Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Hologrammen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Hologramms eines tatsächlichen oder gedachten Gegenstandes bezüglich einer tatsächlichen oder gedach ten Hologrammebene aus anderen Informationssignalen als vom Gegenstand reflektierten Lichtwellen.
Zunächst soll zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung ein bekanntes System zur Erzeugung optischer Hologramme erläutert werden.
Ein optisches Hologramm ist eine photographische Aufzeichnung, (z. B. in Form eines photographischen Transparentbildes) des Wellenfrontbildes desjenigen sichtbaren Lichtes, welches von dem beleuchteten Gegenstand reflektiert wird. Im Gegensatz zu den Diapositiven, die auf herkömmliche photographische Weise erzeugt werden und die eine Speicherung des Bildes darstellen, welches durch Fokussierung des reflektierten Lichtes mittels einer Linse erzeugt wird, ist ein Hologramm eine Aufzeichnung all derjenigen reflektierten Lichtwellen, die sich in einer einzigen Ebene, d. h. in einer Wellenfront befinden. Da beim Herstellen von Hologrammen keine Mittel zum Fokussieren der Lichtbündel verwendet werden, erscheint zunächst keine erkennbare Abbildung im Hologramm.
Dem unbewaffneten Auge stellt sich ein Hologramm als eine Darstellung ungeordneter Wirbel, Linien, Punkte und dgl. dar, die keinerlei Ähnlichkeit mit dem Gegenstand haben, von dem das Licht reflektiert wurde.
Bei einem bekannten Verfahren zum Herstellen optischer Hologramme wird der darzustellende Gegenstand von einer Quelle kohärenten Lichtes, z. B. von einem Laser beleuchtet. Ein Wellenbild des vom Gegenstand reflektierten Lichtes weist also als kennzeichnende Eigenschaften sowohl Amplituden- als auch Phasenveränderungen auf. Da aber photographische Platten nur Intensitätsvariationen aufzeichnen können, muss dafür gesorgt werden, dass die Phasenvariationen in Amplitudenvariationen umgesetzt werden, die dann aufgezeichnet werden können. Dies wird dadurch erreicht, dass ein Bezugsstrahl aus kohärentem sichtbaren Licht aus derselben Quelle, welche zur Beleuchtung des Gegenstandes dient, abgeleitet und in solcher Weise verwendet wird, dass die beiden Strahlen miteinander in Interferenz treten, so dass also Intensitätsverstärkungen und Abschwächungen auftreten.
Der Bezugsstrahl wird dabei auf den photographischen Film gerichtet, der sich in der Hologrammebene befindet. Das reflektierte Licht und das Licht des Bezugsstrahls treten miteinander in Interferenz und bilden ein Interferenzmuster auf dem Film. Dieses Interferenzmuster stellt Intensitätsvariationen der welche den Phasen- und Amplitudenvariationen in der reflektierten Lichtwelle entsprechen. Aus einem weiter unten zu erläuternden Grunde wird der Bezugsstrahl unter einem Winkel zur Richtung des vom Gegenstand reflektierten Lichtes auf den Film gerichtet.
Wenn ein transparentes Hologramm nach Entwicklung des belichteten Films mit kohärentem sichtbarem Licht beleuchtet wird, gehen eine Anzahl von Brechungsmustern oder Wellenfronten von diesem Bild aus und eine dieser Wellenfronten konvergiert zur Bildung eines reellen Bildes des Gegenstandes, wobei gleichzeitig ein zweites virtuelles Bild des Gegenstandes entsteht. Das virtuelle Bild kann unmittelbar mit dem Auge wahrgenommen werden. Ein solches rekonstruiertes Bild ist nicht mit einem zweidimensionalen Bild vergleichbar, welches man auf einem herkömmlichen Photodiapositiv findet. Im Gegensatz zu dieser bekannten Technologie kann das mit dem Auge wahrnehmbare virtuelle Bild nicht von dem ursprünglichen dreidimensionalen Gegenstand unterschieden werden.
Insbesondere kann man bei dem rekonstruierten virtuellen Bild durch Parallaxe zwischen näher und weiter gelegenen Teilen des Gegenstandes unterscheiden.
Bei Relativbewegung zwischen dem Hologramm und dem Beobachter können Teile des Gegenstandes gesehen werden, die von anderen Teilen vorher abgedeckt waren. Weiterhin muss der Beobachter seine Augen auf die nahen Teile des virtuellen Bildes des Gegenstandes adaptieren, nachdem er zuvor seinen Blick auf weiter weg gelegene Teile des im virtuellen Bild dargestellten Gegenstandes gerichtet hatte.
Die Erzeugung optischer Hologramme durch Beleuchtung der Gegenstände mt kohärentem sichtbaren Licht in der obenbeschriebenen Weise ist bekannt. Für ein solches Vorgehen zur Erzeugung optischer Hologramme ist es offensichtlich erforderlich, dass ein darzustellender Gegen stand vorhanden ist und unmittelbar im Bereich des Beleuchtungsstrahles angeordnet ist.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist, ohne Beleuchtung eines Gegenstandes ein Hologramm des Gegenstandes aus Daten einer Vielzahl von Punkten des Gegenstandes in einer tatsächlichen oder angenommenen Hologrammebene schaffen zu können, wobei solche Daten bestimmte Eigenschaften des Gegenstandes darstellen.
Erfindungsgemäss ist das Verfahren gekennzeichnet durch.
a) Erzeugen einer Vielzahl von phasenkohärenten Gegenstandssignalen, durch deren Amplitude und Phase je ein Punkt des Gegenstandes bezüglich der Hologrammebene simuliert wird; b) Erzeugen eines Bezugssignals, wobei das Bezugssignal phasenkohärent mit den Gegenstandssignalen und vor derselben Frequenz ist; c) Summieren mindestens Teils der Gegenstandssignale mit dem Bezugssignal nach Betrag und Phase und d) Aufzeichnen eines jeden so erhaltenen Signals auf einem Träger derart, dass mit den Signalaufzeichnungen die Modulation von sichtbarem Licht möglich ist, wobei jeder Pundt auf dem Träger jeweils einem Punkt in der Hologrammebene entspricht.
Die Vorrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens ist erfindungsgemäss gekennzeichnet, durch eine Mehrzahl von Signalquellen, deren jede einem bestimmten Punkt auf dem Gegenstand zugeordnet ist, eine Vorrichtung zum Einstellen der Amplitude und Phase der aus den Signalquellen kommenden Signale, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Bezugssignales, Mittel zum Addieren der Quellensignale untereinander und mit dem Bezugssignal nach Betrag und Phase zur Bestimmung des einem jeden Punkt in der Hologrammebene zugehörigen Summensignals und Mittel zum Aufzeichnen dieses Signals für jeden Punkt der Hologrammebene.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Anzahl von Punkten auf einem aufzuzeichnenden Gegenstand und eine angenommene Hologrammebene;
Fig. 2 schematisch im Blockdiagramm eine Ausführung der erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung eines künstlichen Hologramms;
Fig. 3 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel mit einer Vielzahl von Signalleitern zur Erzeugung von Gegenstandssignalen, welche sich überlagern und abgetastet werden; und
Fig. 4 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem eine ebene Anordnung von Signalleitern verwendet wird.
In der folgenden Beschreibung wird gesagt, dass zu den Punkten auf dem aufzuzeichnenden oder zu speichernden Gegenstand jeweils eine Amplitude gehört.
Dieser Ausdruck Amplitude bezeichnet eine Grösse, die Betrag und Phase hat und in jedem solchem Gegenstandspunkt vorliegt und nach Betrag und Phase zu den Amplituden in anderen Gegenstandspunkten addiert werden kann. Der Ausdruck Intensität bezeichnet die Helligkeit oder Durchlässigkeit der Punkte in der angenommenen Hologrammebene und auf dem tatsächlich dann mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens hergestellten Hologramms.
Ein typisches Vorgehen ist in Fig. 1 dargestellt, in welcher zunächst ein dreidimensionaler Gegenstand 10 dargestellt ist. Der Gegenstand wird durch m Punkte 01, 02... ohm dargestellt. Bei dem gewählten Beispiel bestimmen die Gegenstandspunkte den äusseren Umriss eines Flugzeuges. Wenn der Gegestand mit irgendwelcher Energie bestrahlt wird, dann kann man alle Gegenstandspunkte als punktförmige Signalquellen betrachten, so dass zu jedem Gegenstandspunkt Oi, 02 bis Om eine bestimrrS Amplitude, z. B eine bestimmte Helligkeit gehört.
Es wird eine entsprechend grosse Anzahl von Gegenstandspunkten O bis 0m verwendet, um eine geeignete Darstelluiig des dreidimensionalen Gegenstandes 10 zu erhalten.
Die punktförmigen Quellen können die Lage und Amplitude in den Punkten auf einem tatsächlichen Gegenstand darstellen oder angenommene Stellungen bzw.
Lagen und angenommene Informationen für Punkte auf einem imaginären, d. h. nur in der Vorstellung existierenden Gegenstand. In jedem dieser beiden Fälle enthalten die Gegenstandspunkte Informationen über die Lage und die Amplitude, so dass diese Punktequellen in einfacher Weise von einem Analogsignal oder von numerischen oder digitalen Signalen dargestellt bzw. wiedergegeben werden
Zur Beleuchtung des Gegenstandes zum Zwecke der Erzielung von Daten hinsichtlich Amplitude und Position für die Gegenstandspunkte O bis 0m können Radarstrahlen, Sonarstrahlen, Röntgenstrahlen oder jede andere Energieart verwendet werden, wenn man nur die erforderlichen Daten kennt. So können z. B. die erforderlichen Daten aus Laser- oder Lichtechos, künstlichen geophysikalischen Echos oder seismischen Wellen erhalten werden.
Weiter ist es nicht unbedingt notwendig, den Gegenstand zu beleuchten, da man auch selbstleuchtende Quellen, z. B.
radioaktive Spurenelemente dazu verwenden kann, um Informationen über die Punkte auf dem zu erfassenden Gegenstand zu erhalten. Weiterhin ist es auch möglich, die erforderlichen Daten über den Gegenstand anzunehmen.
Aus den Daten betreffend die Amplitude und die Stellung für die Gegenstandspunkte O bis Om wird die Intensität in jedem der Vielzahl n der Punkte in einer angenommenen Hologrammebene 12 bestimmt. Die Punkte in der angenommenen Hologrammebene werden mit den Symbolen H1 bis Hn bezeichnet. Die Bestimmung der Intensität in den Punkten H, bis Hn kann in verschiedenen Weisen vorgenommen werden, was weiter unten noch erläutert wird. Es gilt aber im ganzen, dass die Intensität in jedem Punkt H, z. B. im Punkt H,, das Ergebnis der Summierung der Signale nach Betrag und Phase in allen Punkten O bis Om auf dem Gegenstand ist.
Die Addition des Bezugssignales zu den Signalen von den Gegenstandspunkten bewirkt, dass das resultierende Signal, welches die Intensität für den Punkt H, definiert, ein Interferenzsignal ist, welches nicht nur eine Amplitudeninformation hinsichtlich der Gegenstandspunkte, sondern auch eine Phaseninformation darstellt.
Fig. 2 erläutert eine Möglichkeit der Addition der Signale nach Betrag und Phase für die Gegenstandspunkte mit einem Bezugssignal zur Bestimmung der Intensitäten der Punkte H1 bis Hn und zum anschliessenden Umsetzen der resultierenden Intensitätsinformationen hinsichtlich der Punkte H1 bis Hn in ein optisches Hologramm.
Es sind m Spannungsquellen V1, V2. Vm für die Gegenstandssignale vorgesehen, wobei jeweils eine Spannungsquelle einem der Punkte Oi bis 0m des Gegenstandes zugeordnet ist. Zweckmässig haben die von den Spannungsquellen erzeugten Signale Sinusform. Mit nicht gezeigten Mitteln wird die Anfangsamplitude und -Phase der aus jeder Quelle kommenden Spannung so eingestellt, dass sie der Amplitude und Phase für den zugehörigen Gegenstandspunkt entspricht. Damit entspricht also Amplitude und Phase der Spannung der Quelle V1 der dem Gegenstandspunkt Oi zugehörigen Amplitude und Phase.
Das Ausgangssignal jeder Signalquelle V1 bis Vm wird an eine Signalverarbeitungsalage einschliesslich einer Dämpfungseinrichtung und einem Phasenschieber eingegeben.
Das Ausgangssignal der Quelle V2 wird also einem Dämpfer A2 und einem Phasenschieber F2 eingegeben.
Die Einstellung der Dämpfer A1 bis Am und der Phasenschieber F1 bis Frn hängt vom angenommenen Abstand zwischen dem Gegenstand 10 und der imaginären oder angenommenen Hologrammebene 12. Dieser Abstand kann willkürlich gewählt werden, nach einmal getroffener Wahl muss er aber für alle Rechnungen, die zur Bestimmung der Intensitäten für die Punkte H1 bis Hn führen, gleich bleiben. Nachdem die Entfernung zwischen dem Gegenstandspunkt 0, und dem Hologrammpunkt H1 durch eine Annahme festgelegt wurde, wird der Dämpfer A1 so eingestellt, dass das Signal der Quelle V1 um einen Betrag gedämpft wird, der der tatsächlichen Dämpfung äquivalent ist, die dann auftreten würde, wenn ein Signal über die angenommene Entfernung zwischen den Punkten O und H1 laufen würde.
Bekanntlich wird die Amplitude jedes Signales um den Wert lid gedämpft, worin d der Abstand zwischen der Signalquelle und dem Auftreffpunkt des Signals ist. Jeder der anderer Dämpfer A2 bis Am wird ebenfalls nach Massgabe der Entfernung zwischen den entsprechenden Gegenstandspunkten 02 bis 0m und dem
Punkt H1 in der imaginären Hologrammebene 12 eingestellt, in welchen die Intensität zu bestimmen ist.
Der Betrag der Phasenverschiebung, welche in jedes Signal der Quellen V1 bis Vm durch die Phasenschieber F bis Fm eingeführt wird, hängt nicht nur von der angenommenen Entfernung zwischen dem Gegenstand 10 und der Hologrammebene 12 ab, sondern auch von einer angenommenen Wellenlänge der von den Gegenstandspunkten O bis Om ausgehenden Signale. Es kann eine beliebige Wellenlänge gewählt werden, solange sie nur kleiner ist als die Entfernung zwischen zwei benachbarten Gegenstandspunkten Oi bis 0m um eine gute Definition im optischen Hologramm sicherzustellen. Weiter muss diese einzige, einmal gewählte Wellenlänge in allen denjenigen Rechnungen verwendet werden, die zur Bestimmung den Punkten H, bis Hn zugehörigen Intensitäten.
Nach einmaliger Wahl der Entfernung zwischen dem Gegenstandspunkt Oi und dem Hologrammpunkt H1 und nach vorgenommener Wahl der Wellenlänge, die vom Gegenstandspunkt 0 ausgeht, wird der Phasenschieber F derart eingestellt, dass die Phase des Signals der Quelle V1 äquivalent der Phase eines tatsächlichen Signals der gewählten Wellenlänge zu dem Zeitpunkt ist, in welchem das Signal den Punkt H1 auf der imaginären Hologrammebene trifft.
Die Phasenlage eines solchen echten elektromagnetischen Signales kann dadurch bestimmt werden, dass man die Entfernung zwischen den Punkten O und H1 durch die Wellenlänge teilt, wobei der Bruchteil des Quotienten diejenige Stelle im Zyklus des Signales anzeigt, an welcher es den Punkt H1 erreicht, wodurch also die Phasenlage des Signals zum Zeitpunkt des Auftreffens angezeigt wird.
Jeder der anderen Phasenschieber F2 bis Fm wird ebenfalls in Abhängigkeit der Entfernung zwischen den entspre chenden Gegenstandspunkten 02 bis 0m und dem Punkt H eingestellt.
Die Einstellung der Dämpfer und Phasenschieber kann nach Durchführung entsprechender Rechnungen von Hand durchgeführt werden. Man kann auch einen Rechner derart einrichten, dass er diese Rechnungen durchführt und dann auch die Dämpfer und Phasenschieber dem entsprechend einstellt.
Die Ausgänge aller Phasenschieber F1 bis Fm werden an eine Schaltung 19 angelegt, welche die Ausgangsgrössen vektoriell summiert. An diese Schaltung 19 wird ferner ein Bezugssignal einer Bezugssignalquelle 18 gelegt, welches zuvor durch einen Phasenschieber 17 läuft. Um ein Interferenzmuster zu simulieren, welches analog einem solchen Interferenzmuster ist, bei dessen Erzeugung der Bezugsstrahl des optischen Hologrammsystems unter einem Winkel zu den vom Gegenstand reflektierten Lichtwellen einfällt, wird eine Phasenverschiebung mittels des Phasenschiebers 17 in das Bezugssignal gebracht. Hier ist folgendes zu erläutern: Wenn ein Bezugsstrahl mit sinusförmiger Wellenform tatsächlich mit einem Winkel zur imaginären Hologrammebene 12 auf diese Ebene gerichtet würde, dann ändert sich die Phase des Bezugsstrahls, während er auf die verschiedenen Linien der gedachten Hologrammebene fällt.
Wenn z. B. der positive Ausschlag der Bezugswelle die Oberseite der gedachten Hologrammebene trifft, wird offensichtlich irgendeine negative Halbwelle der Welle irgendeinen Punkt unterhalb der obersten Seite der Hologrammebene treffen. Also wird dem Phasenschieber 17 eine beliebige Einstellung gegeben, wenn die Punkte H 1...,welche entlang der obersten waagrechten Linie von Punkten in der Ebene 12 bestimmt werden. Wenn die Punkte in der darunterliegenden horizontalen Linie der Ebene 12 bestimmt werden, wird der Phasenschieber 17 in der Weise verstellt, dass er das Bezugssignal der Quelle 18 um den Betrag verschiebt, welcher der Phasenverschiebung in einem Bezugsstrahl entsprechen würde, den ein Betrachter als in der Betrachtungsebene sich abwärts bewegend sehen würde.
Die Art und Weise, in welcher die Intensität im Punkt H1 bestimmt wird, wurde bereits beschrieben. Nach der Bestimmung des Punktes H1 kann die beschriebene Vorrichtung dazu verwendet werden, die Intensität im Punkt H2 zu bestimmen, indem einfach die Phasenschieber F1 bis Fm und die Dämpfer A1 bis Am neu eingestellt werden.
Auf diese Weise können alle Punkte H1 bis Hn nacheinander mittels eines Satzes von Spannungsquellen V1 bis Vm, die Signalverarbeitungskreise, die Summierschaltung und die Bezugsquelle bestimmt werden. Wahlweise kann man auch n solche Sätze von Schaltmitteln vorsehen, wobei also ein Satz dazu verwendet wird, die Bestimmung der Intensität in einem Punkt in der angenommenen Hologrammebene vorzunehmen. In einer solchen Anordnung würden alle diese Punkte gleichzeitig bestimmt. In Fig. 2 ist ein solcher zweiter Satz im ganzen mit dem Bezugszeichen 15 angedeutet und der n-te Satz ist mit dem Bezugszeichen 16 angedeutet.
Zum Umsetzen des Ausgangssignales der Summierschaltung 19, welches die Grösse der Intensität im Punkt auf dem zu bestimmenden imaginären Hologramm darstellt, in die sichtbare Form wird das Signal als Modulation an den Z-Achsen-Eingang eines Oszillographen 20 gelegt. Der Oszillograph wird dabei in solcher Weise getriggert bzw. gesteuert, dass das sichtbare Signal auf dem Oszillographenschirm 21 an einer Stelle erscheint, die der Stelle des Punktes auf der angenommenen Hologrammebene entspricht. Damit entspricht der sichtbare Punkt S dem Punkt H1 und der Punkt Sn entspricht dem Punkt Hn der angenommenen Hologrammebene. Der Oszillographenschirm kann dann von einer Kamera 20 photographiert werden, woraus sich ein transparentes Hologrammergibt. Das Hologramm ist dann eine Aufzeichnung bzw.
Wiedergabe des tatsächlichen oder gedachten Gegenstandes 10, der seinerseits durch die Vielzahl der Gegenstandspunkte 0 bis Orn dargestellt wird.
Im obenbeschriebenen Beispiel werden von entsprechenden Leitern fortgeleitete elektrische Signale verwendet. Selbstverständlich kann man in einer ähnlichen An ordnung auch elektromagnetische Wellen anstelle der elektrischen Signale und entsprechende Wellenleiter anstelle der elektrischen Leiter verwenden. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Lichtwellen, die durch optische Faserbündel geleitet werden; man kann auch akustische Wellen in flüssigkeit- oder gasgefüllten Rohren oder in festen Leitern verwenden. In jedem Fall werden geeignete Dämpfer und Phasenschieber verwendet, die etwa den des obenbeschriebenen Beispiels hinsichtlich der Funktion entsprechen.
In Fig. 3 ist eine weitere Anordnung zum nach Betrag und Phase der Signale von Gegenstandspunkten Oi bis 0m mit einem Bezugssignal dargestellt. Bei dieser Anordnung ist eine räumlich kubische Anordnung 30 von Signalquellen vorgesehen. Diese Signalquellen können aktive Signalquellen, z. B. Audio-Oszillatoren oder Mikrowellen-Sender sein, oder auch passive, durch Reflexion wirkende Quellen, z. B. Mikrowellen-Dipol-Antennen. Hier soll angenommen werden, dass die Signalquellen Mikrowellen-Sender sind, von denen jeder ein Signal mit der gleichen Frequenz wie alle andern Sender erzeugt und ausserdem in Phasenkohärenz mit den Signalen der anderen Sender steht.
Da die Anordnung der Sender eine dreidimensionale ist, können offensichtlich m Sender gewählt werden, welche dieselben Lagen haben, wie die Punkte O bis 0, auf dem Gegenstand. Diese ausgewählten Sender P1 bis Pm sind in Fig. 3 ausgefüllt dargestellt (auf der dem Beschauer zugewandten Ecke des Kubus 30). Mit Abstand von der Anordnung 30 ist eine Empfangseinrichtung, z. B ein Mikrowellen-Empfänger 31 auf einer Abtasteinrichtung 32 angeordnet, wobei diese Abtasteinrichtung dazu dient, den Empfänger 31 über eine Empfangsebene 33 zu fahren, welche ihrerseits die angenommene Hologrammebene darstellt Ausserhalb der Anordnung der ein Bezugssignal erzeugt, dessen Frequenz gleich ist der Frequenz der Signale von den Sendern in der Anordnung und dessen Strahlung kohärent mit der Strahlung der Sender ist.
Die Anordnung 30, die Bezugsquelle 34 und der Empfänger 31 sind in einem solchen Medium oder Träger angeordnet, dass die von den Sendern ausgehenden Wellen in diesem Medium auch fortgeleitet werden. Das Medium kann z. B. Luft oder Wasser sein.
Im Betrieb werden die Sender P1 bis Prn eingeschaltet und es wird durch nicht gezeigte Mittel die Amplitude des von jedem Sender kommenden Signals so eingestellt, dass sie der Amplitude des Gegenstandspunktes 0i bis 0m entspricht, welchen der jeweilige Sender darstellt.
Der Empfänger 31 wird zunächst in eine Ausgangsstellung, z. B. auf den Punkt H1 in der Abtast- oder Hologrammebene gebracht. Das vom Empfänger 31 empfangene Signal ist offensichtlich die Summe aller Signale nach Betrag und Phase die von den Sendern P1 bis Pm kommen, und des Bezugssignales von der Quelle 34. Weiterhin werden die Signale den Sender P1 bis Pm notwendigerweise gedämpft, wenn sie auf die Abtastebene 33 zulaufen, und die Phase der Signale ändert sich auf diesem Weg, wobei der Betrag der Dämpfung der Signale und deren Phase bei Eintreffen am Empfänger 31 von der Entfernung zwischen jedem Sender und der Stelle H1 des Empfängers abhängen.
Das vom Empfänger 31 empfangene Signal kann mathmatisch wie folgt ausgedrückt werden: Es wird angenommen, dass Pm eine bestimmte Quelle ist; Hn ist ein einzelner Punkt in der Abtastebene: Rn ist das am Punkt Hn auftreffende Bezugssignal und rmn ist die
Entfernung zwischen Pm und Hn; dann ist die Intensität ih
Punkt Hn durch folgende Summierung darstellbar:
EMI4.1
<tb> <SEP> si
<tb> Intensität <SEP> von <SEP> Hn <SEP> = <SEP> t <SEP> Pm <SEP> (Vm <SEP> n) <SEP> + <SEP> Rn
<tb> <SEP> m=l
<tb> Die Anordnung nach Fig. 3 übt automatisch die Funktion der Dämpfer Al bis Am der Fig. 2 sowie die Funktion der Phasenschieber F1 bis Frn der Fig. 2 aus.
Offensichtlich muss auch kein dem Phasenschieber 17 nach Fig. 2 entsprechender Phasenschieber der Bezugsquelle 34 zugeordnet werden.
Der Empfänger 31 wird von Punkt zu Punkt in der Abtastebene weitergefahren, bis er ein Signal in jedem der Punkte H1 bis Hn empfangen hat. Die Art und Weise, in welcher die vom Empfänger 31 empfangenen Signale in sichtbare Form überführt und dann zur Erzeugung eines Hologramms aufgezeichnet werden, kann der unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläuterten Weise entsprechen oder es kann in anderer bekannter Weise vorgegangen werden.
Bei dem unter Hinweis auf Fig. 3 erläuterten Ausführungsbeispiel wurden die Signalquellen P1 bis Pm als aktive Quellen beschrieben. Es können aber vorzugsweise auch passive Reflektoren, z. B. Dipol-Antennen als Signalquellen verwendet werden. In einem solchen Falle wird eine Quelle kohärenter Energie, z. B. ein Mikrowellen-Sender 35 zur Beleuchtung der Anordnung 30 verwendet.
Wie oben erwähnt wurde, entsprechen einige Quellen der Anordnung 30 Punkten O bis m auf dem Gegenstand und jede dieser Antennen hat ein derart eingestelltes Reflexionsvermögen, dass die Grösse und Phase des von dem Einzelreflektor reflektierten Signales den entsprechenden Daten desjenigen Punktes auf dem Gegenstand entspricht, für den der entsprechende Reflektor steht. Das Reflexionsvermögen der Dipol-Antennen kann z. B. dadurch eingestellt werden, dass man die Impedanz im Zentrum des Dipols verändert. Diejenigen Antennen in der Anordnung, welche nicht irgendeinem Punkt. des Gegenstandes entsprechen, lässt man keine Energie reflektieren.
Die Bezugsquelle 34 kann durch einen Reflektor ersetzt werden, oder es kann eine aktive Bezugssignalquelle verwendet werden, solange deren Frequenz nur dieselbe ist, wie die Frequenz der Beleuchtungsquelle 35, und sie mit dieser kohärent strahlt.
Die Anordnung von Signalquellen muss nicht notwendigerweise dreidimensional sein, wie in Fig. 3 dargestellt ist. Wahlweise kann auch eine zweidimensionale Anordnung von Signalquellen verwendet werden. Eine solche Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt. In Fig. 4 ist eine Anzahl von Tomogrammen 50 dargestellt. Selbstverständlich können auch Ebenen-Daten verwendet werden, welche aus dreidimensionalen Daten eines Gegenstandes gewonnen wurden. Unter Tomogrammen versteht man Röntgen-Photographien in verschiedenen Ebenen eines Objekts, z. B.
eines Organs des menschlichen Körpers. Damit enthält jedes der Tomogramme 50a, 50b usw. Informationen über
Punkte des Gegenstandes, die in der jeweiligen Ebene lie gen. Wenn jedes Tomogramm einzeln von hinten beleuch tet wird, z. B. mit einer Lichtquelle 52, erhält man Ampli tuden-Informationen über jede gewünschte Anzahl von
Gegenstandspunkten in der Ebene, welche dem beleuchte ten Tomogramm entspricht.
Er soll angenommen werden, dass zunächst das Tomo gramm 50a von der Lichtquelle 52 beleuchtet wird. Eine entsprechend grosse Anzahl von in einer Fläche oder in einem Rahmen 54 angeordneten Photozellen kann dazu verwendet werden, die Helligkeit einer diskreten Anzahl von Punkten des Tomogrammes zu bestimmen. Diese Hel ligkeitsinformation wird dazu verwendet, die Signalquellen 58 in der Ebenen-Anordnung 56 einzustellen, d. h. praktisch zu modulieren, so dass jede Signalquelle, die einem Punkt auf dem Tomogramm entspricht, ein Signal erzeugt, dessen Grösse der Helligkeit desjenigen Punktes im Tomogramm entspricht, welcher von der jeweiligen Signalquelle dargestellt wird.
Die kohärenten Signale der Signalquellen 58 werden zusammen mit einem kohärenten Bezugssignal einer Quelle 60 auf einen nicht gezeigten Empfänger geleitet, der die Abtast- oder Aufzeichnungsebene 62 abtastet, wie oben unter Bezugnahme auf den Empfänger 31 erläutert wurde. Alle vom Empfänger beim Abtasten über die Punkte H1 bis Hn in der Abtastebene aufgenommenen Signale werden dann in solcher Weise aufgezeichnet bzw. gespeichert, dass Phasen- und Amplitudeninformationen erhalten bleiben; hierzu kann man ein Magnetband als Speicher verwenden.
Dann wird das nächste Tomogramm 50b beleuchtet und die Photozellen-Anordnung 54 wird entsprechend erregt. Zuvor wurde jedoch die Anordnung 56 bezüglich der Ebene 62 um eine Strecke verschoben, welche dem Abstand zwischen den Tomogrammen 50a und 50b entspricht. Dann werden wieder die Signalquellen 58 so eingestellt bzw. moduliert, dass die Amplitude des Signals jeder Quelle der Helligkeit in demjenigen Punkt auf dem Tomogramm entspricht, der von einem bestimmten Wellenleiter dargestellt wird. Die vom Empfänger in der Abtastebene 62 aufgefangenen Signale werden aufgezeichnet.
Nach Beleuchtung aller Tomogramme und Aufzeichnung bzw. Speicherung der entsprechenden Signale in der Abtastebene müssen die Aufzeichnungen, die jedem Punkt in der Abtastebene entsprechen, nach Betrag und Phase addiert werden. Diese Summierung kann elektrisch erfolgen, um ein zusammengesetztes Signal für jeden Punkt zu erhalten. Aus diesen zusammengesetzten Signalen wird dann ein photographisches Diapositiv, d. h. eine transparente Darstellung hergestellt, die dann ein Hologramm des Gegenstandes ist, der auf den Tomogrammen 50 aufgezeichnet ist.
Es ist noch darauf hinzuweisen, dass bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 3 und 4 das Bezugssignal nicht notwendigerweise von einer Quelle 34 bzw. 60 geliefert werden muss, welche das Bezugssignal auf die Abtastebene richtet. Das Bezugs signal kann auch ein elektrisches Signal sein, welches an einem Punkte zwischen dem Empfänger 31 und dem Oszillographen eingeführt wird. In einem solchen Falle wird ein Phasenschieber vorgesehen, um die Phase des Bezugssignals zu verschieben, wodurch ein Interferenzmuster simuliert wird, wie dies oben unter Bezug auf den Phasenschieber 17 in Fig. 2 beschrieben ist.
Beim vorliegenden Verfahren und den beschriebenen Vorrichtungen wird ein künstliches Hologramm aus Daten erzeugt, die nicht unmittelbar aus reflektierter Energie vom aufzuzeichnenden Gegenstand stammen. Mit Hilfe der Erfindung ist es möglich, überhaupt keinen Gegenstand zu verwenden, sondern vielmehr statt dessen eine Anzahl angenommener oder gerechneter Signale, welche den Gegenstand darstellen. Es werden zur Herstellung eines solchen künstlichen Hologramms nur Daten benötigt, welche die Intensität und die relative Lage in einer ausreichenden Anzahl von Punkten auf dem Gegenstand darstellen.
Method and device for producing holograms
The invention relates to a method for producing a hologram of an actual or imaginary object with respect to an actual or imaginary hologram plane from information signals other than light waves reflected from the object.
First of all, a known system for generating optical holograms will be explained to facilitate understanding of the invention.
An optical hologram is a photographic recording (e.g. in the form of a photographic transparency) of the wavefront image of that visible light which is reflected from the illuminated object. In contrast to the transparencies, which are produced in the conventional photographic way and which represent a storage of the image, which is produced by focusing the reflected light by means of a lens, a hologram is a recording of all those reflected light waves that are in a single plane, d. H. are in a wave front. Since no means for focusing the light bundle are used in the production of holograms, initially no recognizable image appears in the hologram.
To the unarmed eye, a hologram appears as a representation of disordered vortices, lines, points and the like, which have no resemblance in any way to the object from which the light was reflected.
In a known method for producing optical holograms, the object to be displayed is from a source of coherent light, e.g. B. illuminated by a laser. A wave image of the light reflected by the object therefore has both amplitude and phase changes as characteristic properties. However, since photographic plates can only record intensity variations, it must be ensured that the phase variations are converted into amplitude variations which can then be recorded. This is achieved in that a reference beam of coherent visible light is derived from the same source, which is used to illuminate the object, and used in such a way that the two beams interfere with each other, so that intensities and attenuations occur.
The reference beam is directed onto the photographic film which is located in the hologram plane. The reflected light and the light of the reference beam interfere with each other and form an interference pattern on the film. This interference pattern represents intensity variations which correspond to the phase and amplitude variations in the reflected light wave. For a reason to be explained below, the reference beam is directed onto the film at an angle to the direction of the light reflected from the object.
When a transparent hologram is illuminated with coherent visible light after the exposed film has been developed, a number of refraction patterns or wavefronts emanate from this image and one of these wavefronts converges to form a real image of the object, at the same time as a second virtual image of the object is created. The virtual image can be perceived directly with the eye. Such a reconstructed image cannot be compared with a two-dimensional image which can be found on a conventional photographic slide. In contrast to this known technology, the virtual image that can be perceived by the eye cannot be distinguished from the original three-dimensional object.
In particular, in the reconstructed virtual image, parallax can be used to distinguish between closer and farther parts of the object.
In the event of a relative movement between the hologram and the observer, parts of the object can be seen that were previously covered by other parts. Furthermore, the observer must adapt his eyes to the near parts of the virtual image of the object, after having previously directed his gaze to parts of the object represented in the virtual image that are further away.
It is known to produce optical holograms by illuminating the objects with coherent visible light in the manner described above. For such a procedure for generating optical holograms it is obviously necessary that an object to be displayed is present and is arranged directly in the area of the illuminating beam.
The purpose of the present invention is to be able to create a hologram of the object from data from a plurality of points on the object in an actual or assumed hologram plane without illuminating an object, with such data representing certain properties of the object.
According to the invention, the method is characterized by.
a) generating a plurality of phase-coherent object signals, the amplitude and phase of which simulate a point of the object with respect to the hologram plane; b) generating a reference signal, the reference signal being phase coherent with the object signals and prior to the same frequency; c) summing at least part of the object signals with the reference signal according to magnitude and phase and d) recording each signal obtained in this way on a carrier in such a way that the signal recordings allow the modulation of visible light, each pound on the carrier in each case at a point in corresponds to the hologram plane.
The device for carrying out this method is characterized according to the invention by a plurality of signal sources, each of which is assigned to a specific point on the object, a device for adjusting the amplitude and phase of the signals coming from the signal sources, a device for generating a reference signal, means for adding the source signals to one another and with the reference signal according to magnitude and phase to determine the sum signal associated with each point in the hologram plane and means for recording this signal for each point in the hologram plane.
Some exemplary embodiments are described in more detail below with reference to the drawing.
Show it:
1 schematically shows a number of points on an object to be recorded and an assumed hologram plane;
2 shows, schematically in a block diagram, an embodiment of the device according to the invention for generating an artificial hologram;
3 schematically shows a second exemplary embodiment with a plurality of signal conductors for generating object signals which are superimposed and scanned; and
4 schematically shows a further exemplary embodiment in which a planar arrangement of signal conductors is used.
In the following description it is said that each point on the object to be recorded or stored has an amplitude.
This expression amplitude denotes a quantity that has magnitude and phase and is present in each such object point and can be added according to magnitude and phase to the amplitudes in other object points. The term intensity denotes the brightness or transparency of the points in the assumed hologram plane and on the hologram actually produced with the aid of the present method.
A typical procedure is shown in FIG. 1, in which a three-dimensional object 10 is first shown. The object is represented by m points 01, 02 ... ohm. In the example chosen, the object points determine the outer contour of an aircraft. If the object is irradiated with any kind of energy, then all object points can be regarded as point-like signal sources, so that for each object point Oi, 02 to Om a certain amplitude, e.g. B heard a certain brightness.
A correspondingly large number of object points 0 to 0 m is used in order to obtain a suitable representation of the three-dimensional object 10.
The point sources can represent the position and amplitude in the points on an actual object or assumed positions or positions.
Locations and assumed information for points on an imaginary, i.e. H. object existing only in the imagination. In each of these two cases, the object points contain information about the position and the amplitude, so that these point sources are represented or reproduced in a simple manner by an analog signal or by numerical or digital signals
Radar, sonar, x-ray or any other type of energy can be used to illuminate the object for the purpose of obtaining data on amplitude and position for object points 0 to 0m if only the necessary data is known. So z. B. the required data from laser or light echoes, artificial geophysical echoes or seismic waves can be obtained.
Furthermore, it is not absolutely necessary to illuminate the object, since self-illuminating sources, e.g. B.
can use radioactive trace elements to obtain information about the points on the object to be detected. Furthermore, it is also possible to accept the required data about the object.
The intensity in each of the plurality n of the points in an assumed hologram plane 12 is determined from the data relating to the amplitude and the position for the object points O to Om. The points in the assumed hologram plane are denoted by the symbols H1 to Hn. The determination of the intensity in points H, to Hn can be carried out in various ways, which will be explained further below. On the whole, however, the intensity at each point H, e.g. B. in point H ,, is the result of the summation of the signals by magnitude and phase in all points O to Om on the object.
The addition of the reference signal to the signals from the object points has the effect that the resulting signal, which defines the intensity for point H, is an interference signal which represents not only amplitude information with regard to the object points, but also phase information.
2 explains a possibility of adding the signals according to magnitude and phase for the object points with a reference signal to determine the intensities of points H1 to Hn and then convert the resulting intensity information with regard to points H1 to Hn into an optical hologram.
There are m voltage sources V1, V2. Vm is provided for the object signals, a voltage source being assigned to one of the points Oi to 0m of the object. The signals generated by the voltage sources are expediently sinusoidal. Means not shown are used to set the initial amplitude and phase of the voltage coming from each source so that it corresponds to the amplitude and phase for the associated object point. The amplitude and phase of the voltage of the source V1 thus correspond to the amplitude and phase associated with the object point Oi.
The output signal from each signal source V1 to Vm is input to a signal processing unit including an attenuator and a phase shifter.
The output signal of the source V2 is thus input to an attenuator A2 and a phase shifter F2.
The setting of the attenuators A1 to Am and the phase shifter F1 to Frn depends on the assumed distance between the object 10 and the imaginary or assumed hologram plane 12. This distance can be chosen arbitrarily, but once a choice has been made, it must be used for all calculations used to determine the intensities for points H1 to Hn remain the same. After the distance between the object point 0 and the hologram point H1 has been determined by an assumption, the attenuator A1 is set so that the signal from the source V1 is attenuated by an amount that is equivalent to the actual attenuation that would occur if a signal would travel the assumed distance between points O and H1.
As is known, the amplitude of each signal is attenuated by the value lid, where d is the distance between the signal source and the point of impact of the signal. Each of the other dampers A2 to Am is also based on the distance between the corresponding object points 02 to 0m and the
Set point H1 in the imaginary hologram plane 12, in which the intensity is to be determined.
The amount of phase shift that is introduced into each signal from sources V1 to Vm by phase shifters F to Fm depends not only on the assumed distance between object 10 and hologram plane 12, but also on an assumed wavelength of the object points O to Om outgoing signals. Any wavelength can be selected as long as it is only smaller than the distance between two adjacent object points Oi to 0m in order to ensure a good definition in the optical hologram. Furthermore, this single, once selected wavelength must be used in all those calculations that determine the intensities associated with points H, to Hn.
After the distance between the object point Oi and the hologram point H1 has been selected once and the wavelength that starts from the object point 0 has been selected, the phase shifter F is set so that the phase of the signal from the source V1 is equivalent to the phase of an actual signal of the selected wavelength is at the time when the signal hits point H1 on the imaginary hologram plane.
The phase position of such a real electromagnetic signal can be determined by dividing the distance between points O and H1 by the wavelength, with the fraction of the quotient indicating the point in the cycle of the signal at which it reaches point H1, thus the phase position of the signal at the time of impact is displayed.
Each of the other phase shifters F2 to Fm is also set as a function of the distance between the corresponding object points 02 to 0m and the point H.
The adjustment of the dampers and phase shifters can be carried out by hand after carrying out the appropriate calculations. You can also set up a computer in such a way that it carries out these calculations and then also adjusts the dampers and phase shifters accordingly.
The outputs of all phase shifters F1 to Fm are applied to a circuit 19 which vectorially sums the output variables. A reference signal from a reference signal source 18, which previously runs through a phase shifter 17, is also applied to this circuit 19. In order to simulate an interference pattern which is analogous to such an interference pattern, when the reference beam of the optical hologram system is generated at an angle to the light waves reflected by the object, a phase shift is brought into the reference signal by means of the phase shifter 17. The following should be explained here: If a reference beam with a sinusoidal waveform were actually directed onto this plane at an angle to the imaginary hologram plane 12, then the phase of the reference beam changes as it falls on the various lines of the imaginary hologram plane.
If z. B. the positive deflection of the reference wave hits the top of the imaginary hologram plane, any negative half-wave of the wave will obviously hit any point below the top side of the hologram plane. Any setting is therefore given to the phase shifter 17 if the points H 1..., Which are determined along the top horizontal line of points in the plane 12. When the points in the underlying horizontal line of the plane 12 are determined, the phase shifter 17 is adjusted in such a way that it shifts the reference signal of the source 18 by the amount which would correspond to the phase shift in a reference beam that a viewer would see in the Viewing plane would see moving downwards.
The manner in which the intensity at point H1 is determined has already been described. After the point H1 has been determined, the device described can be used to determine the intensity at point H2 by simply re-adjusting the phase shifters F1 to Fm and the attenuators A1 to Am.
In this way, all points H1 to Hn can be determined one after the other by means of a set of voltage sources V1 to Vm, the signal processing circuits, the summing circuit and the reference source. Optionally, n such sets of switching means can also be provided, one set being used to determine the intensity at a point in the assumed hologram plane. In such an arrangement, all of these points would be determined at the same time. In FIG. 2, such a second sentence is indicated as a whole by the reference symbol 15 and the nth sentence is indicated by the reference symbol 16.
To convert the output signal of the summing circuit 19, which represents the magnitude of the intensity at the point on the imaginary hologram to be determined, into the visible form, the signal is applied as a modulation to the Z-axis input of an oscilloscope 20. The oscilloscope is triggered or controlled in such a way that the visible signal appears on the oscilloscope screen 21 at a position which corresponds to the position of the point on the assumed hologram plane. The visible point S thus corresponds to the point H1 and the point Sn corresponds to the point Hn of the assumed hologram plane. The oscilloscope screen can then be photographed by camera 20, resulting in a transparent hologram. The hologram is then a recording or
Reproduction of the actual or imaginary object 10, which in turn is represented by the multiplicity of object points 0 to Orn.
In the example described above, electrical signals carried on by appropriate conductors are used. Of course, you can also use electromagnetic waves instead of electrical signals and corresponding waveguides instead of electrical conductors in a similar arrangement. Another option is to use light waves that are guided through optical fiber bundles; you can also use acoustic waves in liquid or gas-filled pipes or in solid conductors. In any case, suitable attenuators and phase shifters are used which correspond approximately to those of the example described above in terms of function.
3 shows a further arrangement for the magnitude and phase of the signals from object points Oi to 0m with a reference signal. In this arrangement, a spatially cubic arrangement 30 of signal sources is provided. These signal sources can be active signal sources, e.g. B. audio oscillators or microwave transmitters, or passive sources acting by reflection, e.g. B. Microwave Dipole Antennas. It should be assumed here that the signal sources are microwave transmitters, each of which generates a signal with the same frequency as all other transmitters and is also in phase coherence with the signals from the other transmitters.
Since the arrangement of the transmitters is a three-dimensional one, m transmitters can obviously be selected which have the same positions as the points O to 0 on the object. These selected transmitters P1 to Pm are shown filled in in FIG. 3 (on the corner of the cube 30 facing the viewer). At a distance from the arrangement 30 is a receiving device, for. B a microwave receiver 31 is arranged on a scanning device 32, this scanning device serving to move the receiver 31 over a receiving plane 33, which in turn represents the assumed hologram plane. Outside the arrangement, it generates a reference signal whose frequency is the same as the frequency of the signals of the transmitters in the arrangement and whose radiation is coherent with the radiation of the transmitter.
The arrangement 30, the reference source 34 and the receiver 31 are arranged in such a medium or carrier that the waves emanating from the transmitters are also transmitted in this medium. The medium can e.g. B. be air or water.
In operation, the transmitters P1 to Prn are switched on and the amplitude of the signal coming from each transmitter is set by means not shown so that it corresponds to the amplitude of the object point 0i to 0m which the respective transmitter represents.
The receiver 31 is first in a starting position, for. B. brought to point H1 in the scanning or hologram plane. The signal received by the receiver 31 is obviously the sum of all signals in magnitude and phase that come from the transmitters P1 to Pm, and the reference signal from the source 34. Furthermore, the signals from the transmitter P1 to Pm are necessarily attenuated when they reach the scanning plane 33, and the phase of the signals changes in this way, the amount of attenuation of the signals and their phase when arriving at the receiver 31 depend on the distance between each transmitter and the point H1 of the receiver.
The signal received by the receiver 31 can be expressed mathematically as follows: It is assumed that Pm is a certain source; Hn is a single point in the scanning plane: Rn is the reference signal incident at point Hn and rmn is the
Distance between Pm and Hn; then the intensity is ih
Point Hn can be represented by the following summation:
EMI4.1
<tb> <SEP> si
<tb> Intensity <SEP> from <SEP> Hn <SEP> = <SEP> t <SEP> Pm <SEP> (Vm <SEP> n) <SEP> + <SEP> Rn
<tb> <SEP> m = l
<tb> The arrangement according to FIG. 3 automatically exercises the function of the dampers A1 to Am of FIG. 2 and the function of the phase shifters F1 to Frn of FIG.
Obviously, no phase shifter corresponding to the phase shifter 17 according to FIG. 2 has to be assigned to the reference source 34.
The receiver 31 is moved from point to point in the scanning plane until it has received a signal in each of the points H1 to Hn. The manner in which the signals received by the receiver 31 are converted into visible form and then recorded to generate a hologram can correspond to the manner explained with reference to FIG. 2, or the procedure can be used in another known manner.
In the exemplary embodiment explained with reference to FIG. 3, the signal sources P1 to Pm were described as active sources. But it can preferably also passive reflectors such. B. Dipole antennas can be used as signal sources. In such a case a source of coherent energy, e.g. B. a microwave transmitter 35 is used to illuminate the arrangement 30.
As mentioned above, some sources of array 30 correspond to points 0 to m on the object and each of these antennas has a reflectivity adjusted so that the magnitude and phase of the signal reflected by the individual reflector corresponds to the corresponding data of that point on the object for which the corresponding reflector is. The reflectivity of the dipole antennas can e.g. B. can be adjusted by changing the impedance in the center of the dipole. Those antennas in the array which are not at any point. of the object, no energy is reflected.
The reference source 34 can be replaced by a reflector, or an active reference signal source can be used as long as its frequency is only the same as the frequency of the illumination source 35 and it radiates coherently therewith.
The arrangement of signal sources does not necessarily have to be three-dimensional, as shown in FIG. 3. Alternatively, a two-dimensional arrangement of signal sources can also be used. Such an arrangement is shown in FIG. A number of tomograms 50 are shown in FIG. Of course, plane data can also be used which was obtained from three-dimensional data of an object. Tomograms are X-ray photographs in different planes of an object, e.g. B.
an organ of the human body. Thus, each of the tomograms 50a, 50b, etc. contains information about
Points of the object that lie in the respective plane conditions. If each tomogram is illuminated individually from behind, z. B. with a light source 52, one receives Ampli tuden information about any desired number of
Object points in the plane which corresponds to the illuminated tomogram.
It should be assumed that the tomogram 50a is first illuminated by the light source 52. A correspondingly large number of photocells arranged in an area or in a frame 54 can be used to determine the brightness of a discrete number of points in the tomogram. This brightness information is used to set the signal sources 58 in the layer arrangement 56, i.e. H. to modulate practically, so that each signal source that corresponds to a point on the tomogram generates a signal, the size of which corresponds to the brightness of that point in the tomogram which is represented by the respective signal source.
The coherent signals from the signal sources 58 are passed together with a coherent reference signal from a source 60 to a receiver, not shown, which scans the scanning or recording plane 62, as was explained above with reference to the receiver 31. All signals picked up by the receiver during scanning via points H1 to Hn in the scanning plane are then recorded or stored in such a way that phase and amplitude information is retained; a magnetic tape can be used as storage for this.
Then the next tomogram 50b is illuminated and the photocell array 54 is excited accordingly. Before this, however, the arrangement 56 was shifted with respect to the plane 62 by a distance which corresponds to the distance between the tomograms 50a and 50b. The signal sources 58 are then again adjusted or modulated in such a way that the amplitude of the signal from each source corresponds to the brightness at that point on the tomogram which is represented by a specific waveguide. The signals picked up by the receiver in the scan plane 62 are recorded.
After all tomograms have been illuminated and the corresponding signals have been recorded or stored in the scanning plane, the recordings that correspond to each point in the scanning plane must be added according to amount and phase. This summation can be done electrically to obtain a composite signal for each point. From these composite signals a photographic slide, i. H. a transparent representation is produced, which is then a hologram of the object recorded on the tomograms 50.
It should also be pointed out that in the exemplary embodiments according to FIGS. 3 and 4, the reference signal does not necessarily have to be supplied by a source 34 or 60 which directs the reference signal onto the scanning plane. The reference signal can also be an electrical signal which is introduced at a point between the receiver 31 and the oscilloscope. In such a case, a phase shifter is provided to shift the phase of the reference signal, thereby simulating an interference pattern as described above with reference to the phase shifter 17 in FIG.
In the present method and the devices described, an artificial hologram is generated from data that do not come directly from reflected energy from the object to be recorded. With the aid of the invention it is possible not to use an object at all, but rather instead a number of assumed or calculated signals which represent the object. To produce such an artificial hologram, only data are required which represent the intensity and the relative position in a sufficient number of points on the object.