärenten Lichtbündeln unterschiedlicher Farbe beleuchtbar ist, mit einer Quelle für kohärentes Licht, das unter Bildung eines Objektbündels räumlich moduliert auf einen Aufzeichnungsträger fällt, und mit einer optischen Anordnung zum Erzeugen eines schräg verlaufenden, kohärenten Referenzbündels, das unter einem Winkel zum Objektbündel auf den Aufzeichnungsträger fällt, dadurch gekennzeichnet, daß als Objekte ebene Farbauszüge (124) entsprechend jeweils einem der verschiedenen Farbanteile der mehrfarbigen Bildvorlage vorgesehen sind, die zur Aufnahme der Teilfarbhologramme nacheinander in einer Objektebene angeordnet werden, daß das kohärente Aufnahmelicht hierbei jeweils die gleiche Wellenlänge hat, daß der Aufzeichnungsträger (134) in einer Halterungsvorrichtung gehaltert ist, die um eine senkrecht zu seiner Ebene verlaufende Achse in verschiedene Meridionalwinkellagen einstellbar ist, welche bei der Aufnahme der Teilfarbhologramme jeweils einem Farbauszug der Bildvorlage zugeordnet sind; daß zwischen den Farbauszügen (124) und dem Aufzeichnungsträger (134) eine Abbildungslinse symmetrisch zur Drehachse der Halterungsvorrichtung so angeordnet ist, daß der drehbare Aufzeichnungsträger (134) in einer Ebene liegt, die in einem vorgegebenen Abstand, der größer als Null ist und höchstens das 2Ofache der Schärfentiefe der Abbildungslinse beträgt, parallel zu einer Bildebene, die konjugiert zu der die Farbauszüge enthaltenden Objektebene ist, verläuft; daß das Referenzbündel durch eine Referenzbündellinse (112) auf den Aufzeichnungsträger (134) geworfen wird, und daß die Abbildungslinse (130) und die Referenzbündellinse (112) so bemessen und angeordnet sind, daß die Wellenfronten der Bündel, die den Aufzeichnungsträger beleuchten, bei diesem die gleichen Krümmungen haben.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der Abbildungslinse (130) und ihr Abstand von der Objektebene so gewählt sind, daß die Abbildungslinse den Beugungskegel überspannt, der von den kleinsten, noch aufzulösenden Elementen in den Farbauszügen (124) bei Beleuchtung durch das kohärente Licht (122) erzeugt wird.