DE1772216C3

DE1772216C3 - Verfahren zum Speichern von mehreren Bildern in einem Hologramm. Ausscheidung aus: 1472071

Info

Publication number: DE1772216C3
Application number: DE19651772216
Authority: DE
Inventors: Emmett Norman Plymouth Leith; Juris Ann Arbor Upatnieks
Original assignee: Battelle Development Corp
Current assignee: Battelle Development Corp
Priority date: 1964-04-23
Filing date: 1965-04-22
Publication date: 1974-12-12
Also published as: DE1772214C3; DE1772213A1; DE1772218B2; DE1772218A1; DE1772216B2; DE1772218C3; DE1772217A1; DE1772214A1; DE1772214B2; DE1772216A1

Description

g) jeder der Bezugsstrahlen (71; 81) aus einer anderen Richtung im Raum auf den Detektor (73) einfällt und die beiden Beugungsgitter (75; 83) in Bezug aufeinander unterschiedlich ausgerichtet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

h) Wiederholen der Schritte d), e), f) und g) für jeden zusätzlichen Gegenstand zur Bildung eines Komplex-Hologramms, das mehr als zwei Beugungsgitter auf dem Detektor enthält.

3. Verfahren zur Wiedergabe der Bild-Informationen von einem nach Anspruch 1 oder 2 hergestellten komplexen, mehrere übereinandergelagerte Hologramme aufweisenden Hologramm, das auf einer photoempfindlichen, den Detektor bildenden Vorrichtung aufgezeichnet ist, gekennzeichnet durch die Schritte:

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Speichern von mehreren Bildern in einem Hologramm mit folgenden Verfahrensschritten:

a) ein erster Gegenstand wird mit kohärenter Strahlung beleuchtet zur Erzeugung eines Gegen-

_ao Standstrahles;

b) ein für die kohärente Strahlung empfindlicher Detektor wird im Gegenstandstrahl angeordnet;

c) zusätzlich zum Gegenstandstrahl wird eine mit der erstgenannten kohärenten Strahlung kohärente Strahlung als Bezugsstrahl unter einem

von 0" verschiedenen Winkel zum Gegenstandstrahl auf den Detektor gerichtet, um mit ihm ein Muster von Interferenzstreifen, die ein erstes Beugungsgitter bilden, zu erzeugen.
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Ein entsprechendes, den Ausgangspunkt der Erfindung bildendes Verfahren der Herstellung eines Hologramms von einem einzelnen Bild und seiner Rekonstruktion ist aus der Veröffentlichung von Leith und Upatnieks in der Zeitschrift »Journal of the Optical Society of America«, 53 (1963), S. 1377 bis 1381, bekannt.

Hiervon ausgehend lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, mehrere Bilder in einem Hologramm zu speichern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die weiteren Verfahrensschritte:

d) ein zweiter Gegenstand wird mit kohärenter Strahlung beleuchtet, um einen zweiten Gegenstandstrahl zu bilden;

e) der Detektor wird im zweiten Gegenstandstrahl gehalten;

f) mit der unter d) eingeführten Strahlung kohärente Strahlung wird als zweiter Bezugsstrahl unter einem zweiten von 0° verschiedenen Winkel zum zweiten Gegenstandstrahl auf den Detektor gerichtet, um ein zweites, ein zweites Bezugsgitter bildendes Muster von Interferenzstreifen zu bilden; wobei

g) jeder der Bezugsstrahlen aus einer anderen Richtung im Raum auf den Detektor einfällt und die beiden Beugungsgitter in Bezug aufeinander

J₀ unterschiedlich ausgerichtet sind.

Eine Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes

bestellt im Wiederholen der Schritte d), e), f) und g) für jeden zusätzlichen Gegenstand zur Bildung eines Komplex-Hologramms, das mehr als zwei Beugungsgitter auf dem Detektor enthält.

Schließlich besteht die Erfindung in einem Verfahren zur Wiedergabe der Bildinformationen von einem nach einem der vorstehend angegebenen Verfahren

hergestellten komplexen, mehrere ubereinandergela- 63 kohärenten Lichtes angeordnet. Ein reelles Bild

gerte Hologramme aufweisenden Hologramm, das 85 des ersten Gegenstandes erscheint dann im Win-

auf einer photoempfindlichen, den Detektor bilden- kel Θ zur Achse versetzt unter dem Hologramm

den Vorrichtung aufgezeichnet ist, bei dem (75+83) auf der dem einfallenden Strahlenbündel 63

λ α f, · υ u ν IUi ι ι UK ⁵ entgegengesetzten Seite, Das virtuelle* Bild 87 des

*' -^TiI, iι i?P ^Wm ⁸^¹¹L? u^ι i!l . ersten Gegenstandes liegt dann im Winkel θ zur

rentem Ucht ate Beleuchtungsstrahl beleuchtet _{Acnse vei}|_{etzt unter de} ^B _{m Holograrnm (75+}»3) in

wird, um eine Mehrzahl von betragenden Strah- _{einer Ebene zwischen der} Lichtquelle 61 und dem

ien zu erzeugen, Hologramm (75 + 83), wobei vorausgesetzt wird, daß

b) ein Strahlungsempfänger zur Aufnahme jeweils io die Lichtquelle einen ausreichenden Abstand vom eines der Bilder im Strahlengang angeordnet Hologramm hat. Das virtuelle Bild 87 läßt sich bewird, und trachten, indem man die Augen in einem Winkel θ

c) der Beugungsstrahl und damit alle bildtragenden ^{zur Achse} versetzt über dem Hologramm (75+83) Strahlen so winkelverlagert werden, daß die ver- ^{auf der dem} Laser-Strahlenbundel 63 entgegengesetzschiedenen Richtungen des Beleuchtungsstrahls '^{5 tei}L^^ei'^e anordnet.

den verschiedenen Richtungen des Bezugsstrahls ^D'^e letztere Stelling und die Stellung fur das Be-

bei der Herstellung der verschiedenen HoIo- trachten des virtuellen Bildes 91 des zweiten Gegen-

g»amme des Komplex-Hologramms entsprechen. *^tand« ^ιη ^{sind mcht} &™&> ^{daxmt das} Diagramm

der F ι g. 2 nicht unübersichtlich wird. Das reelle

Das erfindungsgemäß hergestellte Hologramm läßt 20 Bild 89 des zweiten Gegenstandes erscheint unter sich in zahlreiche Stücke zerteilen und jedes Stück einem Winkel Φ zur Achse ve-->etzt auf der gleichen zur Rekonstruktion nur eines oder aller der aufge- Seite des Hologramms (75+ 8ä), auf der das Prisma zeichneten Bilder oder sonstigen Information ver- 67 in bezug auf den Gegenstand 77 bei der Herstelwenden, lung des Hologramms 83 angeordnet war. Das reelle

In der Zeichnung sind 25 Bild 89 und das reelle Bild 85 liegen beide in einer

F i g. 1 a und 1 b je ein Diagramm zur Darstel- senkrechten Ebene zur Achse des Bezugs-Strahlenlung des Verfahrens zur Aufzeichnung der Bilder bündeis. Ein virtuelles Bild 91 des zweiten Gegenunterschiedlicher Objekte auf ein und derselben De- Standes liegt dann im Winkel Φ zum einfallenden tektorvorrichtung, und Strahlenbündel und auf der gleichen Seite des HoIo-

Fig. 2 ein Diagramm zur Veranschaulichung der 30 gramms (75 + 83) wie das virtue'de Bild 87, d.h. zwi-

Rekonstruktion von Bildern mehrerer Gegenstände, sehen dem Hologmmm (75 + 83) und der kohärenten

die auf einem komplexen Hologramm »gestapelt« Lichtquelle 61. Das virtuelle Bild 91 kann betrachtet

oder »gespeichert« sind. werden, indem man die Augen in einem Winkel Φ

Fig. la zeigt eine kohärente Lichtquelle 61 und zur Achse versetzL anordnet, d.h. auf der Seite des

deren einfallendes Strahlenbündel 63, das einen ersten 35 Hologramms (75 + 83), die der durch das einfallende

Gegenstand 65 und ein Prisma 67 beleuchtet. Das Strahlenbündel beleuchteten Seite gegenüberliegt.

Prisma 67 ist unter dem ersten Gegenstand 65 an- Wenn das reelle Bild 89 in einem Winkel Φ auf der

geordnet und lenkt das von der kohärenten Licht- rechten Seite des Hologramms (75 + 83) erscheint,

quelle kommende Strahlenbündel im Winkel Θ ab. sieht man das virtuelle Bild 91 unter einem außer-

Das objekttragende Strahlenbündel 69, der Gegen- 40 ac'nsigen Winkel Φ auf der entgegengesetzten linken

standstrahl (gestrichelt gezeichnet) und das Bezugs- Seite des Hologramms (75 + 83).

strahlenbündel oder der Bezugsstrahl 71 treffen auf Das additive »Stapeln« von Hologrammen zur Her-

die photographische Schicht der Platte 73 auf und stellung eines noch komplizierteren Hologramms läßt

erzeugen dort ein Muster aus Interferenzstreifen oder sich erreichen, indem man fortfährt, die Platte 73 von

ein Beugungsfigurengitter, das waagerecht ausge- 45 einem Objekt nach dem anderen aus zu belichten,

richtet und durch die Linien 75-75 bezeichnet ist (die wobei das Prisma 67 jeweils in unterschiedlichen

Linien werden allerdings auf dem entwickelten Film Winkeln oder Stellungen oder in beiden Arten und

nicht zu sehen sein). Weisen für je eines der Objekte ausgerichtet wird.

Wie in F i g. 1 b gezeigt ist, wird nach Beendigung Die vorstehende Beschreibung bezog sich auf

der ersten Belichtung ein zweiter Gegenstand 77 in 50 monochromatisches Licht. Eine Erweiterung des obi-

dem einfallenden Strahlenbündel 63 angeordnet, wo- gen Verfahrens kann jedoch zur Herstellung von far-

bei der zweite Gegenstand 77 und die photographisdie bigen Bildern verwendet werden, die den Gegenstand

Platte 73 sich in den gleichen Stellungen befinden wie einer anderen, aus der gleichen Stammanmeldung aus-

dcr erste Gegenstand 65 bzw. die photographische geschiedenen Anmeldung (deutsche Offenlegungs-

Platte 73 bei der ersten Belichtung. Ein Prisma 67 55 schrift 1 772 218) bildet.

wird nun auf der einen Seite des zweiten Gegenstandes Die bei der Herstellung der Muster oder HoIo-

77 vorgesehen, sn daß das einfallende Strahlenbündel gramme verwendete Strahlung muß nicht unbedingt

im Winkel Φ abgelenkt wird. Ein zweites Gegen- Licht sein. Jede Strahlung, die von einer Detektorvor-

stands-Strahlenbündel 79 und ein zweites Bezugs- richtung aufgefangen und festgehalten werden kann,

Strahlenbündel 81 treffen auf die photographische 60 ist für diese Zwecke geeignet. Photographische Plat-

Schicht 73 und erzeugen dort ein zweites Muster aus ten sind beispielsweise empfindlich für Infrarot-, Ul-

Interferenzstreifen oder ein zweites Beugungsgitter, traviolett-, Röntgen- und Gammastrahlen. Für das er-

das senkrecht ausgerichtet und durch die Linien 83-83 findungsgemüße Verfahren sind daher viele Arten von

auf der photographischen Platte 73 angedeutet irt. Strahlungen anwendbar. Bei Verwendung von photo-

Nachdem die photographische Platte 73 od. dgl. 65 graphischen Platten od. dgl. als Detektorvorrichtung

entwickelt worden Ut, um das komplexe Hologramm ist es möglich, die Bilder mit Strahlungen herzustel-

(75+83) zu erzeugen, wird die entwickelte Platte 73' Ien, deren Wellenlängen zwischen 10"¹¹ und ΙΟ"¹ cm

(F i ε. 21 erneut in dem einfallenden Strahlenbündel betragen; während das sichtbare Spektrum nur die

Wellenlängen im Bereich zwischen 4· 10 ^s cm (äußerstes Violett) und 7,2· ΙΟ"⁵ cm (Tiefrot) umfaßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch auf die Speicherung von Bildern undurchsichtiger Gegenstände einschließlich dreidimensionaler Gegenstände anwendbar unter Benutzung der Maßnahmen, die den Gegenstand der deutschen Offenlegungs- schrift 1772213 bilden.

Zum Schluß sei noch erwähnt, daß die Erfinder E. N. Leith und J. Upatnieks in ihrem Aufsatz »Wavefront Reconstruction with Continuous Tone Objects« im Journal of the Optical Society of America, Dezember 1963, S. 1377 bis 1381, in der letzten Spalte zwar schon auf die von ihnen gemachte vorliegende Erfindung hinwiesen, aber noch nicht deren Kernpunkt angaben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 772216

a) das entwickelte Komplex-Hologramm () wird mit kohärentem Licht als Beleuchtungsstrahl (63) beleuchtet, um eine Mehrzahl von bildtragenden Strahlen zu erzeugen;

b) ein Strahlungsempfänger wird zur Aufnahme jeweils eines der Bilder (85; 89) im Strahlengang angeordnet; und

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Patentansprüche:

1, Verfahren zum Speichern von mehreren BiI-dem in einem Hologramm mit folgenden Verfahrensschritten:

a) ein erster Gegenstand wird mit kohärenter Strahlung beleuchtet zur Erzeugung eines Gegenstandjjtrahles;

b) ein für die kohärente Strahlung empfindlicher Detektor wird im Gegenstandstrahl angeordnet;

c) zusätzlich zum Gegenstandsirahl wird eine mit der erstgenannten kohärenten Strahlung kohärente Strahlung als Bezugsstrahl unter einem von 0° verschiedenen Winkel zum Gegenstandstrahl auf den Detektor gerichtet, um mit ihm ein Muster von Interferenzstreifen, die ein erstes Beugungsgitter bilden, zu erzeugen;

gekennzeichnet durch die weiteren Verfahrensschritte:

d) ein zweiter Gegenstand (77) wird mit kohärenter Strahlung beleuchtet, um einen zweiten Gegenstandstrahl (79) zu bilden;

e) der Detektor (73) wird im zweiten Gegenstandstrahl (79) gehalten;

f) mit der unter d) eingeführten Strahlung kohärente Strahlung wird al' zweiter Bezugsstrahl (81) unter einem zweiten von CP verschiedenen Winkel zum zweiten Gegenstandstrahl (79) auf den Detektor (73) gerichtet, um ein zweites, ein zweites Beugungsgitter (83) bildendes Muster von Interferenzstreifen zu bilden; wobei

c) der Beleuchtungsstrahl (63) und damit alle betragenden Strahlen werden so winkelverlagert, daß die verschiedenen Richtungen des Beleuchtungsstrahls den verschiedenen Richtungen des Bezugsstrahls bei der Herstellung der verschiedenen Hologramme des Komplex-Hologramms entsprechen.