DE1622119A1 - Verfahren und Vorrichtung fuer Erzeugung Holographischer Information und damit hergestellte Hologramme - Google Patents

Description

fc & MbmMK. t Schiff Br. H t WmOW*.» SMe

Pet«nt»nw«lt· β München 9O,Mwl«Mlf|>Mz2«^Tttofcn4»404Q 1622119

23. Μη 1970

Corporation Solchem n*-X295(B-7)

Verfahren und Vorrichtungen fttr Br» «eucranq Holographischer Information

Die Erfindung liegt i« allgea>in«n ia Gebiet dar

der Holographie und besieht aich .im besonderen auf Verfahren und Vorrichtungen xur Herstellung von Holmji maasn groser vistMller Oegenstlnde, wie sie z.B. bei Fernsehsys vorkoaoen.

Holographie ist eine relativ neue wissenschaftliche Technologie/ bei der das Muster der Wsllenf ront einer Lichtstrahlung, die durch einen Gegenstand reflektiert oder oder gebrochen wurde oder durch denselben hindurchtrat, von einem Aufzeichnungsmittel aufgenoHmen wird. Wird dann monochromatisches Licht einer Punktquelle auf das Master der aufgezeichneten Wellenfront gerichtet, so entsteht ein

BAD ORlGIMAi 0 0 9 8 8 A / 1 7 A 0

dreidimensionales Bild des Gegenstandes. Bin Hologramm ist das aufgezeichnete Muster einer Meilenfront, von dem das rekonstruierte Bild des ursprünglichen Gegenstandes erhalten werden kann; Leith uncjtpatnieks haben ein Verfahren zur Herstellung von Hologrammen entwickelt, bei dem in einer räumlichen Aufzeichnungeebene ein Bezugestrahl kohärenten Lichtes einen Gegenstandsstrahl, der kohärent zum Bezugsstrahl 1st, überlagert. Der Gegenstandsstrahl wird von dem aufzuzeichnenden Gegenstand reflektiert oder gebrochen oder tritt durch ihn hindurch. Der Bezugsstrahl ist zum Gegenstandsstrahl unter einen Winkel verlagert oder ist, wie man sagen könnte, "AuBer-Achse". Dies erzeugt ein Interferenzmuster in der Aufzeichnungsebene, die so die Information über die von Gegenstand ausgehende Intensität und Phase der Wellenfront enthält. Ein Weg, ein Hologramm herzustellen, oder dies Interferenzmuster in der Aufzeichnungsebene aufzunehmen, besteht darin, eine fotoei&pfindliche Schicht oder einen Film in dieser Ebene anzuordnen und zu belichten. Wird kohärentes Licht durch den fotografischen Film oder das Hologram geschickt, so entsteht von dem ursprünglichen Gegenstand ein dreidimensionales virtuelles Bild durch die gebrochenen Strahlen erster Ordnung, das man beim Durchschauen des Hologramms wie in einem Fenster betrachten kann. Mathematische Ausdrücke, die das Xonzept

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der "Außer—Achse" Holographie unter Verwendung von fotografischem Film veranschaulichen, durften zum Verständnis der Erindung beitragen und sollen daher im Folgenden dargelegt werden.

Bei bisherigen Anwendungen der beschriebenen Technik zur Herstellung von Hologrammen begrenzten die zur Erzeugung der kohärenten Strahlung verfügbaren Mittel die GröBe sowohl des Gegenstandes'als auch des verwendbaren HoIograrames. Da es außerordentlich wünschenswert ist, die durch das Hologramm erzeugten Bilder optisch zu betrachten, ist es auch wünschenswert, kohärenten Licht aus dem sichtbaren Bereich des Spektrums für die Erzeugung und Wiedergabe der Hologramme zu benutzen. Jedoch ist der verfügbare Größenbereich kohärenten Lichtes zur Zeit durch die Kohlrenzllnge des Lichtes beschränkt, das durch Laser ausreichender Stärke und Intensität für die Erzeugung annehmbarer Hologramm geliefert wird. Es wäre wünschenswert, Hologramm durch Benutzung inkohärenten sichtbaren Lichtes zu erzeugen, um weitere und tiefere Gesichtsfelder zu erhalten.

Ein weiteres Problem ergibt sich für die Anwendung der gegenwärtigen holographischen Techniken beim Fernsehen, wo es wünschenswert ist, die benötigte Information zur Her-

0098. §4*111 ^:uW":

BADORIGIMAI^.

a te living eines Hologramme« durch die gegenwärtigen Fernsehtechniken zu übertragen. Leith, Upatnieks, Hildebrand und Haines veröffentlichten eine Arbeit im Oktober 1965 im "Journal of the Society of Motion Picture and Television Engineers", Band 74, Nr. 10, Seite 893. Aus dieser Veröffentlichung geht hervor, daß die benötigte Frequenzbandbreite zur Übertragung ausreichender Information für die Herstellung eines Hologrammes umgekehrt proportional zur Wellenlänge der Lichtstrahlung ist, die für die Erzeugung des Hologrammes benutzt wird. Om die Informationen für ein Hologramm im sichtbaren Spektrum zu übertragen, würde eine außerordentlich große Bandbreite benötigt, was für die bestehenden Obertragungssysteme außerordentlich unerwünscht ist. Wünschenswert wäre eine Reduktion der erforderlichen Bandbreite, um alle für die Herstellung eines Hologrammes benötigten Informationen zu übertragen, das im Stande ist, ein sichtbares Dila zu erzeugen.

Für den Fachkundigen ist e3 schon offenbar, daß der Gebrauch von Lasern die Anwendung der Holographie sehr ausgeweitet hat; jedoch werden die Anwendungen immer noch durch die- Beschränkungen in der Leistung und Kchärenzlänge heutiger Laser behindert. Dies trifi'c besonders für Fernsehsysieme zu, bei denen sehr große Szenen betrachtet

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werden mflssen. Daher wäre es wünschenswert, geeignete Hologramme für die Pernsehübertragung ohne den Gebrauch von Lasern herzustellen. Solch ein System sollte leicht der Übertragung von Farbinformationen der betrachteten Gegenstände angepaßt werden können·

Es gehören daher zu den Zielen oder Merkmalen der Erfindungt die Schaffung von Mitteln für die Herstellung von Hologrammen, die die Notwendigkeit der Laser beseitigen; mehr allgemein, die Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Hologrammen, bei den inkohärentes sichtbares Licht zur Beleuchtung der Gegenstandsszene benutzt wird; die Schaffung von Mitteln für die Herstellung von Hologrammen sehr groeer Szenen; die Schaffung von Mitteln,um HoIogramme sehr groller Szenen durch Beleuchtung mit inkohärenten weißen Licht herzustellen; und die Schaffung von Mitteln und Verfahren zur Verminderung des Produktes aus Seit nal Bandbreite, das für die Herstellung der Hologramme die nötige Information überträgt.

Zusammenfassung der Erfindung Kurz zusammengefügt, besteht das erfinderische Konzept

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darin, holographische Informationen von einer Gegenstands' szene zu erhalten, die mit Strahlungen relativ hoher Frequenz beleuchtet wird, deren Intensität mit einer wesentlich geringeren Frequenz moduliert wurde. Die Strahlung hoher Frequenz (z.B. sichtbares Licht oder Röntgenstrahlung) wird als Träger benutzt und ihre Reflections- und Transmissionseigenschaften bestimmen die Erscheinung der Gegenstandsszena» Die Mudulation niedriger Frequenz wird benutzt, ua dem Trägerstrahl Kohärenz aufzuerlegen,und die Amplitude und Phase der Modulationen liefern die holographische Information. Die Demodulation kann durch einen geeigneten Detektor erreicht werden, der auf die Strahlung hoher Frequenz anspricht (z.B. einen Fotodetektor, falls weises Licht benutzt wird) und der in Stande 1st, auf die Intensitätslnderung@n dexr Modulationsfrequenz anzusprechen. Bei dem einen Verfahren kann die Phasen- und Amplitudeninformation dadurch erhalten werden, das zunächst die modulierte Welle von der Gegenstandsszene mit einer Bssugswelle gemischt wird, so ds0 ein stehendes ffellenmuster auf einer Hologrammeber fische, ähnlich deia von einem herkömmlichen Hologramm aufgezeichneten Muster, erzeugt wird. Dies Hellenmuster kann aufgefangen und für die Herstellung eines Holcgrsmmes benutzt, werden, z.B» durch Darstellung des Kellenmuaters auf einer KathodenstrahlenrShre und dessen fotografischer Aufzeichnung*

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Bei einem zweiten Verfahren, um die Amplituden- und Phaseninformationen der Modulationen auf der HologrammflSche zu erhalten, wird das Signal von der Gegenstandsszene direkt demoduliert (z.B. durch Filtern des Fotodetektorausgange) und Mischen dieses Signals Mit einem Bezugssignal, um ein MaB für die Amplitude und Phase der Modulation zu geben. Diese Information kann mathematisch bearbeitet und, z.B., auf einer Kathodenstrahlrohre dargestellt und fotografiert werden, um ein Hologramm zu erzeugen.

Das erfinderische Konzept ist in den angefügten Ansprüchen klar herausgestellt« Um jedoch einige der mehr praktischen Ausbildungsformen der Erfindung im Zusammenhang »it den zugrundeliegenden Konzepten und mathematischen Prinzipien der Erfindung zu verstehen, wird auf die folgende Beschreibung Bezug genommen, die in Verbindung mit den anliegenden Seichnungen gelesen werden sollte.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen In der Zeichnung zeigt bzw, «eigen:

Fig. I eine Anordnung zur Herstellung konventioneller Außer-Aehse Hologramme;

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Flg. 2 die IntensltBt des Lichtes als Funktion der Zeit nach Modulation durch eine Sinuswelle, deren Wellenlänge groS im Vergleich zur Wellenlänge des Lichtes ist;

Flg. 3 ein Mittel zur Modulation der gezeigten Lichtwelle in Fig.2;

. Flg. 4 ein anderes Mittel zur Modulation des in Fig. 2 gezeigten Lichte·»

Fig. 5 zwei parallele oder fcollteierte Lichtstrahlen von wie in Flg. 2 veranschaulichtest Modulierten Licht, die ein· rSuallche Biene la gleichen Zeitpunkt durchdringen;

Flg. 6 die Intensität des Lichtes als Funktion der Zeit an drei auf der Detektorebene beobachteten Punkten, in der die zwei parallelen oder kellixtlerten Lichtstrahlen der Fig. 5 sieh schneiden;

Flg. 7 ein Verfahren zur erfindungsgemieen Herstellung iron Bologramnen;

Fig. 8 ein anderes erfindungsgeaSees Verfahren zur Herstellung von Holograsnen unter Verwendung von Elektronik;

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Fig. 9 ein Verfahren, bei dem die Erfindung zur Übertragung holographischer Informationen eines Gegenstandes benutzt wird;

Fig. 10 ein Verfahren, bei dem das Bild eines Gegenstandes dargestellt wird;

* Fig. 11 ein anderes erfindungsgemSfies Verfahren zur Herstellung von Hologrammen; und

Fig. 12, 13 und 14 drei Verfahren zur Herstellung farbiger Belog«

Detailliegte Beschreibung der Zeichnungen

In Flg. 1 wird ein konventioneller Weg zur Herstellung von Hologranmen gezeigt, so vie er in der deutschen Patentanmeldung B 89 520 IXa/42h beschrieben 1st. Hierbei wird ein Gegenstand 1 durch eine Quelle kohärenten Lichtes 2 mittels konventioneller Optik 3 beleuchtet. Letztere umfaßt unter anderem einen Strahlenteiler 3a und eine Linse 3c. Das Licht.der Quelle 2, die einen Laser aufweisen kann, trifft mittels des Strahlenteilers 3a, Spiegels 3b

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and einer weiteren Linse 3d direkt auf eine räumliche Ebene am Ort 4. An diesen Ort trifft vom Gegenstand 1 reflektiertes oder gebrochenes Licht ebenfalls auf. Da die auf Ebene 4 auftreffenden zwei Lichtstrahlen kohärent zueinander sind, (in diesem Falle, da sie einer gemeinsamen Laserquelle entspringen) bilden sie in der Ebene 4 ein Interferenzrauster. Durch Aufzeichnung der Intensitäten der zwei Lichtstrahlen (z.B. durch einen fotografischen Film) kann die Information Ober Amplitude und Phase der vom Gegenstand L ausgehenden Kellenfront festgehalten werden. Die Aufzeichnung dieses Inter feresizmusters auf einen fotografischen Film ergibt einen lichtdurchlässigen FiIa oder ein Hologramm, von dem somit ein rekonstruiertes Bild de« Gagenstandes 1 durch Hindurcheckickon kohärenter Strahlung durch das Hologramm erzeugt werden kann.

Zur Erklärung der Prinzipien der in Fig. 1 gezeigten AuBer-Achse Holographie werden die-* notwendigen mathematischen Beziehungen weiter unten wiedergegeben. Om die unterschiede zwischen dem konventionellen holographischen Verfahren und der Erfindung klar zu stellen, sollte man sich die hierbei benutzten Definitionen für Amplitude und Intensität der Strahlung vergegenwärtigen. Die Amplitude einer Wellenfront wird als die GröSe des elektrischen Vektors der die Strah-

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BADORlGfNAL

lung beschreibenden elektromagnetischen Welle definiert. Die Intensität des Lichtes ist der zeitliche Mittelwert des Strahlungsenergieflusses und damit proportional dem Quadrat der Amplitude. Die im Folgenden gegebene mathematische Analyse bezieht sich auf die Aufzeichnung und Rekonstruktion eines einzelnen Punktes des Gegenstandes und müßte im allgemeinen Fall die Wirkung aller Punkte in der GegenstaMsszene einschließen. Diese allgemeinere und strengere Behandlung findet «ich in der Literatur und wird nicht benOtigt» um die unterschiede zwischen der Erfindung and den Prinzipien der konventionellen Holographie aufzuzeigen.

Das ran der Quell· 2 ausgehende kohSrente Licht hat die «inkelfrequeaz «₀ and dl«.Wellenlange x_Q. Dieses Lloht wird ram Gegenstand zur Ebene i mit den Koordinaten χ and y reflektiert oder gebrochen and kann mathematisch dargestellt- werden als eine Wellenfront If_n*

B-" I«_Ä tx#rl cos

(»_et ♦ 0 (x,y))T

worin* a_o (x,y) die Amplitude der Wellenfront und 0 die Phase sind.

Bin anderer Strahl 5 der Lichtquelle umgeht den Ge-

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genstand und trifft direkt auf die Aufxeichnungsebene 4 unter ein·» Winkel θ mit der Normalen der Aufzeichnungsebene, üblicherweise wird dieser Strahl der Besugsstrahl genannt. Om die folgende Analyse zu vereinfachen, wird der Besugsstrahl durch eine ebene Helle dargestellt, obwohl die Anwendung einer nichtebenen Welle, (_wie in Fig. 1 dargestellt) die zugrundeliegenden Prinzipien nicht verändern würde. QIe Wellenfront des Bezugsstrahles 1st:

O β a_ cos
worin:

r ^cos I"©* * ^eX

(2)

a . Und (3)

*o

a_r dl« Ajsplltod· des Beaugsstrahle sind.

Xn der Boliene 4 addieren sich die zwei Strahlen 0_Q und Ό_χ so daB dl« Gesasttamplltude des Lichtes gegeben ist durch:

0 (x,y_rt) ■ O₀ ♦ 0_r ■ a_o (x,y) cos Ut + 0(x,y)

cos

+ αχ

In Ebene 4 wird dieses Licht durch einen fotographischen PiIa aufgezeichnet, der, da er einen Energiedetektor darstellt, den zeitlichen Hittelwert des Quadrates der

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Lichtamplitude, d.h. die Intensität des Lichtes, registriert. Soalt wird der mathematische Ausdruck für das auf dem fotografischen Film aufgezeichnete Hologrammr

I <x,y> - ρ (x,y,t)j² m a² (x,y)cos² ♦ Jf <x»yH ♦ ^ar cos² (n_ot+ αχ)

+ 2 a_o (x,y) a^ cos Tm_Qt ♦ 0 (x,y)J j

_ot ♦ oxj (5)

IMr lctste Ausdruck in Gleichung (5) 18Bt sich schreibent

cm («k - 0 (x_fy)J "* (6)

(x_fy)J

■ nimmt man 4·η Mitlichen MittelveA dieser Ausdruck· •o ergibt eich» .

I <x»y) · 1/2 aj (x_fy) + )/2 a²

(x_#y) a_ff cos lax.;*- 0 (x,yM

(7)

Dieser letzte Ausdruck, Gleiönung (7), definiert das auf de» fotografischen Film aufgezeichnete Interferenzen» ter. -Xn Gleichung (7) ist de£ letzte Ausdruck für d£® Holographie von Interesse, da er die für die Wiedergabe des dreidimensionalen Bildes des ursprünglichen Gegen-

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BAD ORIGINAU'

Standes notwendigen Informationen über Intensität und Phase beinhaltet.

Für die Wiedergabe sei angenommen,ein Strahl kohärenten Lichtes mit einer ebenen Wellenfront:

U„ «■ a„ cos i«_At + αχI (8)

wird benützt» um das Hologramm so zu beleuchten, daß ein durch das Hologramm hindurchtretender Strahl folgenden Ausdruck enthält:

a_Q (x,y) a_r *_c cos |*_ot + oxj cos Ux - 0 (x,y)j (9)

was umschrieben werden kann:
1/2 a

en werden kann:

(x,y) «_r *_c ^ cos Tm^t + 2ox - 0 (χ»ΥΜ

0}

+ cos |«_ot + 0 (x,y) j J. (-1O)

Bei untersuchung des letzten Terms dieses Ausdrucks sieht man, daß er proportional zur Wellenfront des Gagenstandsstrahles ist, der auf die Hologrammebene trifft. Auf diese Welse wurde die Wellenfront eines Gegenstandes rekonstruiert und ein dreidimensionales Bild des Gegenstandes erhalten.

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Bel den in Flg. 1 beschriebenen Verfahren werden die Holograrone durch die Grundwellen der elektromagnetischen Strahlung erzeugt, die von der Quelle 2 ausgehen. Daher ist es notwendig, daB die Grundstrahlung kohSrent sein irafi; d.h., die eineeinen Wellen Müssen eine konstante Phasenbeliehung zueinander haben über eine Stracke, die genügend groB 1st, uv die maxiaale Differenz in den Wegllngen «wischen Bezugsstrahl und den Teil des Lichtes, der von den verschiedenen Punkten des Gegenstandes zu den verschiedenen Punkten der Aufzeichnungsebene 4 reflektiert wird, einzuschließen. Da der Laser gegenwärtig die praktlschete Quelle für kohärentes Licht la sichtbaren Spektrum ist« wurden die GrOSe des Gegenstandes und die Größe des Rolograams selbst auf die wirksame KbhlrensUtaige des Laserstrahles beschränkt. Daher 1st es offensichtlich,.dafi der Gebrauch der Laser der Anwendung der Holographie schwere Beschränkungen auferlegte,.

Eine Möglichkeit, das Problem der kurzen KohlrenzlSnge der Laserstrahlen zu ungehen, liegt' in der Verwendung langwelliger Strahlung, wie z.B. Mikrowellen, die in Prinzip für sehr große Strecken und lange Zeltperloden kohärent gesucht werden können. Jedoch 1st die Strahlung langwelliger Mikrowellen stark durchdringend fOr übliche Gegenstände und daher erhllt das von einen Gegenstand durch

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"■■^; -->**-
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Mikrowellen-Beleuchtung erhaltene Bild sehr unterschiedliche Eigenschaften in Vergleich zu einer Betrachtung mit reflektiertem Licht des sichtbaren Bereiches. Zudem ist es wünschenswerter, Bilder mit sichtbarem Licht zu rekonstruieren, so daß sie optisch betrachtet werden können, was für die Mikrowellenstrahlung nicht zutrifft.

der Erfindung wird gewöhnliches inkohärentes weißes Licht durch eine niedrigere Frequenz intensitätsmodullert und zur Beleuchtung des Gegenstandes und der Holograsmaufzeichnungsebene verwendet. Im Diagramm der

Fig. 2 wird Licht einer mittleren Intensität I_A mit einer

* ο

Winkelfrequenz «, und einer Wellenlänge*, so moduliert, das der zeitige Ausdruck der Intensität I die Form annimmt:

¹O JQ ^{+ m coe}

l^{t +} 2J

Da das Verfahren der Lichtmodulation, bei den meisten jedoch nicht allen Anwendungen, nicht ausreicht, das Licht vollständig auszulöschen, wird der modulierte Anteil des Lichtes durch den Buchstaben m dargestellt.

Bei einer Ausfflhrungsform der Erfindung wird Licht wie in Fig. 2 moduliert und in gleicher Weise wie das unraodüliejrte Licht der Quelle 2 in Fig. 1 zur Beleuchtung

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des Gegenstandes und zur Erzeugung eines Bezugssfcrahles verwendet. Die Vereinigung beider erzeugt das Muster einer stehenden Welle in einer Aufzeichnungsebene.

Fig. 3 und 4 zeigen zwei verschiedene Mittel zur Erzeugung des in Fig. 2 grafisch dargestellten modulierten Lichtes. In Fig.3 wird, ausgehend von der weißen Lichtwele 20 ein Strahl weißen Lichtes durch einen abgeschatteten ("shaded") Modulator 21 geschickt'« der aus einer Kerrzelle bestehen kann» Das Licht wird dann durch elektrische Signale des Oszillators 12 »it einer Frequenz moduliert, die viel niedriger alt die Frequenz des von der' Quelle 20 ausgehenden Lichtes ist. Der Ausgang des Modulators 21 ergibt eine »odulierte weife Lichtwelle 23.

Flg. 4 zeigt ein anderes Mittel zu» Erhalten einer Quelle modulierter Hochfrequenzstrahlung. Hier wird einfach die Lampe 24 weißen Lichtes durch eine mit der gewünschten Modulationsfrequenz oszillierende Hochspannungsquelle 25 angeregt« Andere Formen der Erzeugung trägermodulierter Strahlung sind für den Fachmann leicht ersichtlich.

In Fig. 5 wird das Muster in der Hologrammebene gezeigt, wenn sich zwei Strahlen modulierter elektromagnetischer Strahlung durchdringen oder schneiden. Fig. 5 zeigt

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eine erste Quelle 30 und eine streite Quelle 31, die die zwei parallelen oder kolllmierten Strahlen intensltStsmodulierten Lichte· 32 bzw. 33 erzeugen. Diese zwei Strahlen durchdringen sich in einer Hologramaebene 34 unter Bildung eines Musters stehender Hellen. Eine Folge linearer paralleler Linien, die den Heg der Lichtstrahlen 32 und 33 schneiden, veranschaulichen die Wellenfronten der Modulationen der Lichtstrahlen 32 und 33. Obwohl in der täteach-

liehen Praxis diese Wellenfronten einige KrOmning haben Mögen, wird «us GrQnden der Klarheit und leichten Darstellbarkeit angencMSwn, dal d(ie Lichtquellen 30 und 31 vollständig kollidiert sind und φι! die Vellenfronten der Strahlen 3* *nd 33 «tan »iai.

Di« parallelen Linien verlaufen in Abstanden gleich den Wellenllngen der Modulierten Strahlung und veranschaulichen die Gestalt der maximalen Intensität der Wellenfronten zur feit t * 0. Ein Muster stehender Wellen entsteht in der Holograraebene 34 in alle Richtungen vom Ürsprungspunkt X₀. In x_o durchdringen sich die zwei Strahlen so, daß zur Seit t - O die zwei StrahienintensitSten ihr Ma- . ximnn haben und die Getan, .intensität in der Hologrammebene ebenfalls ein Maxinum hat.. In den Punkten X₁ und x- nehmen jedoch, zur Seit t «· 0, die Strahlenintensitäten nicht ihr

Maximum an, und die Summe der zwei StrahlenintensitSten

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BAD ORIGtNAt ^:

verändert sich In Abhängigkeit von den Abständen von x_Q, der Modnlationswellenlänge und den Anteilen des Lichtes» das moduliert wird.

Fig. 6 zeigt die Lichtintensität in den bezeichneten Punkten Xq**j u,x^Ln der Hologranmebene 34 als Funktion der Zeit. Wie man sieht, läßt sich in x_Q zur Zeit t - 0 ein Inteneitätsmaximum beobachten. Mit fortschreitender Zelt verändert sich aber die Intensität in x_Q sinusförmig um den Mittelwert 2I_Q. Ist in Punkt X₁ der eine Strahl in seinem Maximum, so befindet sich der andere Strahl in seinem Minimum und die resultierende Intensität ist nahezu konstant bei einem Wert 2I_Q. PQr den Punkt x- und zur Zelt t ■ 0 nehmen beide Strahlanintensitäten ein Minimum an und die zeitlichen Änderungen der Intensität sind umgekehrt zu den Änderungen im Punkt x_.

Die Betrage der Intensität in den Punkten für Maximum und Minimum sind einfach die Summe der zwei modulierten Strahlungsstrahlen 32 und 33. Man sieht, daß in der Hologrammebene ein stehendes Hellenmuster durch Schwankungen der maximalen Intensität auftritt. Diese Schwankungen besitzen gleichförmige Abstände, die vom Einfallwinkel der zwei Strahlen und der Modulationsfrequenz abhängen. Ein geeigneter Detektor in der Holograrcmebene zeichnet das

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BAD ^

Muster der stehenden Welle auf und enthalt, wie später gezeigt werden wird, alle Information, die zur Rekonstruktion eines Bildes des Gegenstandes notwendig 1st. Im Folgenden wird die Information, die in welcher Form auch immer, erfindungsgemÄß zur Rekonstruktion von Bildern der Gegenstände benutzt wird, als holographische Information oder in einigen FÄllen als Hologramm bezeichnet, wohlverstanden, obwohl die Erscheinungsform dieser Information in einigen Hinsichten sich von Hologrammen unterscheiden mag, die gemSB der konventionellen AuBer-Achse Holographie hergestellt wurden.

Die vorstehend dargelegten Prinzipien wurden bei einer Ausbildungsform der Erfindung benutzt, die in Fig. 7 schetnatiech dargestellt ist. Bei dieser Ausbildung besteht eine Analogie zu den Verfahren der konventionellen optischen Holographie darin, daß ein zweiter Strahl oder Bezugsstrahl, der kohärent mit dem Beleuchtungsstrahl moduliert wurde, auf (die Holograramebene gerichtet wird und so ein Mittel schafft, um die Phase der modulierten WeIlA vom Gegenstand zu messen. In Fig. 7 beleuchtet eine Quell« ihtensitXtsmodulierten Lichtes 40 eine Hologrammebene 41 direkt zur Erzeugung eines Bezugestrahlee 42. Ferner wird ein Gegenstand 44 durch die 3«He 40 so beleuchtet, daß ein vom Gegenstand 44 flekter Gegenstandestrah1 auf die Hologrammebene 41 trifft.

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Xn der Hologrammebene 41 befindet sich ein geeigneter denodulierender Detektor, damit die zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildes des Gegenstandes 44 notwen-

dige Information erhalten werden kann. Om die Prinzipien der Erfindung mathematisch zu erklären, muß auf die folgenden Gleichungen Bezug genommen werden.

Ebenso wie in der vorangehenden Analyse die Prinsipien der konventionellen Holographie mit kohärentem Licht, veranschaulichen in dieser Analyse die mathematischejqh'Ausdracke die zugrundeliegenden Prinzipien und beziehen sich auf einen einzelnen Punkt der Segenstandsszene. Das »ο« Detektor in der lologrtwstisns empfangene tatslchllch· Signal 1st eine Summation der SlfMle aller Punkt« der Gegenstandsszene. Die Intensität des vom Gegenstand44 reflektierten und im Gegenstandsitrahl 45 enthaltenen Lichtes wird dargestellt durch:

I₄₅ - I₀ (X₁Y) Tl■ ♦ *' cos (»jt + 0J(X^r

(12Ϊ

hierin ist:

1_Q (x,y) der Mittelwert der Intensität des modulierten vom Gegenstand reflektierten Gegehstandsstrahles,

-Μ, die Modulationsfrequenz,

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0ldle in den Modulation·» de· Gegenstandsstrahles eingeführte Phasendifferenz infolge des Weges, den er von der Quelle sum Gegenstand und von dort zum detektor durchlaufen hat, und

■^f der lntensltltsaodullerte Anteil des Gegenstandsstrahls.

■" ♦

tu dlesesi veranschaulichenden Beispiel wird der Be-

sugsstrehl 41 als ebene Well· an^sno—sn aid wiedergegeben durcht ' ■ ."■■" · *"-— -■■ . "

Uho F ■■ ι 0 ^u3)

Μ·***! ieti '...■■■

der Mittelwert der Xnteosltlt am* sesufeetrahlee

• der Mittelwert des Winkels «wischen Besugsstrahl 42 und der Normalen der Bologri

In der Holoijri—ehene ist das Lichtsignal die S des Gegenstandsstrahles und de« Be*ng««trahles oder J_h * Z₄₉ ⁺ ^42* Hur die die Modulationsfrequens Ir₁ enthaltenden Ausdrücke sind vojA Interesse, so daft ein Band

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paßfilter cur Filterung aller außer der FrequenzausdrÜcke m. verwendet werden kann. Die Intensität des Lichtes X^ in der Holograsmebene 41 kann nach Filterung wiedergegeben werden als:

^rh " ¹O ^(x'^y) "' ⁰⁰⁸I"!¹ ♦ 0it^x»y)l ^{+ 1} _VO ^m cos Ujt + oxj

pm ein Hologramm aus der Information der LlchtintensitKt herxuatellen, muß diese an verschiedenen Punkten der Hologranaebene 41 aufgefangen werden. Von den verschiedenen möglichen Verfahren der IntensitÄtaauffangung sollen zwei beschrieben werden. Bs sei jedoch beoerkt, daß bein Stand der heutigen Technologie dl«e« Verfahren durch die Qualltlt der verfügbaren Geräte b««c^rinkt sind, wodurch eine Weiterentwicklung für konaaersielle Anwendung erforderlich ist.

Das eine Verfahren erfaßt den Betrag des Quadrates der Intensität des Lichtsignales geaittelt Ober eine Zeitspanne. Dieses Verfahren kann aan sich vorstellen als analog der Verwendung eines Energiedetektors, z.B. eines fotografischen Filmes in der Außer-Aohse Holographie, die durch die Gleichungen {1} bis (10) beschrieben wurde, mit dem Unterschied, daß bei dem Verfahren der Aufier-Achse Holographie der Film zur Erfassung des Quadrates der Arapli-

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BADORlGHM₁L

tude verwendet wurde, während bei diesem Verfahren ein Meßgerät benutzt werden muß, das das Quadrat der Intensität aufnimmt.

Eine solche Vorrichtung könnte aus einer Fotozelle bestehen, deren Widerstand sich in Abhängigkeit von der einfallenden Lichtintensitätändert, in Verbindung mit einem Spannungsmesser, der zur Ermittlung des mittleren Quadrates der durch den Widerstand der Fotozelle erzeugten Spannung verwendet wird. Ein alternatives Verfahren besteht im Hindurchschicken des Signals von der Fotozelle durch einen Gleichrichter, wie eine Diode. Dieses Signal ist der zeitliche Mittelwert des Quadrates der Intensität und wird durch die folgende Gleichung gegeben:

V (χ,y)

ίο ^{x'y> ^m'² COa²TT,t +

(χ,

iM.t + 0\ x,y)

worin die Klammern
darstellen.

einen zeitlich gemittelten Ausdruck

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Diese Gleichung kann umschrieben werden:

(x*y)l² - 1/2 i* (x,y> m·² + 1/2 i² m²

(x,y) I_ro m¹ m cos 2^t + αχ +

(X/y) ^_ro η»¹ m cos Tax - 0₁ (x,y)'^ (17)

Durch Vergleich dieser Gleichungen mit denen,die das konventionelle Holographieverfahren mit kohärentem Lieht umreißen, sieht man, daß die gesamte notwendige Information zur Herstellung eines sichtbaren Bildes der ursprünglichen Szene in dem Hologramm enthalten ist, das durch moduliertes inkohärentes Licht erzeugt wurde. D.h., der letzte Ausdruck der Gleichung (17) ist analog dem letzten Ausdruck der Gleichung (10), die die notwendige Information zur Rekonstruktion eines Bildes des Gegenstandes trägt. Zur Rekonstruktion dieses Bildes wird ein durchlässiges Hologramm oder eine Hologramm-Transparenz hergestellt, das bzw. die ein im letzten Ausdruck dargestelltes Muster enthält. Wird somit das Hologramm durch Monochromatische Strahlung einer Punktquelle beleuchtet, so wird ein dreidimensionales Bild rekonstruiert.

Bei den Rekonstruktionsverfahren kann eine viel höhere Lichtfrequenz als die Modulationsfrequenz w, benutzt

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werden. Dies ist einfach möglich durch geeignete Verkleinerung des durch Gleichung (17) gegebenen Musters, dae in der zur Aufzeichnung dieses Musters benutzten Transparenz enthalten ist. Die Verkleinerung wird bestimmt durch das Verhältnis der" zur Rekonstruktion benutzten Strahlungsfrequenz zn der bei der Erzeugung oder Konstruktion benutzten Modulations frequenz. Bei diesem Verfahren kann sichtbares Licht zur Rekonstruktion des Bildes des Gegenstandegbenutzt werden, so daB es optisch betrachtet werden kann. Obvphl das rekonstruierte Bild bei Benutzung sichtbaren Lichtes, vielleicht eines Laserstrahles, sehr stark verkleinert sein wird im Vergleich zum ursprünglichen Gegenstand, sei daran erinnert, daß der ursprüngliche Gegenstand selbst sehr groß sein kann, da er mit gewöhnlichem inkohärenten, mit niedriger Frequenz Modulierten Licht beleuchtet wurde.

Bei dem zweiten zu beschreibenden Verfahren für das Auffangen der Wellenfront eines Gegenstandsstrahles wird direkt die Intensität und Phase des Gegenstandsstrahles in der Hologrammebene festgehalten. Die Lichtintensität kann wie beim ersten Verfahren in der Hologrammebene durch eine Fotozelle gemessen werden. Durch geeignete Filterung des Fotozellenausgangs kann der modulierte Anteil des Signals ra¹ I₀ (x,y) cos Ljt + 0i(x,y)J aufgenommen und die In-

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tensitflt I (x,y) gemessen werden. Die Phase des eodulierten Signales 0. (x,y) kann nan messen durch Vergleich des gefilterten Fotozellenausganges mit einem durch die Frequenz μ. modulierten elektrischen Signal, das analog wie bei dem ersten Verfahren als Bezugsstrahl wirkt. Auf diese «eise kann ein elektrisches Signal gebildet werden, das analog den letzten Ausdruck in Gleichung (17) ist, z.B. I (χ,γ) η' I m cos [«χ - 0j (XfYM · Diese Signale werden elektronisch in einem Mischsystem für jeden Punkt in der x,y Detektorebene erzeugt. Daher liefert dieses Verfahren auch ein Verfahren für die Aufzeichnung der notwendigen Information zur Rekonstruktion der Wellenfront vom Gegenstand und zur Herstellung eines dreidimensionalen Bildes.

Dieses Verfahren, das die Notwendigkeit einer Quelle fflr einen Bezugslichtstrahl beseitigt, wird in Fig. 8 als Blockschaltbild oder -diagramm gezeigt. In Fig. 8 wird der auf die Hologrammebene fallende Gegenstandestrahl 51 in proportionale elektrische Impulse umgewandelt durch Abtasten mittels des Abtasters 53 einer Vielzahl von in der Hologramme be ne angeordneter Fotozellen 52. Der Gegenstandsstrahl wird nach der umwandlung in elektronische Impulse in die Mischeinheit 54 eingegeben, wo er mit einem Bezugs-

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strom bei 55, der alt der Modulations frequenz schwingt, gemischt wird. Der Ausgang 56 des Mischers ergibt einen elektrischen Strom, der das Interferenzrauster zwischen der Gegenstandswelle 51 und der Bezugswelle 55 dargestellt. Dieser Strom enthBlt die gesamte Information, die für die Erzeugung eines Hologramm notwendig ist, das ein dreidimensionales Bild des Gegenstandes rekonstruiert.

Die Erfindung kann als ein Verfahren zur Übertragung holographischer Bilder über große Entfernungen verwendet werden. Mit dieser Erfindung kann holographische Information von großen Szenen gewonnen und Übertragen werden, ohne die heutigen Leistungen der übertragung steigern zu müssen. Fig. 9 und 10 zeigen ein zweistufiges System zur Aufnahme und Rekonstruktion holographischer Information.

Pig. 9 zeigt das System zum Sammeln der Information nach dem ersten Verfahren, wobei ein Bezugsstrahl in Verbindung mit dem Gegenstandsstrahl verwendet wird, um holographische Information einer Gegenstandsszene aufzuzeichnen. In diesem Diagramm wird weißes Licht einer Quelle S durch ein geeignetes Mittel 61 moduliert und zur Beleuchtung des Gegenstandes 62 benutzt. Licht aus dieser Quelle wird durch den Gegenstand auf die Eolograramebene 63 verstreut. Ferner wird weißes licht einer Quelle S durch ein geeignetes

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Mittel 61a kohärent zu S_Q moduliert und trifft auf die Hologrammebene unter einem Winkel Θ. Wie in den vorangehenden Abschnitten beschrieben, bilden die Lichtintensität der Gegenstands-und Bezugsstrahlen ein Muster einer stehenden Welle bzw. stehender Wellen in der Rologrammebene 63. Dieses Muster wird durch ein in der Hologrammsbene angebrachtes Feld von Fotozellen (nicht dargestellt) aufgenommen, und der Ausgang dieser Fotozellen wird durch einen Abtastkreis 64 gesammelt. Diese Information wird durch norjnale Fernsehübertragungskanäle fibertragen und von einem üblichen Fernsehempfänger 65 empfangen. Das in der Hologrammebene 63 aufgezeichnete Muster stehender Welle wird übertragen und reduziert, so daß es auf dem Fernsehempfänger 65 dargestellt wird. Durch Fotografieren des Fernsehschirms mit einer üblichen Kamera 66 kann dieses Muster aufgezeichnet werden. Das Muster wird so welter auf das Format eines fotografischen Films reduziert.

Die zweite Stufe dieses Systems 1st in Fig. 10 dargestellt. Sie zeigt die Rekonstruktion des Hologramme in der Form einer fotografischen Transparenz 77, die durch einen Lichtstrahl 78 einer Punktquelle 7 Ja beleuchtet wird. Das Hologramm wirkt als Raster, das das Licht in verschiedene Beugungsordnungen zerlegt. OieseBeugungsordnungen werden durch ein Linsensystem 79 auf Punkte in der Ebene eines

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raumlichen Filters 80 forciert. Der räumliche Pilter 80 blockiert alle Beugungeordnungen auSer der gewünschten ersten Ordnung 101, die das Bild des ursprünglichen Gegenstandes enthalt.

Das Verhältnis der ModulatlonewellenlBnge zur LichtwellenlBnge für die Rekonstruktion wird größer sein als die geometrische Reduktion des Musters, das in Fig. 9 in der ersten Stufe erscheint. Wie später gezeigt werden wird, ist das Verhältnis der Wellenlangen etwa 20 0OO, während die Reduktion der ersten Stufe etwa 50 ist. Daher wird das Bild beim betrachten mit einer kurzen LichtwellenlSnge um einen Faktor von etwa (20 000) ■ 400 verkleinert. Um das

(50)
Bild bequem tu sehen, muß es vergrOSert werden, z.B. durch pin Teleskop oder, wie in Flg. 10 ^eselgt, durch ein Systesi •Ines geschlossenen Ferns&reises, der «in« mit teleskopischer Zoos- oder Vario-Linse ausgerüstete Xaaera.81 umfaßt. Pas Bild wird dann auf den Feraseheohir» 82 'betrachtet.

Es ist lehrreich, einige Eigenschaften einer typischen Anordnung zu beschreiben, um die Vorteil· dieser Art eines holographischen Fernsehsystem so «rkennen und auch ua die Beschränkungen su ldentifliieren, 41e daran die gegenwartige Technologie auferlegt sind. Dieses.Beispiel soll In keiner Heise die Anwendung der Erfindung einschränken sondern nur zur Vertnschaulielumg dienen. Angenomen, die Quellen S_Q

■ i ■■ " i

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und S weißen Lichtes werden mit einer Frequenz von 30 Gigaherz intensitätemoduliert, was einer Modulationswellenlänge von lern entspricht. Weiter wird für dieses Beispiel angenommen, daß die Information in der Hologrammebene durch ein Feld von Fotozellen so aufgenommen wird, daß die Lichtintensität an je 2 0OO Punkten in beiden Richtungen der Hologrammebene gemessen wird. Diese Erfassung kann mit einem Abstand von 1/1O einer Wellenlänge oder 0,1cm durchgeführt werden, so daß die Hologrammebene dann 20Ocm oder 6,6 FuB auf einer Seite 1st. Fails die Hoiogrammebene mit einer Geschwindigkeit von einmal pro Sekunde abgetastet wird, so müssen 4 χ 10 Werte/sek. übertragen werden. Nach Übertragung wird diese Information von einem Fernsehempfänger aufgenommen und das Hologramm oder Muster stehender Welle auf einem Fernsehschirn dargestellt. Eine bleiberde Aufzeichnung dieses Musters wird mit einer gewöhnlichen Kamera auf fotografischen Film aufgenommen. Wird dann in einem Format von 4 χ 4cra eine fotografische lichtdurchlässige Schicht oder Transparenz von dem Muster der stehenden Weile angefertigt, so 18Bt sich das Bild in sichtbarem Licht betrachten. Bei einer Modulation von lern und einen Winkel θ von etwa 45° für den Bezugsstrahl beträgt die räumliche Frequenz für das Intensitätsmuster in der Hologr&mmabene 63 etwa 1/10 Linie/mm. In Fig. 9 wurde das Muster der stehenden Welle oder Weilen um einen Faktor

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2QO/4 * 50 reduziert, so daß sich eine räumliche Frequenz von etwa 5 Linien/mm auf der Transparenz ergibt. Ein Hologramm mit einer üblichen Frequenz von etwa 5 Linien/mm kann ein Bild mit der in Fig. IO gezeigten Teiefemsehkamera 8JL rekonstruieren.

Auf diese Weise schafft dies System ein Mittel, um die Notwendigkeit zu umgehen, die Szene mit kohärentem Licht, z.B. eines Lasers, beleuchten zu müssen. Dieses System bietet auch ein Mittel zu ungeheurer Reduktion des erforderlichen Produktes aus Zelt mal Bandbreite, dank der Tatsache, daß holographische Information durch Mikrowellen statt optischer Frequenzen aufgenommen wird.

um große Szenen zu beleuchten, ist es manchmal erwünscht, für die Beleuchtung mehrere Lichtquellen anstatt nur eine zu verwenden, damit alle Punkte des Gegenstandes hell erleuchtet sind. In Pig. 11 wurde die Anordnung der Pig. 7 abgeändert, so daß zwei Lichtquellen 86 und 87 den Gegenstand unter verschiedenen Winkeln beleuchten. Man beachte jedoch, daß, falls zwei Quellen den Gegenstand von zwei getrennten Stellungen aus beleuchten, Intensitätsstreifen im Überlappungsgebiet der Strahlen erscheinen, deren Abstand von der Modulationswellenlänge und dem Trennungswinkel abhängt. Diese Streifen können verwirren oder nicht, was von der

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Größe der Welenlänge und dem Trennungswinkel abhängt, um den Bereich, in dem die Streifen auftreten, zu minimieren, können die zwei Quellen entweder auf wesentlich verschiedene Teile des Gegenstandes gerichtet oder einander abwechselnd an- und ausgeschaltet werd"en.

Die Information für Hologramme, von denen Bilder in voller natürlicher Farbe rekonstruiert werden könnein, d.h., mehrere einander Überlagernde Bilder verschiedener Frequenzen des sichtbaren Spektrums, kann durch Beleuchtung des Gegenstandes mit Licht unterschiedlicher Frequenz erhalten werden. In Fig. 12 wird ein Weg hierzu gezeigt. Eine Lichtquelle 91 beleuchtet die Hologrammebene 92 durch einen Bezugsstrahl 93 und auch einen Gegenstand 94, der einen Gegenstandsstrahl 95 auf die Hologrammebene 92 beugt, oder reflektiert. Soweit ist dies identisch mit der Anordnung in Fig. 7. Um den Gegenstand 94 mit Licht verschiedener Frequenz zu beleuchten, wird ein rotierendes Farbfilterrad 96 zwischen die Läitquelle 91 und den Gegenstand 94 eingefügt. Alternativ kann das Farbfilter auch zwischen dem Gegenstand und dem Detektor angebracht werden. Der zur Aufzeihnung des IntensitÄtsmuaters 92 benutzte Detektor muß dann synchron mit dem rotierenden Farbrad 96 !»ingeordnet werden, damit er nacheinander für jede zur Beleuchtung des Gegenstandes verwendete Frequenz ein HoIo-

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granm aufzeichnet. Diese Farbfolge wird bein Rekonstruktionsverfahren benutzt, damit das mit einer Farbe verknüpfte Bild in dieser Farbe wiedergegeben wird.

Fig. 13 zeigt ein anderes Verfahren, um Vielfachholograrame bei verschiedenen Frequenzen zu erhalten. Es besteht darin, das ein Gegenstand 101 durch zwei oder mehrere Lichtquellen 102 und 103 beleuchtet wird, die verschiedenfarbige Lichte haben und mit unterschiedlichen Frequenzen moduliert sind. In der Anordnung der Fig. 13 trifft ein Bezugsstrahl 104 direkt auf die Hologrammebene 105 und wird mit den zwei verschiedenen Frequenzen moduliert, die zur Modulation der Beleuchtungsquellen 102 und 103 verwendet werden. Die in der Hologrammebene 105 entstehenden Vielfachholograrame können dann durch die Detektoren aufgezeichnet werden, die auf den Empfang nur der ausgewählten Modulationsfrequenzen abgestimmt sind.

Hoch ein weiteres Verfahren, Vielfachhologramme mit unter" schiedlichen Frequenzen zu erhalten, zeigt Fig. 14. In Fig. 14 beleuchtet eine Lichtquelle 107 einen Gegenstand 108 ,-· mit verschiedenfarbigen Lichten. Dies geschieht durch ein rotierendes Farbfilterrad 109, das zwischen Quelle 107 und Gegenstand 108 eingeordnet ist. Dies bewirkt einen Gegenstandsstrahl verlinderlicher Lichtfrequensen 110, der vom Gegen-

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stand 108 auf die Holograinmebene 111 reflektiert wird. Es sei bemerkt, daß dies im wesentlichen der gleiche Vorgang wie bei dem in Fig. 12 gezeigten System ist. Im System der Fig. 14 sind zwei oder mehrere Bezugsquellen 112 und 113 mit einer Winkelbeziehung zueinander so angeordnet, daß zwei oder mehrere Bezugsstrahlen 114 bzw. 115 unter verschiedenen Winkeln auf die Holograinmebene auf treffen. Die Beleuchtungsquelle 107 und die Quellen 112 und 113 der Bezugsquellen werden durch kohlrente Frequenzen moduliert und die Bezugsquellen synchron mit der Rotation des Farbfil-Jberrades 109 abwechselnd ein- und ausgeschaltet. Das Ergebnis ist eine Folge von Hologrammen, die selektiv in der Hologrammebene 111 aufgenommen werden, wobei die Reihen der Hologramme verschiedene Farben haben, je nach der zur Beleuchtung verwendeten verschiedenen Frequenz und Winkelbeziehung der Referenzquellen 112 und 113.

Sichtbare elektronische Bestrahlung ist nicht die einzige Beleuchtungsstrahlung hoher Frequenz, die gemSfi den Grundprinzipien der Erfindung durch Strahlung niedrigerer Frequenz moduliert werden kann. Andere elektromagnetische Strahlungen, z.B. Röntgenstrahlen und Materiestrahlen, wie Elektronenstrahlen, können reit niedriger Frequenz moduliert werden, um die durch die Erfindung gelehrten Ergehnisse

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zu erzielen. Es ist jedoch offensichtlich, daß gewisse Strahlungsarten praktischer als andere sind.

Obwohl die Erfindung an Hand verschiedener spezifischer Ausbildungsformen beschrieben wurde, soll der Schutzbereich nicht auf die spezifischen Formen beschränkt werden.

Ansprüche

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Claims (34)

Sl Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung holographischer Informationen, gekennzeichnet durch die Sehritte:

Beleuchtung eines Gegenstandes durch elektromagnetische Strahlung einer ersten Frequenz» die durch eine zweite Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz ist, intensitätsmoduliert wurde, und

Aufnehmen ("detecting"J der Amplituden- und Phaseninformation, die sich auf die zweite vom Gegenstand ausgehende Frequenz der Strahlung bezieht.'

2. Verfahren nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hologramm hergestellt wird aus der aufgenommenen ("detected") Amplituden- und Phaseninformation.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, das die elektromagnetische Strahlung der ersten Frequenz sichtbares Licht umfaßt.

4. Verfahren nach Anspruch I, 2 oder 3, dadurch g ekennzeichn@t, daß die zweite Modulationsfrequenz im Mikrowellenbereich liegt.

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is

5. Verfahren nach Anspruch !,oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung der ersten Frequenz Röntgenstrahlen einschließt.

6. Verfahren zur Herstellung holographischer Information, gekennzeichnet durch die Schritte:

Beleuchtung eines Gegenstandes durch einen Elektronenstrahl e^ner ersten Frequenz, der durch eine zweite Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz ist, intensitStsmoduliert wurde, und

Aufnehmen der Amplituden- und Phaseninformation, die sich auf die zweite vom Gegenstand ausgehende Frequenz des Elektronenstrahls bezieht.

7. Verfahren zu» Herstellung holographischer Information, gekennzeichnet durch die Schritte:

, Beleuchtung eines Gegenstandes durch elektromagnetische Strahlung einer ersten Frequenz, die mit einer zweiten Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz ist, intensit&tsmoduliert wurde,

Erzeugung eines IntensitStsmusters aus der elektromagnetischen von dem Gegenstand reflektierten Strahlung und einer elektromagnetischen Bezugsstrahlung, deren Intensität mit besagter zweiter Frequenz kohärent moduliert wurde,

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BAD

wobei das IntensitMtsmuster räumlich verteilte IntensitHts-Snderungen der elektromagnetischen Strahlung der ersten Frequenz aufweist, und

Aufnehmen ("detecting") der Amplituden- und Phaseninfoimation, die sich auf die zweite vOin Gegenstand reflektierte Frequenr der Strahlung bezieht«

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dafl ein Hologramm von den aufgenommenen InteneitMteauster hergestellt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dafi die elektromagnetische Strahlung der ersten Frequenz sichtbares Licht umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß IntensitStsXnderungen des sichtbaren Lichtes aufgenommen und in elektrische Signale umgewandelt werden, wobei diese elektrischen Signale die Amplituden- und Phasen-Information der zweiten Frequenz enthalten.

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch übertragung und anschließenden Empfang der elektrischen Signale.

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Ho

12. Verfahren nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch umwandlung der empfangenen Signale in ein proportionales rHuralich verteiltes Muster und Herstellung eines Hologramms dieses Musters.

13. Verfahren zur Herstellung holographischer Information, gekennzeichnet durch die Schritte:

Beleuchtung eines Gegenstandes durch elektromagnetische Strahlung einer ersten Frequenz, die mit einer zweiten Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz ist, intensitltsmoduliert wurde,

Aufnehmen der Intensitfltsänderungen der vom Gegenstand reflektierten Strahlung der ersten Frequenz,

Umwandlung der aufgenommenen IntensitStsSnderungen in proportionale erste elektrische Signale,

Mischung dieser ersten elektrischen Signale mit einem zweiten elektrischen Signal, das kohärent mit der besagten zweiten Frequenz ist, um einxeeultierendes elektrisches Signal zu erzeugen, daß die Amplituden- und Phaseninformation, die sich auf die zweite Frequenz der vom Gegenstand reflektierten elektromagnetischen Strahlung bezieht, enthalt.

14. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Herstellung eines Hologramms von dem resultierenden elektrischen Signal.

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15. Verfahren nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch übertragung und anschließenden Einpfang des resultierenden elektrischen Signals.

16. Verfahren nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch Herstellung eines Hologramms von der Amplituden- und Phaseninformation der zweiten Frequenz, die in dem empfangenen elektrischen Signal enthalten ist.

17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das proportionale räumlich, verteilte Muster eine sichtbare Lichtdarstellung aufweist und daß ein Hologramm des Mustere hergestellt wird durch Fotografieren der sichtbaren Lichtdarstellung, um ein durchlässiges Filmhologramm oder eine Hologramm-Transparenz zu erzeugen.

18. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Herstellung eines Hologrammes von der Amplituden-und Phaseninformation die Schritte einschließt:

umwandlung der besagten Information von einem elektrischen Signal In eine proportionale Darstellung sichtbaren Lichtes, und

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Fotografieren der sichtbaren Lichtdarstellung, um ein durchlässiges Filmholograinns oder eine Film-Hologramm-Transparenz zu erzeugen.

19. Verfahren nach Anspruch 27 oder 18, dadurch g ekennzeichne.t, daß es als weiteren Schritt die Herstellung eines Bildes des Gegenstandes durch Beleuchtung der.Filra-Holograram-Transparenz mit kohärenter Strahlung einschließt.

20. Hologram eines Gegenstandes, dadurch g e.k e η n-

»e lehnet, daß die aufgezeichnete Amplituden- und Pha-•eninformation kohärente elektromagnetische Strahlung darstellt, die benutzt wurde zur Intensitätsmodulation einer elektromagnetischen, zur Beleuchtung des Gegenstandes dienenden Strahlung höherer Frequenz als die der erstgenannten kohärenten elektromagnetischen Strahlung.

21. Hologramm nach Anspruch 20, dadurch g e k e η nzeichnet, daß die aufgezeichnete Amplituden- und Phaseninformation die in den aufgenommenen Intensitätsänderungen der elektromagnetischen Strahlung der höheren Frequenz enthaltene Information umfaßt.

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22. Hologramm nach Anspruch 20, dadurch g e k e η n- zeicnnet, daß die aufgezeichnete Amplituden- und Phaaaninfonnation in eins» yxi.^ultier^nden elektrischen Signal enthülsen ist, daß dm;ch Mischung zweier elektrischer Signals erzeugt wurdt: eimern erstsn, den aufgezeichneten IntenaitätsSndez.'ijnqen der zur Beleuchtung dsu Gegens-'-.andes verwendeten Sic^nhiunif proportionalen Signal and einem zweiten_r der kohSiencen elektromagnetischen Strahlung proportionalen Signale

23. Verfahren sue Herstellung noxegrapniacher Information, gekennzeichnet durch die Schritte:

Beleuchtung eines Gegenstandes mit einer Mehrzahl von unter verschiedenen Hinkein angeordneter Quellen elektromagnetischer Strahlung einer ersten Frequenz, wobei jede Quelle mit einer zweiten und niedrigeren Frequenz intenaitM':sffioduIiert wird, und

Äuixehmsn desr auf die sveit? iraqüenz der Strahlung bezocjciisn vxsn Gegenstand ausgehenden Amplituden- und Phssen.'.nfs?rmst.'.oti.

24. Verfahren nsch Anspruch 23, dadurch g e k e η nzs lehnet, daß die Mehrzahl der Quellen einander abwechselnd betrieben werden und somit der Gegenstand jeweils nur von einer Quelle der Möhrzahl von Quellen be-

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25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch g e k e η η· zeichnet, daß jede der Quellen der Mehrzahl von Quellen auf einen wesentlich verschiedenen Teil des Gegenstandes gerichtet wird.

26. Verfahren nach Anspruch 23, 24 oder 25, g β k e η nzeichnet durch den weiteren Schritt der Herstellung eines Hologrammes von der aufgenommenenAmplituden- und Phaseninformation.

27. Verfahren zur Herstellung mehrfarbiger holographischer Information, gekennzeichnet durch die '{Schrittet

Reflektion mehrfarbiger Strahlung von einen Gegenstand, wobei diese Strahlung mit einer viel niedrigeren Frequenz als die der mehrfarbigen Strahlung intensitXtsmoduliert wird, und

Aufnehmen der auf die genannte niedrigere Frequenz bezogenen Amplituden- und Ph&seninfcrmation durch Aufnehmen der IntensitSt der vom Gegenstand für jede Farbe ausgehenden Strahlung.

28. Verfahren nach Anspruch 27, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt der Herstellung eines

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Holograimes von der für jede Farbe aufgenommenen Amplituden» und Phaseninformation.

29. Verfahren zur Herstellung mehrfarbiger holographischer Information, gekennzeichnet durch .die Schritt©:

lsl@ti©htsang eines Gegenstandes durch eine Mehrzahl von

unfc@s? ^sjegehiedetaQn Winkeln angeordneten Quellen von Licht-Strah2,TiSag_e w©b@i jede Quell® ein© verschiedene Farbe hat und dtesfs ®im<& sii®drig®r@ Frequenz als di® genannt© tieht- §M&BW8±t&tSM!>auli@xt wird isssd jed© Modulations-

von ä@n anderen Blodialatiöns-Fre-

des auf j@ä@ beatatsto Modulations lit«d@si- miä Fhaseninfonnation dtareh Aufnehmen mm 6@§©gi8tand für jjede entsprscheade Quell© der

Licht^trahlisng reflektierten Intensität der

30. li@xfmhsmn nach Änspr^eti 29, geksnnseich- n e t äv£tsh ä®n weiteres? Schritt, daß ein Hologram von der aufg@n<or@K@nen Amplituden- und Phaseninfonaatlon für jede Moduiationa-Frequenz h©rg@atellt wird.

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31. UucZShren «um Erzeugen sai&ea Hologram·, das die Rekonstruktion eines Bild©» eines Gegenstandes reit sichtbar·« Llelst gestattet _r gekennzeichnet du>:ch die Schnittes

eines (5@g@nstan^le® s&fc ©lefctroaagnetiscfeer" ©lsi®s aasten Fseqaonsi· die »it einer «weiten nfeeaieitStsraoduliert ist_a tsdbei die zweite Fraqoens Ki®i^if©je ist als die issest® Frequenz ι

von den Strahlung , deren

ait &x mmltmd Wsm^ienz aoduliert iet.,

«dsel <i®® liätemsitStsmtster sSissBlicls verteilte IntenaitSfce va3fi*tl@a €?3S olo!ätr©sag7i«)tis55lsffin Strahlung der ersten

in einea Verhältais« das iss %PKMifttli€tai gl®i^i ■&%'& ifesrhSitnis der Frequens des bei d@r Betonstruktifm des Bildss verwendeten sichtbare» Lidhtes sas. aar straiten Freqtsenz ist; und

oitStsoaueters, ua ein Hologram χα erseugen.

32. V«rfahE«ffi nach .ansprach 31, gekennzeichn e t durch den %#elteran Schritt der Rekonstruktion ein ^s Bild-js äes Qegesistandes durch Beleuchtung des Bolograxns ■it sichtbaK-«« Licht,, s© ein Bild dms Gegenstandes zu *sr» zeugen* 00 9884/1740

BAD ORIGINAL ,

OO
Ct)

33. Vorrichtung cur Erzeugung holographischer tnfor-Mtion, gekennzeichnet durchs

Beleuchtungsaittel zum Beleuchten eines Gegenstandes mit elektromagnetischer Strahlung einer ersten Fraquenst

Modulationssdttel zur Intensitätsmodulation der elektromagnetischen Strahlung Bit einer.zweiten Frequenz, die niedriger als die erste Frequenz istι und

Aufnahme- oder Detektlemittel zum Aufnehmen oder zum Detektieren der Intensität der Strahlung der ersten Frequenz, die von des) Gegenstand ausgeht, bzw. reflektiert wird, tie die Amplituden- und Fhesenlnforaation bezüglich der zweiten Frequenz zu ermitteln.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, gekennseichnet durchi

Aufnähe» - oder Detektiermittel zu« Aufuehaen oder Detektieren dar Intensit&tsverlnderung der von den Gegenstand reflektierten Strahlung der ersten Frequenz:

Wandler zu« OSvandeln der detektierten Intenaitita-

o Variationen in proportionale erste elektrische Signale« und ο

Mischer zua Hischen der ersten elektrischen Signale sit

einen zweiten, mit der zweiten Frequenz kohärenten, elektrischen Signal, um ein resultierends3 elektrischee Signal zu erzeugen, das die Anplituden- u^u rhason.Information zilgIich d«.r zweiten Frequenz der von dn Gegenrtariß re:

BAD

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Fig. 5

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Fig. 6

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TR A NS M ι ^s ι ο N-S SySTE^

Fig 9

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78

77^ 79.

Fig. IO

NoUd Unterlagen (Art.7 |1 Abs.2 Nr.! Sat? 3 des Anderungages-v.4.9-19»71

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Fig. It

94

Fig. 12

Fig. 13

Neue Unterlagen

109

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42 h - 38 - AT: 12.02.1968 OT: 21.01.1971

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Fig. 2

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Fig. 4

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