DE2342444A1 - DEVICE FOR OPTICAL IMAGE GENERATION USING A DIFFUSE POINT THOLOGRAM - Google Patents
DEVICE FOR OPTICAL IMAGE GENERATION USING A DIFFUSE POINT THOLOGRAMInfo
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Description
Einrichtung zur optischen Bilderzeugung unter Verwendung eines diffusen Punkt-Hologrames Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur optischen Bilderzeugung unter Verwendung eines Punkt-Hologrames mit Beleuchtung durch diffuses Licht. Die hier verwendete Bezeichnung "Punkt-Hologram" bezieht sich auf ein Hologram, das unter Verwendung einer punktförmigen Lichtquelle zur Beleuchtung des Objektes erzeugt wird. Bei der Bildwiedergabe unter Verwendung eines Hologrames wird nach dem Stand der Technik.ein Gegenstandsbild, das während der Erzeugung des Hologrames aufgenommen worden ist, dadurch wiedergegeben, daß Licht auf die Ausgabeoberfläche des optischen Wiedergabesystems projeziert wird. Apparatus for optical imaging using a diffuse Dot Holograms The present invention relates to a device for optical imaging using a point hologram with illumination through diffuse light. As used herein, "dot hologram" is related on a hologram that uses a point light source for illumination of the object is generated. When reproducing images using a hologram is, according to the state of the art, an object image that is created during the generation of the Holograms have been recorded, reproduced by exposing light to the output surface of the optical reproduction system is projected.
Bei der Bilderzeugung unter Verwendung eines Punkt-Holograrnes wird im Gegensatz ein durchlässiger Gegenstand in den Projektionslichtstrahl zur Abbildung geschoben, und hierbei wird das Bild des so eingeführten durchlässigen Gegenstandes auf der optischen Ausgabeoberfläche erzeugt.When generating images using a dot hologram, in contrast, a permeable object in the projection light beam for imaging pushed, and thereby the image of the permeable object thus introduced becomes generated on the optical output surface.
Die zur Erzeugung eines Punkt-Hologrames verwendete punktförmige Lichtquelle sollte äußerst klein sein, damit das Bild des durchlässigen Gegenstandes auf der optischen Ausgabe oberfläche getreu wiedergegeben wird, wie aus folgender Überlegung zu ersehen ist. Im Hinblick auf die Tatsache, daß die OAF (optische Abbildungsfunktion) des optischen Systems, das sich aus dem Punkt-Hologram und Linsen zusammensetzt, über die gesamten räumlichen Frequenzbänder konstant ist, zumindest soweit, als die punktförmige Lichtquelle ein optimaler geometrischer "Runkt" ist, sollte die punktförmige Lichtquelle so klein wie möglich sein, damit die Komponente der räumlichen Frequenz, die in dem durchlässigen Gegenstand vorhanden ist, durch das optische Wiedergabesystem ohne Abschwächung abgebildet wird, und damit das Bild des durchlässigen Gegenstandes getreu auf der optischen Ausgabeoberfläche wiedergegeben wird. Nach dem Stand der Technik Wird bei einem Runkt-Hologram diese punktförmige Lichtquelle durch die Verwendung eines feinen Loches hergestellt. Je größer jedoch der Durchmesser des Loches ist, desto stärker wird die OAF eines solchen optischen Systemes scharf abgeschwächt un das wiedergegebene Bild ist notwendigerweise mit einer Vignettierung versehen. Um eine getreue Bildwiedergabe zu erhalten, muß das Loch daher einen kleinen Durchmesser haben. Entsprechend wird verlangt, daß die kohärente Lichtquelle eine relativ hohe Leistung hat, um genügend Licht zu erhalten, die Hologram-Platte zu belichten, die im allgemeinen von geringer Empfindlichkeit ist. Als Lichtquelle für diesen Zweck wird oft ein Laser verwendet, und die ErzeuJOu eines normalen Punkt-Hologrames hat den Nachteil, daß große und teure Laser verwendet werden müssen. The point-shaped used to create a point hologram Light source should be extremely small so that the image of the translucent object is faithfully reproduced on the optical output surface, as shown in the following Consideration can be seen. In view of the fact that the OAF (optical imaging function) the optical system, which is composed of the point hologram and lenses, is constant over the entire spatial frequency bands, at least as far as the point-like light source is an optimal geometrical "point" should be point light source to be as small as possible to allow the component the spatial frequency present in the permeable object by the optical reproduction system is imaged without attenuation, and thus the image of the permeable object faithfully reproduced on the optical output surface will. According to the prior art, this is point-shaped in a Runkt hologram Light source made by using a fine hole. The bigger, however the diameter of the hole, the stronger the OAF of such an optical becomes System is sharply attenuated and the reproduced image is necessarily with provided with a vignetting. In order to get a faithful image reproduction, you have to Hole therefore have a small diameter. Accordingly, it is required that the coherent light source has a relatively high power to receive enough light, to expose the hologram plate, which is generally of low sensitivity is. A laser is often used as a light source for this purpose, and the ErzeuJOu a normal point hologram has the disadvantage of using large and expensive lasers Need to become.
Um die Nachteile, mit denen das nkt-1Iologram nach dem Stand der Technik behaftet ist, zu übe.orlndenw sieht die vorliegende Erfindung ein optisches System; vor, das eine getreue Bilderzeu£rung ermöglicht, obgleich es ein feines Loch von relativ großem Durchmesser verwendet und eine im wesentlichen gleiche Wirksamkeit hat, wenn man es mit einem System vergleicht, das eine ontimale punktförmiáe Lichtquelle verwendet. Das Diffusions-Hologram nach dem Stand der Technik weist die folgenden Eigenschaften auf. Erstens ist die für das Hologram aufzunehmende Lichtintensität auf der Oberfläche einer Trockenplatte, die sehr gleichmäßig ist, gestreut und erhöht so das Maß der Diffusion. In order to avoid the disadvantages of the nkt-1Iologram according to the state of the Technology is afflicted, to be exercised, the present invention provides an optical System; that enables a faithful image production, although it is a fine one Hole of relatively large diameter is used and has essentially the same effectiveness if you compare it with a system that has an ontimal point-shaped light source used. The prior art diffusion hologram has the following Properties on. First is the light intensity to be recorded for the hologram on the surface of a drying plate, which is very even, scattered and raised so the degree of diffusion.
Zweitens gestattet der fotografische dynamische Bereich der aufzunehmenden Lichtintensität, daß das Hologram linear auf fotoempfindlichem Material aufgenommen und eine getreue Bildwiedergabe erleichtert wird. Drittens und schließlich ist eine Vielfachaufnahme des Hologrames infolge des bereits erwähnten hohen Maßes an Diffusion der aufgenommenen Informaticn möglich. Obwohl solch ein Vielfachaufnehmen im allgemeinen sogar möglich ist, wenn das Hologram nicht gestreutes Licht verwendet, so ist die Anzahl der Belichtungen begrenzt, wegen der besonders am unteren Frequenzband der Trockenplatte auftretenden Sättigung. Die Anzahl der Belichtungen kann durch die Verwendung eines Diffusions-Hologrames erhöht werden, das solche nachteiligen Sättigungseffekte vermeidet. Second, the photographic dynamic range permits that to be recorded Light intensity that the hologram recorded linearly on photosensitive material and faithful image reproduction is facilitated. Third and lastly is one Multiple exposure of the hologram as a result of the already mentioned high Measure Diffusion of the recorded information is possible. Though such a multiple recording is generally even possible if the hologram uses unscattered light, so the number of exposures is limited, especially because of the lower frequency band saturation occurring on the dry plate. The number of exposures can be through the use of a diffusion hologram can be increased, which is disadvantageous Avoids saturation effects.
Um die vorteilhaften Eigenschaften eines Diffusion's-Hologrames, wie es weiter oben im Zusammenhang mit einem Punkt-Hologram erwähnt worden ist, zu verwirklichen, wird erffrungsgern vorgesehen, daß .... (Kennzeichen von Anspruch 1).In order to take advantage of the advantageous properties of a diffusion hologram, such as to realize it above in connection with a dot hologram, it is provided that .... (characteristic of claim 1).
Das Punkt-Hologram, das ein der vorliegenden Erfindung entssrechendes optisches System (hier weiterhnn als Diffusions-Punkt-Hologram bezeichnet, um es von dem Punkt-Hologram nach dem Stand der Technik zu unterscheiden) verwendet, wird durch die folgenden Eigenschaften im Vergleich mit dem Punkt-Hologram nach dem Stand der Technik beschrieben. The dot hologram which is one according to the present invention optical system (hereinafter referred to as diffusion point hologram to it to be distinguished from the dot hologram according to the prior art) is used by the following properties compared with the prior art dot hologram the technology described.
Erstens beeinträchtigt ein größerer Durchmesser des Loches nicht eine getreue Bildwiedergabe, da das Loch, dem die Streuplatte gegenübersteht, einen weiteren räumlichen Frequenzgang hat, wegen der Eigenschaft dieser Streuplatte, als das Loch nach dem Stand der Technik ohne Verwendung einer Streuplatte.First, a larger diameter of the hole does not affect one Faithful image reproduction, as the hole that the diffuser plate faces is another has spatial frequency response, because of the property of this scattering plate, as the hole according to the prior art without the use of a diffuser plate.
Dieses hat den praktischen Vorteil, daß ein Laser von geringer Leistung und geringen Kosten verwendet werden kann, um das Diffusions-Funkt-Hologram erzeugen zu können. Zweitens kann die Bilderzeugung mit gleichmäßiger Lichtintensität von jedem ;,leinen Bereich des Hologrames erhalten werden, aufgrund der toten Diffusion, die eine besondere Eigenschaft des Diffusions-Punkt-ologrames im allgemeinen ist. Das gewöhnliche Punkt-Holcgram nach dem Stand der Technik ist mit einer gewissen Ortsgebundenheit der aufgenommenen Information behaftet,und so sind beispielsweise die Bilder, die einem Bereich nahe der optischen Achse und einem Außenbereich des gleichen Hologrames entsprechen voneinander etwas verschieden, was von der Aberration des Hologrames und einer komplizierten Amplituden--erteilung des aufzunehmenden Lichtes abhängt. Ein solcher Nachteil eines gewöhnlichen Punkt-Hologrames wird wirkungsvoll durch die Verwendung eines DiSfusions-Punkt-Hologrames behoben.This has the practical advantage that a laser of low power and low cost can be used to that Diffusion funct hologram to be able to generate. Second, it can produce images with uniform light intensity from each;, no area of the hologram can be preserved, due to the dead diffusion, which is a special property of the diffusion point ologram in general. The common prior art dot Holcgram is with some The recorded information is tied to location, and so are, for example the images corresponding to an area near the optical axis and an outer area of the same holograms correspond to each other slightly different, what of the aberration of the hologram and a complicated amplitude - allocation of the to be recorded Light depends. Such a disadvantage of an ordinary dot hologram becomes effective fixed through the use of a disfusion point hologram.
Drittens kann bei einem bekannten Verfahren der vielfachen Dilderzeuzung, dem ein vielfaches Punkt-Hologram durch hGuSige Belichtung für jede relative Lage des Loches und der Trockenplatte gebildet wird, die Verwendung des Diffusions-Punkt-Hologrames entsprechend der Erfindung die Nöglichkeit einer solchen Vervielfachung aufgrund der gleichen Überlegungen verbessern, wie sie weiter oben im Zusammenhang mit dem Diffusionskilogram angestellt worden sind.Thirdly, in a known method of multiple generation of dildos, a multiple point hologram through good exposure for each relative position of the hole and the dry plate is formed, the use of the diffusion point hologram according to the invention, the possibility of such a multiplication due to the same considerations as discussed above in connection with the Diffusion kilogram have been employed.
Anhand der beiliegenden Figuren werden erfindungsgemäße Ausführungsformen beschrieben, wobei Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systems zur Punkt-Hologram-Erzeugung nach der Art der Fourier-Transformation zeigt, wobei mit diffusem Licht beleuchtet wird, Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systems in einem Bilderzeuger des Fraunhofer-Types zeigt, wobei ein Diffusions-Punkt-Hologram für einen durchlässigen Gegenstand verwendet wird, Fig. Da, 3b und nc die Fourier-Transformatíon der tT-Funktion, der Kreisfunktion und einer Zufallsfunktion zeigen, Fig. 4 eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systems in einem Bilderzeuger des Fresnel-Types zeigt, wobei ein Diffusions-Punkt-Hologram für einen durchlässigen Gegenstand verwendet wird, Fig. 5 eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systems in einer Vorrichtung zeigt, um einen Abbildungsgegenstand inkohärent zu beleuchten, Fig. 6 eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systems in einer Beleuchtungsvorrichtung für einen reflektierenden Abbildungsgegenstand zeigt.Embodiments according to the invention are illustrated with the aid of the accompanying figures described, FIG. 1 showing a preferred embodiment of an optical system shows for point hologram generation in the manner of the Fourier transform, where is illuminated with diffuse light, Fig. 2 shows a preferred embodiment of a optical system in an imager of the Fraunhofer type shows, where a Diffusion point hologram is used for a permeable object, Fig. Da, 3b and nc the Fourier transform the tT function, the circular function and a random function, FIG. 4 shows a preferred embodiment of an optical system in a Fresnel-type imager shows using a diffusion point hologram for a transmissive article Fig. 5 shows a preferred embodiment of an optical system in a device shows, in order to illuminate an imaging object incoherently, FIG. 6 shows a preferred one Embodiment of an optical system in a lighting device for a shows reflective imaging object.
Entsprechend Fig. 1 wird ein aus einer kohärenten Lichtquelle 1 herkommender Lichtstrahl durch eine Linse 2 vergrößert und durch eine Linse 3 in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt. Nachdem der Lichtstrahl durch eine halbversilberte Platte 4 hindurchgegangen ist, fällt er auf eine Streuplatte 5 auf, die senkrecht zur optischen Achse angeordnet ist. Eine kleine Offnung 6a ist auf der optischen Achse dicht neben der Streuplatte 5 angeordnet. Der Durchmesser der kleinen Öffnung 6a muß optimal zur Bilderzeugung ausgelegt werden, da der Durchmesser der kleinen Öffnung 6a umgekehrt proportional zu der Stärke des Auftretens eines fleckigen Untergrundmusters bei der Bilderzeugung ist und ebenso umgekehrt proportional ist zum Auflösungsvermögen.According to FIG. 1, a light source 1 is produced from a coherent light source Light beam enlarged through a lens 2 and through a lens 3 into a parallel one Light beam converted. After the light beam through a half-silvered plate 4 has passed through, it falls on a diffuser plate 5 which is perpendicular to the optical Axis is arranged. A small opening 6a is close next to it on the optical axis the scattering plate 5 arranged. The diameter of the small opening 6a must be optimal for imaging because the diameter of the small opening 6a is reversed proportional to the strength of the appearance of a mottled background pattern of imaging and is also inversely proportional to resolving power.
Diffuses aus der kleinen Öffnung 6a austretendes Licht fällt nun auf die Linse 7, die sich von der kleinen Öffnung 6a im Abstand der Brennweite f7 der Linse 7 befindet und das durch die Linse 7 hindurchgegangene Licht fällt auf ein lichtempfindliches Material 8 auf, das im hinteren Brennpunkt der Linse 7 senkrecht zur optischen Achse angeordnet ist. Das von der halbversilberten Platte 4 reflektierte parallele Licht wird von einem Spiegel 9 zurückgeworfen und fällt auf das lichtempfindliche Material 8 als Bezugslichtstrahl unter einen Winkel e bezuglich der optischen Achse auf.Diffuse light emerging from the small opening 6a is now noticeable the lens 7, which is spaced from the small opening 6a the Focal length f7 of the lens 7 is located and the light that has passed through the lens 7 falls on a photosensitive material 8, which is in the rear focus of the Lens 7 is arranged perpendicular to the optical axis. That of the half-silvered one Plate 4 reflected parallel light is reflected by a mirror 9 and falls on the photosensitive material 8 as a reference light beam at an angle e with respect to the optical axis.
Der Objektlichtstrahl, der von der kleinen Öffnung 6a herkommt, interferiert mit dem Bezugslichtstrahl, um ein Interferenzmuster auf dem lichtempfindlichen Material 8 zu bilden. Das lichtempfindliche Material 8 kann entwickelt werden, um ein Punkt-Hologram des Fourier-Transformations-Tapes zu erhalten, wenn es mit diffusem Licht beleuchtet wird. Darauf wird sich weiterhin als Diffusions-Punkt-Hologram bezogen. Die Durchdringungsfähigkeit der Amplitude T (x) dieses Diffusions-Punkt-Hologrammes wird durch die folgende Gleichung (1) ausgbedrückt: T(x) ß T0 + 3 Aezp ( - ik sin G) + F {P(u)} (1) Zur Vereinfachung wird die Durchdringungskraft der Amplitude durch eine lineare Koordinate ausgedrückt. x ist eine Koordinate auf dem Diffusions-Punkt-Hologram. T0 und B sind Konstanten, die nur von dem lichtempfindlichen Material 8 und dem Entwicklungsverfahren abhängen. A ist eine Amplitude des Bezugslichtes, k ist eine Wellenzahl des Bezugslichtes und @ ist ein Winkel zwischen dem Bezugslicht und der optischen Achse. u ist eine Koordinate der kleinen oeffnung 6a, P(u) ist eine Durchdringungskraft der Amplitude der kleinen Öffnung 6a in Verbindung mit der Streuplatte 5 und F ist ein Operator der Fourier-Transformation. The object light beam coming from the small opening 6a interferes with the reference light beam to form an interference pattern on the photosensitive material 8 to form. The photosensitive material 8 can be developed to be a dot hologram of the Fourier transform tape when illuminated with diffuse light will. This will continue to be referred to as a diffusion point hologram. The penetration ability the amplitude T (x) of this diffusion point hologram is given by the following Equation (1) expressed: T (x) ß T0 + 3 Aezp (- ik sin G) + F {P (u)} (1) Zur The penetration force of the amplitude is simplified by a linear coordinate expressed. x is a coordinate on the diffusion point hologram. T0 and B are Constants used only by the photosensitive material 8 and the developing method depend. A is an amplitude of the reference light, k is a wavenumber of the reference light and @ is an angle between the reference light and the optical axis. u is a coordinate of the small opening 6a, P (u) is a penetration force of the The amplitude of the small opening 6a in connection with the diffusion plate 5 and F is a Fourier transform operator.
In Fig. 2 wird ein Lichtstrahl, der. von der kohärenten Lichtquelle 1 herkommt, durch die Linse 2 vergrößert und durch die Linse 3 in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt. Die weite dieses parallelen Lichtstrahles ist ausreichend, um den durchlässigen Gegenstand 10 zu bedecken. Der parallele Lichtstrahl verläßt den durchlässigen Gegenstand 10 in der Form eines Fraunhofersch gestreuten Lichtstrahles und fällt auf das Diffksions-Punkt-Hologram 12 auf. Der Winkel, der zwischen der optischen Achse, die durch die kohärente Lichtquelle 1, die Collimator-Linsen 2 und 3, den durchlässigen Gegenstand 10 und die Linse 11 definiert ist und der optischen Achse, die durch das Diffusions-Punkt-Hologram 12, die Linse 15 und eine Ausgangsoberfläche 14 definiert ist, wird genauso groß ausgewählt, wie der Einfallswinkel @ g des des Bezugslichtes in dem optischen System, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.In Fig. 2, a light beam that. from the coherent light source 1 comes from, enlarged by the lens 2 and by the lens 3 in a parallel Light beam converted. The width of this parallel light beam is sufficient, to cover the permeable article 10. The parallel beam of light leaves the permeable object 10 in the form of a Fraunhofer scattered light beam and falls on the diffraction point hologram 12. The angle between the optical axis generated by the coherent light source 1, the collimator lenses 2 and 3, the transmissive article 10 and the lens 11 is defined and the optical Axis passed through diffusion point hologram 12, lens 15 and an exit surface 14 is defined, is selected to be the same size as the angle of incidence @ g of the reference light in the optical system as shown in FIG.
Eine Amplitude des auf das Diffusions-Punkt-Hologram 12 einfallenden Lichtes kann ausgedrückt werden durch F {S(v)0 (ik sin ) wo S(v) eine Amplitudendurchdringungskraft des durchlässigen Gegenstandes 10 bedeutet (v bedeutet eine Koordinate des durchlässigen Gegenstandes 10). Von dem von dem Diffusions-Punkt-Hologram 12 ausgesandten Licht, wird nur das primäre Streu-Licht wieder von der Linse 13 Fourier-transformiert und eine Amplitude H(w) des in der hinteren Brennebene der Linse 13 erhaltenen Lichtes (d. h. der Ausgate-oberfläche 14) wird durch die folgende Gleichung (2) beschrieben: H(W) = A . B.F [F{P(u)}.F{S(v)] ........... (2) wo w eine Koordinate der Ausgabe-oberfläche 14 bedeutet. Angenommen, daß die kleine Öffnung 6a einen optimalen geometrischen Punkt darstellte und keine Streuplatte 5 (s. Fig. 1) bei der Punkt-Hologram-Erzeugung vorhanden wäre, wäre die Amplituden-Durchdringungskraft der kleinen Öffnung in der Gleichung (2) eine ; -Funktion (u). Entsprechend kann die Gleichung (2) in folgender Weise ausgedrückt werden: H(w) = A-BSt - v) . ---, (3) Es geht aus der Gleichung (3) hervor, daß der durchlässige Gegenstand 10 auf der Ausgabeoberfläche 14 scharf und getreu abgebildet wird. Fig. Da, 3b und 3c zeigen dies bezüglich des Fourier-Spektrums F{P(uÜ der Durchdringungskraft P(u) der kleinen Öffnung.An amplitude of the incident on the diffusion point hologram 12 Light can be expressed by F {S (v) 0 (ik sin) where S (v) is an amplitude penetration force of the permeable object 10 means (v means a coordinate of the permeable Item 10). From the light emitted by the diffusion point hologram 12, only the primary scattered light is Fourier-transformed again by the lens 13 and an amplitude H (w) of the light obtained in the back focal plane of the lens 13 (i.e. the gate out surface 14) is described by the following equation (2): H (W) = A. B. F [F {P (u)}. F {S (v)] ........... (2) where w is a coordinate of the output surface 14 means. Assume that the small opening 6a has an optimal geometric Point represented and no scattering plate 5 (see Fig. 1) in the point hologram generation were present, the amplitude penetration force would be the small opening in the equation (2) one; Function (u). Accordingly, equation (2) can be used in the following manner expressed as follows: H (w) = A-BSt - v). ---, (3) It follows from equation (3), that the permeable article 10 on the dispensing surface 14 is sharp and true is mapped. Figures Da, 3b and 3c show this with respect to the Fourier spectrum F {P (uÜ the penetration force P (u) of the small opening.
Fig. da zeigt das Fourier-Spektrum F {#(u)} bezüglich eines optimalen Punkt-Hologrames, worin F{(u)3 >3 = 1 über dem gesamten Frequenzbereich ist. Soweit als Fig. 3a betroffen ist, kann der durchlässige Gegenstand 10 getreu auf der Ausgabeoberfläche 14 wiedergegeben werden. Es ist jedoch praktisch unmöglich, ein solches optimales Punkt-Hologram herzustellen, und die kleine Öffnung 6a (s. Fig. 1) hat eine gewisse Ausdehnung. Ohne Streuplatte kann in diesem Fall die Durchdringungskraft der kleinen Öffnung 6a ausgedrückt werden durch circ (usa) worin a der Radius der kleinen Öffnung 6a bedeutet circ (U/a) = 1 (|u/a|# 1), und circ (u/a) = O (|u/a|>1). Das Spektrum einer solchen kleinen Öffnung zeigt daher eine scharfe Abschwächung in dem oberen Raumfrequenzbereich, wie es auf der Fig.3b gezeigt wird. Der höhere Frequenzbereich, der in dem durchlässigen Gegenstand 10 enthalten ist, ist abgeschnitten und das Resultat ist eine Bildwiedergabe auf der Ausgabe oberfläche 14, die eine Vignettierung aufweist. Obgleich die Wiedergabe sogar in dem höheren Raumfrequenzbereich möglich wäre, wenn der Durchmesser der kleinen Öffnung verringert wird, wie es weiter oben erwähnt wurde, müßte die Lichtquelle eine hohe Leistung haben, und dies würde praktisch bedeuten, daß die Punkt-Holograme äußerst begrenzt sind.Fig. Da shows the Fourier spectrum F {# (u)} with respect to an optimal Point holograms, where F {(u) 3> 3 = 1 over the entire frequency range. As far as Fig. 3a is concerned, the permeable article 10 can faithfully the output surface 14 can be reproduced. However, it is practically impossible to produce such an optimal point hologram, and the small opening 6a (see Fig. Fig. 1) has a certain expansion. Without a diffuser the penetration force can in this case of the small opening 6a can be expressed by circ (usa) where a is the radius of the small opening 6a means circ (U / a) = 1 (| u / a | # 1), and circ (u / a) = O (| u / a |> 1). The spectrum of such a small opening therefore shows a sharp attenuation in the upper spatial frequency range, as shown in Fig.3b. The higher one Frequency range contained in the permeable article 10 is cut off and the result is an image reproduction on the output surface 14, the one Has vignetting. Although the reproduction even in the higher spatial frequency range would be possible if the diameter of the small opening is reduced as it continues As mentioned above, the light source would have to be of high power, and so would practically mean that the dot holograms are extremely limited.
Das Verfahren, das Diffusions-Punkt-Hologram entsprechend der Erfindung zu verwenden, liegt darin, daß der Durchmesser der kleinen Öffnung ein wenig größer als der des Lasers von geringer Leistungsabgabe3 der im Handel billig zu erhalten ist, ausgewählt wird, und daß die Streuplatte in unmittelbarer Nähe der kleinen Öffnung angeordnet ist, um die Charakteristik im höheren Raumfrequenzbereich zu verbessern.The method, the diffusion point hologram according to the invention to use is that the diameter of the small opening is a little larger than that of the low-power laser3 that can be obtained cheaply on the market is selected, and that the diffuser plate is in close proximity to the small Opening is arranged to increase the characteristic in the higher spatial frequency range to enhance.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5c wird nun die Wirkungsweise dieser Diffusionsplatte beschrieben. Das Spektrum, das die Kombination aus kleiner Öffnung und Diffusionsplatte verläßt, wie es in Fig. 3c dargestellt ist, hat einen weiteren räumlichen Frequenzbereich, als das Spektrum, wie es in Fig. 5b gezeigt ist und ist näherungsweise gleichwertig mit dem Spektrum der optimalen kleinen Öffnung (s. Fig. 3a). Das bedeutet, daß eine getreue Abbildung des durchlässigen Gegenstandes 10 wirkungsvoll durch die Verwendung des Diffusions-Punkt-Hologrames 12 erhalten werden kann und daß, wie vorhergehend darauf hingewiesen wurde, die wesentliche Zielsetzung der Erfindung ein Bild von hoher Auflösungskraft zu erhalten erzielt werden kann durch die Verbreiterung der Durchdringungskraft der Streuplatte, sogar wenn die kleine Öffnung einen etwas größeren Durchmesser aufweist. Es wird darauf hingewiesen, daß das unter der Verwendung eines Diffusions-Punkt-Hologrames erhaltene Bild andererseits mit einer Vignettierung versehen wäre, (siehe die kleinen Zacken auf dem Spektrum der Fig. 3c), was von der Streucharakteristik dieser Streuplatte herkommt. Diese Vignettierung, die die Abbildung negativ beeinflußt, kann dadurch entfernt werden, daß ein Verfahren zur Bilderzeugung mit inkohärentem Licht verwendet wird, wie es weiter unten näher beschrieben werden wird. The operation of this diffusion plate will now be described with reference to FIG. 5c described. The spectrum that the combination of small opening and diffusion plate leaves, as shown in Fig. 3c, has a further spatial frequency range, than the spectrum as shown in Fig. 5b and is approximately equivalent with the spectrum of the optimal small opening (see Fig. 3a). That means that one faithful image of the permeable article 10 effectively through the use of the diffusion point hologram 12 can be obtained and that, as before It has been pointed out that the main objective of the invention is a picture of To obtain high resolving power can be achieved by widening the Penetration force of the diffuser plate, even if the small opening is a bit larger Has diameter. It should be noted that using a On the other hand, the image obtained from diffusion point holograms has vignetting would be provided (see the small spikes on the spectrum of Fig. 3c) what of the scattering characteristics of this scattering plate comes from. This vignetting that the Figure negatively affected can be removed by having a method for Incoherent light imaging is used, as further described below will be.
Das in Fig. 2 gezeigte optische System dient zur Erzeugung eines optischen Bildes, bei dem nach Fraunhoferscher Art gestreutes Licht des durchlässigen Gegenstandes 10 auf das Diffusions-Punkt-Hologram 12 gelenkt wird. Als ein anderes Verfahren zur Bilderzeugung, könnte nach Fresnelscher Art gestreutes Licht des durchlässigen Gegenstandes 10 auf das Diffusions-Punkt-Hologramm 12 gerichtet werden, und eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systemes für einen solchen Fall wird in Fig. 4 dargestellt.The optical system shown in Fig. 2 is used to generate an optical Image in which the light from the permeable object is scattered in the Fraunhofer style 10 is directed onto the diffusion point hologram 12. As a different procedure for image generation, could transmit light scattered in the Fresnel way Object 10 are directed to the diffusion point hologram 12, and a preferred embodiment of an optical system for such a case shown in FIG.
Der aus der kohärenten Lichtquelle 1 austretende Lichtstrahl wird durch die Linsen 2 und 5 vergrößert und in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt, der wiederum auf den durchlässigen Ge-Gegenstand 10 auffällt und daraufhin wird ein Bild des durchlssigen Gegenstandes 10 durch die Linse 13 auf der Ausgabeoberfläche 14 gebildet, so wie es in der Ausführungsforn der Fig. 2 dargestellt ist. Es wird darauf hingewiesen, daß der durchlässige Gegenstand 10 und die Ausgabeoberfläche 14 zueinander in bezug auf die Linse 17 konjugiert sein müssen. Vergl,ichen mit den Verfahren der Bilderzeugung nach der Fraunhoferschen Art (Fig. 2), ist das nach der Fresnelschen Art durch die zwei folgenden Gesichtspunkte charakterIsiert. Erstens, ein optischer Aufbau kann im zweiten Fall vereinfacht werden (Fig. 2), da die Linse 11 zwischen dem durchlässigen Gegenstand 10 und dem Diffusions-Punkt-Hologram 12 weggelassen werden kann, während eine praktische Anpassung des optischen Systems in seinem Aufbau vorteilhaft dadurch erhöht werden kann, daß der Abstand zwischen dem durchlassigen Gegenstand lo und dem Diffusions-Punkt-Hologram 12 frei gewählt werden kann. Zweitens, der durchlässige Gegenstand 10 kann auf der optischen Achse verschoben werden um ein Spektrum des davon auf der Ausgabeoberfläche 14 erzeugten Bildes zu verändern, dies ist bei einem allgemeinen Hologram der Fresnelschen Art möglich, um dadurch Weiche und Härte des Bildes in vorteilhafter Weise für den BildentwicklungBprozeB einzustellen.The light beam emerging from the coherent light source 1 becomes enlarged by lenses 2 and 5 and converted into a parallel light beam, which in turn falls on the permeable Ge object 10 and then becomes an image of the transmissive article 10 through the lens 13 on the output surface 14 formed, as shown in the embodiment of FIG. It will it should be noted that the permeable article 10 and the dispensing surface 14 must be conjugate to one another with respect to the lens 17. Compared to the process of image generation according to the Fraunhofer type (Fig. 2), this is after of the Fresnel kind characterized by the following two points of view. First, an optical structure can be simplified in the second case (Fig. 2), since the lens 11 between the permeable article 10 and the diffusion point hologram 12 can be omitted while a practical adjustment of the optical system can be advantageously increased in its structure that the distance between the permeable object lo and the diffusion point hologram 12 are freely selected can be. Second, the transmissive article 10 can be on the optical axis are shifted by a spectrum of that generated on the output surface 14 Changing the image is a general Fresnel type of hologram possible to thereby make the image soft and hard in an advantageous manner for the image development process to adjust.
Es gibt zwei Verfahren, um die Vignettierung zu entfernen, die ein bedeutender Nachteil ist, dem man bei dem Diffusions-Punkt-Hologram-Verfahren begegnet. Die erste Methode besteht darin, daß eine inkohärente quasimonochromatische Lichtquelle statt der kohärenten Lichtqua,lle 1 (s. Fig. 2 und 4) in dem optischen System zur Bilderzeugung verwendet wird, und die zweite Methode ist dadurch gegeben, daß die kohärente Lichtquelle 1 verwendet wird und daß eine drehbare Streu -Platte unmittelbar vor dem durchlässigen Gegenstand 10 angeordnet ist. Diese Methoden können bei jedem optischen System entweder nach der Fraunhoferschen Art oder nach der Fresnelschen Art angewendet werden. Obgleich ein normales Hologram nicht mit inkohärentem Licht wiedergegeben werden kann, kann aber ein Pankt-Hologram erfolgreich durch inkohärentes Licht wiedergegeben werden. Eine bevorzugte Ausführungsform der zweiten Methode wird in Fig. 5 gezeigt. Ein Lichtstrahl, der von der kohärenten Lichtquelle 1 erzeugt wird, wird durch die Linsen 2 und 5 vergrößert und in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt, der wiederum auf eine scheibenförmige Streuplatte 5a auftrifft, die einen größeren Radius als der Durchmesser des parallelen Lichtstrahles hat. Der Mittelpunkt dieser scheibenförmigen Streuplatte 5a ist von der optischen Achse entfernt und die scheibenförmige Streupiatte 5a wird durch einen Motor 15 gedreht. Der Lichtstrahl, der die schelbenförmige sich drehende Streuplatte 5a verläßt, fällt im optischen System der Bilderzeugung auf den durchlässigen Gegenstand XG, wie es in den Fig. 2 und 4 gezeigt ist, und man erhalt dadurch eine optische Abbildung auf der Ausgabeoberfläche 14, die vollkommen frei von einer Vignettierung ist. Das Auflösungsvermögen des sp erhaltenen Abbildes, ist wesentlich größer als das, das man bei der Beleuchtung mit einfachem diffusem Licht erhält.There are two methods to remove the vignetting, the one A significant disadvantage is encountered with the diffusion point hologram process. The first method is that an incoherent quasi-monochromatic light source instead of the coherent light source 1 (see FIGS. 2 and 4) in the optical system for Imaging is used, and the second method is given by the coherent light source 1 is used and that a rotatable diffuser plate directly is arranged in front of the permeable article 10. These methods can work for anyone optical system either according to the Fraunhofer type or according to the Fresnel type Kind be applied. Although a normal hologram does not use incoherent light can be played back, but a Pankt hologram can be successful through incoherent Light can be reproduced. A preferred embodiment of the second method is shown in FIG. A light beam generated by the coherent light source 1 is enlarged by the lenses 2 and 5 and into a parallel beam of light converted, which in turn impinges on a disc-shaped diffuser plate 5a, which has a larger radius than the diameter of the parallel light beam. Of the The center of this disc-shaped diffusion plate 5a is removed from the optical axis and the disc-shaped scattering plate 5 a is rotated by a motor 15. The ray of light which leaves the disc-shaped rotating diffusion plate 5a, falls in the optical The image formation system on the transmissive article XG as shown in Figs. 2 and 4, and thereby an optical image is obtained on the output surface 14, which is completely free from vignetting. The resolving power of the sp the image obtained is much larger than that obtained with the illumination with simple diffused light.
Obgleich der Abbildungsgegenstand,der in dem Diffusions-Punkt-Hologram-Verfahren verwendet wurde, bisher als ein durchlässiger Gegenstand beschrieben worden ist (so wie ein zweidimensionales Muster, das auf einem Film festgehalten worden ist), ist es auch möglich, ein Bild eines reflektierenden Abbildungsgegenstandes zu erzeugen; Eine bevorzugte Ausführungsform eines optischen Systems, das ein Abbild von einem reflektierenden Abbildungsgegenstand erzeugen kann, wird in Fig. 6 gezeigt.Although the subject of the image is made in the diffusion point hologram process has previously been used as a permeable Subject described like a two-dimensional pattern captured on film it is also possible to take an image of a reflective imaging object to create; A preferred embodiment of an optical system that uses an image from a reflective imaging object is shown in FIG. 6.
Der aus der kohärenten Lichtquelle 1 austretende Strahl wird durch die Linsen 2 und 3 vergrößert und in einen parallelen Lichtstrahl umgewandelt, der wiederum, auf eine halbversilberte Platte 4 auftrifft. Der von der halbversilberten Platte 4 reflektierte Lichtstrahl fällt dann auf den reflektierenden Gegenstand 16 auf und das von diesem Gegenstand 16 zurückgeworfene Licht geht durch die halbversilberte Platte 4 hindurch. Das der halbversilberten Platte 4 sich anschließende optische System ist identischmit"jenem, das auf den Fig. 2 oder 4 gezeigt ist, jedoch auf der Fig. 6 nicht dargestellt worden ist. Der Lichtstrahl von diesem reflektierenden Gegenstand 16 erzeugt ein ihm entsprechendes Bild auf der Ausgabe oberfläche 14, nachdem er denselben Lichtweg wie in den Fig. 2 oder 4 zurückgelegt hat.The beam emerging from the coherent light source 1 is through the lenses 2 and 3 enlarged and converted into a parallel beam of light, the again, impinges on a half-silvered plate 4. The one from the half-silvered one Plate 4 reflected light beam then falls on the reflective object 16 and the light reflected by this object 16 passes through the half-silvered one Plate 4 through it. That of the semi-silvered plate 4 adjoining optical System is identical to that shown in Figs. 2 or 4, but with a 6 has not been shown. The light beam from this reflective Object 16 creates a corresponding image on the output surface 14, after having covered the same light path as in FIGS. 2 or 4.
Es ist offensichtlich, daß die zwei Verfahren, wie bereits erwähnt, auch in diesem Fall angewendet werden können, um die Vignettierung zu entfernen.It is evident that the two methods, as already mentioned, also in this case can be applied to remove the vignetting.
Es ist aufgrund der vorhergehenden Beschreibung leicht einzusehen, daß die Bilderzeugung, zu der ein Diffusions-Punkt-Hologram gemäß der Erfindung verwendet worden ist, die folgenden Eigenschaften und Vorteile aufweist.Based on the description above, it is easy to see that the imaging to which a diffusion point hologram according to the invention has been used has the following characteristics and advantages.
Erstens, der Abbildungsgegenstand kann sowohl durchlässig als auch reflektierend sin.First, the subject of the image can be both transparent and transparent reflective sin.
Zweitens, optische Abbildungssysteme der Fraunhoferschen Art oder der Fresnelschen Art können zur normalen Hologram-Wiedergabe verwendet werden.Second, optical imaging systems of the Fraunhofer type or Fresnel type can be used for normal hologram display.
Drittens, es ist möglich, die Hologram-Wiedergabe unter Beleuchtung von inkohärentem Licht wie bei einem gewöhnlichen Punkt-Hologram vorzunehmen.Third, it is possible to display the hologram under lighting of incoherent light like an ordinary dot hologram.
Viertens, es wird eine Charakteristik hoher RaumfreZ enzen der Abbildung aufgrund der Streuwirkung der' Streuplatte sogar dann erhalten, , wenn der Durchmesser der kleinen öffnung verhältnismäßig groß ist, und entsprechend kann eine getreue Abbildung erzielt werden.Fourth, it becomes a high spatial frequency characteristic of the image due to the scattering effect of the 'scattering plate obtained even if the diameter the small opening is relatively large, and accordingly a faithful Figure can be achieved.
FUnftens, das Diffusions-Punkt-Hologram weist ein hohes Maß von Streuwirkung aufgrund der gleichen Überlegungen, wie sie gerade erwähnt wurden, auf.Fifth, the diffusion point hologram exhibits a high degree of scattering effect based on the same considerations just mentioned.
Sechstens und schließlich, das Diffusions-Punkt-Hologram Weist eine vorteilhafte Möglichkeit zur Vielfachangabe von Informationen auf, insbesondere in der Anwendung beider Mustererkennung, der Informations-Verweisung und ähnlichem.Sixth, and finally, the diffusion point hologram knows one advantageous possibility for multiple specification of information on, in particular in the use of both pattern recognition, information referencing and the like.
Diese Vielfachangabe kann auf drei verschiedene Weisen verwirklicht werden. Das erste Verfahren besteht darin, daß das optische Abbildungssystem ein Diffusions-Punkt-Hologram mit einer Mehrzahl von kleinen Öffnungen aufweist, die in einer Gitterform so angeordnet sind, daß eine Vielzahl von Bildern des gleichen Gegenstandes in der Gitteranordnung auf der Ausgabeoberfläche des optischen Systemes gemäß der Anordnung der kleinen oeffnungen erhalten werden kann. Das zweite Verfahren besteht darin, daß eine Vielfachbelichtung erfolgt, während der die Richtung des Bezugslichtes fortwährend während der Erzeugung des Diffusions-Punkt-Hologrames geändert wird, so daß eine Vielzahl von Bildern in Übereinstimmung mit dem so variierenden Bezugslicht auf derAusgabeoberfläche bei der Bilderzeugung erhalten werden kann. Die dritte Methode ist eine Kombination des ersten und des zweiten Verfahrens, wobei eine Mehrzahl von kleinen in Gitterform angeordneten Öffnungen während der Erzeugung des Diffusions-Punkt-Hologrames zusammen mit einem Diffusions-Punkt-Hologram verwendet wird, das einer Vielfachbelichtung ausgesetzt ist, so bald die Richtung des Bezugslichtes geändert wird und dadurch eine vielfache Abbildung auf der Ausgabeoberflä che erhalten wird. Solch eine Vervielfachung der Abbildung kann erfolgreich auch mit einem Punkt-Hologram bekannter Art verwirklicht werden.This multiple specification can be implemented in three different ways will. The first method is to have the imaging optical system a Diffusion point hologram with a plurality of small openings that are arranged in a grid shape so that a plurality of images of the same Object in the grid arrangement on the output surface of the optical system can be obtained according to the arrangement of the small openings. The second method consists in a multiple exposure during which the direction of the Reference light continuously during the creation of the diffusion point hologram is changed so that a plurality of images in accordance with the so varying Reference light can be obtained on the output surface upon image formation. The third method is a combination of the first and second Method wherein a plurality of small openings arranged in a grid shape during the creation of the diffusion point hologram together with a diffusion point hologram that is subjected to multiple exposure as soon as the direction is used of the reference light is changed and thereby a multiple image on the output surface che is obtained. Such a multiplication of the figure can also be successful be realized with a point hologram of a known type.
Die Vervielfachung bei dem erfindungsgemäßen Diffusions-Punkt-Hologram zeichnet sich durch folgende Gesichtspunkte aus. Wie bereits erwähnt wurde, ist die Gleichmäßigkeit der vielfachen Information, die auf einem solchen Diffusions-Punkt-Hologram aufgenommen ist, wesentlich höher als die eines bekannten Punkt-Hologrames, da das Diffusions-Punkt-Hologram einen relativ engen fotografischen dynamischen Bereich hat. Mit anderen Worten, sogar Teilinformationen innerhalb Jeder beliebigen kleinen n Fläche auf dem Diffusions-Punkt-Hologram kann getreu in das entsprechende Bild umgewandelt werden, da sie auf dem Diffusions-Punkt-Hologram örtlich unabhängig sind, Information, die auf einem gewöhnlichen Punkt-Hologram aufgenommen worden ist, ist notwendigerweise mit einer örtlichen Charakteristik behaftet, so daß betppielsweise ein-Unterschied vorliegt, auch wenn er gering ist, zwischen Bildern, die aus einem an die optische Achse anschließenden Teilabschnitt kommen oder von einem äußeren Bereich des Punkt-Hologrames, wobei der Unterschied von der Aberration des Hologrames und einer verschiedenen Informationsaufnahmedichte abhängt.The multiplication in the diffusion point hologram according to the invention is characterized by the following aspects. As mentioned earlier, is the uniformity of the multiple pieces of information on such a diffusion point hologram recorded is much higher than that of a well-known point hologram, since the Diffusion point hologram has a relatively narrow photographic dynamic range Has. In other words, even pieces of information within any small one n area on the diffusion point hologram can be faithful to the corresponding image because they are spatially independent on the diffusion point hologram is information recorded on an ordinary dot hologram is necessarily afflicted with a local characteristic, so that e.g. there is a difference, even if it is slight, between images that come from a come to the optical axis adjoining sub-section or from an outer one Area of the point hologram, the difference being the aberration of the hologram and a different information recording density.
Die erwähnten Vorteile und Eigenschaften erleichtern die Anwendung des Verfahrens zur Bilderzeugung unter Verwendung--des erfindungsgemäßen Diffusions-Runkt-Hologrames, um eine Vervielfachung des Bildes herzustellen. Außerdem stellt es ein nützlichtes Mittel zur Mustererkennung als auch zur Informationsverweisung dar, das gleichzeitige und parallele optische Operationen von Eingabedaten hoher Dichte und Geschwindigkeit verarbeiten kann.The advantages and properties mentioned make it easy to use the method for image generation using - the diffusion Runkt hologram according to the invention, a multiplication of the image. It also provides it is a useful means of pattern recognition as well as information referencing represents the simultaneous and parallel optical operations of input data high Can handle density and speed.
- Patentansprüche - - patent claims -
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JP8776772A JPS4944762A (en) | 1972-09-01 | 1972-09-01 |
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Family Applications (1)
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1972
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1973
- 1973-08-22 DE DE19732342444 patent/DE2342444A1/en active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS4944762A (en) | 1974-04-27 |
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