DE1901822C3 - Verfahren zur Herstellung eines mit weißem Licht rekonstruierbaren Volumenhologramms - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Volumenhologramms gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Im Jahre 1947 wurde von Gabor gefunden, daß die einem Gegenstand zugeordnete Information nicht nur wie bisher mit Hilfe einer photographischen Linse auf einer lichtempfindlichen Emulsion aufgezeichnet werden kann, sondern daß es auch möglich ist, die von einem mit kohärentem Licht beleuchteten Objekt ausgehenden Wellenfronten mit einem anderen kohärenten Wellenzug /ur Interferenz zu bringen und diese Interferenzen unmittelbar auf einer photograph!sehen Schicht als Hologramm aufzuzeichnen. Ein Nachteil des genannten Verfahrens besteht darin, daß sowohl die Herstellung als auch die Betrachtung des Hologramms ⁶S mit kohärentem Licht erfolgen muß. In der deutschen Patentanmeldung P 15 72 684.8 wird ein Verfahren zur Herstellung von Hologrammen mittels inkohärentem Licht vorgeschlagen, bei dem eine sogenannte »Flicgenaugenlinse« Verwendung findet. In der Literaturstelle »Applied Physics Letters«, Vol. 10, Nr. 2, Januar 15,1967, S. 35 ff, »Low Spatial Frequency Holograms of Solid Objects« wird ein Verfahren zur Herstellung von in weißem Licht sichtbaren Hologrammen angegeben, bei dem die beiden zur Interferenz zu bringenden Lichtstrahlen entgegengesetzte Fortpflanzungsrichtungen haben müssen. Der bei diesem Verfahren erforderliche große technische Aufwand und die bei der Justage auftretenden Schwierigkeiten beschränken die Anwendbarkeit dieses Verfahrens sehr stark. Ein ähnliches Verfahren wird in der Literaturstelle »Applied Optics«, Vol. 6, No. 7, Juli 1967, S. 1255 bis 1258, beschrieben.

Weitere Verfahren air Erzeugung von in weißem Licht rekonstruierbaren Hologrammen werden in den Literaturstellen »White-Light Reconstruction of Holographie Images Using the Lippmann-Bragg Diffraction Effect« von G. W. S t r ο k e und A. E. L a b y r i e, Physics Letters, Vol. 20, 1966, S. 368 bis 370, und »Multicolor Holographie Image Reconstruction with White-Light Illumination« von LH. Li n, K. S. Pennington. G. W. Stroke und A. E. L a b y r i e in Bell System Technical Journal, Vol. 4\ No. 4, April 1966, S. 650 und 660. beschrieben. Bei konventionellen Hologrammen wird das Interferenzmuster bekanntlich in einer einzigen Ebene aufgezeichnet. Bei in weißem Licht sichtbaren Hologrammen wird eine Vielzahl von Interferenzmustern in einer Vielzahl von innerhalb der lichtempfindlichen Schicht liegenden Ebenen aufgezeichnet. Die Herstellung eines in weißem Licht sichtbaren Hologramms war mit den bisher bekannten Verfahren sehr schwierig. Unter anderem waren innerhalb eines einzigen Frequenzbandes emittierende Laser, Laboratoriumsausrüstung höchster Präzision und sehr lange Belichtungszeiten erforderlich. Das hatte zur Folge, daß derartige Hologramme nur unter großer Sorgfalt und unter Laboratoriumsbedingungen hergestellt werden konnten.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, ein Verfahren der eingangs genannten Art zur Herstellung von in weißem Licht rekonstruierbaren Hologrammen anzugeben, das mit geringen technischem Aufwand und ohne schwierige Justagen durchzuführen ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Erfindung wird anschließend an Hand eines Ausfiihrungsbeispiels näher erläutert.

Die Figur zeigt eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dienende Vorrichtung.

In der Figur ist ein lichtempfindliches Element dargestellt, das auf einer beispielsweise aus Pappkarton oder Glas bestehenden Trägerschicht 10 angeordnet ist. Die obere Seite der Trägerschicht ist mit einer Kunststoffschicht überzogen, die eine sehr glatte Oberfläche aufweist. Auf dieser Schicht liegt eine etwa 5 μηι dicke Schicht 12 aus einer Gelatine, wie sie bei der Herstellung von lichtempfindlichen Schichten verwendet wird und die als Grundlage für eine nächste, aus Silber bestehende Schicht 14 dient. Das Aufbringen der Gelatineschicht kann durch Tauchen, Zentrifugieren oder Aufsprühen erfolgen. Die auf der Gelatineschicht 12 angeordnete, aus metallischem Silber bestehende Schicht 14 weist eine Dicke von etwa 7OC bis 2000 A auf. Sie kann beispielsweise durch Aufdampfen aufgebracht werden.

Über der Schicht 14 liegt eine auch als »Lippmann«-

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Emulsion bezeichnete dicke Aufzeichnungsschicht 16, die eine Dicke von etwa 5 bis 25 μίτι aufweist und durch Tauchen, Zentrifugieren oder Aufsprühen bzw. Aufspritzen aufgebracht werden kann. Unter »Lippmann«- Emulsion versteht man eine sehr feinkörnige photographische Emulsion, die ein Auflösungsvermögen von mindestens 1000 Striche je Millimeter hat. Lippmann-Emulsionen werden aus einer Lösung von Salz und Silbernitrat t;r.d durch Präzipitieren des Silberhalogens in hochkonzentrierte Gelatine hergestellt. Je größer die Dicke der Emulsion ist desto größer kann die Anzahl der in ihr entstehenden Wellen sein. Andererseits sinkt mit wachsender Schichtdicke das Auflösungsvermögen.

Auf die Schicht 16 des oben beschriebenen Vielschichtelements wird ein konventionelles Hologramm 18 gelegt. Das Element wird anschließend durch das Hologramm 18 hindurch mit von einer von einem Laser 20 ausgehenden parallelen und monochromatischen Strahlung belichtet. Das vom Laser 20 oder von einer anderen geeigneten monochromatischen Lichtquelle stammende Licht soll einen Wellenlängenbereich von höchstens etwa 50 Ä umfassen. Auf diese Weise wird eine Kohärenzlänge von mehr als 100 Wellenlängen erreicht. Das von der Lichtquelle 20 ausgehende Licht wird durch das Hologramm 18 räumlich moduliert und dann an der spiegelnden Silberschicht 14 reflektiert. Das reflektierte Licht interferiert mit dem unmittelbar einfallenden modulierten Licht und bildet eine Vielzahl von stehenden Wellen, die mittels der Schicht 16 aufgezeichnet werden. Zur Belichtung der Schicht 16 sind etwa 5 bis 1000 Erg je cm² erforderlich.

Im nächsten Verfahrensfehritt wird das konventionelle Hologramm 18 vom Vielschichtelement entfernt und dieses anschließend durch bekannte Verfahren entwickelt und fixiert. Das Entwickeln kann beispielsweise durch Entwickler vom Typ des Metholhydrochinos und das Fixieren durch Substanzen vom Type des Thiosulfate erfolgen Nach dem Entwickeln und Fixieren wird das Element durch Eintauchen in eine Ferricyanid-Bromid-Bleiche gebleicht, so daß das metallische Silber sowohl der Emulsion 16 als auch der spiegelnden Silberschicht 14 im Bromsilber umgewandelt wird. Auf diese Weise verliert die Schicht 14 ihre spiegelnde Eigenschaft, die beim Betrachten des Hologramms in weißem Licht den Kontrast herabsetzen würde.

Nach dem Bleichen wird das aus mehreren Schichten bestehende lichtempfindliche Element erneut durch den Laser 20, jedoch ohne das konventionelle Hologramm, belichtet. Anschließend wird das Element wieder entwickelt, um in der Emulsion ein Silberbild zu erzeugen und um die glatte Oberflächenstruktur der Silberschicht 14 in eine körnige Struktur umzuwandeln, durch die eine Reflexion an dieser Schicht vermieden wird. Das aus mehreren Schichten bestehende Element stellt nunmehr ein Hologramm dar, das in weißem Licht betrachtet werden kann. Das weiße Licht wird an den durch die stehenden Wellen erzeugten Muster in der Emulsion 16 unter dem Bragg-Winkel reflektiert, und ein virtuelles Bild des durch das konventionelle Hologramm aufgezeichneten Objektes wird sichtbar. Das sichtbar werdende Bild hat alle Eigenschaften eines bei der Betrachtung eines konventionellen Hologramms sichtbar werdenden Bildes, jedoch mit der Ausnahme, daß dieses Bild auch bei Betrachtung in weißem Licht sichtbar wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch zur Herstellung mehrfarbiger Hologramme verwendet werden. Zu diesem Zweck wird als Lichtquelle 20 anstatt eines einfarbigen Lasers ein mehrfarbiger Laser verwendet. Selbstverständlich ist es auch möglich, an Stelle der obengenannten Substanzen zum Entwickeln, Fixieren und Bleichen, auch andere, die erforderlichen Eigenschaften aufweisende, Substanzen zu verwenden. Auch dtr Aufbau des aus mehreren Schichten bestehenden lichtemptindlichen Elements kann beispielsweise durch Weglassen der Gelatineschicht 12 geändert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

19 Ol Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines mit weißem Licht rekonstruierbaren Vclumenhologramms von einem Objekt unter Verwendung einer mehrere Lichtwellenlängen dicken Aufzeichnungsschicht hohen räumlichen Auflösungsvermögens, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst von dem Objekt auf bekannte Weise ein nur mit kohärentem Licht rekonstruierbares Flächenhologramm (18) hergestellt wird, daß dieses Flächenhologramm auf die , auf ihrer Rückseite mit einer reflektierenden Schicht (14) versehene, dicke Aufzeichnungsschicht (16) gelegt wird, und daß die dicke Aufzeichnungsschicht durch das Flächenhologramm hindurch mit kohärentem Licht belichtet und anschließend entwickelt und fixiert wird.

2. Verfahren zur Herstellung eines mit weißem Licht rekonstruierbaren Volumenhologramms nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die entwickelte dicke Aufzeichnungsschicht (16) zwecks Umwandlung des durch den Belichtungs- und Fixiervorgang entwickelten metallischen Silbers und des Silbers der spiegelnden Schicht in Halogensilber gebleicht und anschließend ohne Hologramm belichtet, entwickelt und fixiert wird.

3. Verfahren zur Herstellung eines mit weißem Licht rekonstruierbaren Volumenhologramms nach einem der Ansprüche I und 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Belichtung der dicken Aufzeichnungsschicht (16) durch kohärentes Licht mittels eines in einem oder in mehreren Wellenlängenbereichen emittierenden Lasers (20) erfolgt.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Trägerschicht (10), eine auf dieser angeordnete Gelatineschicht (12), eine auf dieser angeordneten Silberschicht (14) und einer darüberliegenden dicken Aufzeichnungsschicht (16).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Gelatineschicht (12) etwa 5 μπι, die Dicke der spiegelnden Silberschicht (14) etwa 0,07 bis 0,2 μιη und die Dicke der dicken Aufzeichnungsschicht (16) zwischen 5 und 25 μηι liegt.