DE1805883A1 - Holographieverfahren sowie Einrichtung zu seiner Durchfuehrung - Google Patents
Holographieverfahren sowie Einrichtung zu seiner DurchfuehrungInfo
- Publication number
- DE1805883A1 DE1805883A1 DE19681805883 DE1805883A DE1805883A1 DE 1805883 A1 DE1805883 A1 DE 1805883A1 DE 19681805883 DE19681805883 DE 19681805883 DE 1805883 A DE1805883 A DE 1805883A DE 1805883 A1 DE1805883 A1 DE 1805883A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- wavefront
- lens
- light beam
- focal plane
- recording medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 29
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 9
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims 8
- 238000012634 optical imaging Methods 0.000 claims 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 11
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 4
- 238000005311 autocorrelation function Methods 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 2
- ZBMRKNMTMPPMMK-UHFFFAOYSA-N 2-amino-4-[hydroxy(methyl)phosphoryl]butanoic acid;azane Chemical compound [NH4+].CP(O)(=O)CCC(N)C([O-])=O ZBMRKNMTMPPMMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000237502 Ostreidae Species 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 1
- 238000012886 linear function Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 235000020636 oyster Nutrition 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/16—Processes or apparatus for producing holograms using Fourier transform
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/46—Systems using spatial filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Description
A 36 854 b 1805883
26. Ott. 1968
Texas Instruments Incorporated I3500 North Central Expressway
Dallas, Texas, U.S.A.
Holographieverfahren sowie Einrichtung zu seiner Durchführung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur -Herstellung eines
Hologramms mittels zweier Strahlenbündel, bei dem die Fourier-Trans fo.rmi er te einer, eine gewünschte Funktion darstellenden
ersten Wellenfront auf einer strahlungsempfindlichen Oberfläche erzeugt wird..
Übliche interferometrische Methoden zur Synthese räumlicher
Frequenzfilter benutzen ein Aufzeichnungsverfahren, dem eine Überlagerung eines Signalstrahls mit einem Referenzstrahl zugrunde
liegt. Eine optische Übertragung eines räumlichen Signalmusters stellt eine Lichtamplitudenverteilung her, die vor
der fotografischen Aufnahme mit einer Referenzwelle addiert wird. E3 ist wesentlich bei üblichen interferometrischen Methoden,
daß der Referenzstrahl einen Term mit linearer Äbhängig-
909832/0857
-A 36 854 b
b-b 26.10.1968
keit von der Phase enthält. Die üblichen interferometrischen
Methoden erzeugen einen reellen, positiven Ausdruck, wobei die fotografische Aufnahme der Summe aus räumlichem Signalmuster
und ihm überlagertem Referenzstrahl Eigenschaften proportional dem Quadrat der aufgenommenen Punktionen aufweist (square
law detection). Eine solche nach einem quadratischen Gesetz erfolgende Aufnahme erzeugt einen Autokorrelationsterm in der
rekonstruierten Wellenfront, der auf die optische Wirksamkeit. des Hologramms einen nachteiligen Effekt ausübt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, die oben erwähnten Nachteile zu vermeiden und ein Verfahren zur Erzeugung eines Hologramms zu entwickeln, in dem bei der Rekonstruktion eine verbesserte,
optische Wirksamkeit verwirklicht wird.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren der eingangs
erwähnten Art gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, daß der ersten Wellenfront eine Zusatzwellenfront überlagert ■
wird, deren Achse parallel zu derjenigen der ersten Wellenfront ist und vorzugsweise mit dieser zusammenfällt, und
daß die' Zusatzwellenfront so dimensioniert wird, daß die Summenfunktion
am Ort der strahlungsempfindlichen Oberflächereell
und positiv ist. · . ,
Erfindungsgemäß wird ein Hologramm zur Kodierung einer Punktion
mit positiven, negativen,- reellen und imaginären Bestandteilen erzeugt durch Aufnahme einer Pourier-transformierten
Wellenfront, der eine weitere Wellenfront überlagert wird,
30 daß eine Punktion entsteht, die ausschließlieh reelle und
—3— 909832/0857
BAD ORlGHNAL
A 36 854 b
26.10.1968 J
positive Komponenten aufweist. Im Rekonstruktionsprozeß führt
die Fourier-Transformierte eines durch dieses Verfahren erzeugten
Hologramms zu einem Muster, in dem die Autokorrelationsfunktion
nicht vorkommt, und zwar infolge der nicht nach einem quadratischen Gesetz erfolgenden Aufnahme des aufgezeichneten
Bilds. Das rekonstruierte Muster enthält die ursprüngliche Wellenfront sowie seine räumliche Umkehrform in der
üblichen Art, jedoch versetzt zur optischen Achse, wobei der Abstand zwischen den zwei Mustern geringer sein kann, so
daß eine Hologrammaufzeichnung mit geringerer Auflösung als dies bei der üblichen Aufzeichnungstechnik erforderlich
wäre erfolgen kann. Das Hologramm kann so auf einem fotografischen
Material aufgezeichnet werden, dessen Amplitudendurchlass
funk ti on eine lineare Funktion der Quadratwurzel der Lichtintensität ist.
Gemäß der Erfindung wird ein Hologramm zweckmäßigerweise in der Weise erzeugt, daß die Achsen beider Y/ellenfronten parallel
zueinander sind und vorzugsweise zusammenfallen (on-axis hologram), und zwar aus einer Signalwellenfront einer gewünschten
Punktion, der an einer strahlungsempfindlichen Oberfläche
die Wellenfront einer Energiewelle derart überlagert wird, daß die Summenfunktion positiv und reell (even) ist.
In kurzen Zügen läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren so beschreiben, daß ein kollimierter kohärenter Lichtstrahl eine
Signalwellenfront einer bestimmten Punktion auf oder in einem Aufzeichnungsmedium erzeugt. Das die Punktion darstellende
-4-909832/0857
A 36 854 b
26.10.1968 H *
licht tritt durch eine sphärische Linse hindurch, wodurch eine Pourier-Transformierte auf dem Aufzeichnungsmedium entsteht,
das sich in der vorderen Brennebene der Linse befindet· Ein zweiter koUiinierter, kohärenter Lichtstrahl ist zur Überlagerung
mit der vorerwähnten Wellenfront so vorgesehen, daß diese auf dem Aufzeichnungsmedium stets positiv erscheint.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung können den beigefügten Ansprüchen und/oder der folgenden Beschreibung .
entnommen werden, die, der Erläuterung einiger in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele der Erfindung dient.
Ee zeigen:
Pig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäQen
Einrichtung zur Erzeugung eines Hologramms als erstem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Pig. 2 eine Darstellung einer überlagerten bzw. nicht überlagerten
Wellenfront einer durch eine sphärische Linse geleiteten Objektwelle;
Pig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zur Erzeugung eines Hologramms;
Pig. 4 ein Schema einer Einrichtung zur Erzeugung eines Hologramms
eines dreidimensionalen Gegenstands als drittem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
909832/0857 "5~
BAD ORIQSNAL
A 36 854 b 26.10.1968
Pig. 5 ein Schema einer Wiedergäbeeinrichtung, in der ein
Hologramm, das mittels einer der Einrichtungen der Pig. 1 oder 3 erzeugt wurde, als räumliches Filter
verwendet wird;
Pig. 6 eine symbolische Darstellung der Rekonstruktionsmuster eines üblichen interferometischen Hologramms sowie
eines erfindungsgemäßen Hologramms, und
lasses Pig. 7 die Abhängigkeit des lichtamplitudendurch- als
Punktion der Lichtintensität bei einer fotografischen Emulsion mit niedriger Auflösung.
In Pig. 1 wird eine Einrichtung zur Erzeugung eines Hologramms gezeigt, in der ein Laser 10 monochromatisches Licht erzeugt,
das durch eine Zerstreuungslinse 11 gelenkt wird. Eine Sammellinse 12 erhält den von Linse 11 ausgehenden Lichtstrahl
und bildet einen kollimierten, aber verbreiterten Lichtstrahl. Ein Teil des Lichtstrahls, der von der Sammellinse 12 ausgeht,
beleuchtet einen Gegenstand 13» der in der Eingangsbrennebene einer sphärischen Linse 14 liegt. Der Gegenstand
13 soll irgendeine gewünschte Funktion darstellen, die reell oder komplex sein*kann und bei solcher Beleuchtung ein räumliches
Signalmuster in der Eingangsbrennebene der Linse 14 erzeugt. Rechtwinklig zur optischen Achse der Linse 14 wird in
deren Ausgangsbrennebene ein Fraunhofer Beugungsmuster der Punktion erzeugt, die vom Gegenstand 13 dargestellt wird.
Ein Aufzeichnungsmedium 16, beispielsweise in Form einer fotografischen Emulsion, liegt in dieser Ebene rechtwink-
-6-
909 832/0857
" ORIGINAL INSPECTED
A 36 854 b r
Ta-To O
26.10.1968
lig zur optischen Achse der Linse 14.
Ein anderer Teil des durch die Linse 12 geschickten kollimierten
Lichtstrahls wird von einer reflektierenden Oberfläche 17 auf einen Strahlteiler 18 geworfen. Das vom Strahlteiler
18 zum Aufzeichnungsmedium 16 reflektierte Licht sei
als Überlagerungsstrahl ("bias beam) bezeichnet; er besteht
aus einer ebenen ¥elle ohne linearen Phasenfaktor; der Überlagerungs strahl wird also in.die räumliche Frequenzebene
der Linse 14 so geführt, daß seine Achse mit der des Signalstrahls zusammenfällt.
Im wesentlichen stellt ein Hologramm eine Vorrichtung dar, in der eine Funktion mit positiven, negativen, reellen und
. imaginären Bestandteilen kodiert wird als eine Funktion mit nur positiven und reellen Bestandteilen. Es sei angenommen,
der Gegenstand 13 liege in einer xy-Ebene„ und stelle eine Funktion f (x,y) dar, die in ihrer allgemeinen Form
heiße, mit Έ als komplex konjugiertem Anteil. Da das Aufzeichnungsmedium
16 in der Ausgangsbrennebene der Linse 14 liegt, die als uv-Ebene bezeichnet werden soll, wird die Fourier-Transformierte
der Funktion f (x,y) auf dem Aufzeichnungsmedium gespeichert. Aus der bekannten Fraunhofer Beugungsund
Fourier-Transformationstheorie folgt für die Lichtwellenamplitude
auf dem Aufzeichnungsmedium 16 als Folge eines vom Gegenstand 13 hervorgerufenen räumlichen Signals:
—7—
909832/0857
b-b N
26.10.1968 T
mit ' ■ als Zeichen der Pourier-Transformation. Durch
Addition des vom Strahlteiler 18 reflektierten Überlägerungsatrahls
zum Fraunhofer Beugungsmuster f (x-X,y) folgt für das Intensitätsmuster der resultierenden lichtverteilung
r - 1)
mit B als der Intensität des Überlagerungsstrahls.
Gleichung 3 definiert das Wellenfrontmuster, das auf dem Aufzeichnungsmedium
16 mittels Linse 14 und Strahlteiler 18 gespeichert wurde. In Fig. 2 stellt die linke Kurve ein Lichtverteilungsmuster
in der uv-Ebene dar, wie es durch die Linse 14 allein erzeugt wurcfc* Die rechte Kurve der Fig. 2 dagegen
zeigt dieselbe Kurve bei Überlagerung durch einen Lichtstrahl vom Strahlteiler 18 in der Weise, daß die abgespeicherte
Funktion des erzeugten Beugungsmusters in allen Werten positiv ist.
Auf solche Weise kann ein Hologramm bei einem holografischen Verfahren mit parallelen oder zusammenfallenden Strahlenachsen
(on-axis-Holographie) erzeugt werden, wobei der Gegenstand 13 durch einen kollimierten,kohärenten Lichtstrahl aus einer
Quelle, beispielsweise dem Laser 10, beleuchtet wird. Eine Wellenfront wird entsprechend der Fourier-Transformationstheorie
durch die sphärische Linse 14 erzeugt, die um eine Brennweite vom Gegenstand 13 entfernt ist und die Fourier-Trans
formierte am Aufzeichnungsmedium 16 erstellt, das ebenso
um eine Brennweite von der Linse 14 entfernt liegt. Eine reelle und positive Funktion wird auf dem Aufzeichnungsmedium
16 durch den Strahlteiler 18 gebildet, der einen Über-
-8-
909832/0857
A 36 854 b Λ
b-b O .
26.10.1968
lagerungsstrahl koaxial zur räumlichen Frequenzebene einführt.
Zum dauerhaften Aufzeichnen des Lichtverteilungsmusters auf dem Aufzeichnungsmedium 16 kann dieses eine fotografische
Emulsion enthalten, die entwickelt und fixiert wird.
In Pig. 3 wird ein anderes System zur Erzeugung eines koaxialen Hologramms gezeigt, in dem ein Gegenstand 31 und sein konjugiertes
Spiegelbild 31a in der Eingangsbrennebene einer Sammellinse
32 liegen. Die Gegenstände 31 bzw. 31a entsprechen den Ausdrücken s(x-X,y) biw. S (-x+X,-^)
der obigen Gleichung (1). Ein Laser 33 erzeugt einen Lichtstrahl, der durch eine Zerstreuungslinse 34 divergiert und
anschließend durch eine Sammellinse 36 kollimiert wird. Der von der Linse 36 ausgehende, kohärente, kollimierte Lichtstrahl
beleuchtet den Gegenstand 31 sowie sein konjugiertes Spiegelbild 31a und wird überdies vermittels einer Sammellinse
37 in der vorderen Brennebene der Linse 32 fokusiert. Ein Fraunhofer Beugungsmuster der durch den Gegenstand 31
und dessen konjugiertes Spiegelbild 31a geschickten Wellenfront entsteht an der Ausgangsbrennebene der Linse 32 auf einem
Aufzeichnungsmedium 38. Das durch die Linse 37 fokusierte Licht wird durch *ie Linse 32 gesammelt und zu der räumlichen
Frequenzebene geführt, wo es dem Fraunhofer Beugungsmuster in der Weise überlagert wird, daß das letztere stets reell
und positiv ist.
Die Amplitude der Wellenfronten auf der Oberfläche des Aufzeichnungsmediums
38 bestimmt sich aus der Fourier-Trans-
-9-9 09832/0857
A 36 854 b
b-b 3
26.10.1968
formierten des Gegenstands 31 und seines konjugierten Spiegelbilds
31a. Gemäß Gleichung (1) oben wird der Gegenstand 31 durch den Term s und sein konjugiertes Spiegelbild durch
den Term s dargestellt. Die diesen Termen entsprechenden Wellenfronten werden durch die folgenden Ausdrücke dargestellt:
Ä(X -X/ sj) ===== ς(υ|ν) txpf-jXu)
(5) U^x+. X,-y) — ζ (υ, ν) tx t (,j X υ;
mit X als Abstand des Gegenstands 31 bzw. seines konjugierten
Spiegelbilds 31a, von der optischen Achse der Linse 32. Stellt man S (u,v) so dar:
£ςυ,ν) — R. Cu,ν) 4-i Uu,ν) ,
mLt R (u,v) und I (u,v) als Real-bzw. Imaginärteil von s(x,y),
so folgt:
P (υ,ν)— R.(u,v)«.xp^-iXu)+-jI(u,v)txp(-J^)
v) CosXu
Die Punktion F (u,v) -verläuft im Positiven und Negativen wie
durch die linke Kurve der Fig. 2 dargestellt. Durch Überlagerung eines Terms B zu F (u,v) wird eine reelle, positive
Ihanktion F (u,v) + B erzeugt, wie zuvor unter Bezug auf die
Anordnung der Fig. 1 erläutert.
Wo die durch das Hologramm aufzuzeichnende Wellenfront einen dreidimensionalen Gegenstand darstellt, muß zunächst eine
Objekt-Wellenfront und deren konjugiertes Spiegelbild erzeugt werden, ehe mittels einer koaxialen Holographie aufgezeichnet
werden kann. In Fig. 4 wird eine Einrichtung für koaxiale, holographische Aufzeichnungen eines Gegenstands 41 gezeigt,
-10-909832/0857
A 36 854 b
26.10.1968
der dreidimensional ist. Ein Laser 42 erzeugt kohärentes, kollimiertes Licht, das durch eine Zerstreuungslinse 43
divergiert und anschließend durch eine Sammellinse- 44 kollimiert
wird. Ein Teil des aus der Linse 44 kommenden Lichtstrahls durchdringt den Gegenstand 41 bzw. wird von ihm reflektiert
und gelangt so zu einem Strahlteiler 46. Ein den Strahlteiler 46 in gerader Richtung durchdringendes Licht
wird an einer reflektierenden Fläche 47 und dann an einer weiteren reflektierenden Fläche 48 abgelenkt, um eine spiegelbildliche
Wellenfront des Gegenstands 41 in der vorderen Brennebene einer Sammellinse 49 zu bilden. Die Flächen 47
und 48 sind so angeordnet, daß die Wellenfront um einen Abstand -X versetzt zur optischen Achse der Linse 49 verläuft.
Ein dagegen vom Strahlteiler 46 reflektierter Lichtstrahl wird an einer reflektierenden Fläche 51 umgelenkt
und durchdringt einen optischen Weglängenkompensator 52, wodurch eine Wellenfront des Gegenstands 41 in der vorderen
Brennebene der Linse 49 erzeugt wird, die zum Abstand X gegenüber der optischen Achse dieser Linse versetzt ist.
Der optische Weglängenkompensator 52 verursacht eine 180°- Phasenverschiebung der Wellenfront, um die Komplex-Konjugierte
zu bilden. Die»Linse 49 erzeugt das Fraunhofer Beugungsmuster
der Wellenfront des Gegenstands und ihrer Komplex-Konjugierten auf der Fläche eines Aufzeichnungsmediums 53»
das in der Ausgangsbrennebene der Linse liegt.
Ein anderer Teil des kollimierten Lichtstrahls aus der Linse.
44 wird an einem Spiegel 54 und dann an einem Spiegel 56 umgelenkt und zu einer Linse 57 geführt. Letztere leitet den
-11-909832/0857
!!IHIIP1H Ulli!·1!11! !
A 36 854 b
26.10.Yg68
Strahl zu der Ausgangsbrennebene der Linse 49» um ihn dem
Fraunhofer Beugungsmuster so zu überlagern, daß dieses stets
reell und positiv ist· Es ist also möglich, die aufgezeichnete Wellenfront entweder von der Vorder- oder Rückseite der Fläche
des Aufzeichnungsmediums her zu Überlagern. Das auf der Fläche des Aufzeichnungsmediums 53 festgehaltene Wellenfrontauster
ist durch Gleichung (7) dargestellt, wie in der Besprechung zur Fig. 3 dargelegt wurde.
Das resultierende Koaxial-Hologramm kann zur Bildrekonstruktion
oder als räumliches Frequenzfilter verwendet werden. In
Pig· 5 wird eine Anordnung gezeigt, in der ein wie oben beschrieben
erzeugtes Koax-Hologramm als räumliches Frequenzfilter
Anwendung findet. Ein Laser 21 erzeugt monochromatisches, kolliniertes Licht, das über eine Zerstreuungslinse
divergiert und des weiteren über eine Sammellinse 23 kollifeiert
wird. Daraufhin wird der Lichtstrahl über eine transformierende Linse 26 auf ein räumliches Frequenz-Filter 24
fokusiert. Zwischen die Linse 26 und das Filter 24 ist ein die zu filternde Funktion enthaltendes Muster 27 eingefügt.
Sine transformierende linse 28 bildet das Lichtverteilungs-Buster des so gefilterten Musters 27 auf einer Wiedergabefläche
29 (correlation plane) ab. Eine Information wird also der optischen Anordnung dadurch mitgeteilt, daß der verbreiterte
und kollimierte Laserlichstrahl durch das die zu filternde Funktion enthaltende Muster 27 geführt wird. Die Millionen
von Informationsbits des Musters 27 werden in eine zweidimensionale
Raumfrequenzebene (spatial frequency plane) transformiert und durch das räumliche Frequenzfilter 24
-12-
909832/0857
A 36 854 b
b-b ΑΛ
26.10.1968 1Ζ
(spatial frequency filter) modifiziert. Eine zweite, optische
Transformation vermittels der Linse 28 stellt auf der Wiedergabefläche 29 als Korrelationsebene ein Ausgangsbild her,
das eine gefilterte Modifikation des Musters 27 darstellt.
Durch die Arbeitsweise der Anordnung nach Figi 5 werden ge-r
maß der Theorie der Fourier-Transformationen drei räumlich getrennte Bilder auf der Fläche 29 gebildet. Die Verteilung
dieser Bilder ist im unteren Teil der Fig. 6 dargestellt und genügt dem Ausdruck:
Der erste Term stellt das Bild des reellen Gegenstands dar, der von der optischen Achse den Abstand X aufwies; der zweite
Term stellt das Spiegelbild dieses Objekts (mit konjugierter Phase) dar, und der dritte Term ist eine annähernde Delta-Funktion
mit einer Lage an der optischen Achse. Beugungseffekte durch den Überlagerungsstrahl (gleichförmige Lichtdurchlässigkeit)
trägt zum dem Delta-Impuls an der optischen Achse bei. Ein wichtiger Vorteil bei Erzeugung eines Hologramms
gemäß der Erfindung ist das NichtVorhandensein einer
Autokorrelationsfunktion an der optischen Achse, wie dies durch die räumliche Verteilung 30 im oberen Teil der Fig. 6
dargestellt wird.
In Fällen räumlicher Filterung müssen das rekonstruierte Signal und seine Autokorrelationsfunktion durch den Abstand D
getrennt werden, der der Breite entlang der x1 Achse der zu
filternden Daten entspricht. Dies ist netwendig, um ein Über-
-13-909832/0857
A 36 854 b
b-b Al I
26.10.1968 1°
lappen der zu filternden Daten zu vermeiden. Pur einen gegebenen
Abstand D zwischen dem Signal und der koaxialen Verteilung kann der Abstand X des unteren Verteilungsmusters
der Fig. 6 kleiner gemacht werden, als der Abstand X des oberen Verteilungsmusters, und zwar um einen Abstand, der der
Breite der aufgenommenen Punktion gleicht. Diese Verminderung erlaubt die Verwendung eines Aufzeichnungsmediums zur Aufnahme
von Hologrammen, das eine niedrigere Auflösung zeigt, als sie bei üblichen nichtkoaxialen interfer~ometrisehen
Verfahren erforderlich ist.
Die in Pig. 7 gezeigte Kurve stellt die durchgelassene Amplitude als Punktion der Belichtungsintensität einer belichteten
Emulsion dar, die bei der Erstellung eines Koax-Hologramms Verwendung finden kann. Das Material hat eine auf die Amplitude
bezogene Durchlässigkeit, die linear bezüglich der Quadratwurzel der Lichtintensität ist; dieses Charakteristikura
wird annähernd durch Niederkontrastfilme mit einem Gamma
von 1 erreicht. Bei der Erzeugung eines Hologramms tritt natürlich eine Aufnahme der Lichtintensität mit der quadratischen
Gesetzmäßigkeit auf, da jedoch die Verteilung der Lichtamplitude auf dem Aufzeichnungsmedium reell und positiv
ist, ist dieser Vorgang reversibel. Benutzt man also einen Uiederkonstrastfilm mit einer charakteristischen Kurve
gemäß Pig. 7, so läßt sich der bei einer nach dem quadratischen Gesetz erfolgenden Aufzeichnung stattfindende Vorgang
umkehren, wodurch die optische Wirksamkeit der rekonstruierten Vfelle verbessert wird.
-14-909832/0857
Claims (18)
1. Verfahren zur Herstellung eines Hologramms mittels zweier Strahlenbündel, bei dem die Fourier-Transformierte einer
eine gewünschte Funktion darstellenden ersten Wellenfront auf einer strahlungsempfindlichen Oberfläche erzeugt
wird, dadurch gekennzeichnet, daß der ersten Wellenfront eine Zusatzwellenfront überlagert wird, deren Achse
parallel zu derjenigen der ersten Wellenfront ist und vorzugsweise mit dieser zusammenfällt, und daß die Zusatzwellenfront
so dimensioniert wird, daß die Summenfunktion am Ort der strahlungsempfindlichen Oberfläche reell und
positiv ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Wellenfront dadurch erzeugt wird, daß ein in
der vorderen Brennebene einer Linse liegender Gegenstand mit einem kohärenten, kollimierten Lichtstrahl beleuchtet
wird, ehe die Fourier-Transformation durchgeführt wird.
3. Verfahren nach -Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Wellenfronten mittels kohärenten Lichts erzeugt werden.
909832/0857
A 36 854 b
26.10.1968
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein Spiegelbild der ersten Wellenfront in der
vorderen Brennebene der Linse so erzeugt wird, daß es von der optischen Achse der Linse denselben Abstand wie
die erste Yfellenfront selbst aufweist, und daß dann die Fourier-Transformierte sowohl der ersten Wellenfront als
auch von deren Spiegelbild auf der strahlungsempfindlichen Oberfläche erzeugt wird, auf der diesen Fourier-Transformierten
die Zusatzwellenfront überlagert wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die "Verwendung einer
strahlenempfindlichen Oberfläche, deren Amplituden-Durchlaßfunktion
eine lineare Punktion der Quadratwurzel aus der Energiedichte ist.
6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Summenfunktion
auf der strahlungsempfindlichen Oberfläche aufgezeichnet wird.
7. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem die atrahlungsempfindliche Oberfläche bildenden
Aufzeichnungsmedium sowie einer Lichtquelle zur Erzeugung eines ersten, kohärenten Lichtstrahls der auf
einen Gegenstand gerichtet ist und die erste Wellenfront erzeugt, sowie mit einer Linse zur Erzeugung der Fourier-Trans
formiert en der ersten Wellenfront auf dem Aufspeicherungsmedium und einem optischen System zur Erzeugung
909832/0857
A 36 854 b
b - 93
26. lo. 1968
eines zweiten Lichtstrahls, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System zur Erzeugung des die Zusatzwellenfront
bildenden zweiten Lichtstrahls so angeordnet ist, dass die Achsen beider Wellenfronten zusammenfallen..
8. Einrichtung nach Anspruch I3 dadurch gekennzeichnet, dass die
Linse (14; 32; 49) derart angeordnet ist, dass die erste
Wellenfront an deren vorderer Brennebene entsteht, während das Aufzeichnungsmedium in der hinteren Brennebene der
Linse liegt.
9. Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle einen Laser aufweist, wobei ein
Teil des Laserstrahls den ersten Lichtstrahl zur Beleuchtung des Gegenstandes bildet und ein anderer, zweiter
Teil des Laserstrahls durch das optische System gerichtet ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, dass
das optische System eine reflektierende Oberfläche (17) aufweist, die schräg zur optischen Achse so angeordnet ist,
dass der andere Teil des Laserstrahls auf sie auftrifft, und dass ein Strahlteiler (18) so angeordnet ist, dass der
reflektierte Strahl auf ihn auftrifft und nach Umlenkung als zweiter Lichtstrahl auf das Aufzeichnungsmedium (16)
auftrifft.
11. Einrichtung nach Anspruch 93 dadurch gekennzeichnet, dass
eine Vorrichtung zur Erzeugung eines konjugierten Spiegelbildes (31a) des Gegenstands vorgesehen ist, v/elchletzteres
im Strahlengang eines v/eiteren Teils des Laserstrahls
909832/0857
BAD ORSQiNAL
A 36 854 b
b - 93
26. lo. 1968
liegt, und dass eine Abbildungslinse (32) zur Erzeugung
der Fourier-Trans formiert en sowohl der ersten Viellenfront als auch der von konjugierten Spiegelbild ausgehenden
Wellenfront auf dem Aufzeichnungsmedium (38) vorgesehen ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand und sein konjugiertes Spiegelbild
(31 bzw. 31a) in der vorderen Brennebene der Abbildungslinse einander bezüglich deren optischer Achse symmetrisch
gegenüberliegen.
13. Einrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
dass da3 optische System eine Sammellinse (37) aufweist, die so angeordnet ist, dass der zweite Teil des Laserstrahls
auf die vordere Brennebene der Abbildungslinse (32) fokusiert ist, und dass dieser von der Abbildungslinse kollimierte
zweite Teil des Laserstrahls den die Zusatzwellenfront erstellenden zweiten Lichtstrahl bildet.
14. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand dreidimensional ist und dass ihm in
Strahlrichtung des ersten Lichtstrahls ein Strahlteiler (46) nachgeordnet ist, dass dferner im Strahlengang des
ersten Teilstrahls hinter dem Strahlteiler eine reflektierende Fläche (51) sowie ein optischer Weglüngenkompensator
(52) so angeordnet sind, dass in der vorderen Brennebene der Abbildungslinse (49) im Abstand von deren
optischer Achse eine für den Gegenstand charakteristische
9 0 9 8 3 2/0857 BAD ORlQiNAU
26.10.1968 ήβ
Wellenfront entsteht, und daß hinter dem Strahlteiler im Strahlengang des zweiten Teilstrahls zwei reflektierende
Flächen (47, 48) so angeordnet sind, daß in der vorderen Brennebene der Abbildungslinse (49) eine Spiegelwellenfront
des Gegenstands (41) entsteht, die bezüglich der optischen Achse der Abbildungslinse spiegelbildlich
zur Lage der für den Gegenstand charakteristischen ersten Wellenfront ist, und daß das Aufzeichnungsmedium
(53) in der hinteren Brennebene der Abbildungslinse und im Strahlengang des die Zusatzwellenfront
erstellenden zweiten Lichtstrahls liegt.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß das optische System zwei im Strahlengang des zweiten Teils des Laserstrahls derart angeordnete reflektierende
Flächen (54,56) sowie eine Linse (57) aufweist, daß dieser den zweiten Lichtstrahl bildende zweite Laserstrahlteil
auf das Aufzeichnungsmedium trifft.
16. Einrichtung nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß
die beiden reflektierenden Flächen (54,56) so angeordnet
sind, daß der zweite Lichtstrahl von hinten auf das Aufzeichnungsmedium (53) auftrifft.
17. Verfahren zum optischen Abbilden unter Verwendung einer
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines räumlichen Filters auf einer photoempfindlichen
Oberfläche die Fourier-Transformierte einer Wellenfront einer ausgewählten Funktion erzeugt
wird, wobei dieser Fourier-Transformierten ein solcher
Lichtstrahl derart überlagert wird, daß die Achse sei-
909832/0857
. BAD ORIGINAL
b-b
26.10.1968
26.10.1968
ner Wellenfront mit derjenigen der ersten Wellenfront
zusammenfällt und eine reelle und positive Punktion auf der photoempfindlichen Oberfläche gebildet wird,
worauf die letztere entwickelt wird, und daß ein Energiestrahl durch ein die zu filternde Punktion enthaltendes
Muster (27) geschickt und anschließend auf das räumliche Filter (24) fokusiert sowie schließlich auf
eine Wiedergabefläche (29) geleitet wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
der Energiestrahl durch einen Laser erzeugt wird.
19· Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das räumliche Filter auf einer photoempfindlichen Oberfläche erstellt wird, dessen Amplitudendurchlaßfunktion
proportional zur Quadratwurzel aus der Lichtintensität ist.
909832/0857
Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US67970867A | 1967-11-01 | 1967-11-01 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1805883A1 true DE1805883A1 (de) | 1969-08-07 |
Family
ID=24728025
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19681805883 Pending DE1805883A1 (de) | 1967-11-01 | 1968-10-29 | Holographieverfahren sowie Einrichtung zu seiner Durchfuehrung |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3539242A (de) |
JP (1) | JPS4816845B1 (de) |
DE (1) | DE1805883A1 (de) |
FR (1) | FR1590407A (de) |
GB (1) | GB1244327A (de) |
MY (1) | MY7300368A (de) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3767284A (en) * | 1971-08-24 | 1973-10-23 | Philips Corp | Method of manufacturing a hologram by means of nonlinear recording materials |
US4597630A (en) * | 1977-04-22 | 1986-07-01 | Grumman Corporation | Self-derived reference beam holography using a dove prism |
GB8815658D0 (en) * | 1988-07-01 | 1988-08-10 | Nat Res Dev | Underwater inspection apparatus & method |
US5151799A (en) * | 1991-02-11 | 1992-09-29 | Hughes Aircraft Company | System and technique for making holographic projection screens |
-
1967
- 1967-11-01 US US679708A patent/US3539242A/en not_active Expired - Lifetime
-
1968
- 1968-10-24 GB GB50603/68A patent/GB1244327A/en not_active Expired
- 1968-10-29 DE DE19681805883 patent/DE1805883A1/de active Pending
- 1968-10-31 FR FR1590407D patent/FR1590407A/fr not_active Expired
- 1968-11-01 JP JP43079401A patent/JPS4816845B1/ja active Pending
-
1973
- 1973-12-30 MY MY368/73A patent/MY7300368A/xx unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US3539242A (en) | 1970-11-10 |
MY7300368A (en) | 1973-12-31 |
FR1590407A (de) | 1970-04-13 |
JPS4816845B1 (de) | 1973-05-25 |
GB1244327A (en) | 1971-08-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE1572600C3 (de) | Verfahren zum Kopieren eines Außer-Achse-Hologramms | |
DE69812937T2 (de) | Direkt-digitale holographie, holographische interferometrie und holovision | |
DE69117759T2 (de) | Vorrichtung zur zusammensetzung von hologrammen | |
DE69229846T2 (de) | Optisches Zeichenerkennungsgerät mit Koordinatenumwandlungsfunktion | |
DE102006062376A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zum Reduzieren von Speckle | |
WO2019076572A1 (de) | Belichtungsvorrichtung zum aufnehmen eines hologramms, verfahren zum aufnehmen eines hologramms und verfahren zum steuern einer belichtungsvorrichtung zum aufnehmen eines hologramms | |
DE1931260A1 (de) | Verfahren zur Wiedergabe eines Hologrammes,das die Funktion einer nach optischen Prinzipien arbeitenden komplexen Wellenaenderungsanordnung ausuebt,mit hoher Wiedergabetreue | |
DE3853717T2 (de) | Übertragungssystem für holographische bilder. | |
DE1772011B1 (de) | Vorrichtung zur gleichzeitigen herstellung und wiedergabe eines hologrammes | |
DE1940361A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung eines Beugungsmusters sowie zur Herstellung eines Rasters aus gleichen Bildern | |
EP0132724B1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Aufnahme und Wiedergabe von Hologrammen | |
DE2107635A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines holographischen Bildes | |
DE1572678C3 (de) | Verfahren zum Erzeugen von Ultraschall-Hologrammen und Apparat zu dessen Durchführung | |
DE2229381A1 (de) | Verfahren und vorrichtung zur aufzeichnung eines in einem hologramm gespeicherten objektwellenfeldes | |
DE1935709C3 (de) | Verfahren zur holographischen Aufnahme der Bildinformation eines Gegenstandes | |
DE1572540A1 (de) | Mit kohaerentem Licht arbeitendes Mikroskop | |
DE1805883A1 (de) | Holographieverfahren sowie Einrichtung zu seiner Durchfuehrung | |
DE2055785A1 (de) | ||
DE1942195A1 (de) | Verfahren und Apparat zum Holographischen Abbilden | |
DE1797271A1 (de) | Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Filters bestimmter Filterfunktion | |
DE2707325C2 (de) | Vorrichtung zum Aufzeichnen und zum Rekonstruieren eines Hologramms | |
DE2146391A1 (de) | Verfahren zum aufnehmen und rekonstruieren einer eine information tragenden kohaerenten strahlungswellenfront | |
DE3443572C2 (de) | Verfahren und Einrichtung zur holographischen Aufnahme von Objekten, insbesondere Mikrofilmen | |
DE2233912A1 (de) | Verfahren und einrichtung zum aufzeichnen und wiedergeben eines fraunhoferhologrammes einer farbigen szene | |
DE1956443A1 (de) | Mehrfarben-Holographie |