DE2613171C2 - Verfahren zur Aufzeichnung von digital codierten Informationen in Form von Fourier-Transformationshologrammen und deren Wiedergabe - Google Patents
Verfahren zur Aufzeichnung von digital codierten Informationen in Form von Fourier-Transformationshologrammen und deren WiedergabeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung von digital codierten Informationen nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Wiedergabe des aufgezeichneten Informationen.
Bei einem bekannten Aufzeichnungsverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I (DE-OS
20 60 934) wird ein durch einen Modulator modulierter Objektstrahl auf einen Aufzeichnungsträger geleitet,
der in der Aufzeichnungsebene bewegt wird. Wenn die Bilder auf dem Aufzeichnungsträger in dichter Folge
erzeugt werden, ergeben sich bei der Wiedergabe Probleme, weil in dem Fall, daß zwei Bilder von dem Wiedergabelichtstrahl
gleichzeitig beleuchtet werden, die Informationen dieser beiden Bilder ineinanderfließen,
so daß »Übersprechen« auftritt. Die Bilder von Aufzeichnungen, die bei der Wiedertjp.be gemeinsam beleuchtet
werden, überlappen sich auf den Detektoren und können nicht voneinander getrennt werden. Aus
diesem Grunde müssen die Aufzeichnungsflächen auf dem Aufzeichnungsträger so große Abstände voneinander
haben, daß sie nicht gemeinsam beleuchtet werden können.
« Bei dem bekannten Verfahren erfolgt die Aufzeichnung
unter Verwendung einer Fourier-Transformationsoptik. Eine solche Fourier-Transformationsoplik
hat die Eigenschaft, daß sie alle Gegenstände, die in ihrem Erfassungsbereich liegen, in einem einzigen Fourier-Transformationsbild
abbildet, und daß jeder Teilbereich dieses Fourier-Transformationsbildes die Bildinformationen
des gesamten Erfassungsbereichs enthält. Wenn das aufgezeichnete Fourier-Transformationsbild
mit einem Wiedergabelichtstrahl aus kohärentem Licht beleuchtet wird, dessen Einfallswinkel demjenigen des
bei der holographischen Aufzeichnung benutzten Referenzlichtstrahls entspricht, entstehen in der Wiedergabeebene
die voneinander getrennten Bilder der zuvor aufgenommenen Gegenstände. Das Problem der Auf-Zeichnung
von Fourier-Transformationshologrammen besteht jedoch darin, daß sich zwei benachbarte Hologramme,
die unter denselben Bedingungen aufgenommen worden sind, keinesfalls überschneiden dürfen, weil
dann bei der Wiedergabe zwei nicht zusammengehörende Bildinhalte miteinander verwischt werden. Dies
ist bereits dann der Fall, wenn sich die Hologramme auch nur ganz geringfügig überlappen.
Bei einem anderen Aufzeichnungsverfahren (DE-OS
24 59 638) sind mehrere parallele Modulatoren vorhanden, die gleichzeitig von dem Licht eines Lasers beleuchtet
werden. Das von den Modulatoren modulierte Licht wird auf unterschiedliche Aufzeichnungsspuren
eines Aufzeichnungsmaterials geleitet, und sämtliche Aufzeichnungsspuren werden dem schräg einfallenden
Licht eines Referenzlichtstrahls beaufschlagt. Auf diese Weise entgehen in mehreren Spuren Fresnel-Transformationshologramme.
Sämtliche Modulatoren sind gleichzeitig aktiv, so daß die Aufzeichnungen auf die
parallelen Spuren gleichzeitig erfolgen. Dabei müssen die Bilder auf dem Aufzeichnungsmedium streng auseinandergehalten
werden. Anschließend wird die Frequenz des Lasers oder der Auftreffwinkel des Referenzstrahls
verändert, und an denselben Stellen, an denen zuvor Hologramme erzeugt worden sind, werden weitere
Hologramme aufgezeichnet Auf diese Weise können auf jedem Abbildungsfeld des Aufzeichnungsmaterials
M Hologramme einander überlagert werden.
Schließlich ist es bekannt. Informationen in einer Eingabestation
mit einem Objektlichtstrahl zu belichten und unter Verwendung eines Referenzliciitstrahls als
Fourier-Transformationshologramm auf ein Aufzeichnungsmedium
zu übertragen (DE-OS 24 14 527). Der Informationsinhalt eines Flächenrasters wird in ein lineares
Hologramm umgesetzt Auf diese Weise können Hologrammspuren erzeugt werden, die parallel laufen
und jeweils unterschiedliche Informationsinhalte gespeichert enthalten. Diese Spuren müssen einen so großen
Abstand voneinander haben, daß sie sich nicht »egenseitig
beeinflussen, und der Referenzlichtstrahl muß so bemessen sein, daß die von ihm beleuchtete Fläche
nur eine einzige Hologrammspur erfaßt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend
weiterzubilden, daß bei hoher Informationsdichte auf dem Aufzeichnungsträger Übersprechen zwischen
mehreren Aufzeichnungen vermieden wird.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchsi.
Nach der Erfindung erfolgt die Aufzeichnung der einzelnen Informationseinheiten mit variierenden Kombinationen
von Modulatoreinheiten und Referenzstrahlen, so daß jeweils benachbarte Informationseinheiten
mit einer unterschiedlichen Kombination aus Modulatoreinheit und Referenzstrahl aufgezeichnet werden.
Beispielsweise können bei K=3 Modulatoreinheiten
und M'=2 Referenzlichtstrahlen insgesamt N= 6 verschiedene Kombinationen erzeugt werden. Alle N Informationseinheiten
einer Informationsgruppe werden also mit unterschiedlichen Kombinationen aus Modulatoreinheit
und Referenzstrahl erzeugt, so daß die gleichen Aufzeichnungsverhältnisse bei zwei Informationseinheiten
auftreten, die durch N andere Informations-, einheiten voneinander getrennt sind. Hierdurch wird eine
hohe Sicherheit gegen Übersprechen auch bei Verwendung eines breiten Wiedergabelichtstrahls erzielt.
Selbst wenn sich auf dem Aufzeichnungstäger benachbarte
Hologramme überlappen, werden ihre Inhalte bei der Wiedergabe voneinander getrennt.
Da die Modulatoreinheiten nacheinander aktiviert werden und da sämtliche Modulatoreiriheiten im Erfassungsbereich
derselben Fourier-Transformationsoptik angeordnet sind, kann die Wiedergabe der aufgezeichneten
Informationen iir einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die Detektoreinrichtung aus K nacheinander
aktivierbaren Detektoreinheiten besteht, die entsprechend den Modulatoreinheiten des Aufnahmeverfahrens
angeordnet sind.
Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die
Figuren näher erläutert
F i g. 1 verdeutlicht ein Prinzip der holographischen Aufzeichnung einer Fourier-Transformation nach der
vorliegenden Erfindung;
F i g. 2 zeigt ein Prinzip der holographischen Wiedergäbe
einer Fourier-Transformation nach der Erfindung; Fig.3 und 4 zeigen Beispiele für die Größe einer
holographischen Aufzeichnung und des Projektionsbereiches des Wiedergabelichtes bei dem erfindungsgemäßen
holographischen Wiedergabeverfahren; F i g. 5 zeigt ein Beispiel des holographischen Wiedergabeverfahrens
nach der Erfindung, bei dem die Anzahl der Bildpositionen N= 2 beträgt;
F i g. 6 zeigt einen Plan für die Hologrammabtastung nach F i g. 5;
F i g. 7 zeigt den zeitlichen Verlauf -jer Intensität eines
reproduzierten Bildes nach F i g. S;
F i g. 8 zeigt den Zeitverlauf der Informationswiedergabe
nach Fig. 7;
F"fg. 9 zeigt einen Hologramm-Abtastplan bei einem
Ausführungsbeispiel des Hologramm-Wiedergabeverfahrens der Erfindung, bei welchem N=3 beträgt, sowie
den zeitlichen Verlauf der Intensität des reproduzierten Bildes;
Fig. 10 zeigt ein von Fig. 1 abweichendes Ausführungsbeispiel
der holographischen Aufzeichnung einer Fourier-Transformation;
F i g. 11 zeigt die Wiedergabe des Lichtes und der Bildpositionen bei der Wiedergabe des nach dem Verfahren
der F i g. 10 aufgezeichneten Hologramms; Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiei eines holographischen
Aufzeichnungssystems zur Aufzeichnung der Fourier-Transformierten nach der Erfindung;
F i g. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform eines
Wiedergabesystems für das mit dem System nach F i g. 12 aufgezeichnete Hologramm, bei dem die Anzahl
der Biidpositionen N= 3 ist und ein Kanal verwendet wird;
Fig. 14 zeigt eine sich von Fig. 12 unterscheidende
weitere Ausführungsform des Aufzeichnungssystems; F i g. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiei für das Wiedergabesystem
zur Wiedergabe des mit dem System für Fig. 14 aufgezeichneten Hologramms, wobei die Anzahl
der Bildpositionen pro Kanal N= 2 beträgt und zwei Kanäle verwendet werden;
so Fig. 16zeigt ein Aufnahmesystem,
so Fig. 16zeigt ein Aufnahmesystem,
Fig. 16-1 eine vergrößerte Darstellung der Modulatoi
eir.heiten und
F i g. 17 das zugehörige Wiedergabesystern.
Zunächst soll ein Verfahren zur Unterteilung der in dem Hologramm aufzuzeichnenden Originalinformation
erläutert werden. Die Originalinformation wird in mehrere infonpationsgruppeii unterteilt, von denen jede
eine Anzahl N(N> 2) von Informationseinheiten enthält. Jede Informationseinheit enthält eine bestimmte
Informationsmenge. Wenn beispielswehe die Originalinformation der Bildinhalt eines Kinofilms ist, stellt jedes
Einzelbild des Films eine Informationseinheit dar, und zwei Einzelbilder oder zwei Informationseinheiten
bilden eine Informationsgruppe (N= 2). Auf diese Weise kann die gesamte Handlung des Films in eine Anzahl
von Informationsgruppen unterteilt werden, wobei alternativ drei Einzelbilder oder drei Informationseinheiten
(N= 3) eine Informatiansgruppe bilden können, um
die gesamte Handlung des Films in Informationsgruppen zu unterteilen. Grundsätzlich gibt es zahlreiche Unterteilungsmethoden,
jedoch wird nachfolgend eine Methode erläutert, die sich besonders für das optische holographische
Aufzeichnungssystem und das optische Wiedergabesystem eignet. Wenn als weiteres Beispiel die
Originalinformation eine auf dem Magnetband eines Computers aufgezeichnete Bit-Information ist, bildet
ein Digit (ζ. B. 9 Bit) der Bit-Information eine Informationseinheit, und vier Digits (36 Bit) oder vier Informationseinheiten
(N=A) bilden eine Informationsgruppe. Auf diese Weise wird die gesamte Bit-Information des
Magnetbandes in zahlreiche Informationsgruppen unterteilt. In jedem Falle wird die Information in eine Anzahl
von Gruppen unterteilt, von denen jede aus N Informationseinheiten
besteht, und eine Informationseinheit wird holographisch als Fourier-Transformierten-Hologramrr.
aufgezeichnet. Mehrere Hologramme werden
in einer Spur oder in mehreren Spüren aufgezeichnet. In dem optischen Wiedergabesystem für das Fourier-Transformierten-Hologramm
sind in einer Bildebene N Bilderzeugungspositionen pro Kanal vorgesehen. Das jeweilige Hologramm wird mit einer Einheitenzahl
und einer Gruppenzahl versehen, die der Einheitenzah! und der Gruppenzahl der aufgeteilten Originalinformation
entsprechen. Die Bilderzeugungspositionen von den Hologrammen sind auf diese Weise lediglich von
der Einheitennummer, unabhängig von der Gruppennummer des Hologramms bezeichnet. Ein Beispiel für
die Aufzeichnung der Hologramme in der oben beschriebenen Weise wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf Fig. 1 erläutert.
Fig. I zeigt den Informationseingabebereich eines optischen Systems zur Aufzeichnung eines Fourier-Transformierten-Hologramms
sowie ein Aufzeichnungsmedium. Der Laser, das Aufzeichnungslinsensystem,
der Verschluß usw. sind fortgelassen. Das System enthält ein Informationseingabegerät 10. ein Hologramm
14 und ein Aufzeichnungsmedium 15 in Form eines Bandes. Die Informationseingabeeinrichtung 10
enthält zwei Kanäle aus N Einheiten-Informationseingabevorrichtungen
10(1. 1), 10(1,2).... 10(1, Λ/Jund 10
(2. I), 10 (2, 2).... 10 (2, N). Jede der Einheiten-lnformationseingabevorrichtungen
hat eine Kapazität, die zur Aufnahme einer Einheitsinformation ausreicht. Wenn
eine Informationseinheit beispielsweise aus 15 Bit besteht und yV=3 ist, kann die Informationseingabeeinrichtung
10 aus einem Seitenerzeuger (page composer) mit einer Bit-Anordnung von 6 Zeilen und 15 Spalten
bestehen. Der Seirenerzeuger kann unter Verwendung eines Flüssigkristalls oder eines elektrooptischen Kristalls
hergestellt sein, oder es kann sich um einen 35-mm-FiIm handeln. Durch die Informationseingabevorrichtung
10 (s. k)für die Informationseinheit wird ein Laserstrahl 11 moduliert (wobeis= 1,2; k= !,2... N).
Anschließend wird der Laserstrahl durch ein nicht dargestelltes Linsensystem fourier-transformiert, so daß
der Lichtstrahl 12 entsteht Derselbe Laser, von dem auch der Lichtstrahl 11 erzeugt wurde, liefert einen Referenzlichtstrahl
13. Der Signalstrahi 12 und der Referenzstrahl 13 interferieren auf dem Aufzeichnungsmedium
15, das in einer Fourier-Transformationsebene des Systems angeordnet ist, so daß das Fourier-Transformationshologramm
14 entsteht. Auf dem Aufzeichnungsmedium werden zahlreiche Hologramme 14 auf mehreren
Spuren 16 aufgezeichnet Die aus der holographisch aufzuzeichnenden Originalformation abgeteilte Einheitsinformation
wird durch D(J. ^repräsentiert, wobei J (= 1. 2, 3 ...) eine Gruppennummer, und k (= 1,2, ...
A/>2) eine Einheitsnummer darstellt. Zunächst wird eine
Einheiteninformation D(I, 1) an eine Informationseingabevorrichtung
10 (1. I) angelegt, um ein HoIogramm 14(1, 1) aufzuzeichnen. Dann wird eine Einheiteninformation
D(1.2)an eine Informationseingabevorrichtung 10 (1, 2) angelegt, um ein Hologramm 14 (I, 2)
zu erzeugen usw. Schließlich wird der Informationseingabevorrichtung 10(Ι,Λ/,/είπε Einheilsinformation D(I,
ίο N) zugeführt und ein Hologramm 14 (1, N) aufgezeichnet.
In derselben Weise wird unter Benutzung der Kinheiten-lnformationseingabevorrichtungen
10 (1, k) im ersten Kanal die Einheitsinformation D (J k) auf einer
ersten Spur 16-1 auf dem Hologramm-Auf/cichnungsmedium 15 aufgezeichnet. Dann werden zur Aufzeichnung
von Hologrammen auf eine /.weite Spur 16-2 die Einheiten-Informationen D (J. k) den Einhciten-Informationscirigabevuiricfiiungcii
10 (2, k) eines zweiten Kanals zugeführt. In ähnlicher Weise werden auf die
ungeradzahligen Spuren unter Verwendung der Einheiten-Informationseingabevorrichtungen
des ersten Kanals Hologramme aufgezeichnet, und unter Verwendung der Einheiten-Informationseingabevorrichtungen
des zweiten Kanals werden Hologramme auf die gerad- !inigen Spuren aufgezeichnet.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Wiedergabe der auf diev-ischriebene Weise aufgezeichneten Hologramme
unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert. I" i g. 2 zeigt insbesondere die Aufzeichnung auf einem Hologrammband
in einem optischen System zur Wiedergabe von Fourier-Transformierten-Hologrammen. Der Laser, das
Wiedergabelinsensystem und dgl. sind aus der Zeichnung fortgelassen. Der fotoelektrische Umsetzer 20 ist
in einer Bildebene des optischen Systems in einer Position angeordnet, in der ein reelles Bild erzeugt wird. Mit
21 ist der Wiedergabelichtstrah! bezeichne!, und 22 is!
das Hologrammband, das durch Entwicklung des Aufzeichnungsmediums 15 in Fig. 1 hergestellt worden ist.
Die Bezugszeichen 14 und 16 bezeichnen jeweils das Hologramm bzw. die Spur, wie in F i g. 1. In F i g. 2 bewegt
sich das Hologrammband 22 kontinuierlich in Richtung des Pfeiles, und die Hologramme werden von
dem reproduzierenden Lichtstrahl 21 entlang der Spur entsprechend abgetastet. Zur Abtastung einer anderen
Spur kann der reproduzierende Lichtstrahl 21 parallel verschoben werden, so daß er die gewünschte Spur beleuchtet.
Der fotoelektrische Umsetzer 20 enthält zwei Kanäle aus η fotoelektrischen Umsetzervorrichtungen
für jeweils eine Informationseinheit (im folgenden als Informationseinheitsdetektoren bezeichnet) 20(1, I). 20
(1, 2),... 20 (1, N) und 20 (2. 1), 20 (2. 2),... 20 (2, N), die
den Informationseingabevorrichtungen entsprechen, jeder Informationseinheitsdetektor setzt die von den
Hologrammen erzeugten optischen Bilder in elektrische Signale um. Wenn beispielsweise die Information eine
Bit-Information ist, kann eine Anordnung aus Fototransistoren verwendet werden. In F i g. 2 werden die Bilder
aus den Hologrammen 14 (J, k) entweder auf die Informationseinheitsdetektoren
des ersten Kanals oder des zweiten Kanals reproduziert, was davon abhängt, ob die
Spur, auf der die Hologramme aufgezeichnet wurden, eine ungeradzahlige oder eine geradzahlige Spur ist,
und die Bilder von Hologrammen in derselben Spur werden auf eine Position reproduziert, die nur durch die
Einheitsnummer k charakterisiert ist, unabhängig von der Gruppennummer j des Hologramms 14 (J, k), mit
anderen Worten, in eine Position 20 (s, k) (wobei 5= 1 oder 2 ist), wie einem mit der Holographie vertrauten
Fachmann aus der obigen Erläuterung der Aufzeichnungstechnik verständlich ist.
Wenn ο einen Durchmesser des reproduzierenden Lichtstrahls quer zur Abtastrichtung darstellt, muß bei
den bekannten Verfahren ο so bemessen werden, daß der Strahl eine benachbarte Spur nicht mit bedeckt.
Nach der vorliegenden Erfindung kann ri so ausgewählt
werden, daß der Strahl nur eine der nächstbenachbarten Spuren mit überdeckt. Dadurch kann die Toleranz von
r> vergrößert werden. Dies wird anhand von Fig. 3 erläutert.
In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 30 den mit
einem reproduzierenden Lichtstrahl beleuchteten Bereich. Der Durchmesser des Lichtstrahls beträgt η in
Abtastrichtung, und r-i in Querrichtung dazu. Der reproduzierende
Lichtstrahl tastet in der dargestellten Position gerade die Ate Spur 16-/ ab. Da r-i größer ist als die
Spurbreite, bestreicht der reproduzierende Lichtstrahl die Spuren 16-(7— 1) und 16-(7+1). Wie man jedoch aus
den F i g. 1 und 2 ersieht, werden die Hologramme auf der (i— l)ten Spur und die Hologramme auf der
(i+1 )ten Spur auf den Informationseinheiten der Detektoren
in demselben Kanal erzeugt, und die Hologramme der /-ten Spur werden auf den Informationseinheitsdetcktoren
in dem anderen Kanal erzeugt. Wenn in F i g. 3 /eine gerade Zahl ist, werden die Hologramme 14 (m, k)
und 14 (m. k+\) separat auf den Informationseinheitsdetektoren 20 (2, k) bzw. 20 (2, k+\) gemäß Fig. 2
erzeugt, während die Hologramme 14 (J, k) und 14 (n, k) beide einander überlagernd auf dem InformationseinheitendetLiktor20(l,A^unddie
Hologramme \4(j,k+\) und 14 (n. k+]) beide einander überlagernd auf dem
Informationseinheitendetektor 20(1, k+\) reproduziert werden. Bei der Reproduzierung der Hologramme in
der /-ten Spur tritt demnach kein Übersprechen mit den (i±\yien Spuren (den nächst benachbarten Spuren) auf.
Während in Fig.3 noch benachbarte Spuren durch
Zwischenräume voneinander getrennt sind, können die Spuren einander auch teilweise überlagern. Dies wird in
Verbindung mit Fig.4 erläutert werden. In Fig.4 sind
dieselben Bezugszeichen wie in Fi g. 3 benutzt. Ähnlich wie in F i g. 3 werden die Bilder auf der auszulesenden
/-ten Spur auf die Informationseinheitendetektoren eines Kanals reproduziert, der sich von dem Kanal, auf
den die Bilder der Hologramme auf den (i± l)-ten Spuren reproduziert werden, unterscheidet. Daher tritt
selbst dann kein Übersprechen zwischen den Spuren auf, wenn benachbarte Spuren einander teilweise überlappend
beschrieben sind, unter der Voraussetzung, daß der Durchmesser r>
lediglich jeweils die nächstbenachbarte Spur überlappt
Es wurde erwähnt, daß das Übersprechen zwischen den Spuren durch die vorliegende Erfindung ausgeschaltet
werden kann. Im folgenden wird nun ein Verfahren zum Reproduzieren von Informationen erläutert,
deren Hologramme in derselben Spur enthalten sind. F i g. 5 zeigt ein optisches System zur Reproduzierung
eines Fourier-Transformationshologramms, ähnlich dem System der Fig.2, wobei für den angegebenen
Zweck nur die wesentlichsten Teile dargestellt sind. Das System enthält einen fotoelektrischen Umsetzer 50, einen
reproduzierenden Lichtstrahl 51, ein Hologrammband 53, Hologramme 54 und Spuren 55. Das Hologrammband
53 bewegt sieh kontinuierlich in Richtung des Pfeiles 56 und die Hologramme auf der /-ten Spur
55-/ werden kontinuierlich von dem reproduzierenden Lichtstrahl 51 abgetastet. Die Originalinformation ist in
mehrere Gruppen unterteilt worden, von denen jede aus zwei Informationseinheiten besteht. In dem fotoelektrischen
Umsetzer 50 ist nur ein Kanal von Informationseinheitendetektoren 50-1 und 50-2 dargestellt. Die
Abbildung zeigt denjenigen Kanal von Informationseinheitendetektoren, der der /-ten Hologrammspur entspricht.
Wenn daher die Aufzeichnung mit der in F i g. 1 dargestellten zweikanaligen Einkeiteninformationseingabeeinrichtung
durchgeführt wird und die Reproduktion mit einem reproduzierenden Lichtstrahl erfolgt, der
einen relativ großen Durchmesser r2 hat, wie in den
F i g. 3 oder 4 dargestellt ist, muß berücksichtigt werden, daß nur derjenige Kanal der zweikanaligen Informationseinheitendetektoren
der Fig. 2 in Fig. 5 dargestellt ist, der der /-ten Spur entspricht. Alternativ ist zu
beachten, daß F i g. 5 die Reproduktion der auf der /-ten Spur aufgezeichneten Hologramme darstellt, wenn in
dem optischen Hologramm-Aufzeichnungssystem eine Eingabevorrichtung fur die Einheiteninformation einer
einkanaligen /V-Einheit verwendet wird, und wenn ein einkanaliges Detektorgerät für die Einheitsinformation
in dem optischen Reproduktionssystem verwendet wird, und der Durchmesser ο des reproduzierenden Lichtstrahls
so gewählt ist, daß er die nächstbenachbarte Spur nicht überlagert. In Fig. 5 sei angenommen, daß
die X-Achse entlang der /-ten Spur verläuft und daß die Dimension eines Hologramms 14 (J, k) auf der Spur
entlang der X-Achse durch /dargestellt wird. Wenn ferner angenommen wird, daß die Hologramme in dem
Bereich zwischen ΛΊ (J, k) und X2 (J, k) auf der .Y-Achse
aufgezeichnet worden sind, dann gilt
Ferner sei angenommen, daß das Hologramm 14 (J, k) direkt neben dem Hologramm 14 (J', k') liegt, wobei die
Teilung ε von Hologramm zu Hologramm bestimmt wird durch ε=Χ\ (j', k')—X\ (j, k). Die Dimension des
reproduzierenden Lichtstrahls in der X-Richtung ist n.
F i g. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Hologrammabti1 ·
stung, wenn der reproduzierende Lichtstrahl 51 nach F i g. 5 über die Spur 55-/ läuft. Die zeitliche Folge der
Intensitätsänderungen des in den Informationseinheitendetektoren 50-1 und 50-2 reproduzierten Bildes ist
jeweils in den F i g. 7-1 und 7-2 angegeben.
In Fig.6 ist entlang der Abszisse der Zeit, und entlang der Ordinate die X-Achse aufgetragen. Wenn X1 (1,1)=0 und /V= 2 ist, dann beträgt
In Fig.6 ist entlang der Abszisse der Zeit, und entlang der Ordinate die X-Achse aufgetragen. Wenn X1 (1,1)=0 und /V= 2 ist, dann beträgt
Xi(J,k)=(2J+k-3)s.
X2(j,k)=(2J+k-3)e+].
Gleichung (1) Gleichung (2)
Die Spur des Beleuchtungsbereiches des reproduzierenden Lichtstrahls kann durch eine Fläche angegeben
werden, die umrissen wird von
Rx(I)=Ut,
R2 (t)=Ut+ R1.
Gleichung (3) Gleichung (4)
Dabei ist t/die Bewegungsgeschwindigkeit des Films.
Die Zeit, in der das Hologramm 14 (j, k) reproduziert wird, kann aus den Gleichungen (1) bis (4) abgeleitet
werden.
Wenn das Hologramm 14 (J, k) in den Beleuchtungsbereich des reproduzierenden Lichtstrahls zu einer Zeit
f = fi (J, k) eintritt und diesen Bereich zu einer Zeit t = h
(J, k) verläßt, gilt:
Gleichung (5)
uieicnung(bi
Unabhängig von dem Wert von j werden alle Hologramme 14 (j, 1). die zur Einheitennummer 1 gehören,
sequentiell auf dem Informationseinheitendetektor 50-1 reproduziert, und alle Hologramme 14 (J, 2), die zur
Einheitennummer 2 gehören, werden sequentiell auf dem Informationseinheitendetektor 50-2 durch die Abtastung
des reproduzierenden Lichtstrahls reproduziert. Die zeitlichen Änderungen der Intensität des reproduzierten
Bildes auf jedem der Informationseinheitendetektoren sind in F i g. 7 abgebildet, wo auf der Abszisse
die Zeit und auf der Ordinate die Intensität des reproduzierten Bildes aufgetragen ist. Fig. 7! und 7 2 zeigen
die Zeitverläufe der Bildintensitäten jeweils an den Informationseinheitendetektoren
50-1 und 50-2. In F i g. 7 sind die Intensitätsänderungen der von einem Hologramm
reproduzierten Bilder nur schematisch angedeutet. 14/4 (j, k) zeigt ein reproduziertes Bild von dem
Hologramm 14 (J, k). Wie aus F i g. 7 hervorgeht, tritt während einer Zeitspanne von t\ (j, k) bis (2 0—1. k),
wenn
gilt, Übersprechen zwischen den reproduzierten Bildern
144 0-1, jy und 14/4 (J, k) auf.
Wenn jedoch gilt
Wenn jedoch gilt
I2(J-Uk) <i| (j+\,k). Gleichung(7)
existiert stets während der Reproduktion des Hologramms 14 0, k) eine Zeitspanne, d. h. zwischen den
Zeiten i| Q, k) und t2 (J, k). Während dieser Zeitspanne
tritt kein Übersprechen zwischen den Hologrammen 14 0, k) und 14 (J- \,k) und zwischen den Hologrammen 14
(J k) und 14 (j+1, k) aiii, was bedeutet, daß stets eine
Zeitspanne
τ= I1 O'+lk)-t2(J-Ik)
existiert, während der nur das Hologramm 14 (J, k) reproduziert
wird. Wenn unter der Bedingung von Gleichung (7)
h(j— 1,1) <fi 0^2) Gleichung(8)
erfüllt ist, werden übersprechfreie Bilder der Hologramme 14 (J, 1) und 14 0—1, 2) an unterschiedlichen Informationseinheitsdetektoren
gleichzeitig für eine Zeitspanne (Δτ) von f2 0—1,1) bis u (J, 2) erzeugt Die Bedingungen,
unter der die Gleichung (7) und (8) erfüllt sind, lautet:
2 ε— ! < η <3ε—1. Gleichung (9)
Wenn die Bedingung
t2(j-i,k)<t,0',k)
t2(j-i,k)<t,0',k)
erfüllt ist tritt kein Übersprechen zwischen «ten reproduzierten
Bildern 14 A 0-1, k) und 14Λ (J, k) auf. Wenn
demnach
erfüllt ist, werden die Hologramme 14(7— 1. 2) und 14 0, 1) jeweils gleichzeitig an den Informationseinheitendetektoren
50-2 und 50-1 für die Zeitdauer
erzeugt, ohne daß in irgendeiner Weise Übersprechen stattfinden würde.
Die Bedingung hierfür lautet:
e-l<r,2e-l.
Gleichung (10)
Aus den Gleichungen (9) und (10) kann abgeleitet werden:
O /
Gleichung^!)
Wenn somit gemäß F i g. 5 die Abtastung durch einen reproduzierenden Lichtstrahl mit einem Strahldurchmesser
r\ entsprechend Gleichung (11) erfolgt, können
die Bilder von benachbarten Hologrammen in derselben Spur reproduziert werden, ohne daß zwischen ihnen
optisches Übersprechen auftritt, während eine Zeitspanne (Δτ> 0) sichergestellt ist, während der die reproduzierten
Bilder benachbarter Hologramme gleichzeitig auf unterschiedlichen Informationseinheitendetektoren
erzeugt werden. So kann durch entsprechendes Einschalten der Ausgangsschaltungen der beiden Informationseinheitendetektoren,
auf denen die Bilder während der genannten Zeitspanne (Δτ) koinzident erzeugt werden,
die Information einander benachbarter Hologramme kontinuierlich in zeitlicher Folge reproduziert werden.
F i g. 8 zeigt ein Zeitdiagramm hierfür unter Bezugnahme auf F i g. 7. In den F i g. 8-1 und 8-2 sind diejenigen
Bereiche 145 (J, k) der Intensitätsänderungen des reproduzierten Bildes 14Λ (j, k) in F i g. 7-1 und 7-2 her-
vorgehoben, in denen kein Übersprechen s attfindet. In
8-1 und 8-2 ist auf der Abszisse die Zeit aufgetragen und auf der Ordinate die Intensität des reproduzierten Bildes.
8-3 zeigt den alternativ von zwei Informationseinheitendetektoren abgeleiteten Informationsfluß. 14C0,
k) stellt die fotoelektrisch aus dem übersprechfreien reproduzierten
Bild 14ß (J, k) umgewandelte Information dar. Bei Betrachtung von F i g. 8 sollte vermerkt werden,
daß in 8-1 und 8-2 die reproduzierten Bilder HB(J, k)iu(
einer Bildebene nur für die Zeitdauer r erscheinen und stationär sind, daß jedoch in 3-3 die reproduzierte Information
14C0, k) aus Signalen besteht, die durch elektrische Abtastung der reproduzierten Bilder 14ß (J, k) erzeugt
sind. Wenn beispielsweise die reproduzierten Bilder 1450, k) in Form eines neunzeiligen und zehnspaltigen
Bitmusters vorliegen und die Detektoren 50-1 und 50-2 jeweils aus einem neunzeiligen und zehnspaltigen
Fotodiodenraster bestehen, und die neun Kanäle elektronisch parallel zur fotoelektrischen Umsetzung der
reproduzierten Bilder abgetastet werden, dann repräsentiert 14C (J, k) neun Kanäle von zeitsequentiellen
Ausgangssignalen, wobei jeder Kanal 10 Bit enthält
In den in F i g. 5 bis 8 dargestellten Beispielen besteht eine Informationsgruppe aus zwei Informatiom>einheiten
oder N =2, und zwischen benachbarten Hologrammen existieren Zwischenräume oder ε>1. Es sei darauf
hingewiesen, daß N gleich oder größer als 2 sein kann, und daß 0<e<l sein kann. Dies bedeutet, daß bei der
Auswahl von N, I und ε zur Durchführung des erfin-
dungsgemäßen Reproduktionsverfahrens der Durchmesser η des reproduzierenden Lichtstrahles in Abtastrichtung
durch den folgenden Bereich festgelegt ist:
L(ε-1,0) <η
<(2Ν-\)ε-Ι. Gleichung(12)
Hierbei repräsentiert L (e—1, 0) den jeweils größeren
Wert von /?—/oder 0. Als Beispiel wird nachfolgend eine Anwendung erläutert, bei der /V=3 ist.
F i g. 9-1 zeigt den zeitlichen Abtastverlauf eines Hologramms
ähnlich der Darstellung nach F i g. 6. In F i g. 9 ist auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate eine
X-Achse aufgetragen, die entlang der Spur des Hologrammbandes verläuft. Das Bezugszeichen 91 bezeichnet
einen Abschnitt entlang der X-Achse des Hologrammbandes. 92 (J, k) bezeichnet ein Hologramm, auf
dem die k-te Einheiteninformation der y-ten Gruppe
aufgezeichnet ist. in Fig.9-1 ist die !!olograrniuteiiung
(gegenseitiger Abstand der rechten Ränder zweier benachbarte; Hologramme) ε gleich dem Maß /des Hologramms
in Spurrichtung. Daher befindet sich zwischen benachbarten Hologrammen kein Zwischenraum. In
diesem Falle ist der Durchmesser λ des reproduzierenden Lichtstrahls aus Gleichung (12) abzuleiten als
0 < r, < 4/. Die von /?t (t) und /?2 (t) begrenzte Fläche
kennzeichnet eine Spur des reproduzierenden Lichtstrahls, wenn n=/ ist, und der von R\ (t) und R'2 (t)
begrenzte Bereich kennzeichnet eine Spur des reproduzierenden Lichtstrahls, wenn r\ =2 /ist.
F i g. 9-2 und 9-3 zeigen den zeitlichen Verlauf der Intensität des reproduzierten Bildes entsprechend
Fig. 7, wenn n=l bzw. r\=2 I ist. Da angenommen
wird, daß N= 3 ist, sind drei Informationseinheitendetektoren in einer Bildebene des optischen Reproduktionssystems
angeordnet. 91-1 bis 91-3 zeigen die zeitlichen Inten.sjtätsänderungen des an jedem Detektor erzeugten
Bildes. Auf der Abszisse ist die Zeit und auf der Ordinate jeweils die Intensität aufgetragen. Wie schon
erwähnt, erscheint das reproduzierte Bild 92Λ (J, k) des
Hologramms 92 (J- k) unabhängig von dem Wert von j
auf dem /r-ten Informationseinheitendetektor. Wenn daher ri=/ist, ist Fig.9-2 unter den gleichen Voraussetzungen
wie Fig.9-1 entstanden und entspricht dieser
und Fig. 9-3 entspricht dem Fall, daß /i =2 /ist.
Die Hologramme können in teilweiser Überdeckung aufgezeichnet werden. Dies ist in F i g. 9-4 dargestellt,
wo mit 91" ein Flächenabschnitt des Hologrammbandes bezeichnet ist und mit 92" (J, k) das Hologramm. In
Fig.9-4 sind die Hologramme 92" (J, 2) so dargestellt,
als seien sie an räumlich verschiedenen Stellen im Querschnittsbereich des Bandes angeordnet. Es sei hier darauf
hingewiesen, daß sie sich in Wirklichkeit einander überlappen. Die Zeichnung gibt diese Verhältnisse schematisch
wieder, um die Betrachtung des Bereichs der X-Achse zu erleichtern, in dem die Hologramme aufgezeichnet
sind. In F i g. 9-4 ist, da ε=^τ ist, die Beziehung
γ l<r, <— I aus Gleichung (12) abgeleitet. In F i g. 9-4
ist eine Spur des reproduzierenden Lichtstrahls für den Fall n" = /als Beispiel dargestellt. Das entsprechende
Zeitdiagramm der erzeugten Bildintensität ist in F i g. 9-5 wiedergegeben. In den F i g. 9-2, 9-3 und 9-5
sind die Zeitfolgen für die Reproduktion der Bilder aus den Hologrammen unterschiedlich, jedoch können in
jedem Falle die erzeugten Bilder, bei denen keinerlei Übersprechen zwischen benachbarten Hologrammen
stattfindet, in einer Zeitfolge erzeugt werden, die aas Vorhandensein einer Zeitspanne sicherstellt, in der die
Bilder der benachbarten Hologramme gleichzeitig auf den anderen Informationseinheitendetektoren wiedergegeben
werden können.
In Verbindung mit Fig. 1 wurde ein Beispiel der Hologrammaufzeichnung
erläutert, die die Reproduktion von Hologrammen nach der Erfindung ermöglicht, wobei
mehrere Eingabepositionen für Informationseinheiten vorgesehen sind, deren Anzahl gleich derjenigen der
ίο separaten Bildpositionen ist. Es können jedoch auch andere
Aufzeichnungsverfahren angewandt werden. Da die Trennung der Bildpositionen benachbarter Hologramme
auch durch die Verschiebungsfunktion der Fourier-Transformationsholographie erzielt wird, ist es
möglich, die Hologramme durch Kombinationen von Informationseinheiten-Eingabepositionen aufzuzeichnen,
deren Anzahl kleiner ist als die der Bildpositionen, und mit mehreren Reierenzlichisiraiiilen, deren Anzahl
(M) beträgt. Die Zahl der Eingabepositionen für die Informationseinheiten und der Referenzlichtstrahlen
kann jeweils so gewählt werden, daß alle möglichen eins-zu-eins-Kombinationen insgesamt die Anzahl der
separaten Bildpositionen ergeben. Daher werden M (gößer als eins und kleiner als oder gleich der Anzahl
der separaten Abbildungspositionen N oder 2 N) Referenzlichtstrahlen
für ein optisches System zur Aufzeichnung von Fourier-Transformationshologrammen benötigt,
das mit NIM oder 2 NIM Eingabepositionen für Informationseinheiten versehen ist, wobei die betreffende
Zahl gleich oder größer als eins und kleiner als N oder 2 N ist.
Wenn beispielsweise ein optisches System für die Aufzeichnung von Fourier-Transformationshologrammen
mit einer einzigen Informationseingabevorrichtung und mehreren Referenzlichtstrahlen versehen ist, deren
Zahl gleich derjenigen der separaten Büdpositionen ist,
werden Hologramme aufgezeichnet, indem die Eingabevorrichtungen und die Referenzlichtstiahlen einzeln
benutzt werden. Dieses Beispiel wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Als weiteres Beispiel wird der Fall mit mehreren Eingabepositionen für Informationseinheiten und
mehreren Referenzlichtstrahlen, die unter verschiedenen Einfallswinkeln kommen, in einem optischen Systern
zur Aufzeichnung von Fourier-Transformationshologrammen beschrieben, wobei ein erstes Hologramm
unter Verwendung einer ersten Eingabeposition für Informationseinheiten und eines ersten Referenzlichtstrahles
aufgezeichnet wird und ein zweites HoIogramm neben dem ersten Hologramm unter Verwendung
der ersten Eingabeposition für Informationseinheiten und eines zweiten Referenzlichtstrahles oder unter
Verwendung einer zweiten Eingabeposition und eines zweiten Referenzlichtstrahles erzeugt wird.
Mathematisch ausgedrückt kann die Kombination eines einzigen Referenzlichtstrahles mit N oder 2 N Eingabepositionen
für Informationseinheiten als derjenige Fall betrachtet werden, in dem gemäß der obigen Beschreibung
M gleich 1 ist. In diesem Fall seilte jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Verschiebungsfunktion der Fourier-Transformationsholographie nicht
dazu benutzt wird, die Büdpositionen benachbarter Hologramme zu trennen. Daher unterscheidet sich der vorstehend
erörterte Fall physikalisch von dem unter Bezugnahme
auf F i g. 1 beschriebenen Verfahren und wurde auch als unterschiedliches Verfahren beschrieben.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Aufzeichnune
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Aufzeichnune
von Hologrammen beschrieben, bei dem die Anzahl der
Eingabevorrichtungen für die Informationseinheiten kleiner ist als die Anzahl der Bildpositionen (Fig. 10).
Hier ist zur Vereinfachung die Originalinformation in eine Anzahl von Gruppen unterteilt, von denen jede aus
zwei Informationseinheiten besteht (N=2) und durch eine einzige Eingabeposition für Informationseinheiten
(NIM) unter Verwendung von zwei Referenzlichtstrahlen (M= 2) auf ein Aufzeichnungsmedium in Form eines
Bandes aufgezeichnet wird. Fig. 10 zeigt ein Beispiel
des Aufzeichnungssystems für Fourier-Transformationshologramme zur Realisierung der Erfindung. Das
Aufzeichnungssystem enthält einen Laser 101, einen Verschluß 102, einen Strahlenteiler 103, Strahlen-Expander 104 und 105. stationäre Spiegel 106,107 und 108,
einen bewegbaren Spiegel 109, eine Eingabevorrichtung 116 für Informationseinheiten, mit einer einzigen
Eingabeposition, eine Fourier-Transformationslinse 117, ein Aufzeichnungsmedium 118 und ein Hologramm
119. Z kennzeichnet eine optische Achse. Der von dem
Laser 101 ausgehende Laserstrahl wird von dem Strahlenteiler 103 in die Teilstrahlen 111 und 112 aufgeteilt
Der Laserstrahl 111 wird von dem Strahlenexpander
104 expandiert und mit der der Eingabevorrichtung 116 zugeführten Information moduliert Der die Eingabevorrichtung 116 verlassende Objektstrahl 113 wird
t*urch die Linse 117 einer Fourier-Transformation unterzogen und trifft auf das in der Fourier-Transformationsebene angeordnete Aufzeichnungsmedium 118.
Der andere Laser-Teilstrahl 112 wird von dem Strahlenexpander 105 auf eine geeignete Größe expandiert,
von dem stationären Spiegel 106 reflektiert und trifft auf den bewegbaren Spiegel 109, um einen ebenwelligen Referenzstrahl 114 zu erzeugen, der durch
exp (—2 .τ i ς a) repräsentiert wird (die Bezugszeichen
sind in den F i g. 10 und 11 angegeben). Alternativ kann
auch ein ebenwelliger Referenzstrahl 115 erzeugt werden, der durch exp (—2 π i / b) repräsentiert wird.
Welcher Referenzstrahl erzeugt wird, hängt von dem Rotationswinkel des bewegbaren Spiegels 109 ab. Der
jeweils erzeugte Referenzstrahl interferiert mit dem Objektstrahl 113 auf dem Aufzeichnungsmedium 118.
Das Hologramm 119 wird aufgezeichnet, indem das Interferenzmuster für eine durch den Verschluß 102 bestimmte ausreichende Zeitspanne das Band belichtet.
Bei der Realisierung der Erfindung kann das Hologramm in der folgenden Weise aufgezeichnet werden:
Zunächst wird die Information D(1,1) der ersten Gruppe und ersten Einheit der Eingabevorrichtung 116 für
Informationseinheiten zugeführt. Der bewegbare Spiegel 109 ist dem Spiegel 107 zugewandt, so daß das Hologramm 119-1 unter Verwendung des Bezugsstrahles 114
aufgezeichnet wird. Das Aufzeichnungsmedium 118 wird um die Größe des Hologramms in Pfeilrichtung
weiterbewegt. Als nächstes wird die Information D(1,2) der ersten Gruppe und der zweiten Einheit der Eingabevorrichtung 116 zugeführt. Der bewegbare Spiegel 109
ist dem Spiegel zugewandt und das Hologramm 119-2 wird unter Benutzung des Referenzstrahles 115 aufge·
zeichnet. Auf ähnliche Weise werden Hologramme unter Verwendung des Referenzstrahls 114 für die erste
Einheiten-Information D (j, 1) (/= 1, 2, 3 ...) und unter
Verwendung des Referenzstrahles 115 für die zweite Einheiten-Information DQ. 2). unabhängig von der
Gruppennummer, aufgezeichnet.
Die so aufgezeichneten Hologramme können mit dem unter Bezugnahme auf die F i g. 5 bis 8 erläuterten
erfindungsgemäßen Verfahren reproduziert werden.
Dabei wird hier lediglich die Trennung der Bildpositionen der Hologramme anhand der Zeichnungen beschrieben.
Fig. 11-1 und "il-2 zeigen das optische Reproduktionssystem für die gemäß F i g. 10 aufgezeichneten Ho
logramme, wobei Fig. 11-1 einen Fall darstellt, in dem
der reproduzierende Lichtstrahl 120 rechtwinklig entlang der optischen Achse fZ-Achse) des Hologramms
auf dieses auf trifft und Fig. 11-2 einen Fall zeigt bei
dem der reproduzierende Lichtstrahl 120' unter demselben Einfallswinkel wie der Referenzstrahl 114 einfällt,
d. h. wie der ebenwellige Referenzstrahl exp (—2 ir'tga)
in Fig. 10.
mationslinse bezeichnet deren Brennweite f beträgt
und das Aufzeichnungsmedium ist wie in F i g. 10 mit 118 bezeichnet Auf dem Aufzeichnungsmedium sind eine Reihe von Hologrammen 119 aufgezeichnet und entwickelt Wenn die Hologramme mit dem dargestellten optischen System reproduziert werden, werden an den Positionen 122-1 die Bilder der ungeradzahligen Hologramme 119-2/j-l (n= 1,2,3 ...) erzeugt, auf denen die
Informationen D(JA) der ersten Einheit aufgezeichnet worden waren, und an der Position 112-2 werden die Hologramme 119-2n erzeugt in denen die zweite Einheiteninformation D(j, 2) aufgezeichnet worden ist
Dies ist auf die Verschiebungsfunktion der Fourier-Transformationsholographie zurückzuführen, was für
Fachleute der Holographie ohne weiteres verständlich ist
In Fig. 11-1 bezeichnen a und b die Entfernungen zwischen den Mitten der Bildpositionen 122-1 bzw.
122-2 und der optischen Achse, und sie entsprechen den Werten a und b in den Phasenanteilen exp (—2 jr i/ a)
und exp (—2 π i ξ b) des Referenzstrahles bei der in
F i g. 10 erläuterten Hologrammaufzeichnung.
In F i g. 11-2 sind der reproduzierende Lichtstrahl mit
120' und die Bildpositionen mit 122'-1 und 122'-2 bezeichnet Die übrigen Bezugszeichen bezeichnen diesel-
ben Elemente wie in Fig. 11-1. Der reproduzierende Lichtstrahl 120' ist die ebene Welle exp (—2 „τ i§a), die
unter demselben Einfallswinkel auftrifft wie der Rcfcrenzstrahl 114 in Fig. 10. Bei Benutzung des reproduzierenden Lichtstrahls 120 werden an der Position
122'-1 Bilder der ungeradzahligen Hologramme 119-2/j-l erzeugt, d.h. an derjenigen Position, die der
Position entspricht, an der die Eingabeinformation bei der Aufzeichnung des Hologramms zugeführt worden
ist, und an der Position 122'-2, die um b—a von der
optischen Achse versetzt ist, werden die Bilder von geradzahligen Hologrammen 119-2/r erzeugt.
Wenn demnach die Größe b—a in Fig. 11-1 oder
11-2 so gewählt ist, daß die Bilder sich einander nicht
überlappen, entsteht kein Übersprechen zwischen den
an der Position 122-1 (oder 122'-I) erzeugten Bildern
und den bei 122-2 (oder 122'-2) erzeugten Bildern. In
Fi g. 11-1 und 11-2 sind aus Gründen des besseren Verständnisses Beispiele dargestellt, bei denen der reproduzierende Lichtstrahl rechtwinklig zum Hologramm ein-
fällt bzw. unter demselben Einfallswinkel wie einer der
beiden Referenzstrahlen. Der Einfallswinkel des reproduzierenden Lichtstrahls braucht jedoch nicht auf die
obigen Beispiele beschränkt zu sein, sondern kann auch andere Werte annehmen.
Nachdem der erfindungsgemäßc Aufbau und seine
Funktionen erläutert worden sind, werden nachfolgend bestimmte Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf
die Figuren beschrieben.
F i.g. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Hologramm-Aufzeichnungssystems der Erfindung, bei welchem mehrere Eingabepositionen für Informationseinheiten,
d.h. Λ/=3, und ein einziger Referenzlichtstrahl
verwendet werden. Es wird hier angenommen, daß die Originalinfonnation in digitaler Form vorliegt,
im Unterschied zur Analogform. Auf dem Magnetband 1218 ist Bit-Information aufgezeichnet. Eine Informationseinheit
besteht aus 300 Bit einschließlich der Bit-Information für die Zeitmarkierur.gen, und drei Informationseinheiten
bilden eine Informationsgruppe (W=3).
Die Hologramme werden auf einen 35-mm-Film 1209
aufgezeichnet und bilden dort längslaufende Spuren. Die Größe eines Hologramms in Spurrichtung beträgt /,
und die HoIogramm-zu-HoIogrammteilung beträgt έ=1 is
(d. h. benachbarte Hologramme berühren einander), und die Hologramme sind so angeordnet, daß zwischen
benachbarten Spuren ein Abstand besteht
Das in Fig. 12-1 dargestellte Aufzeichnungsgerät
enthält ein optisches System, einen Filmantriebsmechanismus,
eine informationsverarbeitungsschaltung und eine Steuerschaltung. Das optische System besteht aus
einem Laser 1200, einem Verschluß 1201, einem HaIbspiegel
1202, einem Strahlenexpander 1203, total reflektierenden
Spiegeln 1204 und 1208, einem Seitenerzeuger (page composer) 1205, einer Fourier-Transformationslinse
1206 und einer Blende 1207. Durch Einstellung der öffnung an der Blende 1207 kann die Größe 1
des Hologramms variiert werden. Der Filmantriebsmechanismus enthält den 35-mm-Film 1209, eine Spule
1210, einen Spulenantriebsmotor 1211, eine Filmstufe
1212 sowie einen Antriebsmotor 1213 für die Filmstufe.
Die informationsverarbeitungsschaltung enthält eine Antriebsschaltung 1214 für den Seitenerzeuger, eine
Schalteranordnung 1215, eine Dater.verarbeitungsschaltung
1216, einen Pufferspeicher 1217 und das Magnetband 1218. Die Steuerschaltung 1219 betreibt das
optische System, den Filmantriebsmechanismus und die Informationsverarbeitungsschaltung nach einem festgelegten
Programm.
Die Brennweite der Linse 1206 ist /"und der Seitenerzeuger
1205 ist in der vorderen Brennebene und der 35-mm-Film 1209 ist in der rückwärtigen Brennebene
der Linse angeordnet. Ein Beispiel der räumlichen Anordnung des Seitenerzeugers 1205 ist in Fig. 12-2 dargestellt.
Es sei angenommen, daß eine optische Achse des optischen Fourier-Transformationssystems auf der
Z- Achse liegt, und daß die vordere Brennebene der Linse 1206 in der X-V-Ebene liegt Der Seitenerzeuger
1205 ist in der dargestellten Weise entlang der Λ'-Achse so
in drei Sektionen unterteilt und bildet drei Eingabevorrichtungen
1205-1 bis 1205-3 für die Einheiteninformation. Der Referenzstrahl 1221 liegt in der K-Z-Ebene.
Der Laserstrahl 1220 wird von dem Strahlenexpander 1203 auf den Laserstrahl 1222 expandiert, dessen Durchmesser
so groß ist, daß er den gesamten Seitenerzeuger 1205 beleuchtet. Der Seitenerzeuger 1205 ist so konstruiert,
daß er kein Licht durchläßt, wenn keine Information an ihm anliegt oder wenn eine »Null«-Bit-Information
an ihm ansteht.
Die Hologramme werden unter Verwendung des geschilderten Gerätes in der folgenden Weise aufgezeichnet.
Der Verschluß 1201 ist zuvor geschlossen worden. In den Pufferspeicher 1217 wird eine geeignete Informationsmenge
aus dem Magnetband 1218 eingespeichert Die ersten 297 Bit werden von der Datanverarbeitungsschaltung
1216 aus dem Speicher ausgelesen, und 3 Bit werden als Zeitmarkierungen hinzugefügt, um die
erste 300-Bit-Einheitsinfortnation D (1,1) zu bilden. Der
Schalter 1215 wird auf »1« gestellt, um die Antriebsschaltung 1214-1 für den Seitenerzeuger zu betätigen,
damit die erste Informationseinheit D(1,1) an die Eingabevorrichtung
1205-1 als räumliches Muster angelegt wird. Der Verschluß 1201 wird für eine bestimmte Zeit
geöffnet, um das Raummuster als Fourier-Transformationshologramm
auf den 35-mm-Film 1205 aufzuzeichnen. Die Spule 1210 wird von dem Motor 1211 angetrieben
und spult den Film 1209 um ε=/ weiter. Danach
wird die aus 300 Bit bestehende zweite Informationseinheit D (1,2) der ersten Gruppe von der Datenverarbeitungsschaltung
1216 gebildet, und der Schalter 1215 wird auf »2« gestellt so daß die Information der Eingabevorrichtung
1205-2 zugeführt wird, um in derselben Weise wie zuvor beschrieben ein Hologramm aufzuzeichnen.
In gleicher Weise wird die aus 300 Bit bestehende Jt-te
Informationseinheit D (j, k) der y-ten Gruppe von der Datenverarbeitungsschaltung 1216 gebildet, und der
Schalter 1215 wird auf »k« gestellt, um die Eingabevorrichtung 1205-.Ar zur Aufzeichnung der Hologramme mit
der betreffenden Information zu versehen. Jedesmal, wenn ein Hologramm der Größe / aufgezeichnet worden
ist, wird der Film um «=/weitergespult Wenn die
erste Spur des Films 1209 vollgeschrieben ist, wird der
Film vollständig zurückgespult Der Motor 1213 wird erregt und hebt die Filmstufe 1212 um eine bestimmte
Distanz an (während die Apparatur 1207 stationär bleibt), so daß die zweite Spur des Hologramms auf den
Film 1209 aufgezeichnet werden kann. Danach wird die zweite Spur in der oben beschriebenen Weise mit Hologrammen
versehen. Auf die gleiche Weise wird die zweidimensional Bit-Information, die von drei verschiedenen
Vorrichtungen aus zugeführt wird, holographisch in mehreren Spuren des Films 1209 aufgezeichnet.
'
Der Aufbau der Eingabevorrichtung für die Informationseinheiten ist nicht auf das in Fig. 12-2 dargestellte
Ausführungsbeispiel beschränkt Beispielsweise kann die erste Eingabevorrichtung aus zehn Zeilen (lste, 4te,
... 28ste Zeile) bei dreißig Spalten bestehen, die zweite Eingabevorrichtung kann aus zehn Zeilen (2te, 5te,...
29ste Zeile) bei dreißig Spalten, und die dritte Eingabevorrichtung kann aus zehn Zeilen (den verbleibenden
zehn Zeilen) bei dreißig Spalten bestehen. Grundsätzlich reicht es aus, daß die Eingabepositionen für die
Informationseinheiten räumlich ausreichend voneinander getrennt sind.
Ein Beispiel der Steuerschaltung 1219 ist in Fi g. 12-3
abgebildet Als Antwort auf ein Kommando von einer Magnetbandsteuerung 1 wird das Magnetband 1218 angetrieben
und Information an den Pufferspeicher 1217 weitergeleitet. Die weitergeleitete Informationsmenge
wird von einer Eingangs/Ausgangs-Steuerung 2 für den Speicher gezählt. Wenn die Informationsmenge eine bestimmte
Größe erreicht, hält die Eingabe/Ausgabe-Steuerung 2 das Magnetband 1218 an und veranlaßt,
daß der Pufferspeicher 1217 Information entsprechend der Menge einer Informationseinheit an die Datenverarbeitungsschaltung
1216 liefert, und gleichzeitig liefert die Eingabe/Ausgabe-Steuerung 2 des Speichers an eine
Folgesteuerung 3 und einen Zeitmarkengenerator 4 die Gruppennummer und die Einheitennummer der Information.
Der Zeitmarkengenerator 4 liefert als Antwort auf die ihm zugeführte Gruppennummer sowie die Einheitennummer
eine binäre Zeit-Steuerinformation an die Datenverarbeitungsschaltung 1216. Diese ordnet die
ihr von dem Pufferspeicher 1217 und dem Zeitmarkengenerator 4 zugeführte Information zu einer Bit-Anordnung,
die dem Seitenerzeuger 1205 zugeführt werden kann. Die Folgesteuerung 3 liefert entsprechend der ihr
von der Eingangs/Ausgangs-Steuerung 2 zugeführten Gruppennummer und der Einheitennummer Ausgangssignale
an den Schalter 1215, die Steuerschaltung 5 für den Antriebsmotor, eine weitere Steuerschaltung 6 für
einen anderen Antriebsmotor, und an die Verschluß-Steuerung 7, um entsprechende Operationen des Schalters
1215 des Spulenantriebsmotors 1211 des Antriebsmotors 1213 für die Filmstufe und des Verschlusses 1201
in einer bestimmten Zeitfolge, wie oben erläutert, zu
erhalten.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Re-Produktionssystems
für Hologramme, die in der oben beschriebenen Weise aufgezeichnet sind, ist in Fig. 13
abgebildet Es enthält einen Laser 1300, einen Strahlendeflektor 13(JiT, ein Hologrammband 1302, eine inverse
Fourier-Transformationslinse 1305 und einen fotoeiekfrischen
Umsetzer 1306. Das Hologrammband 1302 ist der in Fig. 12-1 abgebildete 35-mm-Film, auf den die
Hologramme aufgezeichnet wurden. Anschließend ist der Film entwickelt und fixiert worden. Der fotoelektrische
Umsetzer 1306 enthält eine Fotodiodenmatrix von 30 χ 30 Fotodioden, die in der Bildebene angeordnet ist
Die Diodenmatrix ist in Informationseinheitendetektoren 1306-1 bis 1306-3 unterteilt, von denen jeder aus
einer 10x30-Untermatrix aus Fotodioden besteht, entsprechend
der ^produzierenden Bildpositionen der jeweiligen Hologramme. Der Strah'endeflektor 1301 verschiebt
den reproduzierenden Lichtstrahl 1320 parallel, so daß dieser einer bestimmten Srsjir auf dem auszulesenden
Hologrammband 1302 entspricht. Außerdem sind eine Spule 1303, auf die das Band 1302 aufgespult
wird oder von der es abgespult wird, und ein Motor 1304 zum Antrieb der Spule vorgesehen. Darüber hinaus sind
ein Zeitmarkendetektor 1307, ein Schalter 1308, ein Verstärker 1309, ein Signalausgangsanschluß 1310 und eine
Steuerschaltung 1311 zur Steuerschaltung der Laufgeschwindigkeit des Bandes, der Zeitmarkenerkennus'g
und der Betätigung des Schalters entweder synchron oder asynchron vorgesehen.
Der Durchmesser r\ des reproduzierenden Lichtstrahls 1320 muß lediglich innerhalb des von Gleichung
(12) festgelegten Bereiches liegen. Hierbei sei angenommen, daß r\ =2 / ist. Wenn sich das Hologrammband
1302 bewegt, erscheint auf den drei Informationseinheitendetektoren 1306-1 bis 1306-3 eine Folge von reproduzierten
Bildern, die in Fig.9-3 abgebildet ist. Die Zeitmarkierungen von den jeweiligen Hologrammen
werden von dem Zeitmarkendetektor 1307 erkannt, und der Schalter 1308 wird synchron dazu geschaltet, um
Information in der Form elektrischer Signale frei von
optischem Übersprechen von den jeweiligen Informationseinheitendetektoren zu erzeugen. Die Bewegung
des Hologrammbandes und das Auslesen der Information von dem Detektor müssen nicht synchronisiert sein,
sondern können asynchron erfolgen, Wenn die Originalinformation beispielsweise ein PCM-kodiertes Audiosi-
gnal ist, ist ein Pufferspeicher hinter dem Ausgangsanschluß
1310 nicht erforderlich, wenn die Laufgeschwindigkeit des Bandes und die Informationsauslesung synchronisiert
sind. Zur Aufrechterhaltung einer konstanten Bandgeschwindigkeit kann der Motor 1304 über eine
Servosteuerung von der Steuerschaltung 1311 geregelt
sein. Die Änderung der Geschwindigkeit innerhalb des Regelbereiches erscheint als Änderung der Zeitperiode
(/Ir in Fig.7). während der die von optischem
Übersprechen freien reproduzierten Bilder benachbarter Hologramme simultan auf den verschiedenen
Detektoren reproduziert werden. Auf diese Weise kann
durch Servosteuerung der Bandgeschwindigkeit innerhalb eines Bereiches, der ein positives Δτ sichert, eine
feste Zeitspanne, während der eine Informationseinheit von jedem der Informationseinheitendetektoren durch
elektronische Abtastung der Fotodiodenmatrix erzeugt wird, konstant sichergestellt werden, so daß die in
Fig.8 mit 8-3 bezeichnete synchronisierte Informationsreproduktion
realisiert wird. Die Informationsreproduktion von den aus zweidimensionalen Fotodiodenmatrizen
bestehende Informationseinheitendetektoren kann entweder bit-weise seriell oder byte-weise
seriell erfolgen.
Während Fig. 13 den Fall zeigt, daß die Fläche des
reproduzierenden Lichtstrahls nicht gleichzeitig zwei benachbarte Spuren erfaßt oder überlappt, ist ein optisches
System zur Reproduzierung von Hologrammen, das ein Überlappen des reproduzierenden Beleuchtungsbereiches
mit benachbarten Spuren erlaubt, wie es in den F i g. 3 und 4 abgebildet ist, in F i g. 15 dargestellt,
und das Hologramm-Aufzeichnungssystem hierfür ist in F i g. 14 wiedergegeben. Es sei angenommen, daß zwei
Informationseinheiten (N—2) eine Informationsgruppe bilden und zwei Informationseinheitenpositionen
(2 NIM= 2) zwei Referenzlichtstrahlen (M= 2) benutzen.
Die Aufzeichnung wird nach einem ähnlichen Verfahren durchgeführt wie in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben.
Fig. 14 zeigt ein optisches System zur Aufzeichnung von Fourier-Transformationshologrammen,
das eine Fourier-Transformationsiinse 1420 aufweist.
Ein 8-mm-Film 1410, auf dem die Originalinformation aufgezeichnet ist, wird in der vorderen Brennebene (X-y-Ebene)
der Linse angeordnet, und ein 35-mm-Film 1440 zur Aufzeichnung von Hologrammen wird in der
rückwärtigen Brennebene augeordsiet. Die Laserstrahlen
1400 und 1401 werden von einem (nicht dargestellten) einzigen Laser erzeugt Die Blende 1411 besitzt
zwei Öffnungen 1412 und 1413. Die Größe der jeweiligen öffnung ist gleich der Größe eines Einzelbildes des
8-mm-FiIms, und die öffnungen sind so angeordnet, daß
sie den Positionen zweier benachbarter Einzelbilder entsprechen. Eine Verschlußvorrichtung 1414 öffnet
oder schließt die Öffnungen 1412 und 1413 in Abhängigkeit von einem von der Steuerschaltung 1450 kommenden
Steuersignal. Auf jedem Einzelbild des 8-mm-Films 1410 ist eine Informationseinheit aufgezeichnet. Die
Originalinformation kann entweder eine Bit-Information oder eine Analoginformation in Form einer Filmhandlungsein.
Die Spule 1415 wird von einem Motor 1416 angetrieben. Vor dem Film ist eine stationäre Blende 1441 angeordnet.
Auf einer aufwärts und abwärts von einem Motor 1445 bewegbaren Filmstufe 1444 ist ein Antriebsmotor
1443 montiert, der eine Spule 1442 treibt. Die Zeichnung zeigt ferner einen Deflektor 1430 sowie Referenzlichtstrahlen
1402 und 1403, die in der V-Z-Ebene liegen.
Die einzelnen Teile des Systems werden sequentiell von einer Steuerschaltung 1450 betrieben.
Es sei angenommen, daß die ersten Informationseinheiten in jeder Informationsgruppe auf den ungeradzahligen
Einzelbildern des 8-mm-Films und die zweiten Informationseinheiten auf den geradzahligen Einzelbildern
aufgezeichnet sind, wenn ein ungeradzahliges Einzelbild in der öffnung 1412 und ein geradzahliges Einzelbild
in der öffnung 1413 steht. Der Referenzstrahl
1402 wird benutzt, wenn eine erste Spur auf dem 35-mm-Film 1440 geschrieben werden soll. Steht das
erste Einzelbild des 8-mm-Films in der Öffnung Ϊ412
und ist die Öffnung 1412 geöffnet, so ist die Öffnung 1413 geschlossen. Unter Verwendung des Referenzstrahles
1402 wird ein Hologramm aufgezeichnet, und dann wird der 35-mm-Film am einen festen Betrag weitergespult.
Dann wird die Öffnung 1412 geschlossen und
die öffnung 1413 geöffnet und unter Verwendung desselben Referenzstrahles 1402 ein zweites Hologramm
auf dem zweiten Einzelbild aufgezeichnet und der 35-mm-Film um den festen Betrag weitergespult
Nach den ersten beiden Einzelbildern, oder nachdem eine Informationsgruppe holographisch aufgezeichnet
worden ist, wird der 8-mm-Film !410 um eine zwei Einzelbildern
entsprechende Länge weitergespult In ähnlicher Weise werden die ersten Informationseinheiten einer
jeden Gruppe durch die öffnung 1412 und die zweiten Informationseinheiten durch die öffnung 1413 unter
Verwendung des Rcferenzstrahis 1402 angelegt, um Hologramme
auf die ungeradzahlige Spur c"£s 35-mm-Films
aufzuzeichnen, und der ReferenzstrahJ 1403 wird
zur Aufzeichnung von Hologrammen auf der geradzahligen Spur verwandt Ein optisches Reproduktionssystem
zur Reproduzierung der auf diese Weise aufgezeichneten Hologramme ist in F i g. 15 abgebildet
In F i g. 15 ist ein Laserstrahl 1500, ein Deflektor 1501,
ein reproduzierender Lichtstrahl 1502, der auf das Hologrammband 1503 unter demselben Einfallswinkel auftrifft
wie der Strahl 1403 in Fig. 14, ein Hologrammband 1503 in Form des Films 1440 in Fi g. 14, nach dem
Entwickeln, eine Spule 1504, ein Antriebsmotor 1505 und eine inverse Fourier-Transformationslinse 1506
dargestellt. Das Hologrammband 1503 bewegt sich in der vorderen Brennebene der Linse und in der rückwärtigen
Brennebene fX-V-Ebene) ist ein fotoelektrischer
Umsetzer 1530 angeordnet. Ferner sind ein Kanalwähler 1507, ein Zeitmarkendetektor 1508, ein Schalter
1509, ein Verstärker 1510, ein Ausgangsanschluß 1511, eine Spurauswahlschaltung 1512 und eine Steuerschaltung
1520 vorhanden. Der fotoelektrische Umsetzer 1530 enthält zwei Kanäle aus vier Informationseinheitendetektoren,
wobei jeder Kanal zwei Informationseinheitendetektoren 1530-11-12 bzw. 1530-21-22 enthält.
Als Informationseinheitendetektoren können beliebige geeignete Detektoren verwendet werden, beispielsweise
Bildaufnahmeröhren oder Fotodiodenmatrizen, in Abhängigkeit von der Art des jeweils auszulesenden
Bildes. Der Deflektor 1501 verschiebt den reproduzierenden Strahl 1502 in Abhängigkeit von einem von dem
Spurwähler 1512 kommenden Steuersignal parallel, so daß die ausgewählte Spur beleuchtet wird. Der Einfallswinkel
des reproduzierenden Lichtstrahls ist konstant. Die einzige Voraussetzung ist, daß der Durchmesser r,
des reproduzierenden Lichtstrahls 1502 in Richtung der Spur innerhalb des in Gleichung (12) angegebenen Bereiches
liegt und daß der Durchmesser Γι in Querrichtung
hierzu nicht mehr als die nächstliegende Spur überlappt. Da der Einfallswinkel des reproduzierenden
Lichtstrahls derselbe ist wie derjenige des Referenzstrahls 1403 in Fig. 14, werden die Bilder auf dem ersten
Kanal der Informationseinheitendetektoren 1530-11 und -12 aus den ungeradzahligen Spuren des Hologrammbandes
15(3 erzeugt, während in den zweiten Kanal der Informationseinheitendetektoren 1530-21
und -22 die Informationen aus den geradzahligen Spuren erzeugt werden. Wenn daher von dem Spurwähler
1512 eine Spur ausgewählt worden ist, wird von dem Kanalwähler 1507 auch der zugehörige Kanal eingeschaltet.
Das Verfahren zum Auslesen von Information aus den Hologrammen einer Spur ist das gleiche wie
dasjenige, das anhand von F i g. 13 erläutert wurde. Das in Fig. 16 dargestellte Aufzeichnungssystem
weist drei Modulatoreinheiten und eine Strahlablenkungseinrichtung auf, die abwechselnd zwei Referenzstrahlen
erzeugen kann, die aus unterschiedlichen Richtungen einfallen.
ίο Der Objektstrahl 1600 und der Referenzstrahl 1601
stammen aus demselben (nicht dargestellteil) Laser. Entlang der optischen Achse Zsind hintereinander eine
aus drei Modulatoreinheiten 1604-1, -2, und -3 bestehende Modulationseinrichtung 1603, eine einzige Fourier-Transformationslinse
1605, eine Verschlußvorrichtung 1606 und das Aufzeichnungsmedium 1607 angeordnet
Die Richtung des Referenzstrahles kann durch die optische Einrichtung 1602 verändert werden. Diese Einrichtung
enthält drei Spiegel 1602-1, -2 und -3. Der Spiegel 1601-1 ist schwenkbar, und die beiuon anderen Spiegel
sind stationär. Der Referenzstrahl 1601 kann als Strahl 1601-1 oder 1601-2 aus zwei verschiedenen Winkeln
durch die Verschlußvorrichtung 1606 auf das Aufzeichnungsmedium 1607 fallen.
Die iviodulatoreinheiten 1604-1, -2 und -3 bilden jeweils
einen Seitenkomposer, der aus einer zweidimensionalen Punktmatrix besteht (Fig. 16-1). Jede Modulatoreinheit
wird entsprechend extern zugeführten Bit-Informationen elektrisch moduliert. Die Bit-Informationen
werden in der jeweiligen Modulatoreinheit in ein Punktmuster umgesetzt, das seinerseits den vollen optischen
Strahl 1600 moduliert und aus diesem den Modulationsstrahl erzeugt, welcher das optische Punktmuster
enthält. Das optische Punktmuster wird mit der Linse 1605 in ein Fourier-Transformationsmuster umgesetzt.
Die Verschlußvorrichtung 1606 ist so angeordnet und betrieben, daß sie die erzeugten Hologramme begrenzt
und die für die Aufzeichnung erforderliche Belichtungszeit zur Verfügung stellt. Das Aufzeichnungsmedium
16-J7 wird intermittierend bewegt, so daß die Hologramme
entlang einer Spur sequentiell aufgezeichnet werden. Dem Informationsprocessor 1608 wird die Original-Information
zugeführt, die beispielsweise aus auf Magnetband gespeicherten Bits bestehen kann. Der
Processor klassifiziert die Original-Information in eine Anzahl von Gruppen, die jeweils aus einer bestimmten
Anzahl von Einheiten bestehen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 16 wird die Information in zahlreiche
Gruppen klassifiziert, von denen jede aus sechs Informationseinheiten
besteht. Der Inhalt einer jeden Informationseinheit entspricht der Kapazität einer Modu'iatoreinheit.
Die Anzahl von Kombinationen aus Modulatoreinheiten und Referenzstrahlen ergibt sechs, so daß
die sechs Informationseinheiten, aus denen jede informationsgruppe
besteht, jeweils durch Kombination einer Modulatoreinheit mit einem Referenzstrahl aufgezeichnet
werden. Die erste Informationseinheit der ersten Informatior.ogruppe wird der Modulatoreinheit
1604-1 zugeführt. Die anderen Modulatoreinheiten sind gesperrt. Das erste Hologramm wird unter Verwendung
des Referenzstrahles 1601-1 aufgezeichnet. Danach wird das Aufzeichnungsmedium 1607 geringfügig weiterbewegt.
Die zweite Informationseinheit der ersten Gruppe wird in die Modulatoreinheit 1604-2 eingegeben,
während die änderen Modulatoreinheiten geschlossen sind, und das zweite Hologramm wird unter
Verwendung des Referenzstrahls 1601-1 aufgezeichnet. Auf diese Weise werden die erste, zweite und dritte
Informationseinheit der ersten Gruppe unter Verwendung des Referenzstrahles 1601-1 als Hologramme aufgezeichnet,
und die vierte, fünfte und sechste Informationseinheit werden unter Verwendung des Referenzstrahles
1601-2 aufgezeichnet. Auf diese Weise werden alle Informationseinheiten sämtlicher Informationsgruppen als Hologramme aufgezeichnet.
Fig. 17 verdeutlicht, wie die Hologramme ausgelesen werden. 1701 bezeichnet den Film, auf dem die Hologramme
1702-1, -2,... in der oben beschriebenen Weise aufgezeichnet worden sind. Jedes Hologramm enthält
eine Informationseinheit. Der Auslesestrahl 1700 fällt unter dem Winkel «, der gleich dem Einfallswinkel des
Referenzstrahles 1601-1 ist, jedoch von der Gegenseite her auftrifft, auf den Film 1701. Wenn der Film 1701
bewegt wird, wird von dem Strahl 1700 das erste Hologramm 1702-1 beleuchtet, und das in dem Hologramm
enthaltene Fourier-Bild wird mittels der Linse 1703 in das Original-Punktmuster umgewandelt, das auf die in
der Detektoreinrichtung 1704 enthaltene Detektoreinheit 1705-1 geworfen wird. Die Detektoreinheit wandelt
das optische Punktmuster in elektrische Signale um, die von dem Informationsprocessor 1706 verarbeitet werden.
Der Film 1701 bewegt sich kontinuierlich, und wenn das zweite Hologramm 1702-2 beleuchtet wird,
erscheint das entsprechende Punktmuster auf dem Detektor 1705-2. Das Bild des dritten Hologramms 1702-3
erscheint auf dem Detektor 1705-3. Dagegen erscheinen die Bilder der Hologramme 1702-4,-5 und -6 jeweils auf
den Detektoreinheiten 1705-4, -5 und -6. Auf diese Weise
werden von den sechs verschiedenen Detektoreinheiten alle sechs Informationseinheiten sequentiell ausgelesen.
Das siebente Hologramm enthält die erste Informationseinheit der zweiten Gruppe. Es ist mit der Kombination
der ersten Modulatoreinheit 1604-1 und des Referenzstrahles 1602-1 in Fig.6 aufgezeichnet worden,
und wenn es von dem Strahl 1700 beleuchtet wird, erscheint sein Bild auf der Detektoreinheit 1705-1. Die
Hologramme sind also in Gruppen zu je sechs HoIogrammen aufgeteilt.
Allgemein kann man sagen, daß das (6 /+jiMe
(7=0, \2...;j= 1,2,3,4,5 oder 6) Hologramm als das y-te
Hologramm der f/+l)-ten Gruppe bezeichnet werden
kann. Unabhängig von dem Wert von / erscheinen die Bilder der Hologramme mit./= 1,2 oder 3 jeweils an der
Detektoreinheit 1705-1, -2 oder -3, und die Bilder der Hologramme mit y=4, 5 oder 6 erscheinen jeweils an
den Detektoreinheiten 1705-4, -5 oder -6. Da die Hologramme
mit y=4. 5 oder 6 mit dem Referenzstrahl 1601-2 aufgezeichnet worden sind, dessen Einfallswinkel
unterschiedlich von demjenigen des anderen Referenzstrahles 1601-1 ist, erscheinen ihre Bilder an Stellen, die
gegenüber den Bildern der Hologramme mit./'=l, 2 oder 3 erzeugt worden sind, versetzt sind, wenn die
Beleuchtung mit dem einzigen Auslesestrahl 1700 erfolgt Dieses Prinzip hängt mit der Natur der Fourier-Transformationsholographie
zusammen und ist unter Bezugnahme auf F i g. 11 erläutert worden.
Für das Verständnis der Vorteile der Erfindung sei erläutert, wie die Bilder der Hologramme 1702-1 und -2
jeweils auf die Detektoreinheiten 1705-1 und -2 geworfen werden, während der Film 1701 unter Beleuchtung
durch den Strahl 1700 bewegt wird. Da der Strahl 1700 einen gewissen Durchmesser hat, verbleibt das Bild des
Hologramms 1702-1 auf der Detektoreinheit 1705-1, während das Hologramm sich durch die Beleuchtungsfläche des Strahls 1700 bewegt Das gleiche geschieht
mit dem Hologramm 1702-2, jedoch erscheint dessen Bild auf der Detektoreinheit 1705-2. Aus diesem Grunde
tritt kein optisches Übersprechen zwischen Bildern benachbarter Hologramme auf. Dies gilt selbst dann, wenn
die Hologramme sich überlappen oder wenn der Strahldurchmesser so groß ist, daß zwei Hologramme gleichzeitig
beleuchtet werden. Die Reihenfolge, in der die Bilder der Hologramme auftreten, ist detailliert anhand
der F i g. 5 bis 9 erläutert worden.
Hierzu 17 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Verfahren zur Aufzeichnung von digital codierten Informationen in Form einer Folge von Fourier-Transformationshologrammen,
bei weichem die aufzuzeichnende Original-Information in eine Anzahl von Informationsgruppen aufgeteilt wird, von denen jede aus einer Anzahl N von Informationseinheiten besteht, wobei N mindestens zwei beträgt und wobei jede Informationseinheit in der Regel aus mehreren, parallel einschreibbaren Informationsbits besteht,
bei weichem die aufzuzeichnende Original-Information in eine Anzahl von Informationsgruppen aufgeteilt wird, von denen jede aus einer Anzahl N von Informationseinheiten besteht, wobei N mindestens zwei beträgt und wobei jede Informationseinheit in der Regel aus mehreren, parallel einschreibbaren Informationsbits besteht,
bei welchem die Informationseinheiten einer Modulationseinrichtung
zugeführt werden, die aus Modulationseinheiten besteht, von denen jede zur Modulierung
eines Lichtstrahls entsprechend dem Inhalt einer Informationseinheit geeignet ist, wobei die
Modulato-.einheiten in der Objekt-FokaJebene einer
Fouriertransformationsoptik angebracht sind,
bei welchem ein kohärenter Lichtstrahl (Objektstrahl) nach der Modulation durch die Modulationseinrichtung durch die Fourier-Transformationslinie hindurch auf ein Aufzeichnungsmedium geleitet wird, das in oder in der Nähe der Bild-Fokalebene der Fourier-Transformationsoptik angeordnet ist,
bei welchem ein weiterer kohärenter Lichtstrahl (Referenzstrahl), der von demselben Laser ausgeht wie der Objektstrahl, um die optische Achse der Fourier-Tr?n3formationsoptik herum auf das Aufzeichnungsmedium auftrifft,
bei welchem ein kohärenter Lichtstrahl (Objektstrahl) nach der Modulation durch die Modulationseinrichtung durch die Fourier-Transformationslinie hindurch auf ein Aufzeichnungsmedium geleitet wird, das in oder in der Nähe der Bild-Fokalebene der Fourier-Transformationsoptik angeordnet ist,
bei welchem ein weiterer kohärenter Lichtstrahl (Referenzstrahl), der von demselben Laser ausgeht wie der Objektstrahl, um die optische Achse der Fourier-Tr?n3formationsoptik herum auf das Aufzeichnungsmedium auftrifft,
bei welchem durch Interferenz von Objektstrahl und Referenzstrahl auf dem Aufzeichnungsmedium ein
Hologramm für jede Informationseinheit aufgezeichnet wird und
bei welchem das Aufzeichnungsmedium jeweils nach der Aufzeichnung eines Hologramms ein kurzes
Stück weiterbewegt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Modulationseinrichtung aus K nacheinander aktivierbaren Modulatoreinheiten besteht und eine optische Einrichtung verwendet wird, die in an sich bekannter Weise M Referenzlichtstrahlen mit verschiedenen Einfallsrichtungen erzeugen kann, wobei das Produkt K χ M=NiSt, und
daß sämtliche N Informationseinheiten einer Informationsgruppe mit unterschiedlichen Kombinationen aus Modulatoreinheit und Referenzlichtstrahl unter Verwendung derselben Fourier-Transformationsoptik aufgezeichnet werden.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Modulationseinrichtung aus K nacheinander aktivierbaren Modulatoreinheiten besteht und eine optische Einrichtung verwendet wird, die in an sich bekannter Weise M Referenzlichtstrahlen mit verschiedenen Einfallsrichtungen erzeugen kann, wobei das Produkt K χ M=NiSt, und
daß sämtliche N Informationseinheiten einer Informationsgruppe mit unterschiedlichen Kombinationen aus Modulatoreinheit und Referenzlichtstrahl unter Verwendung derselben Fourier-Transformationsoptik aufgezeichnet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung mit einer Modulationseinrichtung
mit N Modulatoreinheiten und einem einzigen Referenzlichtstrahl erfolgt (Fig. 12-1:
W=K=3,/W=I).
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung mit einer Modulationseinrichtung
aus nur einer einzigen Modulatoreinheit und N Referenzlichtstrahlen erfolgt
(Fig. 10-1:N= 2, K-I. Ai= 2).
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Hologramme in mehreren Spuren auf dem Aufzeichnungsmedium
aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß Hologramme in benachbarten Spuren mit unterschiedlichen Kombinationen von
Modulatoreinheiten und Referenzstrahlen aufgezeichnet werden (F i g. 14).
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 4,
dadurch gekennzeichnet, daß N den Wert, 2, 3, 4, 5 oder 6 hat.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Spuren einander teilweise
überlappend aufgezeichnet werden.
7. Verfahren zur Wiedergabe von nach dem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche aufgezeichneten
Fourier-Transformationshologrammen, bei welchem M kohärente Wiedergabelichtstrahlen
mit denselben Einfallswinkeln wie die Referenzlichtstrahlen auf das schrittweise bewegte Aufzeichnungsmedium
gerichtet werden und die Hologramme auf einer Detektoreinrichtung abgebildet werden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung aus K nacheinander aktivierbaren Detektoreinheiten
besteht, die entsprechend den Modulatoreinheiten des Aufnahmeverfahrens angeordnet
sind.
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