DE2244010C3 - Vorrichtung zum Wiedergeben einer holographischen Aufzeichnungsfolge - Google Patents
Vorrichtung zum Wiedergeben einer holographischen AufzeichnungsfolgeInfo
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Description
35
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Wiedergeben einer holographischen Aufzeichnungsfolge
von einem die Aufzeichnungen in Form aufeinanderfolgender Einzel-Hologramme in kreis-
oder spiralförmiger Anordnung tragenden Aufzeichnungsträger, der durch eine Auslesestelle kontinuierlich
durchbewegbar ist, an der er von einem Wiedergabe-Strahlenbündel bestrahlt ist und dessen paralleles
Beugungslicht über eine optische Sammeleinrichtung auf eine in der Brennebene der Sammeleinrichtung
liegende fotoempfindliche Fläche einer Aufnahmekamera fokussiert ist.
Für die Wiedergabe holographischer Aufzeichnungsfolgen als Laufbildwiedergabe ist es bekannt
(DT-OS 2057795), die Hologrammfolge linear anzuordnen
und kontinuierlich wiederzugeben, wobei auf Grund einer teilweisen Überlappung der Einzel-Hologramme
auch zumindest teilweise Informationsanteile benachbarter Hologramme gleichzeitig zur Wiedergabe
kommen.
Die lineare Anordnung der Hologrammfolge beispielsweise auf einem Filmstreifen ist für die Vervielfältigung
und Handhabung in vieler Hinsicht ungünstig. Es ist deshalb bekanntgeworden (DT-AS
1497 565), die Einzel-Hologramme in kreis- oder spiralförmiger
Anordnung auf einer scheibenförmigen Platte anzubringen, die dann als Bildplatte abspielbar
ist. Sofern es sich bei den Hologrammen um Relief-Hologramme handelt, können die Platten durch Pressen
beliebig vervielfältigt werden. Für die Wiedergabe wird die Platte gedreht und langsam radial verschoben,
wo daß Hologramm um Hologramm in den Ben?ichdes
Wiedergabe-Strahlenbündels kommt, Für den Fall benachbarter Einzel-Hologramme ergibt sich
wegen des Hologrammversatzes in der Plattenebene eine gewisse Doppeldarstellung der Wiedergabebilder,
die zu einem Flimmern führt. Diese Erscheinung läßt sich.in bekannter Weise (DT-OS 1497922) mit
Hilfe einer Korrekturlinse beheben, die die parallelen Wiedergabestrahlen der sich überlappenden HoIograniime
jeweils in einem Punkt sammelt.
Jedoch stellt sich bei der kreis- oder spiralförmigen Anordnung der Einzel-Hologramme am beispielsweise
plattenförmigen Aufzeichnungsträger bei dessen Drehung zwischen den sich überlappenden HoIogrartimen
ein gewisser Winkelfehler ein. Die flächenmäßig zur Deckung gebrachten Hologramm-Wiedergaben
sind gegeneinander verdreht, was bei der kontinuierlichen Abspielung zu einem Zittern des
wiedergegebenen Bildes führt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Zittern des wiedergegebenen Bildes bei der stetigen
Wiedergabe des kontinuierlich gedrehten plattenförmigen Aufzeichnungsträgers zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Korrektur der Winkelabweichung benachbarter
Einzel-Hologramme die optische Sammeleinrichtung ein unsymmetrisch zur optischen
Achse gekrümmtes, strahlablenkendes Korrektur-Element aufweist. Da das strahlablenkende Korrekturelement
gekrümmt, also zur optischen Achse unsymmetrisch ausgebildet ist, ändert sich der Brechungs-
bzw. Reflexionswinkel für den Strahl stetig mit einer Änderung der Mittelachse.
Das Korrekturelement kann nach Anspruch 2 oder 3 in Form einer Linse oder einer Reflexionsplatte verwirklicht
sein, in letzterem Fall ergibt sich gemäß Anspruch 4 eine einfache Möglichkeit der empirischen
Justierung der Korrektur. Hierdurch lassen sich gleichzeitig sowohl die Verschiebung des Hologramms
in der Ebene des Aufzeichnungsträgers als auch die Hologrammdrehung kompensieren, so daß eine erstklassige
Bildwiedergabe erhalten wird.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnähme
auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine perspektivische Schrägansicht der bekannten Anordnung bei der Hologrammaufzeichnung,
Fig. 2 eine perspektivische Schrägansicht der bekannten Anordnung bei der Hologrammwiedergabe,
Fig. 3 eine perspektivische Schrägansicht zur Erläuterung
der Beseitigung eines Winkelfehlers bei der Wiedergabe von einer sich drehenden Aufzeichnungsplatte,
Fig. 4(A) und 4(B) Darstellungen zur Erläuteruni
der in Fig. 3 dargestellten Maßnahme,
Fig. 5 eine perspektivische Schrägansicht einer ge
krümmten Linse zum Kompensieren des Winkelfeh lers, und
Fig. 6(A) und 6(B) eine Schnittansicht bzw. eim Vorderansicht einer Reflexionsvorrichtung zun
Kompensieren eines Versatzfehlers und des Winkel lehlers.
In der Zeichnung und Beschreibung sind folgend Bezugszeichen für folgende Teile verwendet:
11 Laser;
12 vom Laser 11 erzeugter Laserstrahl;
13 Strahlverzweigung;
14 reflektierender Spiegel;
15 Linse;
16 aufzunehmender Originalbildfilm·
17 Filmbild auf den Film 16;
18 Linse;
19 kreisförmige photographische Trockenplatte zum Aufnehmen von Hologrammen;
21 Linse;
22 auf die Trockenplatte 19 auf treffender Objektstrahl;
23 auf die Trockenplatte 19 auftreffender Referenzstrahl;
24 ein Hologramm auf der Trockenplatte 19, das dem Filmbild 17 entspricht;
27 Wiedergabe-Laser;
28 vom Wiedergabe-Laser 27 erzeugter Laserstrahl;
29 Linse;
30 kreisförmige Hologrammplatte;
31 Bild des wiedergegebehen Hologramms; *°
31' Bild des wiedergegebenen Hologramms nach
Verdrehung der Platte;
32 von dem einen Bild 31 des wiedergegebenen Hologramms erzeugtes informationstragendes
Licht; as
33 optische Achse des wiedergegebenen Lasers;
35 Wiedergabe-Fernsehkamera;
36 Linse;
40 die optische Achse des informationstragenden Lichts vom Bild 31;
40'die der optischen Achse 40 entsprechende Achse zur Zeit, da das Bild 31 nach 31' gewandert
ist;
41 dem Bild 31 entsprechendes wiedergegebenes Bild;
41' dem Bild 3Γ entsprechendes ohne eine Linse 42 reproduziertes Bild;
42 Linse zum Kompensieren der Drehung;
43 gekrümmte Linse zum Kompensieren des Drehungs-Winkelfehlers;
44 L-förmiger Montageteil;
45 metallene Reflektorplatte;
46, 47 Schrauben;
46, 47 Schrauben;
48 Gewindefassung;
49 Schraube. Beim bekannten Aufzeichnen von spiralförmig auf
einer Platte angeordneten Hologrammen erzeugt gemäß Fig. 1 ein Laser 11, beispielsweise ein Helium-Neon-GasrLaser,
ein Laserstrahlbündel 12, das von einer Strahlverzweigung 13 gespalten wird. Einer der
Teilstrahlen wird als Referenzstrahl und der andere als Objektstrahl verwendet. Der Objektstrahl wird
durch einen Spiegel 14 in seiner Richtung umgelenkt und durch eine Linse 15 gebündelt oder gestreut. Als
gebündelter Strahl beleuchtet er von einem Objekt in Form eines Films 16, der aufgenommen werden
soll, ein Filmbild 17. Weiterhin wird durch eine Linse einer entsprechenden Charakteristik das gebeugte,
von jedem Punkt des Filmbilds 17 ausgehende Licht jeder Brechungsordnung parallel zum Objektstrahl
auf das auf einer kreisförmigen Photoplatte 19 aufgebrachte photoempfindliche Material aufgestrahlt.
Andererseits tritt ein durch die Strahlverzweigung erhaltener Referenzstrahl 23 durch eine Linse 21,
woraufhin der Objektstrahl 22 und der Referenzstrahl
23, die einen Winkel θ einschließen, auf der kreisförmigen Trockenplatte 19 an der Einstrahlstelle überlawerden
und dadurch ein Hologramm 24 bilden.
Die Linsen 15 und 21 dienen der Beeinflussung der Strahldurchmesser so, daß diese für das Filmbild 17
bzw. für den Bereich des Hologramms 24 eine geeignete Größe haben, sofern diesbezüglich eine Korrektur
erforderlich ist. Die einzelnen Hologramme werden auf der Platte 19 in kreis- oder spiralförmiger
Folge nacheinander angebracht.
Die Bildwiedergabe von den Hologrammen erfolgt an sich gemäß Fig. 2, wobei ein Wiedergabe-Laser
27 mit guter Kohärenz einen Laserstrahl 28 erzeugt, der von einer Kollimator-Linse 29 zu einem Parallellichtbündel
geeigneten Durchmessers geformt wird und ein zu reproduzierendes Hologramm 31 auf einer
Hologrammplatte 30 bestrahlt. Hierbei wird auf Grund der bekannten Wellenfront-Rekonstruktion
auf Grund des Primär-Beugungslichts ein informationstragendes Licht 32 im Winkel 0 zum Wiedergabe-Laserstrahl
28 bzw. dessen Achse 33 reproduziert. Dieses informationstragende Licht 32 fäilt durch
eine an einer Fernsehkamera 35 angebrachte Linse 36 auf einen photoelektrischen Umsetzer in der Kamera,
und das Objektbild wird in elektrische Signale umgewandelt. Durch eine Drehung und gegebenenfalls
gleichzeitige Radialbewegung der Platte 30 laufen die einzelnen Hologramme 31 stetig nacheinander
an der Abtaststelle durch und es entsteht der Eindruck eines beweglichen Films.
Der Einfluß eines Versatzes benachbarter sich bei der stetigen Wiedergabe überlappender Hologramme
in horizontaler und vertikaler Richtung durch die Drehung der Hologrammplatte 30 kann optisch auf
der Kameraröhrenfläche zu Null gemacht werden, wodurch die Bilder als kontinuierliche weitgehend
flimmerlose Darstellung reproduziert werden können. Da jedoch die den jeweiligen Filmbildern entsprechenden
Hologramme aufeinanderfolgend in kreisförmiger oder spiraliger Anordnung liegen, kommt bei
der Wiedergabe auf Grund der Bewegung des Hologrammbilds zur Verschiebung in horizontaler und
vertikaler Richtung auch die Drehung des Winkels in bezug zur Mittelachse des Hologramms hinzu. Die
Drehung und Verschiebung des wiedergegebenen Bildes auf Grund der Winkelverdrehung der Hologramme
ist in Fig. 3 und 4 dargestellt.
Im einzelnen wird dasselbe Wiedergabebündel, das auf zwei beispielsweise ausgewählte Bildelemente der
kontinuierlich und unter zeitweiser Überlappung aufeinanderfolgende Hologramme 31, 31' auf der Hologrammplatte
30 aufgestrahlt wird, gebeugt und nimmt optische Achsen entsprechend Strahlen 40,40' an. Die
Hologramme 31 und 31' haben zum Mittelpunkt 0 der Platte 30 den Zentrumswinkel 0. Ist keine Linse vorhanden,
so bewegt sich das wiedergegebene Bild auf der Kameraaufnahmefläche bogenförmig um einen
Mittelpunkt 0', der ein Schnittpunkt der Mittelachse 0-0' der Hologrammplatte 30 mit einer die Kameraaufnahmefläche
enthaltenden Ebene ist, mit einem Radius gleich dem Abstand zwischen der bildformendci
Stelle auf der Kameraaufnahmefläche und dem Mittelpunkt 0', sowie mit dem Zentrumswinkel 0 ,
der von den Hologrammen 31, 31' durchlaufen wird; sie werden also an den Bildformungsstellen zu wiedergegebenen
Bildern 41, 41'.
Es ist nun eine Linse 42 mit einer zentralen Achse, die mit dem Strahl 40 zusammenfällt, vorhanden, die
das Bild 4Γ zum Bild 41 zurückschiebt und die Wanderung der bildformenden Fläche auf Grund der Plattendrehung,
also das verbleibende Zittern des repro-
duzierten Bildes, reduziert. Die Kameraaufnahmefläche
enthält hierbei den Brennpunkt der Linse 42, wodurch zugleich die Bildformungsbedingungen der
B.eugungsstrahlen höherer Ordnung zufriedengestellt werden.
Ist die Linse 42 vollkommen rotationssymmetrisch, also ohne eigentliche »Krümmung«, und sind beim
Vorgang nach Fig. 3 die Strahlen 40 und 40' vollkommen parallel, so kommen die Bilder 41 und 41' auf
Grund der Linse 42 zur Deckung mit Ausnahme einer gewissen durch die Drehung um das Bildzentrum bewirkten
Verschiebung, die in Fig. 4 veranschaulicht ist. F i g. 4 (A) zeigt die Verschiebung auf der Kameraaufnahmefläche,
wenn die Linse 42 in Fig. 3 fehlt, und F i g. 4 (B) zeigt die Verschiebung bei Vorhandensein
der symmetrischen Linse 42. Die Strahlen 40 und 40' haben einen kleinen unterschiedlichen Winkel,
und der Zustand nach Fig. 4(B) enthält außer der Drehungskomponente 0den Effekt einer horizontalen
und vertikalen Restverschiebung. Für eine Bildwiedergabe höchster Qualität müssen diese beiden
Fehler vermieden werden. Zu diesem Zweck ist die Linse unsymmetrisch gekrümmt, etwa in Form einer
Linse 43 nach F i g. 5. Die Krümmung der Linse bringt eine Unsymmetrie zur optischen Achse mit sich, die
eine Zurückdrehung des Bilds mit fortschreitender Plattendrehung zur Kompensation der durch die Plattendrehung
bewirkten Bilddrehung zur Folge hat. Diese kompensierende gekrümmte Linse 43 ist zwischen
der kreisförmigen Hologrammplatte 30 und der Linse 36 angeordnet, so daß der Sammelpunkt des
wiedergegebenen Beugungsstrahls nullter Ordnung auf die Kompensationslinsenoberfläche fällt. Dreht
sich nun die Hologrammplatte 30, so verschiebt sich der Sammelpunkt auf Grund der Rotation und der
Durchtrittsort durch die Kompensationslinse 43 ändert sich stetig. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, kann
die kleine Winkeldifferenz der Strahlen 40 und 40' so ausgeglichen werden, daß sie von der Kompensationslinse
43 als parallele Strahlen zur gegebenenfalls weiterhin vorhandenen symmetrischen Linse 42 geworfen
werden, während gleichzeitig die Drehungskomponente nach Fig. 4(B) kompensiert wird. Es
kann also eine Kompensationslinse entworfen werden, die nahezu das gesamte verbleibende Zittern
ausschaltet.
Die Bcugungsstrahlen höherer Ordnung werden jedoch nicht auf die Kompcnsationslinsenoberflächc
fokussiert, sondern über eine kleine Flache verteilt,
Dieser Mangel kann minimalisiert werden, indem eine optische Vorkompensation für das auf die Photoplatte
auffallende Licht bei der Herstellung des Hologramms
durchgeführt wird. Die Stärke dieser Vorkompensation kann aus einer mathematischen Analyse bestimmt werden, Inder Praxis wird sie jedoch in zweckmäßiger Welse durch eine Simulation ermittelt, bei
der die Hologramm-Photoplatte weggelassen wird. Hierfür werden bei der Anordnung nach Flg. 1 der
Referenzstrahl und die Photoplatte weggelassen und an der Stelle der Photoplatte 24 werden die gekrümmte Kompcnsatlonsilnse 43, die Linse 42 und
die Kameraaufnahmefluche an derselben Stelle wie bei der Hologrammwiedergabe angeordnet; man kann
nun die Stellung der Linse 18 so beeinflussen, daß die Bildbeugungsstrahlen höherer Ordnung sich auf
dem Überwachungsschirm als wiedergegebenes Bild des Objekts sammeln. Hierdurch kann die Wiedergabe
des Bilds der auf der kreisförmigen Photoplatte befindlichen Hologrammreihe problemlos reproduziert
werden.
Die im Vorstehenden erwähnte Beschreibung bezieht sich auf Lichtbrechung, der Zweck kann jedoch
auch mit reflektiertem Licht unter Verwendung eines Spiegels erreicht werden, da konvexe und konkave
Linsen konvexen und konkaven Spiegeln entsprechen und die gekrümmte Linse wie etwa 43 ein Äquivalent
einer Reflexionsfläche mit einer bestimmten Krümmung darstellt. Ein Beispiel einer solchen Reflexionseinrichtung ist in den Fig. 6(A) und (B) dargestellt.
Im einzelnen zeigen F i g. 6 (A) den Querschnitt und Fig. 6(B) die Vorderansicht der Reflexionseinrich-
*° tung, bei der eine gekrümmte Fläche auf einer metallenen
Reflektorplatte 45 erzeugt wird, also einer Metallplatte od. dgl. mit einer Spiegelfläche. Die
Krümmung wird durch zwei Schrauben 46 und 47 erzeugt, die in einem L-förmigen Montageteil 44 ver-
»5 schraubt sind. Die Reflektorplatte 45 ist fest mit dem Unterteil des L-förmigen Montageteils 44 mit Hilfe
einer metallenen Gewindefassung 48 und einer Schraube 49 verbunden. Die Krümmung der Reflektorplatte
kann also durch Einstellen der Schrauben 46 und 47 justiert werden.
Diese reflektierende Vorrichtung kann an Stelle der gekrümmten Linse 43 nach Fig. 5 verwendet werden,
hierbei muß jedoch die optische Achse des nachgeschalteten Wiedergabesystems mit der Richtung des
vom Reflektor kommenden Strahls übereinstimmen. Bei dieser Justierung werden der Montagewinkcl
und die Krümmung der Platte so eingestellt, daß die Wanderung des Bilds bei der Reproduktion am kleinsten
wird. Im Experiment hat sich bestätigt, daß das Zittern auf Grund der Bilddrehung nur durch diese
Einrichtung leicht kompensiert wird.
Diese Verbesserung und die Erhöhung der Stabilität in der Bildqualität der Wiedergabevorrichtung zu
niedrigen Kosten für Hologramme kann auch bei der Vorrichtung erzielt werden, bei der das Farbmultiplexsignal
separiert wird, wodurch eine Aufnahmeplatte von Farbbildern entsteht. Hierbei können
Farbmultiplcxtechniken beispielsweise nach dem
NTSC-System, dem PAL-System oder nach der Polar-Sepuration
mit der Erfindung kombiniert werden, und es kann eine Aufnahmeplattc von Farbbildern
hergestellt werden.
wiedergegebenes Bild durch ein Beugungsbündel er-
' bebUndel durch die jeweiligen Hologramme 31 au
der Platte zur Kamera hindurchtritt und Bilder repro
duzlert. Ais anderes Verfahren können Bilder erhal
ten werden, Indem von den Hologrammen 31 reflek
tiertes Licht verwendet wird; in diesem Fall kann dl
Claims (4)
- Patentansprüche:I. Vorrichtung zum Wiedergeben einer holographischen Aufzeichnungsfolge von einem die Aufzeichnungen in Form aufeinanderfolgender Einzel-Hologramme in kreis- oder spiralförmiger Anordnung tragenden Aufzeichnungsträger, der durch eine Auslesestelle kontinuierlich durchbewegbar ist, an der er von einem Wiedergabe-Strahlenbündel bestrahlt ist und dessen paralleles Beugungslicht über eine optische Sammeleinrichtung auf eine iri der Brennebene der Sammeleinrichtung liegende fotoempfindliche Fläche einer Aufnahmekamera fokussiert ist, dadurch ge- »5 kennzeichnet, daß zur Korrektur der Winkelabweichung (0) benachbarter Einzel-Hologramme (31,31) die optische Sammeleinrichtung ein unsymmetrisch zur optischen Achse gekrümmtes, strahlablenkendes Korrektur-Element *° (43, 45) aufweist.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektur-Element eine gekrümmte Linse (43) ist.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrektur-Element eine gekrümmte Reflexionsplatte (45) ist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflexionsplatte (45) biegbar ist und durch an ihrer Rückseite angreifende Schrauben (46,47), die in einer Rückenplatte (44) verschraubt ist, in ihrer Krümmung justierbar ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP9058271 | 1971-11-15 | ||
JP46090582A JPS5119784B2 (de) | 1971-11-15 | 1971-11-15 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2244010A1 DE2244010A1 (de) | 1973-05-24 |
DE2244010B2 DE2244010B2 (de) | 1976-12-02 |
DE2244010C3 true DE2244010C3 (de) | 1977-07-28 |
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