DE2060838A1

DE2060838A1 - Holographisches Fernseh-Aufzeichnungssystem

Info

Publication number: DE2060838A1
Application number: DE19702060838
Authority: DE
Inventors: Haines Kenneth Albert; John Daniel Shelton St
Original assignee: Holotron Corp
Current assignee: Holotron Corp
Priority date: 1969-12-11
Filing date: 1970-12-10
Publication date: 1971-07-22
Also published as: GB1342480A; GB1342476A; JPS5347700B1; GB1342479A

Description

Holographisches Fernseh-Aufzeichnungsystem Die Erfindung bezieht sich generell auf die Holographie und betrifft insbesondere die Speicherung visueller Information mit hoher Dichte auf einem Aufzeichnungsträger, sowohl monochromatisch als auch voll farbig.
Die Erfindung der ausseraxialen Holographie ist von Leith und Upatnieks in der Zeitschrift "Scientific American", Juni 1965, Seiten 24 bis 35 sowie in deren am 14.April 1970 veröffentlichter USA-Patentschrift Nr. 3 506 327 beschrieben.
Kurz gesagt arbeitet die grundsätzliche Technik der ausseraxialen Holographie mit der Interferenz zweier an einem lichtempfindlichen Detektor einen gewissen endlichen Winkel miteinander bildender und gegenseitig kohärenter Lichtstrahlen. Einer der Strahlen enthält in seiner Wellenfront die aufzuzeichnende Information. Beispielsweise kann einer der Strahlen durch ein Objekt modifiziert sein. Der andere Strahl dient als Bezugsenergie, wobei Phase und Amplitude der informationshaltigen Wellenfront auf dem Hologrammdetektor aufgezeichnet werden. Die informationshaltige Wellenfront wird aus dem fertigen Hologramm dadurch rekonstruiert, dass das Hologramm mit kohärentem Licht in einem Strahl beleuchtet wird, der auf die zur Erzeugung des Hologramms verwendete Bezugswelle physikalisch bezogen ist. Ein Betrachter, der sich im Weg dieser rekonstruierten informationshaltigen Wellenfront befindet, sieht ein Bild des ursprünglichen Gegenstandes voll dreidimensional, als ob er den Gegenstand selbst betrachten amrde.
Neben seiner Anwendbarkeit zur voll dreidimensionalen Rekonstruktion von Bildern von Gegenständen lässt sich die Technik der ausseraxialen holographischen Aufzeichnung auch dazu verwenden, zweidimensionale Information in einer Weise aufzuzeichnen, die das Auflösungsvermögen eines lichtempfindlichen Detektors vorteilhafter ausnützt als gewöhnliche fotografische Techniken.
Es gibt verschiedene Modifikationen dieser grundsätzlichen ausseraxialen Holographietechnik, die die Rekonstruktion dreidimensionaler Bilder in voller Farbe vermitteln. Ein Beispiel einer Farbholographietechnik ist in dem oben beschriebenen Artikel und in dem genannten Patent beschrieben, wobei ein Gegenstand auf einem monochromatischen lichtempfindlichen Detektor holographisch aufgezeichnet wird, in-dem für jede der drei Grundfarben ein eigenes Hologramm erzeugt wird. Jedes dieser drei getrennten Hologramme wird durch kohärentes Licht unterschiedlicher Wellenlänge gelesen, um dadurch drei monochromatische Bilder eines Gegenstands zu rekonstruieren, die zu einem vollfarbigen Bild des Gegenstands einander überlagert werden. Ein Nachteil derartiger Techniken besteht in der Notwendigkeit, kohärentes Licht zu verwenden, das drei verschiedene Farben enthält, da entweder drei einzelne Laserquellen oder ein komplizierter dreifarbiger Laser erforderlich ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine holographische Aufzeichnungs- wid Wiedergabetechnik zu schaffen, die das Auflösungsvermögen eines lichtempfindlichen Detektors unter Beibehaltung einer annehmbaren Qualität des rekonstruierten Bildes maximal ausnUtzt. Ziel der Erfindung ist es insbesondere, ein einfaches und billiges Hologramm-Wiedergabe gerät zu schaffen. Dabei soll insbesondere er Platzbedarf zur Aufzeichnung einer gegebenen zweidimensionalen Informationsmenge stark reduziert werden.
Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine Speicheraufzeichnung für holographische Informationen zu schaffen, die eine grosse Anzahl an unabhängigen zweidimensionalen Informationseinheiten fast.
Ziel der Erfindung ist ferner eine Technik zur holographischen Aufzeichnung eines gewöhnlichzn fotografischen Films in einer Hologramm-Aufzeichnung und zur Rekonstruktion eines Filmbildes aus einer Hologrammaufzeichnung zur Wiedergabe auf einem Fernsehschirm.
Ziel der Erfindung ist es weiterhin, eine Technik für farbige Holographieaufzeichnung zu schaffen, bei der sich die volle Farbinformation mit einer monochromatischen Lichtquelle reproduzieren lässt. Auch dabei soll wieder eine Speicheraufzeichnung zur Verfügung stehen, die eine grosse Anzahl von unabhängigen zweidimensionalen Farbinformationseinheiten fasst. Zu den Aufgaben der Erfindung gehört es ferner, ein einfaches und zuverlässiges Gerät zur Umwandlung eines Farbfernsehbildes zu schaffen.
Kurz beschrieben arbeitet die vorliegende Erfindung mit der Aufzeichnung einer Vielzahl sehr kleiner Hologramme auf jeweils getrennten Oberflächenbereichen eines holographischen Detektors, wobei die einzelnen Hologramme so angeordnet sind, dass sie sequentiell gelesen werden können. Jedes Hologramm ist aus einem eigenen Teil der zweidimensionalen Information des Gegenstands aufgebaut und belegt auf dem Hologrammdetektor eine erheblich kleinere Fläche als es dem zweidimensionalen Ausmass der darin aufgezeichneten Gegenstandsinformation entspricht. Der Hologrammträger kann ein fotografischer Silberemulsionsfilm mit hoher Auflösung, ein fotopolymerisierbares oder sonstiges Material sein. Der Detektor ist vorzugsweise länglich, und die Viel,-zahl der einzelnen Hologramme ist in einer Linie über die Länge des Detektors angeordnet, wobei die nebeneinander liegenden Hologramme einander berilhren oder etwas überlappen.
Nach Entwickeln des Detektors in einer dem verwendeten Typ entsprechenden Weise wird eine Anzahl von billigen Hologrammkopien hergestellt, indem dieser Hologrammträger sowie ein lichtempfindlicher Kopierdetektor, vorzugsweise ein Fotopolymer, durch einen kohärenten Rekonstruktionslichtstrahl geführt werden. Trifft das Rekonstruktionslicht den Hologrammträger zuerst auf der Seite, auf der er bei seiner Erzeugung beleuchtet wurde, so wird ein Teil dieses Lichts von dem Hologrammträger derart gebeugt, dass er mit einem ungebeugten Teil an dem lichtempfindlichen Kopierdetektor Interferenz bildet. Nach Bearbeitung des Kopierdetektors in der seiner lichtempfindlichen Zusammensetzung entsprechenden Weise erhält man eine Hologrammkopie, die sich dadurch rekonstruierten lässt, dass man die Aufzeichnung der Länge nach durch einen kohärenten Lichtstrahl zieht, wobei dieser Lichtstrahl auf eine Seite der Aufzeichnungskopie trifft, die der bei der Erzeugung beleuchteten Seite entgegengesetzt ist. Ein Teil des kohärenten Rekonstruktionslichtes wird von den einzelnen Hologrammen sequentiell beim Hindurchziehen durch den Lichtstrahl gebeugt, wobei die ursprünglich auf dem Hologrammoriginal aufgezeichneten Stücke der zweidimensionalen Gegenstandsinformation sequentiell rekonstruiert werden. Diese Milder können mit dem Auge betrachtet oder durch einen geeigneten Bilddetektor in eine andere Form umgewandelt worden.
Die in den einzelnen Hologrammen aufgezeichnete Information kann sehr verschieden sein und beispielsvreise gedruckte Dokumente aller Arten oder digitale Informationen enthalten. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Hologrammaufzeichnung erzeugt, die die Rekonstruktion eines Film-oder Laufbildes gestattet. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt jedes der aufgezeichneten einzelnen Hologramme als seine Gegenstandsinformation ein einzelnes Bild eines gewöhnlichen fotografischen Films. Ein auf dem fotografischen Film ursprünglich aufgezeichnetes Laufbild wird von der Hologramm-Original- oder Kopieaufzeichnung dadurch rekonstruiert, dass die Aufzeichnung mit gleichmässiger Geschwindigkeit durch einen kohärenten Lichtstrahl gezogen wird, bei dem es sich effektiv um eine kontinuierliche Welle handelt. Vorzugsweise werden derartige billig hergestellte Hologrammkopien von fotografischen Filmen zur Wiedergabe auf einem Wiedergabegerät verwendet, das zum Anschluss an einen Heim-Fernsehempfänger bestimmt ist. Ein solches Wiedergabegerät umfasst einen Bildwandler, etwa eine Vidikon-R5hre, auf der die aus den aufeinanderfolgenden einzelnen Hologrammen einer Hologramm-Aufzeichnungskopie der Reihe nach rekonstruierten Bilder dergestellt werden, wobei ein zeitlich variierendes elektronisches Signal erzeugt wird, das sich zur Wiedergabe des Laufbildfilms auf dem Schirm des Fernsehempfängers eignet.
Jedes einzelne Hologramm der Originalaufzeichnung ist eo aufgebaut, dass ein von dem Original oder einer Kopie davon rekonstruiertes Bild relativ zu einem kohärenten Rekonstruktions- Lichtstrahl stationär bleibt, selbst wenn das Aufzeichnungsoriginal bzw. die Kopie durch den Rekonstruktions-Lichtstrahl bewegt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass das jeweilige Hologramm unter Verwendung eines Bezugsstrahls erzeugt wird, dessen Krümmungsradius im wesentlichen gleich dem effektiven Abstand zwischen der zweidimensionalen Gegenstands information und dem Hologrammdetektor ist. In einem Ausführungsbeispiel divergiert der Bezugsstrahl, und die zweidimensionale Gegenstandsinformation befindet sich in einem endlichen Abstand von dem Hologrammdetektor. Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein gesammelter Bezugsstrahl zur Erzeugung der einzelnen Hologramme verwendet, wobei das zweidimensionale Gegenstandsdiapositiv durch Verwendung geeigneter Optik effektiv (scheinbar) in unendlichem Abstand von dem Hologrammdetektor angeordnet wird Zur Herstellung von Kopien von der Original-Hologrammaufzeichnung wird je näch dem, ob das Originalhologramin mit einem divergierenden oder einem parallelen Bezugs strahl aufgenommen wurde, ein divergierender oder parallelkohä.renter Rekonstruktions-Lichtstrahl verwendet. Wird eine Hologrammkopie rekonstruiert, so ist der kohärente Rekonstruktions-Lichtstrahl entweder konvergierend oder parallel , je nach dem ob das Originalhologramm mit einem divergierenden oder einem parallelen Bezugs strahl aufgenommen wurde.
Bei den erfindungsgemässen Farbtechniken wird die visuelle Farbinformation in Komponenten zerlegt, die Komponenten werden auf einem lichtempfindlichen Schwarzweiss-Material zu einem farbcodierten Diapositiv derart aufgezeichnet, dass sich die einzelnen Komponenten daraus getrennt wiedergewinnen lassen, und von dem Diapositiv wird nach der Technik der ausseraxialen Holographie mit kohärentem Licht einer einzigen Wellenlänge ein Hologramm erzeugt, das so aufgebaut ist, dass seine wesentlich kleinere Fläche beansprucht, als das codierte Diapositiv, von dem das Hologramm hergestellt wird. Ein derartiges Hologramm wird mit einem kohärenten Lichtstrahl einer einzigen Wellenlänge zu einem monochromatischen Bild des codierten Diapositivs rekonstruiert. Dabei sind ein oder mehrere Bilddetektoren (Bildwandler) derart angeordnet, dass sie ein Bild des codierten Diapositivs empfangen und ein zeitlich variierendes elektronisches Signal erzeugen, das durch elektronische Schaltkreise zu einem zusammengesetzten Signal verarbeitet wird. Das zusammengesetzte Signal dient zur Eingabe in ein Farbfernsehgerät, in dem die Farbinformation wiedergegeben wird, die ursprünglich Gegenstand des Aufzeichnungsprozesses war. Die Anzahl an Bilddetektorröhren und die speziellen Eigenschaften der für die Farbfernseh-Ablesung der Hologrammaufzeichnung erforderlichen zugehörigen elektronischen Schaltung hängenvon der jeweiligen Signalverarbeitung ab, die bei der Herstellung des codierten Diapositivs durchgeführt wurde.
Bei der Form der Farbinformation, die in ihre monochromatischen Komponenten zerlegt, verarbeitet und auf ein farbcodiertes Schwarzweiss-Diapositiv aufgezeichnet wird, kann es sich beispielsweise um Zeitfolgeinformationen handeln, wie sie mit bekannten Farbfernseh-Aufzeichnungstechniken auf Magnetband gespeichert werden. Die Trennung und Verarbeitung der daraus wiedergegebenen elektronischen Information erfolgt vor der Herstellung des codierten Diapositivs und vorzugsweise durch elektronische Verfahren, da die Information ursprünglich in elektronischer Form vorliegt. Die getrennte und verarbeitete Information kann beispielsweise auf einer Kathodenstrahlröhre oder einer Lichtanordnung (light array) wiedergegeben werden, um eine Quelle zu schaffen, von der das codierte Diapositiv oder die Aufzeichnung durch weitere bekannte Techniken auf das Diapositiv belichtet wird. Eine derartige Information wird nicht direkt von einer Kathodenstrahlröhre oder einer Lichtanordnung holographisch aufgezeichnet, da es schwierig ist, die Belichtung des Hologrammdetektors mlt kohärentem Licht zu begrenzen.
Eine weitere übliche Form, in der die ursprüngliche Farbinformation vorliegt, besteht in einer zweidimensionalen Aufzeichnung, etwa einem Diapositiv. Die Trennung und Verarbeitung einer derartigen Intormation kann elektronisch erfolgen; bevorzugt werden Jedoch optische Datenverarbeitungstechniken, da die Inforeation ursprünglich in optischer Form vorliegt. Die verarbeitete Information wird auf ein farbcodiertes schwarzweiss-Diapositiv aufgezeichnet, von dem eine Hologrammaufzeichnung erzeugt wird. Im folgenden sind mehrere spezielle optische Verarbeitungstechniken im einzelnen beschrieben. Eine vorzugsweise Technik besteht kurz gesagt darin, dass die Farbinformation zunächst in ein optisches Breitband-Leuchtdichtesignal und ein optisches Farbkomponentensignal zerlegt wird und die beiden Signale auf benachbarten jedoch getrennten Bereichen des farbcodierten Diapositivs aufgezeichnet werden. Eine von diesem codierten Diapositiv hergestellte Hologrammaufzeichnung rekonstruiert räumlich getrennte Leuchtdichte- und Farbsignale.
Es ist zu beachten, dass ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäss hergestellten Hologramms in der Einfachheit des zur Rekonstruktion von Bildern erforderlichen Wiedergabegerätes liegt. Die Trennung und Verarbeitung des Farbinformationssignals erfolgt vor der Erzeugung der Hologrammaufzeichnung, sodass das Gerät zum Lesen der Hologrammaufzeichnung nicht einen Teil des Wiedergabegerätes zu bilden braucht, wie dies der Fall ist, wenn gewöhnliche Farbholographietechniken angewandt werden. Im letzteren Fall wird nämlich das volle Farbinformationssignal direkt aus der Hologrammaufzeichnung in dem Wiedergabegerät rekonstruiert.
Ausserdem hat die Trennung und Verarbeitung des Farbinformationssignals vor der Erzeugung des Hologrammes den weiteren Vorteil, dass das Wiedergabegerät anstelle der mehrfarbigen Lichtquelle, wie sie zur Rekonstruktion eines vollfarbigen Bildes nach der Technik der Farbholographie erforderlich ist, nur eine im wesentlichen monochromatische Lichtquelle einer einzigen Farbe zu enthalten braucht. Die Farbinformation des Gesamtfarbsignals wird vor Herstellung einer Hologrammaufzeichnung derart verarbeitet, dass die zur Rekonstruktion der Hologrnnmaufzeichnung erforderliche elektronische Verarbeitung minimal ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung bevorzugter AusfUhrungsbeispiele anhand der Zeichnungen; darin zeigen: Fig. 1, 1A,1B,1C und 1D eine Anordnung zur. Erzeugung einer Hologrammaufzeichnung gemäss der'vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine spezielle Form eines nach Fig. 1 und 1A hergestellten Hologramms; Fig. 3 und 3A die Erzeugung der in Fig. 2 dargestellten Hologrammaufzeichnung in Seitenansicht bzw. Draufsicht; Fig. 4 und 4A Modifikationen der Anordnung nach Fig. 1 und 1A; Fig. 4B Gewisse Modifikationen der Anordnung nach Fig. 3 und 3A; Fig. 5 eine Technik zur Erzeugung, des farbcodierten Originaldiapositivs nach Fig. 5A; Fig. 5A ein farbcodiertes Originaldiapositiv zur Verwendung in der Anordnung nach Fig. 1 und 1A zur Herstellung eines Farbinformation enthaltenden Hologramms; Fig. 6 eine spezielle Ausführungsform einer Hologrammaufzeichnung, die gemäss der Anordnung nach Fig. 1 und 1A erzeugt ist, wobei das farbcodierte Originaldiapositiv der Fig. 5A als Gegenstand des Hologramms fungiert; Fig. 7 die Rekonstruktion der Hologrammaufzeichnung nach Fig. 6; Fig. 8 ein anderes farbcodiertes Originaldiapositiv, das sich als Gegenstand einer gemäss Fig. 1 und 1A erzeugten Hologrammaufzeichnung verwenden lässt; Fig. 9 und 10 die Erzeugung des in Fig. 8 gezeigten farbcodierten Originaldiapositivs; Fig. 9A, 9B und 9C Raumfilter zur Verwendung in den optischen Systemen nach Fig. 9 und Fig. 10; Fig. 11 und 11A zwei Nodulations-Raumgitter, wie sie in der Anordnung nach Fig. 10 verwendet sind; Fig. 12 die Rekonstruktion einer Hologrammaufzeichnung, die mit dem farbcodierten Originaldiapositiv nach Fig. 8 als Gegenstand hergestellt worden ist; Fig. 13 ein weiteres farbcodiertes Originaldiapositiv; Fig. 14A, 14B und 14C individuelle Modulations-Raumgitter für jede der drei Grundfarben, wie sie zur Herstellung des farbcodierten Originaltransparents nach Fig. 13 verwendet werden; Fig. 15 und 16 alternative Hologrammaufzeichnungen, die gemäss Fig. 1 und 1A von dem farbcodierten Originaldiapositiv der Fig. 13 erzeugt worden sind; Fig. 17 die Rekonstruktion der Hologrammaufzeichnung nach Fig.15 oder Fig. 16; Fig. 18 eine alternative Ausführungsform des farbcodierten Diapositivs der Fig. 13; Fig. 19 eine Modifikation des,Wiedergabegerätes nach Fig. 17 zum Rekonstruieren von Bildern aus einer Hologrammaufzeichnung, die von dem Diapositiv der Fig. 18 erzeugt worden ist; Fig. 20 ein Diagramm einer Zweikanal-Hologrammerzeugungstechnik unter Verwendung elektronischer Datenverarbeitung; Fig.-21 die Rekonstruktion einer nach der Technik gemäss Fig. 20 hergestellten Hologrammaufzeichnung; Fig. 22 eine schematische Darstellung eines Geräts zur Herstellung einer holographischen Tonspur auf der Hologrammaufzeichnung; Fig. 22A einen Querschnitt durch das Gerät der Fig. 22 längs der Linie 22A-22A; Fig. 22B einen Teil des Gerätes nach Fig. 22 und 22A in vergrössertem Maßstab; Fig. 23 eine holographische Aufzeichnung, die sowohl Farbfernsehinformation als auch eine holographische Tonspur umfasst; Fig. 24 eine Seitenansicht eines Wiedergabegerätes zur Rekonstruktion der Fernseh- und Toninformation aus einer Hologrammaufzeichnung, wie sie in Fig. 23 dargestellt ist; Fig. 24A eine Draufsicht auf das Wiedergabegerät der Fig. 24; Sig. 25 und 25A weitere Techniken zur Rekonstruktion der Information aus einer Hologrammaufzeichnung; Fig. 26 und 26A schematische Darstellungen einer Technik zum Kopieren einer Original-Hologrammaufzeichnung in Seitenansicht bzw. Draufsicht; Fig. 26B eine Modifikation der Anordnung nach Fig. 26 und 26A; und Fig. 27 eine alternative Technik zum Kopieren einer Hologrammaufzeichnung.
Eine holographische Aufzeichnung zur Wiedergabe durch einen Fernsehempfänger hat vorzugsweise die Eigenschaft, dass die Aufzeichnung mit gleichförmiger Geschwindigkeit an einer Lesestation vorbeibearegt werden kann. Auch die Beleuchtung der Aufzeichnung ist vorzugsweise kontinuierlich, so dass sie mit einer holographischen Tonaufzeichnung kompatibel ist; oder die Beleuchtung erfolgt impulsmässig mit hoher Geschwindigkeit, wodurch die Aufzeichnung in einem Bilddetektor kontinuierlich erscheint, ohne dass es nötig wäre, sie synchron mit der Filmbewegung hin- und her oder impulsmässig zu bewegen. Dies vereinfacht das Wiedergabegerät erheblich und schafft dadurch die Möglichkeit, dass ein solches Gerät mit tragbaren Kosten und hoher Zuverlässigkeit als Anschlussgerät fUr einen bereits bestehenden Heim-Fernsehempfängzr hergestellt wird.
Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht der wesentlichen Elemente zur Herstellung einer derartigen holographischen Aufzeichnung aus einem gewöhnlichen fotografischen Schazarzweiss-Laufbildfilm. Fig. 1A ist eine Draufsicht auf das optische System der Fig. 1. Eine kohärente Lichtquelle 11 erzeugt einen schmalen Lichtstrahl 13, der von einem Strahlenteiler 53 teilweise in einen Lichtstrahl 14 reflektiert wird, der seinerseits von einem Spiegel 57 reflektiert wird, von einer Linse 15 auseinandergezogen wird, ein Lochfilter 16 durchsetzt und einen divergierenden Strahl 17 bildet. Der divergierende Strahl 17 passiert ein optisches System 19, das einen konvergierenden Strahl 21 bildet.
Der Strahl 21 verläuft durch einen fotografischen Schwarzweiss-Laufbildfilm 23, der holographisch aufgezeichnet werden soll, wobei ein gegenstandsmodifizierter Strahl 24 erzeugt wird. Der Film 23 ist bequemerweise auf einer Rolle 25 gespeichert und wird durch den kohärenten Lichtstrahl 21 unter de Zugkraft einer entsprechenden Aufwickelspule 27 nach oben bewegt. Der Film 23 verläuft zwischen ebenen Glaselementen 29 und 31, die den Film 23 längs eines bestimmten Weges durch den kohärenten Lichtstrahl 21 fUhren. Zwischen den Elementen 29 und 31 befindet sich eine optisch klare Flüssigkeit, die die Reibung des Films zwischen den Elementen verringert und zusätzlich als optisches "Gatter" dient, da es einen Brechungsindex hat, der zwischen dem Brechungsindex des Glases der Elemente 29 und 31 und dem Brechungsindex des Films 23 liegt. Eine derartige Anpassung der Brechungsindices vermindert Lichtreflexe an den den Film berührenden Oberflächen der Glaselemente 29 und 31. Die optisch klare Flüssigkeit ist so gewählt, dass sie bei der Wellenläge des von dem Laser 11 ausgesandten Lichtes nicht fluoresziert. Alle zur Erzeugung der Hologrammaufzeichnung verwendeten optischen Elemente sind sorgfältig derart gebaut, dass Reflexionen vermieden werden, die Interferenzmuster verursachen, die in Strahlenrichtung später an dem holographischen Detektor aufgezeichnet werden.
Ein Weg, derartige Reflexionen wesentlich zu vermindern, besteht darin, die Elemente mit einer Antireflexionsschicht zu überziehen.
Um Reflexionen zu vermindern ist daher das Glaselement 29 an der Auftreff-Fläche 30 mit einer Antireflexionsschicht versehen. In ähnlicher Weise ist das Glaselement 31 zur Verminderung von Reflexionen an seiner Ausgangsfläche 32 mit einer Antireflexionsschicht versehen.
Das optische System 19 dient dazu, das Nadelloch des Lochfilters 16 auf einen Punkt abzubilden, der viel kleiner ist als die Grösse eines zu erzeugenden einzelnen Hologramms. Dies bedingt, dass an den einzelnen Elementen des optischen Systems 19 extrem gleichmässige Flächen vorgesehen sind. Das Strahlen-Steuersystem 19 ist in dem das Filmdiapositiv beleuchtenden Strahl, wie gezeigt, vorzugsweise vor dem Diapositiv angeordnet; in alternativer Ausführung kann Jedoch auch ein Teil der Optik in dem gegenstandsmodifizierten Strahl 24 hinter dem Film 23 angeordnet sein.
Das optische System 19 ist sorgfältig kontrolliert, um Bläschen, Kratzer, Schmutz oder sonstige das Licht streuende Elemente aus dem Strahlengang zu entfernen, um dadurch in der gesamten Ebene des kohärenten Lichtstrahls 21, in der sich der Film 23 befinden kann, eine gleichmässige Intensität beizubehalten. Dadurch dass lichtstreuende Elemente aus dem Strahlen gang entfernt sind, wird die Bildung von störenden Beugungsmustern vermieden, wie sie sich aus der Interferenz von an solchen Fehl erstellen gebeugtem Licht bei der im wesentlichen gleichmässigen, durch ein nicht-diffuses Gegenstandsdiapositiv, etwa den Film 23, passierenden Wellenfront ergeben.
Grdsse und Form des Einzelhologranmis ist durch eine Öffnung 45 einer Maske 33 bestimmt, die vor einem lichtempSindlichen Hologrammdetektor bzw. -Empfänger 35 angeordnet ist. Der Detektor 35 hat die Form eines länglichen dünnen flexiblen Films, der auf einer entsprechenden Spule 37 gespeichert ist und hinter der Maske 33 vorbei auf eine Aufwickelspule 39 gezogen wird. Auf beiden Seiten des Detektors 35 sind Glas elemente 41 und 43 vorgesehen, die den Detektorfilm stützen, wobei zwischen den Glaselementen zur Verringerung von Reflexionen ein flüssiges optisches Gatter vorgesehen ist. Die Auftreff-Fläche des Glaselements 41 und die Auagangsfläche des Glaselements 43 sind mit einer Antireflexionsschicht versehen oder in sonstiger Weise behandelt, um signifikante Lichtreflexionen an diesen Oberflächen zu vermeiden.
Die Öffnung 45 der Maske 33 kann die verschiedensten Formen haben; für die hier beschriebene spezielle Film-Ausftihrungsform ist die Öffnung 45 vorzugsweise quadratisch oder rechteckig.
Jedes Bild des Films 23 wird auf dem holographischen Detektor 35 in einem eigenen Hologramm aufgezeichnet. Mit der Aufwickelspule 27 ist ein entsprechender aus einem Motor und einem Getriebe bestehender Antrieb 47 zum Vorschub des Films 23 von Bild zu Bild funktionell verbunden. In ähnlicher Weise ist eine aus Motor und Getriebe bestehende Antriebseinrichtung 49 mit der Aufwickelspule 39 funktionell verbunden, um gleichzeitig den holographischen Detektor 35 fortzuschalten. Bei der kohärenten Lichtquelle 11 handelt es sich vorzugsweise um einen pulsierenden Laser mit ausreichender Intensität, um mit einem Impuls ein Hologramm eines einzelnen Bildes des Films 23 aufzuzeichnen. Zwischen den Impulsen wird der Film 23 fortgeschaltet, um ein neues Bild in den Lichtstrahl 21 zu bringen; gleichzeitig wird der holographische Detektor 35 um ein Stück fortgeschaltet, um einen unbelichteten Abschnitt des Detektors hinter der Öffnung 45 anzuordnen. Um die Laserimpulse mit dem Film- und Detektorvorschub zu synchronisieren, kann eine entsprechende automatische Ausrüstung, einschliesslich einer gewöhnlichen elektronischen Steuerung 51, verwendet werden. Der Hologrammdetektor kann zwischen den Laserimpulsen intermittierend oder - falls der Laser impuls .kurz genug ist - mit gleichförmiger Geschwindigkeit transportiert werden. In ähnlicher Weise kann auch der Laufbildfilm entweder intermittierend oder gleichmässig fortgeschaltet werden.
Der Hologrammdetektor 35 ist in dem gegenstandsmodifizierten Strahl 24 vor oder hinter dem Brennpunkt des Strahls 24 angeordnet, der ein Bild des Lochfilters 16 darstellt. Weiterhin ist der Detektor 35 in einer Ebene angeordnet, die bei Fehlen des Films 23 im wesentlichen gleichmässige Intensität aufweist.
Diese Anordnung vermeidet die Beinführung von Verzerrungen in ein rekonstruiertes Bild, die dadurch verursacht werden, dass ein Hologrammdetektor in einem kleinen Bereich durch Lichtintensität übersteuert und in anderen Bereichen untersteuert wird.
Um holographische Information auf dem Detektor 35 aufzuzeichnen, ist ein Bezugsstrahl erforderlich, dermit dem Information tragenden Strahl 24 am Detektor 35 I.nterferenz bildet. Der Bezugsstrahl wird dadurch vermittelt, dass ein Teil der Intensität des Strahls 13 durch den Strahlenteiler 53 hindurchtritt und einen Strahl 55 bildet, der dann eine Linse 59 passiert, wobei die Linse 59 diesen Strahl auf einen in der oeffnung 61 in einer Lochblende 63 gelegenen Brennpunkt fokussiert . Hinter dem Brennpunkt bei 61 beleuchtet ein divergierender Strahl den holographischen Detektor unter einem endlichen Winkel 6 bezüglich des Information tragenden Strahls 24, um Jedes Mal, wenn die kohärente Lichtquelle 11 einen Impuls aussendet, ein Hologramm zu bilden.Um eine holographische Aufzeichnung zu rekonstruieren, die auf diese Weise unter kontinuierlicher Bewegung des Hologrammträgera und mit einem verschlusslosen und ungedämpfte Wellen aussendenden Laser erzeugt worden ist, befindet sich der Brennpunkt 61 des Bezugsstrahls in einem Abstand vom Hologrammdetektor 35, der gleich dem Abstand zwischen dem Film 23 und dem Hologrammdetektor 35 ist. Das bedeutet, dass der auf den holographischen Detektor 35 auftreffenden Wellenfront des Bezugsstrahls 35 ein Krümmungsradius erteilt wird, der im wesentlichen gleich dem in Fig. IB gezeigten Abstand d zwischen dem Film und dem Detektor ist. Dieser Krümmungsradius kann neben der in Fig. 1 gezeigten Möglichkeit bekanntlich durch die verschiedensten speziellen optischen Anordnungen geschaffen werden.
Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass der Brennpunkt 61 des Bezugsstrahls in einer Ebene liegt, die auf dem Detektor 35 senkrecht steht und diesen in eine Linie schneidet, die senkrecht zur Detektor-Längsausdehnung liegt und durch die Öffnung 45 verläuft.
Das heisst, dass die Strahlen des Bezugsstrahlenbündels 65 in Fig.
1 im wesentlichen normal zur Bewegung des Detektors 35 verlaufen.
Bei einem derartigen Schnittwinkel zwischen dem Bezugsstrahl und einem Detektor endlicher Grösse weist eine so hergestellte Hologrammaufzeichnung bei der Rekonstruktion eine Bildbewegung auf, die geringer ist als diejenige Bildbewegung, die sich bei einem Hologramm ergibt, das unter einem anderen Schnittwinkel mit dem Bezugsstrahl hergestellt worden ist.
Da der Bezugsstrahl 65 die Öffnung 45 bei der Aufzeichnung jedes Hologramms passiert, können durch die Öffnung 45 störende Beugungsmuster erzeugt werden, insbesondere wenn die Öffnung scharfe Kanten aufweist. Diese Beugungsmuster werden in dem Hologramm aufgezeichnet und erzeugen, wenn sie in das Bildfeld fallen, ein unerwünschtes Rauschen. Dieser Effekt lässt sich des Bildfeldes durch räumliche Anordnung"bezüglich der Beugungsmuster und/oder durch spezielle Gestaltung der Öffnung 45 vermeiden. Bei einem Verfahren wird dazu jedes Hologramm so gebildet, dass sein rekonstruiertes Bild räumlich getrennt von den durch die Öffnung 45 erzeugten Beugungsmustern angeordnet wird; dies geschieht dadurch, dass entweder der Winkel Q des Bezugsstrahls gross genug gemacht oder das Bild in Entfernung von den Beugungsmustern der Öffnung angeordnet wird. Beispielsweise bildet das Beugungsmuster einer quadratischen Öffnung bei Rekonstruktion eines Bildes zwei senkrechte Linien, die die Öffnung passieren. Bei einem solchen Muster ist daher der auf Diagonalen des Beugungsmusters liegende Bereich frei von gebeugtem Licht, und das Bild kann in diesen Bereichen angeordnet werden. Eine andere und vielleicht bevorzugte Methode, das durch die Öffnung verursachte Rauschen so klein wie möglich zu machen, besteht darin, die Öffnung derart zu apodisieren, dass ihre Transmissionsfunktion im Gegensatz zu der bei Öffnungen mit scharfen Kanten auftretenden gestuften Transmissionsiunktion einen allmählichen Ubergang von Minimumzu Maximumwerten bildet. Eine solche apodisierte Öffnung erzeugt dann ein Beugungsmuster, bei dem der Hauptteil des gebeugten Lichtes in der Nähe des Bezugsstrahls liegt und sich nicht sehr weit in das Bildfeld hinein erstreckt.
In Fig. 1B sind bestimmte Elemente der Fig. 1A wiederholt, wobei Entfernungen und Abmessungen angegeben sind. Das Mass x der Hologrammöffnung 45 ist klein genug gewählt um die Grösse und damit die Kosten der fertigen Hologrammaufzeichnung, die eine Vielzahl von kleinen Hologrammen mit jeweils der Fläche der Öffnung 45 umfasst, so klein wie möglich zu machen. Ist x bestimmt, so wird der lichtempfindliche Detektor 35 in einer Entfernung d von dem Film 23 angeordnet, die klein genug ist, um eine der entsprechenden Anwendung genügend gute Auflösung des rekonstruierten Bildes zu erzeugen. Sind x und d bestimmt, so ergibt sich daraus die Blende des optischen Systems 19.
Betrachtet man ein spezielles Ausführungsbeispiel, bei dem Bilder aus einer Hologrammaufzeichnung über ein gewöhnliches Fernsehgerät rekonstruiert werden sollen, so sollte jedes rekonstruierte Bild eine Auflösung von mindestens 500 Elementen aufweisen, da das Fernseh-Auflösungsvermögen etwa 500 Zeilen pro Bild beträgt. Die Grösse 6 des Auflösungselements eines aus der Hologrammaufzeichnung rekonstruierten Bildes sollte also etwa m/500 betragen, wobei m gemäss Fig. 1B die Länge des aufzuzeichnenden Films 23 ist. Für ein Hologramm des hier betrachteten Typs ist wobei x die Wellenlänge des verwendeten Lichts und a die Winkelgrdsse der Hologrammöffnung 45, gesehen von dem Film 23 aus, sind. Für einen kleinen Winkel a , wie es hier der Fall ist, ist sin a x/d. Daher ist Bei einer typischen Anwendung der hier beschriebenen Techniken hat der Film 23 eine Breite von 35 mm, wobei jedes Bild eine maximale Länge von etwa m = 20 mm hat. Daher ist 6 = 20 mm/500 oder 0,04 mm. Eine praktische Hologrammgrösse (und damit die Grösse der Öffnung 45) beträgt zur Platzersparnis auf der fertigen Hologrammaufzeichnung etwa x = 1 mm. Setzt man diese Werte in Gleichung (2) ein, so erhält man einen Abstand zwischen dem Detektor 35 und dem Film 23 von d P 43 mm, wenn Licht mit, einer Wellenlänge von X = 0,6 x 10 3 mm verwendet wird. Bei der Geometrie nach Fig. 1 bis 7C sollte daher die Blende des optischen Systems 19 etwa d/m betragen oder in diesem speziellen Ausführungsbeispiel etwa f2 sein. Das erforderliche Mindestau# , 6ei des Hologrammdetektors ist durch die Blende des Systems und die Wellenlänge des Lichtes bestimmt.
Wie aus diesem Beispiel ersichtlich, liegt die Wellenlänge X des Lichts innerhalb des sichtbaren Spektrums im roten Bereich. Aus Gleichung (1) geht hervor, dass die Grösse 6 des Auflösungselements abnimmt, wenn die Wellenlänge kürzer gemacht wird, wodurch die Auflösung des Systems zunimmt. Die verwendete Wellenlänge hängt von dem zur VerfUgung stehenden Laser und den Eigenschaften des für den Hologrammdetektor verwendeten lichtempfindlichen Materials ab. Es lässt sich etwa ein fotopolymerisierbares Material verwenden, das für ultraviolette Strahlung in der Nähe des sichtbaren Bereichs empfindlich ist, wie es im folgenden im einzelnen beschrieben wird. Strahlung mit einer Wellenlänge von x = 0,35 x 10 3 mm, für die ein fotopolymeres Material empfindlich ist, lässt sich durch einen verfügbaren Ultraviolett-Laser erzeugen, wodurch das Auflösungsvermögen eines zur Verwendung mit sichtbarer Strahlung bestimmten optischen Systems erhöht wird.
Indem der fotografische Film 23 Bild für Bild auf den holographischen Detektor 35 aufgezeichnet und dieser entwickelt wird, erhält man eine holographische Aufzeichnung 35', von der in Fig. 2 ein Teil gezeigt ist. Bei dieser Aufzeichnung ist eine Vielzahl von Hologrammen mit einer im wesentlichen quadratischen Öffnung 35 in der Konfiguration nach Fig. 1 und 1A erzeugt worden, wobei jedes Hologramm die Information eines Bildes des Films 23 enthält. Jedes hier gezeigte Hologramm nimmt etwa 1 mm2 auf einem flexiblen Filmträger mit einer Breite von etwa 4 mm ein. Jedes einzelne Hologramm wird auf dem Film 35 so angeordnet, dass es die jeweils benachbarten Hologramme gerade berührt oder vielleicht sogar etwas überlappt, um bei der Rekonstruktion ein Flimmern zu vermeiden. Die erzeugten einzelnen Hologramme können kreisrund sein; eine solche Form wird jedoch nicht bevorzugt, da sie zu einer weniger effektiven Ausnützung der verfügbaren Detektorfläche sowie infolge des zwischen den einzelnen Hologrammen bestehenden Zwischenraums zu einem Flimmern führt.
Wie aus dem in Fig. 2 gezeigten Teil der holographischen Aufzeichnung 35' ersichtlich, besteht eine erhebliche. Reduzierung der Filmmenge, die erforderlich ist, um die früher auf einem gewöhnlichen fotografischen Film gespeicherte Information aufzunehmen. Der gewöhnliche 35 mm-Film hat eine Einzelbildgrösse von 14 mm x 20 mm, die sich auf einem einzelnen Hologramm einer Fläche von 1 mm² aufzeichnen lässt. Die Länge einer nach der erfindungsgemässen Technik erzeugten holographischen Aufzeichnung beträgt etwa 7 % der Länge eines 35'mm-Films. Aus Fig. 2 ist ferner ersichtlich, dass selbst bei der geringen Breite der Hologramm-Filmaufzeichnung von 4 mm noch Platz für einen weiteren Kanal für Bildinformation oder zusätzliche Farbinformation sowie für einen Kanal mit einer kontinuierlichen Toninformation bleibt.
Die holographische Aufzeichnung 35' der Fig. 2 wird nach den in Fig. 3 und 3A gezeigten Techniken rekonstruiert.
Fig. 3 stellt eine Seitenansicht eines Hologramm-Wiedergabegerätes und Fig. 3A eine Draufsicht des Gerätes dar. Der holographische Film 35' wird auf einer entsprechenden Spule 69 gespeichert und mit gleichmässiger Geschwindigkeit mittels eines geeigneten Motorantriebs 73 auf eine Aufwickelspule 71 transportiert. An einerSeite der sich kontinuierlich bewegenden holographischen Aufzeichnung 35' ist eine Maske 75 mit einer Öffnung 77 angeordnet, die der Abmessung des einzelnen Hologramms auf der Aufzeichnung 35' und damit den Abmessungen der Hologrammöffnung 45 entspricht. Die Öffnung 77 kann apodisiert sein, um das Beugungsrauschen in dem rekonstruierten Bild zu reduzieren.
Die Öffnung 77 wird von einem eine ungedämpfte Welle aussendenden Laser 79 mit geringer Leistung beleuchtet, dessen schmaler Strahl 81 ein Lochfilter 83 durchsetzt, um seine räumliche Kohärenz zu verbessern, wobei der Strahl dann durch ein optisches Element 85 zu einem bnvergenten Srahl 87 geformt wird. Ein Teil der Intensität des Rekonstruktions-Lichtstrahls 87 wird durch ein auf der holographischen Aufzeichnung 35' enthaltenes Hologramm in einen Bildträgerstrahl 89 erster Ordnung gebeugt. In dem gebeugten Strahl 89 erster Ordnung entsteht ein Bild 91 im reellen Raum. Ein (ungebeugter) Lichtstrahl 93 nullter Ordnung wird auf einen Brennpunkt 95 fokussiert, der das Krümmungszentrum des Strahls 87 darstellt und ausserhalb des Weges des Bildträgerstrahls 89 liegt. Das Bild 91 ist in gleicher Beziehung zu dem Brennpunkt 95 nullter Ordnung angeordnet wie der Film 23 nach Fig, 1 und 1A zu dem Brennpunkt 61 des Bezugs strahls während der Hologrammerzeugung. Die Krümmung eines rekonstruierenden Lichtstrahls wird in der Holographie im allgemeinen so gewählt, dass sie im wesentlichen gleich der des zur Herstellung des Hologramms verwendeten Bezugsstrahls ist, um Bildverzerrungen zu vermeiden. Verzerrungen zwischen den radialen und lateralen Vergrösserungen eines rekonstruierten Bildes sind jedoch für die hier betrachtete Anwendung unwichtig, da nur eine zweidimensionale Rekonstruktion gewünscht ist. Deshalb ist das genaue Krümmungsmass des Rekonstruktions-Lichtstrahls 87 in diesem Fall für die Bildqualität nicht so beschränkt. Der rekonstruierende Lichtstrahl 87 trifft auf das Hologramm 35' auf der Seite, die der bei Erzeugung des Hologramms beleuchteten Seite entgegengesetzt ist, und zwar mit entgegengesetzter Krümmungsrichtung, um direkt ein Bild im reellen Raum zu rekonstruieren. Das genaue Krümmungsmass des Rekonstruktionsstrahls 87 und sein Schnittwinkel mit der Hologrammaufzeichnung 35§sind so gewählt, dass ein Bild von geeigneter Grösse passend zur Grösse einer Bildaufnahmeröhre 96 rekonstruiert wird. Im folgenden ist ein vereinfachtes Gerät zur Steuerung dieser Strahlungskrümmung anhand der Fig. 4B und 23 beschrieben, wobei auf der Bildseite der Hologrammaufzeichnung eine Linse angeordnet ist.
Der Bilddetektor 96 wandelt Intensitätsschwankungen über das rekonstruierte Bild 91 in ein zeitlich variierendes elektronisches Signal um. Ein hier zur Verwendung ge.
vektor, etwa eine Fernsehkamera-Röhre, eine Vidiconröhre oder eine Fotodetektor-Matrix, ist kommerziell erhältlich. Ein zeitlich variierendes elektronisches Signal 97, das eine Rasterabtastung des rekonstruierten Bildes darstellt, wird auf einen (nicht gezeigten) Fernsehempfänger zur Wiedergabe eines Ftlms aus der holographischen Aufzeichnung gegeben. Bewegt sich ein auf der holographischen Aufzeichnung 35' enthaltenes Hologramm aus der Öffnung 77 heraus und ein weiteres Hologramm in die Öffnung hinein, so wechselt das Bild 91 von dem auf dem einen Hologramm aufgezeichneten zu dem auf dem anderen Hologramm aufgezeichneten Bild. Indem die einzelnen tologramme an der Öffnung 77 vorbeibewegt werden, bewegen sich die Bilder nicht über die Fläche des Bilddetektors. Dies ergibt sich in erster Linie aus der oben beschriebenen Krümmungssteuerung des Bezugsstrahls 65. Während ein aus dem einen Hologramm rekonstruiertes Bild 91 verblasst, wird das von dem nächsten Hologramm rekonstruierte Bild einfach stärker, wobei es sich dem aus dem ersten Hologramm geformten Bild überlagert. Diese Eigenschaft der nach den hier offenbarten Techniken erzeugten und rekonstruierten holographischen Aufzeichnung spielt hinsichtlich der Möglichkeit, ein vereinfachtes Wiedergabegerät zu schaffen, eine erhebliche Rolle. Die sukzessive Erzeugung der Bilder auf diese Weise vermittelt für den Bilddetektor eine Information, die die gleiche ist, wie diejenige Information, die der Detektor empfangen würde, wenn die wirkliche Umwelt durch das optische System einer Fernsehkamera abgetastet würde. Es ist zu beachten, dass diese Eigenschaft die Notwendigkeit beseitigt, auf der holographischen Aufzeichnung einen Synchronisierimpuls zur Steuerung der Rastertastung des Bildes durch den Bilddetektor aufzuzeichnen. Der Vorgang zur Herstellung der holographischen Aufzeichnung wird zusätzlich dadurch vereinfacht, dass gewöhnliche fotografische Filme variierender Bildgeschwindigkeiten immer in der gleichen Weise erzeugt werden können; d.h., für jedes Bild des Films wird ein kleines Hologramm erzeugt. Die kontinuierliche Geschwindigkeit, mit der die holographische Aufzeichnung 35' während der Rekonstruktion bewegt wird, ist letzten Endes unter anderem durch die Bildgeschwindigkeit des aufgezeichneten fotografischen Films bestimmt; es ist jedoch nicht erforderlich, dass diese Bildgeschwindigkeit mit der Geschwindigkeit des Bilddetektors übereinstimmt.
Das elektronische Signal 97 wird in einer geeigneten elektronischen Schaltung 99 verarbeitet, die ein Ausgangssignal zur Eingabe an die internen Schaltkreise eines Fernsehempfängers erzeugen mag; vorzugsweise umfasst die Schaltung 99 Schaltkreise zum Aufmodulieren des Bildsignals 97 auf einen Hochfrequenzträger, so dass sich das Ausgangssignal in die Antennenbuchse eines Heim-Fernsehempfängers einspeisen lässt. Dieses bevorzugte Gerät gestattet den Anschluss eines holographischen Wiedergabegerätes an einen individuellen Fernsehempfänger, ohne dass dieser modifiziert werden müsse.
Eine nach den Techniken gemäss Fig. 1 bis 3A hergestellte und rekonstruierte Hologrammaufzeichnung ist der Gefahr ausgesetzt, dass sie verkratzt wird und dass sich Schmutzpartikel anlegen. Tritt dies an einer Stelle auf, an der ein Hologramm aufgezeichnet ist, so kann es leicht sein, sodass sich dem von diesem Hologramm rekonstruierten Bild ein Beugungsmuster-Rauschen überlagert. Der den Film beleuchtende Strahl 21 der Fig. 1 und 1A wird sorgfältig so gesteuert, dass er mit einer sehr gleichmässigen Wellenfront auf den Film 23 trifft. Bei der Rekonstruktion eines Hologramms wird diese hoch-gleichmässige Wellenfront in dem Strahl 89 der Fig. 3 und 3A rekollstruiert.
Schmutzpartikel oder Kratzer auf dem Hologramm zerstreuen einen Teil der Energie des rekonstruierenden Lichtstrahls 89. Dieses Streulicht interferiert mit der hochgleichmässigen rekonstruierten Wellenfront und bildet in der Ebene des Bildes 91 Beugungsmuster. Deshalb ist die Hologrammaufzeichnung mit einem Material beschichtet, das die Gefahr vermindert, dass Kratzer oder Staubpartikel auf die Aufzeichnung gelangen. Auch die mechanischen Komponenten des Wiedergabegerätes werden vorsichtig gebaut, um Kratzer und Staub zu vermeiden.
Um jedoch eine langlebige Hologrammaufzeichnung zu schaffen, die viele Wiedergaben gestattet, ist es auch- zweckmässig, jedes Hologramm so zu erzeugen, dass es gegen Schmutz und Kratzer nicht so empfindlich ist. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der den Gegenstand beleuchtende Strahl 21 der Fig. 1 und 1A in spezieller Weise so moduliert wird, dass die auf den Film 23 treffende Wellenfront hinsichtlich Phase und Amplitude nicht mehr hochgleichmässig über den Strahl ist.
In Fig. 1C ist eine Modifikation der Fig. 1A gezeigt, wobei in den Weg des Strahls 21 eine Modulatoranorcinung 68 eingefügt ist. Ein Modulationsverfahren arbeitet mit einer Anordnung 68, die dem Strahl beim Passieren des Bilddiapositivs 23 entweder eine periodische Phasenschwankung oder eine periodische Amplitudenschwankung mitteilt. Wird von einem so erzeugten Hologramm ein Bild rekonstruiert, so interferiert Licht, das infolge von Kratzern oder Schmutz auf dem hologramm gestreut wird, incbr Ebene des Bildes 91 mit einer periodisch in der Phase oder Amplitude variierenden Wellenfront. Dadurch wird das Beugungsmuster gebrochen und beeinträchtigt das rekonstruierte Bild für den Betrachter nicht. Wird ferner die Periode der Phasen- oder Amplitudenschwankung so gewählt, dass sie kleiner ist als es dem durch das Betrachtungssystem einschliesslich einem Fernsehgerät und dem Bilddetektor 96 auflösbaren Bildelement entspricht, so sind die Teile des restlichen'Beugungsmusters für einen Betrachter des Fernsehbildschirms nicht wahrnehmbar. Diese Teile erhöhen nur die Intensität eines auflösbaren Elementes des Bildes 91, das grösser ist als die Teile des Beugungsmusters. Ein Weg, eine solche Modulation des Strahls 21 zu erzielen, ist in der Zeitschrift "Applied Optics", Band 7, Nr. 11 (November 1968) Seiten 2301 bis 2311 beschrieben. Dieser Artikel behandelt die Verwendung eines die Intensität variierenden Beugungsgitters für die Modulatoranordnung 68, wobei ein Diapositiv mit einer Wellenfront mit periodischen Schwankungen beleuchtet wird.
Anstelle eines die Intensität variierenden Gitters 68 kann auch eine Dispersionsplatte verwendet werden, in der die Amplitudentransmission gleichmässig ist, die Phase sich jedoch rasch ändert. Wie von Upatnieks in der Zeitschrift "Applied Optics??, Band 6, Nr. 11 (November 1967) Seiten 905 bis 1910 sowie in der USA-Patentanmeldung Nr. 638 031 dargelegt ist, wird das Diapositiv dann, wenn eine solche Dispersionsplatte in dem beleuchteten Lichtstrahl unmittelbar gegen das Diapositiv gelegt wird, mit sich gleichmässiger Amplitude jedoch über das Transparent raschrändernder Phase beleuchtet.In dem optischen System nach Fig. 1 und 1A kann das durchsichtige Element 29 durch Aufrauhen seiner dem Gegenstandsdiapositiv 23 zugewandten Oberfläche modifiziert werden. Diese gerauhte Fläche vermittelt eine Beleuchtung des Diapositivs, deren Phase über das Diapositiv schwankt.
Anstelle der als spezielles Beispiel von Upatnieks vorgeschlagenen zufallsverteilten Phasenschwankung wird in dem hier beschriebenen System der Beleuchtung des Diapositivs vorzugsweise eine periodische Phasenänderung mitgeteilt. Eine zufallsverteilte Phasenänderung kann nämlich den Nachteil haben, dass einige der Teile eines unerwünschten Beugungsmusters so gross sind, dass sie von dem Betrachtungssystem auflösbar sind.
In Fig. 1D ist die optische Platte 29 der Fig. 1 und 1A in teilweisem Querschnitt nach Umwandlung in eine Dispersionsplatte 29' gezeigt, wobei die Umwandlung dadurch bewirkt wird, dass auf der dem Diapositiv 23 benachbarten Oberfläche periodisch auftretende Wellungen 34 mit im wesentlichen gleichmässiger Periode aufgebracht werden. Die Wellungen haben vorzugsweise parabolische Form, um unerwünschte Lichtstreuungen zu vermindern; eine sinusförmig sich ändernde Oberfläche stellt jedoch ein nahes Äquivalent dar und lässt sich vielleicht einfacher erzielen. Das optische Element 29' lässt sich am bequemsten durch Kunststoff-Formtechniken erzeugen.
Unabhängig davon, welche spezielle Art von Modulationsstruktur verwendet wird, muss die Hologrammöffnung 45 im allgemeinen grösser sein als die nach den oben erörterten Betrachtungen errechnete minimale Grösse. Die Beugung durch die Modulationsanordnung erweitert den gegenstandsmodifizierten Strahl 24 und erfordert daher eine grössere Hologrammöffnung, damit keine Information von dem Filmbild verlorengeht und kein gesprenkeltes rekonstruiertes Bild erzeugt wird. Eine solche Beugung ergibt mehrere Hologramme der gleichen Information.
Neben der hier beschriebenen Streuungs-(Beugungs-)Technik können auch andere Techniken zur Mehrfach-Hologrammerzeugung angewandt werden, um die erforderliche Redundanz zu vermitteln. Eine solche Technik besteht beispielsweise darin, dass mehrere aneinandergrenzende oder einander leicht überlappende Hologramme der gleichen Information durch Mehrfachbelichtung erzeugt werden.
Die anhand von Fig. 1 und 1A beschriebenen Techniken zur Erzeugung der Hologrammaufzeichnung arbeiten mit einem divergenten B3zugsstrahl. Es ist im allgemeinen bequemer, einen parallelen Bezugsstrahl zu verwenden, um die Vervielfältigung einer solchen Hologrammaufzeichnung und ihre Rekonstruktion zu vereinfachen, wie dies aus dem folgenden hervorgeht. Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel mit divergentem Bezugs strahl ergibt am Hologrammdetektor eine Wellenfront, deren Krümmungsradius dem effektiven Abstand zwischen dem Gegenstandsdiapositiv und dem Hologrammdetektor gleich ist, um eine Folge von Hologrammen zu erzeugen, die sich ohne Bewegung der einzelnen Bilder rekonstruieren lässt. Ein paralleler Bezugsstrahl hat eine Wellenfront, die mit unendlichem Krümmungsradius auf einen Hologrammdetektor trifft. Daher muss das aufzuzeichnende Gegenstandsdiapositiv effektiv in einem unendlichen Abstand vom Hologrammdetektor angeordnet sein, um eine Bildbewegung bei der Rekonstruktion einer Folge von Hologrammen auf einer Hologrammaufzeichnung zu vermeiden. Eine derartige Technik ist anhand von Fig. 4 und 4A beschrieben, wobei diejenigen Elemente, die mit den oben anhand von Fig. 1 und 1A beschriebenen übereinstimmen, die gleichen Bezugszeichen tragen.
Der parallele Bezugsstrahl 55 geht gemäss Fig. 4 und 4A von der kohärenten Lichtquelle aus und fällt durch die Hologrammöffnung 45 auf einen länglichen Hologrammdetektor 325, ohne dass in den Lichtweg optische Elemente zur Steuerung der Krümmung eingeschaltet sind; aus verschiedenen Gründen können jedoch optische Elemente verwendet werden. Das Diapositiv 23 mit dem Gegenstandsfilm wird gewöhnlich wie in Fig. 1 und 1A beleuchtet mit Ausnahme der Tatsache, dass der diverente kohärente Strahl 17 nach Fig. 4 und 4A bequemerweise ein optisches Element 327 passieren kann, um zur Beleuchtung des Films 23 einen parallelen Lichtstrahl 329 und dadurch einen gegenstandsmodifizierten Strahl 331 zu bilden. Um das Diapositiv 23 des Gegenstandsfilms effektiv in unendlichem Abstand vom Detektor 325 anzurodnen, ist ein Linsenelement333 mit einer Brennweite f in dem gegenstandsmodifizierten Strahl 331 angeordnet. Die Linse 333 ist so angeordnet, dass das Transparent 23 mit dem Gegenstandsfilm in ihrer einen Brennebene liegt und der Hologrammdetektor 325 sich in der Nähe der anderen Brennebene der Linse 333 befindet, so dass die Hologrammöffnung 45 nach Fig.
4 und 4A in Abwesenheit des Diapositivs 23 gleichmässig beleuchtet wird. Zusätzlich ist die Öffnung 45 relativ zu der Linse 333 so angeordnet, dass sie den vollen konvergenten iil des gegenstandsmodifizierten Strahls 331 auffängt, wenn das Diapositiv 23 entfernt ist. Bei einer solchen Konfiguration führt die Linse 333 eine Fourier-Transformation der in dem Gegenstandsdiapositiv 23 enthaltenen Information aus; somit befindet sich das Diapositiv 23 in unendlichem Abstand vom Hologrammdetektor 325. Die Krümmung des Bezugsstrahls 55 hat ebenfalls einen unendlichen Radius und erzeugt daher eine Hologrammaufzeichnung, von der sich aus den aufeinanderfolgenden Hologrammen ohne Billbewegung Bilder rekonstruieren lassen.
Die mathematischen Einzelheiten eines derartigen Hologramms sind in dem Buch "Introduction to Fourier Optics" von J.W.
Goodman (McGraw-Hill, 1968) ab Seite 171 angegeben. Um ausserdem eine mögliche Bildbewegung bei der Rekonstruktion so klein wie möglich zu machen, wird ein Bezugsstrahl 55 senkrecht auf den Hologrammdetektor 325 in Richtung der beabsichtigten Bewegung des Detektors 325 bei der Rekonstruktion gerichtet.
In der vorstehenden Beschreibung wird der Ausdruck "effektiver Abstandn verwendet, wenn auf bestimmte Abstände zwischen Elementen einer optischen Konfiguration Bezug genommen wird. In der hier verwendeten Bedeutung ist der effektive Abstand" zwischen Elementen einer optischen Konfiguration derjenige tatsächliche Abstand, der zwischen den Elementen zu bestehen scheint, da zwischen den beiden Elementen, deren tatsächliche räumliche Trennung einen anderen Wert hat, irgendwelche lichtsteuernde Optik eingeschaltet ist.
Nach Bearbeitung des belichteten lichtempfindlichen Detektors 325 in entsprechender Weise wird eine längliche Hologrammaufzeichnung 325' vorzugsweise so rekonstruiert, wie es inFig. 4B dargestellt ist. Diejenigen Elemente, die die AusfUhrung nach Fig. 4B mit dem oben anhand von Fig. 3 und 3A beschriebenen Wiedergabegerät gemeinsam hat, tragen die gleichen Bezugsziffern. Ein paralleler Strahl 335 von dem Laser 79 wird ohne zwischengeschaltete optische Elemente (wenn auch solche verwendet werden können) auf die Hologrammaufzeichnung 325' gerichtet, so dass die Aufzeichnung mit parallelem Rekonstruktionslicht beleuchtet wird. In einem von der Hologrammaufzeichnung gebeugten Strahl erster Ordnung ist eine Linse 337 angeordnet, die ein Bild im wirklichen Raum in einer bestimmten endlichen Entfernung von der Hologrammaufzeichnung rekonstruiert. Die Linse 337 ist 80 gewählt, dass sie das rekonstruierte Bild 91 in einer für den speziellen Bilddetektor 96 entsprechenden Weise vergrössert.
Die Hologrammaufzeichnung 325' kann auch mit einem konvergenten Lichtstrahl 87 rekonstruiert werden, wie es in Fig. .3 und 3A dargestellt ist; vorzugsweise wird die Aufzeichnung selbst jedoch mit dem in Fig. 4B gezeigten parallelen Strahl 335 beleuchtet. Dies ist deshalb von Vorzug, weil der zur Erzeugung der Hologrammaufzeichnung verwendete Bezugs strahl selbst ein paralleles Strahlenbündel ist. Hat daher ein lichtempfindlicher Detektor 325 endliche Dicke (wie es für helle Rekonstruktionen bevorzugt wird), so lässt sich die Braggsche Bedingung bei der Rekonstruktion mit einem parallelen Strahl genauer erfüllen.
Bei den im vorstehenden beschriebenen Techniken ist als Gegenstand zur Erzeugung der holographischen Aufzeichnung ein fotografischer Schwarzweiss-Film 23 angenommen: worden. Soll als Gegenstand ein Farbfilm dienen, so wird davon nach der fotografischen Technik des Kontaktverfahrens ein Abzug mit weissem Licht hergestellt. Diese Schwarzweiss-Kopie dient dann als Gegenstand zur Erzeugung einer holographischen Aufzeichnung gemäss Fig. 1 und 1A. Der Grund dafür, dass der Farbfilm gewöhnlich nicht direkt verwendet werden sollte, liegt darin, dass die kohärente Lichtquelle 11 Licht nur einer Farbe emittiert, die das Farbgleichgewicht eines zur Herstellung einer holographischen Aufzeichnung direkt verwendeten Farbfilms verzerrt.
Zusätzlich zur Verwendung eines gewöhnlichen fotografischen Films als Gegenstand für eine holographische Aufzeichnung kann auch auf Magnetband oder einem sonstigen Medium gespeicherte Video-Information auf eine nach den oben dargelegten Techniken erzeugte holographische Aufzeichnung übertragen werden; dazu wird zunächst von dem Band bzw. dem sonstigen Medium über einen bekannten Fernsehmonitor oder ein sonstiges Signal aufzeichnungsgerät Bild für Bild ein fotografischer khwarzweiss-Film erzeugt. Dieser Film kann dann als Gegenstand für die holographische Aufzeichnung verwendet werden, die nach einer der Techniken gemäss Fig. 1 und 1A oder 4 und 4A erzeugt wird.
Ein Ausgangs signal des in Fig. 3 und 4B dargestellten Geräts wird von einem Hochfrequenzträger transportiert und lässt sich am Antennenanschluss eines $hwarzweiss- oder Farb-Fernsehempfängers eingeben. Bei dem, was auf dem Fernsehempfänger zu sehen ist, handelt es sich um die Information, die auf dem als Gegenstand der holographischen Aufzeichnung verwendeten gewöhnlichen fotografischen Schwarzweiss-Film aufgezeichnet ist. Eine holographische Aufzeichnung, die eine Rekonstruktion von Farbinformation zur Wiedergabe eines Farbfilms oder eines Fernseh-Magnetbandsignals auf einem Farbfernseher gestattet, lässt sich durch eine Erweiterung der anhand von Fig. 1 bis 4B beschriebenen Techniken erreichen. Bei sämtlichen hier beschriebenen drei alternativen Farbmethoden wird die Farbinformation nicht direkt auf die Hologrammaufzeichnung aufgetragen, wie es nach den bekannten Techniken der Farbholographie sein könnte; vielmehr wird die Farbinformation vor der Erzeugung der holographischen Aufzeichnung nach erfindungsgemässen Techniken verarbeitet. Diese vorherige Verarbeitung vermittelt eine Hologrammaufzeichnung, die sich auf einem Heim-Farbfernsehempfänger mit einem Minimum an Zusatzeinrichtung wiedergeben lässt. In dem Wiedergabegerät ist weder eine komplizierte Farbtrenn- und Modulationsoptik noch mehr als eine monochromatische Lichtquelle zur Rekonstruktion erforderlich. Die erste dieser alternativen Farbtechniken ist in Fig. 5 bis 7 dargestellt, wobei ein gewöhnlicher fotografischer Farbfilm den Gegenstand einer Hologrammaufzeichnung bildet.
Fig. 5A zeigt ein schwarzweisses, farbcodiertes Original-Filmdiapositiv 103, das die Farbinformation eines Farbfilms enthält. Jedes Bild des Farbfilms wird insgesamt dreimal auf dem Schwarzweiss-Film 103 aufgezeichnet, nämlich in einem Diapositiv 105, das die Rot-Information des Farbfilmbildes aufnimmt, einem Diapositiv 107 zur Aufzeichnung der Grün-Information und einem Diapositiv 109 für die Blau-Information. Der resultierende Schwarzweiss-Film 103 wird dann als Gegenstandsdiapositiv für die gemäss der Anordnung nach Fig. 1 erzeugte Hologrammaufzeichnung verwendet und dabei für den dort gezeigten Film 23 ersetzt.
Eine Technik zur Erzeugung des Schwarzweiss-Films 103 ist in Fig. 5 gezeigt, wobei eine weisse Lichtquelle 111 eine Strahlung emittiert, die durch eine Linse 113 parallel-gerichtet wird und eine Farbfilterstelle 115 passiert, bevor sie auf den Farbfilm 117 trifft. Lässt ein an der Stelle 115 angeordnetes Farbfilter nur die rote Komponente der weissen Lichtstrahlung durch den Film 117, so enthält der Lichtstrahl 119 die Rot-Information des Farbfilms 117. Der Strahl 119 wird durch Linsen 121 und 123 auf einen Teil des Films 103 fokussiert und dort aufgezeichnet. In einem Abstand von den Linsen 121 und 123, der gleich den Brennweiten ist, (in der Frequenzebene;frequency plane) ist eine einstellbare Blende 125 vorgesehen, die so eingestellt werden kann, dass sie die auf dem farbcodierten Film 103 aufgezeichneten Raumfrequenzen beschränkt. Eine derartige Beschränkung der auf dem farbcodierten Film 103 aufgezeichneten Raumfrequenzen kann zweckmässig sein, damit bei der Erzeugung der Hologrammaufzeichnung kein Licht aus der Hologrammöffnung herausgebeugt wird. Wird jedoch eine Begrenzung der auf dem farbcodierten Film 103 aufgezeichneten Raumfrequenzen nicht gewünscht, so kann der Film 103 nach den gewöhnlichen fotografischen Kontaktverfahren hergestellt werden.
Vor dem Film 103 ist eine Maske 127 angeordnet, die eine Öffnung aufweist, um die Aufzeichnung der Rot-Information auf den linken Teil des Films 103 zu beschränken. Der Farbfilm 117 und der Schwarzweiss-Film 103 werden mit geeigneten Relativgeschwindigkeiten bewegt oder miteinander Bild für Bild fortgeschaltet, um zunächst die gesamte Rot-Information eines Farbfilms 117 aufzuzeichnen. Der nächste Schritt besteht in einer Wiederholung dieser Aufzeichnung, wobei das Rotfilter an der Stelle 115 durch ein Grünfilter ersetzt und die optischen Elemente einschliesslich der Maske 127 derart ausgerichtet werden, dass die Grün-Information in der Mitte des Films 103 aufgezeichnet wird. In ähnlicher Weise wird dann die Blau-Information auf der rechten Seite des Films åufgezeichnet, wobei an der Stelle 115 ein Blaufilter verwendet wird.
Nach dem Entwickeln wird der Film 103 zur Herstellung einer Hologrammaufzeichnung in der Anordnung nach Fig. 1 und 1A oder 4 und 4A für den fotografischen Film 23 ersetzt. Die dort vorhandene Öffnung 45 kann zur Vereinfachung der Konstruktion rechteckig statt, wie vorher, quadratisch sein, da die auf jedem Hologramm aufgezeichnete Information rechteckig ist, wobei eine Dimension beträchtlich grösser ist als die andere. Ein Teil der Hologrammaufzeichnung ist in Fig. 6 gezeigt, wobei die einzelnen rechteckigen Hologrammzeilen 125 einander gerade berühren oder etwas überlappen. Ein einzelnes Hologramm 131 enthält beispielsweise die volle Farbinformation eines Bildes des Farbfilms 117. Das Hologramm 131 ist aus seinen roten, grünen und blauen Komponenten erzeugt worden, die auf dem Schwarzweiss-Film 103 in dem Zwischenschritt aufgezeichnet worden sind. In alternativer Form kann ein einzelnes Hologramm für jede der drei Grundfarbenkomponenten hergestellt werden; dies ist jedoch nicht die bevorzugte Form, weil dabei die Detektorfläche nicht effektvoll ausgenützt wird. Eine weitere Alternative, die wegen der wirksamen Ausnützung der Detektorfläche bevorzugt ist, besteht darin, dass entsprechend jedem Farbfilmbild ein einzelnes im wewesentlichen quadratisches Hologramm erzeugt wird, woraus eine Hologrammaufzeichnung mit einem ähnlichen Aussehen wie die in Fig.
2 gezeigte entsteht. Um aus den in horizontaler Richtung länglichen Informationseinheiten der Fig. 5A quadratische Hologramme entsprechend Fig. 1 und 1A zu erzeugen, ist das optische System 19 der Fig. 1 und 1A mit einem (nicht gezeigten) zylindrischen Linsenelement versehen, das den gegenstandsmodifizierten Strahl 24 in horizontaler Richtung stärker als in vertikaler Richtung konvergiert.
Die Hologrammaufzeichnung 35" (oder eine nach den oben beschriebenen Alternativen hergestellte Aufzeichnung) wird dadurch rekonstruiert, dass sie mit gleichmässiger Geschwindigkeit angetrieben wird, wie dies oben anhand von Fig. 3 und 3A oder 4B beschrieben worden ist. Der Laser, die zugehörige Optik und die bevorzugte Krümmung des rekonstruierten Strahls haben bei der Rekonstruktion der Hologrammaufzeichnung 35" die gleichen Werte, wie sie oben bei Fig. 3 und 3A zur Rekonstruktion der Hologrammaufzeichnung 35' bzw. bei Fig. 4B zur Rekonstruktion der Hologrammaufzeichnung 325' beschrieben worden sind. Die Hologrammaufzeichnung 35" wird gemäss Fig. 7 kontinuierlich und mit gleichmässiger Geschwindigkeit aus dem Papier herausgezogen und durch einen monochromatischen kohärenten'lichtstrahl 87 geführt. Jedes Hologramm in dieser Aufzeichnung rekonstruiert drei monochromatische Bilder, nämlich ein Bild 133, das die Rot-Information eines Farmfilmbildes enthält, ein Bild 135 mit der Grün-Information des Filmbildes und ein Bild 137 mit der Blau-Information des Filmbildes. Jedes Bild hat natürlich die Farbe des Laser-Lichtstrahles 87. Jedem der drei rekonstruierten Bilder ist eine eigene Bilddetektorröhre zugeordnet, wobei ein Bilddetektor 139 ein der Rot-Information des Farbfilms entsprechendes zeitlich variierendes elektrisches Signal ER, ein Bilddetektor 141 ein der Griin-Information des Farbfilms entsprechendes Signal EG und ein Bilddetektor 143 ein der Blau-Information des Farbfilms entsprechendes Signal BB erzeugt. Diese Farbsignale werden gamma-korrigiert, entsprechend addiert und subtrahiert und ergeben die für ein Farbfernsehgerät erforderlichen Standard-Leuchtdichte- und Farbartsignale, die dann durch eine elektronische Verarbeitungsstufe 144 auf einen Hochfrequenzträger aufmoduliert werden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das sich dem Antennenanschluss eines Heim-Farbfernsehempfängers zuführen lässt: Das Heim-Hologrammwiedergabegerät nach Fig. 7 ist nur wenig komplizierter als das in Fig. 3, 3A und 4B dargestellte Gerät für Schwarzweiss-Bilder. Es umfasst drei Bilddetektoren.
Zur Rekonstruktion der vollen Farbinformation in den in der Hologrammaufzeichnung 35 enthaltenen drei Einzelbildern dient ein einziger monochromatischer kohärenter Laserstrahl 87. Das Wiedergabegerät ist einer Farbfernsehkamera mit drei Röhren ähnlich, besitzt jedoch kein kompliziertes und aufwendiges optisches System zur Zerlegung eines Farbbildes in seine drei Farbkomponenten. Das hier beschriebene System bietet den Bilddetektorröhren direkt aus der Hologrammaufzeichnung die Information an, die jede Röhre braucht, und vereinfacht dadurch das Hologramm-Wiedergabegerät.
Die Verarbeitung der Bildinformation jedes Farbfilmbildes zur Erzeugung eines elektronischen Standard-FCC-Farbsignals aus den drei Grundfarbensignalen gemäss Fig. 7 und damit zur Erzeugung eines Signals für die Verwendung in einem Farbfernsehempfänger erfolgt in den elektronischen Schaltkreisen des Wiedergabegerätes. Es ist jedoch erwünscht, die Kompliziertheit des Wiedergabegerätes sowohl hinsichtlich der erforderlichen Anzahl an Empfängerröhren, etwa Vidicon-Röhren, sowie hinsichtlich des erforderlichen elektronischen Verarbeitungsaufwands so klein wie möglich zu machen. Aus diesem Grund kann die Bildinformation vor der Erzeugung der Hologrammaufzeichnung optisch oder elektronisch verarbeitet werden, sodass das dem Wiedergabegerät dargebotene rekonstruierte optische Bildsignal mit nur ein oder zwei Detektorröhren auskommt und nach Umwandlung in ein elektrisches Signal nur wenig oder keine elektronische Verarbeitung braucht, um von einem konventionellen Farbfernsehgerät empfangen zu werden.
Bei dem in Fig. 8 bis 12 im folgenden beschriebenen speziellen Ausführungsbeispiel wird eine solche Signalverarbeitung optisch durchgeführt, um ein Signal zu erzielen, das holographisch aufgezeichnet und über eine einzige Bilddetektorröhre wiedergegeben werden kann. Dieses Beispiel veranschaulicht eine zweite Technik zur Erzeugung einer Hologrammaufzeichnung, die die Rekonstruktion vollfarbiger Information gestattet.
Gemäss Fig. 8 wird ein farbcodierter Schwarzweiss-Originalfilm 145 als Ergebnis einer Reihe von optischen Verarbeitungsschritten erzeugt. Jedes Bild (etwa das Bild 147) enthält die verarbeitete Information (das Signal) eines verschiedenen einzelnen Farbfilmbildes. Jedes Bild (147) wird dann Gegenstand eines einzelnen Hologramms einer Hologrammaufzeichnung.
Das Bild 147 wird erzeugt, indem es mehrmals mit der Information eines einzelnen Farbfilmbildes belichtet wird. Während jeder Belichtung wird die Information in eigener Weise verarbeitet. Das Farbbildsignal M, wie es in den FCC-Normen (den Normen der Federal Communications Commission) festgelegt ist, lässt sich als M = Ey + EI cos (wt + 330) + EQ sin (#t + 330) (3) schreiben, worin t die Zeit; w die Farbträgerfrequenz (etwa 3,6 MHz); E die Amplitude des bei einer Bandbreite y von 4 MHz geträgerten Leuchtdichtesignals; EI die Amplitude des bei einer Bandbreite von 1,5 MHz geträgerten I-Signals; die Amplitude des bei einer Bandbreite von 0,5 MHz geträgerten Q-Signals bedeuten.
Nach den FCC-Normen gelten die folgenden Definitionen: EY = 0,30 Er + 0,59 Eg + 0,11 Eb (4) EI = 0,60 E, - 0,28 Egn - 0,32 Ebn (5) EQ = 0,21 Ern - 0,52 Egn + 0,31 Ebn (6) worin Er die Rotkomponente, Eg die Grünkomponente und Eb die Blaukomponente des Gesamtsignals bedeuten und der Index n sich auf ein Schmalbandsignal bezieht.
Da die Phase des Farbhilfsträgers genau bekannt sein muss, um die I- und Q-Signale zu trennen und da dieses Erfordernis unter Umständen mit der Linearität der Horizontalablenkung der Detektorröhre in dem Aufzeichnungsgerät nicht in Einklang zu bringen ist, kann es von Vorzug sein, dass in dem Hologramm ein modifiziertes Signal M' aufgezeichnet wird, das von dem Heim-Wiedergabegerät ohne weiteres in der Form M' = Ey + EI cos wIx + EQ cos wQX (7) interpretiert wird, wobei x der zeitliche oder horizontale Abstand (bezogen auf die horizontale Ablenkfrequenz), WI die Trägerfrequenz des I-Signals; WQ die Trägerfrequenz des Q-Signals sind.
Für die optische Datenverarbeitung werden die einzelnen Terme der Gleichung (7) durch Einsetzen der Gleichungen (4), (5) und (6) erweitert, wobei.dann das Signal M' aus den Signalen Er, Eg und Eb aufgebaut ist, die sich durch Farbfilter erzielen lassen. Die optische Verarbeitungseinrichtung muss die folgenden Funktionen erfüllen: Addieren der drei Farbsignale mit den richtigen Grössen, Erzeugen des geeigneten Bandpasses für die I- und Q-Signale sowie Aufmodulieren der I- und Q-Signale auf die jeweiligen Träger. Die Trägerfrequenzen w1 und w0 werden oberhalb des' FrequenzbereicYßvon 0 bis 4 MHz gewählt und zur Vermeidung von Übersprechen bzw. Einstreuung genügend voneinander getrennt. Addition von Signalen erfolgt durch aufeinanderfolgende Belichtungen durch die einzelnen Farbsignale, wobei die Konstanten, die ein Teil der jeweiligen Signalterme sind, durch einen Lichtdämpfer oder durch entsprechende Steuerung der Belichtungszeit erhalten werden. Die Tiefpaßsignale erzielt man durch Verwendung geeigneter Raumfilter in der Raumfrequenzebene der optischen Verarbeitungseinheit. Die Trägerfrequenzterme werden durch Uberlagerung eines Gitters mit der entsprechenden Raumfrequenz erzielt. Negative Trägerfrequenzterme werden dadurch aufgezeichnet, dass das Gitter um 1600 versetzt wird. Eine Komplizierung tritt jedoch insofern auf, als bei der Aufzeichnung eines Signals durch ein Gitter nicht nur das Signal, multipliziert mit cos wx, sondern das Signal multipliziert mit (1/2 + 1/2 cos wx) aufgezeichnet wird. Das bedeutet, dass zusätzlich zu dem mit den entsprechenden Seitenbändern auf der Trägerfrequenz aufmodulierten gewünschten Signal eine mittlere Belichtung durch das Gitter stattfindet, die als Signalterm mit niedrigen Raumfrequenzen auftritt.
Aus diesem Grund wird die Aufzeichnung des unmodulierten Ey-Signals derart modifiziert, dass die Summe aus dieser Aufzeichnung und den unmodulierten Komponenten der I- und Q-Signale (die durch die Gitter hindurch aufgezeichnet werden) sich zu dem gewünschten unmodulierten Signal addieren. Zusätzlich ist es erforderlich, die relative Stärke des Ey-Signals zu erhöhen, da bei den Aufzeichnungsschritten keine negativen Terme vorhanden sein können.
Auf dem Film 145 wird daher tatsächlich nicht das in Gleichung (3) definierte Signal M', sondern ein modifiziertes Signal M" = DEy + 1/2 EI cos wIx + 1/2 EQ cos wQX (8) aufgezeichnet. Eine Kompensation für die veränderten relativen Signalstärken der Gleichung (8) wird durch einfache elektronische Schaltkreise in dem Aufzeichnungsgerät erreicht. Die Fig.
9 bis 11A zeigen ein spezielles Verfahren zur Aufzeichnung des Signals eines einzelnen Bildes des Farbfilms 117 auf einem Bild 147 des Schwarzweiss-Films 145 nach Gleichung (8).
Fig. 9 zeigt eine optische Anordnung zur Aufzeichnung der unmodulierten Terme der Gleichung (8), während Fig. 10 eine entsprechende optische Anordnung zur Aufzeichnung der Trägerfrequenzterme darstellt. Dabei tragen diejenigen Elemente, die denen der Fig. 5 entsprechen, die gleichen Bezugsziffern. Bei der Lichtquelle 111 handelt es sich um eine ausgeglichene polychromatische Quelle. Die Emission der Lichtquelle wird durch ein in der Ebene 115 angeordnetes optisches Filter in eine rote, eine grüne oder eine blaue Komponente gefiltert. Ein an der Stelle 125 angeordnetes Raumfilter begrenzt die Bandbreite des auf dem Film 145 aufgezeichneten Signals. Die Formen für diese Filter sind in Fig. 9A, 9B und 9C gezeigt. Das Filter A hat gemäss Fig. 9A in einer im übrigen lichtundurchlässigen Substanz ein Loch 126, das die aufgezeichneten unmodulierten Signalterme auf 0 - 4 MHz begrenzt. Die dazu erforderliche Lochgrösse hängt von der Horizontal-Abtastfrequenz der Detektorröhre sowie von der Wellenlänge oder der Farbe des in der Signal-Verarbeitungs einrichtung verwendeten Lichts ab. Das Filter A1 nach Fig. 9B hat zur Aufzeichnung der I-Signalterme schmälerer Bandbreite ein kleineres Loch 128. Ein (nicht gezeigtes) Filter AQ ist dem Filter AI. nach Fig. 9B ähnlich, weist jedoch eine noch kleinere Öffnung auf, die die kleinere Bandbreite der Q-Signalterme reflektiert.
Das in Fig. 9C gezeigte Filter A'1* weist eine Ringöffnung 130 auf, die einen Bandpass zwischen der Frequenz des I-Signals und 4 MHz bildet. Der Ring hat einen Aussendurchmesser, der dem Filter A entspricht, sowie in der Mitte einen dunklen Fleck 132, dessen Durchmesser demjenigen des Lochs 128 in dem Filter AI gleich ist.
Ähnlich weist ein (nicht gezeigtes) Filter AQ*, eine Ringöffnung auf, die einen Bandpass zwischen der Frequenz des Q-Signals und 4 MHz bildet. In der Praxis sollten die Filter apodisiert sein, d.h. sie sollten etwas verschwommene Kanten haben, so dass störende Beugungsmuster von scharfen Kanten vermieden werden. Die Filter A, A1 und AQ können dabei fotografisch als negative Transparente mit leicht aus dem Brennpunkt versetzten schwarzen Kreisen auf einem weissen Hintergrund hergestellt werden. Die Filter A1* und AQ* können eine Kombination aus einem negativen Transparent der Filter A1 bzw. AQ mit dem Filter A sein.
An der Gitterstelle 149 der Fig. 10 ist ein Gitter angeordnet, um die I- und Q-Signalterme der Gleichung (8) auf die Trägerfrequenzen aufzumodulieren. Wie in Fig. 11 und 11A gezeigt, hat das zur Aufzeichnung der Terme wQ verwendete Gitter eine niedrigere Frequenz als das Gitter zur Aufzeichnung der Terme Dies ergibt eine Modulation der I- und Q-Signale auf unabhängige Trägerfrequenzen. Diese Gitter werden mit einer bei der gewünschten Frequenz sinusförmig variierenden Transmission versehen. Die Gitter lassen sich höchst einfach dadurch herstellen, dass ein lichtempfindliches Folienmaterial mit zwei interferierenden kohärenten Lichtstrahlen belichtet wird, die einander unter einem endlichen Winkel an dem lichtempfindlichen Material schneiden. Der Schnittwinkel und die Wellenlänge des Lichts werden so gewählt, dass ein Gitter mit einer Transmissionsschwankung der gewünschten Frequenz entsteht.
Bei Verwendung in der Konfiguration nach Fig. 10 werden die Gitter für WQ und w1 in der Ebene 149 angeordnet, wie gezeigt, wobei sich diese Ebene sehr nahe am Film 145 befindet; sie können auch von einer anderen Stellung auf den Film 145 abgebildet werden. Ist das Transmissionsvariations-Muster der einzelnen Filter für eine Belichtung eines bestimmten Bereichs des Films 145 festgelegtS so muss es bezüglich des Films für alle nachfolgenden Belichtungen des gleichen Bereichs beibehalten werden.
Für negative Trägerfrequenzterme wird das Gitter jedoch aus dieser Lage relativ zum Film 145 um einen Betrag verschoben, der gleich der Hälfte der Periode der Gitter-Transmissionsvariation (d.h. um,1800) ist.

Diese anhand von Fig. 9 bis 11A beschriebenen Elemente werden dazu verwendet, um das jeweilige Einzelbild 147 des farbcodierten Originalfilms 145 durch eine Reihe von Belichtungen fertigzustellen. Um diese Belichtungen leichter zu verstehen, lässt sich Gleichung (8) in folgender äquivalenter Form schreiben: Der zwischen senkrechten Strichen stehende Signalterm, etwa #EI#, entspricht dem Ausdruck EI in Gleichung (5), wobei jedoch die Minuszeichen vor den Ausdrücken Egn und n durch Pluszeichen ersetzt sind. In Gleichung (8a) ist die gewünschte unmodulierte Komponente 3Ey dadurch korrigiert, dass die Signale subtrahiert sind, die den durch die optische Aufzeichnung der modulierten E1- und EQ-Signale hervorgerufenen unmodulierten Komponenten äquivalent sind. Da bei sequentieller optischer Datenverarbeitung nur positive Belichtungen möglich sind, wird die Subtraktion einer Niederfrequenzkomponente, etwa der Rot-Signalkomponente in E1, von einer Rot-Komponente Ey voller Bandbreite dadurch erreicht, dass die Amplitude der Komponente mit voller Bandbreite reduziert und über das Filter A1* nur die Hochfrequenzkomponenten (oberhalb der Bandbreite I) zugesetzt werden. Die nachstehende Tabelle veranschaulicht die verschiedenen Kombinationen der für jede der fUnfzehn Belichtungen zur Aufzeichnung eines Einzelbildes 147 des farbcodierten Originalfilms 145 verwendeten Elemente.

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F9

1 0,60 rot A1 wI °°

2 0,28 gmin A1 WI 1800

3 0,32 blau A1 WI 1800

4 0,21 rot AQ WQ Oo

5 0,31 blau AQ WQ 0°

6 0,52 grün AQ WQ 1800

7 0,495 rot A ohne ohne

8 0,30 rot AI* " n

9 0,105 rot AQ*

10 1,37 grün A n n

11 0,14 grün AI* " n

12 0,26 grün AQ* n tt

13 0,015 blau A n n

14 0,16 blau AI* n

15 0,155 blau AQ* n

In ähnlicher Weise wird jedes Bild des Farbfilms 117 auf den farbcodierten fotografischen Schwarzweiss-Originalfilm 145 exponiert. Nach der Entwicklung wird der Film 145 Gegenstand der Hologrammaufzeichnung, wobei er in der Konfiguration nach Fig. 1 bis 1A oder 4 bis 4A den Laufbildfilm 23 ersetzt. Man erhält dadurch eine Hologrammaufzeichnung 35 , die wie in Fig. 12 gezeigt rekonstruiert wird. Gemäss Fig. 3 und 3A wird die Hologrammaufzeichnung mit gleichmässiger Geschwindigkeit bewegt und aus einem praktisch kontinuierlich emittierenden Laser niedriger Leistung beleuchtet, um ein holographisches Bild 153 im regen Raum zu erzeugen. Ein einzelner Bilddetektor 155 ist so angeordnet, dass er dieses Bild empfängt. Das elektrische Ausgangssignal 157 des Bilddetektors, das aus der Abtastung des Bildes 153 mit einem geeigneten Raster stammt, wird dann durch drei elektronische Filter in seine Komponenten zerlegt. Ein Tiefpassfilter 159 unterdrückt die beiden auf 5,0 und 7,0 MHz aufmodulierten Farbsignale auf vernachlässigbare Pegel, lässt jedoch das unterhalb von 4 MHz getragene Leuchtdichtesignal hindurch.

Ein Bandpassfilter 161 ist um die Frequenz von 5,0 MHz abgestimmt; auf die das Q-Farbsignal der Farbfilmbilder aufmoduliert worden ist, während es das I-Farbsignal und das Leuchtdichtesignal sisignifikant auf vernachlässigbare Pegel dämpft. Ein weiteres Bandpassfilter 163 ist um die Frequenz von 7,0 MHz abgestimmt, auf die das I-Farbsignal der FarbSilmbilder aufmoduliert worden ist, während es das Q-Farbsignal und das Leuchtdichtesignal unterdrUckt. Die drei Signale werden dann weiterverarbeitet, wobei die I- und Q-Signale auf einen Farb-Hilfsträger aufmoduliert und mit dem Y-Signal gemischt werden, um das in Gleichung(3) definierte FCC-Standardsignal M zu erzeugen. Das so entwickelte Signal M kann direkt in einen Farbfernsehempfänger eingegeben werden; bequemer ist es jedoch, es. zur Eingabe an der Antennenbuchse eines Fernsehgerätes auf einen Hochfrequenzträger aufzumodulieren.
Es ist zu beachten, dass die Verarbeitung der Farbinformation in das Leuchtdichtesignal und die beiden Farbsignale, wie sie zur Aussteuerung eines normalen Farbfernsehempfängers erforderlich sind, vor der Erzeugung der Hologrammaufzeichnung optisch erfolgt. Die elektronischen Schaltkreise des Wiedergabegerätes zur Signalverarbeitung brauchen keinerlei Vorkehrungen zum Kombinieren von Farbsignalen oder Farbdifferenzsignalen aufzuweisen, um die erforderlichen Leuchtdichte- und Farbsignale abzuleiten. Dadurch wird das Wiedergabegerät noch einfacher.
Das hier beschriebene Verfahren zur Rekonstruktion von Laufbildinformation aus der holographischen Aufzeichnung mit einer einzigen Bilddetektorröhre vermittelt generell ein sehr einfaches holographisches Heim-Wiedergabegerät. Ein signifikanter Vorteil des Verfahrens mit einem Bilddetektor gegenüber dem mit drei Bilddetektoren, wie es hier beschrieben ist, besteht darin, dass keine genaue Anpassung der Rasterabtast-Muster des Bilddetektors und keine kontinuierliche Einstellung der individuellen Rasterabtast-Muster erforderlich sind.
Die mit einem Bilddetektor arbeitende Methode leidet jedoch an einigen Nachteilen. Die hohen Raumfrequenzen, bei denen die Farbinformation moduliert wird, erzeugen ein Gesamtsignal mit einer Bandbreite, die grösser ist als sie sich in einem einfachen optischen System übertragen lässt; ausserdem treten Raumfrequenzen auf, die höher sind als sie von einigen handelsüblichen Bilddetektoren aufgelöst werden können. Als Alternative können die beiden Farbkomponenten innerhalb der Bandbreite von 0 - 4 MHz des Leuchtdichtesignals, beispielsweise um 0,5 und 1,5 MHz, übertragen werden; dies bringt jedoch ernste elektronische Verarbeitungsprobleme hinsichtlich der Trennung der drei Signale ohne gegenseitiges tibersprechen mit sich.
Es hat sich herausgestellt, dass ein Lesesystem mit zwei Bilddetektoren einen optimalen Kompromiss darstellt, der die Verwendung von Standardbilddetektoren und -Optiksystemen gestattet. Die erforderliche maximale Bandbreitenleistung des optischen Systems in dem mit zwei Bilddetektoren arbeitenden erfindungsgemässen System ist die gleiche, wie sie für die Leuchtdichteinformation erforderlich ist. Übersprechen zwischen dem Leuchtdichtesignal und den Farbsignalen wird dadurch vermieden, dass die Signale jeweils auf getrennten Kanälen übertragen werden.
Genaue Ausrichtung der rekonstruierten Bilder auf die Rastertast-Muster der beiden Bilddetektoren ist bei dem nachstehend beschriebenen erfindungsgemässen System nicht erforderlich, da das menschliche. Auge leichte-Fehlübereinstimmungen in der Uberlappung zwischen dem von dem einen Bilddetektor empfangenen Farbbild und dem von dem zweiten Bilddetektor empfangenen Leuchtdichtebild nicht wahrnimmt. Ausserdem sind keine Massnahmen zur kontinuierlichen Einstellung der einzelnen Rastertast-Muster erforderlich, um eine solche Ausrichtung beizubehalten. Diese dritte Technik zur Herstellung einer farbigen holographischen Aufzeichnung wird anhand von Fig. 13 bis 17 beschrieben.
Von dem aufzuzeichnenden Farbfilm.wird zunächst ein farbcodiertes Schwarzweiss-Diapositiv hergestellt. Dieser farbcodierte Schwarzweiss-Originalfilm 165 nach Fig. 13 enthält zwei nebeneinanderliegende Bilder für jedes Farbfilmbild, etwa ein Bild 167~für die Leuchtdichteinformation des Farbfilmbildes und ein Bild 169 für die Farbinformation. Das Leuchtdichtebild 167 wird nach einer Technik ähnlich der in Fig. 9 gezeigten aufgezeichnet, wobei der Film 145 durch den Film 165 ersetzt wird.
Ein Bild des Farbfilms 117 wird dabei mit weissem Licht beleuchtet, wobei das Raumfilter 125 eine genügend grosse Öffnung aufweist, um eine Bandbreite von 4 MHz zur Aufzeichnung als Bild 167 hindurchzulassen. on dem Filmbereich 167 werden normalerweise drei Belichtungen gemacht, wobei in der Ebene 115 jeweils ein rot, ein grünes bzw. ein blaues Farbfilter angeordnet wird.
Das Farbinformationsbild 169 des Bildes auf dem Farbfilm 117 wird durch mehrmalige Belichtung mit den blauen, den roten und den grünen Komponenten der Farbfilmbild-Information als ein Signal der folgenden Form aufgezeichnet: S = Ys + 0.3Er cos Wrt + 0.59 Egcos #gt + 0.11Ebcos#bt worin Y5 = 0.3Er + 0.59Eb + 0.11Eb Die Rot-, Grün- und Blaubelichtungen können nacheinander gemäss der in Fig. 10 dargestellten Technik vorgenommen werden. Die erste Belichtung wird mit einem blauen Farbfilter an der Farbfilterstelle 115 sowie einem die Intensität sinusförmig variierenden Gitter 149 durchgeführt, wobei das Gitter die in Fig. 14A gezeigte Form hat. Die Belichtung erfolgt mit einer relativen Stärke von 0,11 durch entsprechende 13instellung der Belichtungszeit oder durch Verwendung eines geeigneten neutralen Dichtefilters. Die zweite Belichtung des jeweiligen Farbfilmbildes wird mit einer relativen Stärke von 0,3, einem in der Ebene 115 angeordneten roten Farbfilter und einem die Intensität sinusförmig verändernden Gitter 149 gemäss Fig. 14B durchgeführt. Die dritte Belichtung des Bereiches 169 des Films 165 erfolgt mit einer relativen Stärke von 0,59, einem in der Filterebene 115 angeordneten Grünfilter und einem Gitter 149, wie es etwa in Fig. 14C gezeigt ist. Wie oben erläutert, wird durch Jede Belichtung auf dem Film 165 nicht nur das auf die gewünschte Trägerfrequenz aufmodulierte Farbsignal, sondern auch ein unmoduliertes Niederfrequenzsignal gleicher Stärke aufgebracht. Daher ergibt die Summe der drei Farbbelichtungen zusätzlich zu den drei modulierten Farbsignalen ein unmoduliertes Signal, das dem Leuchtdichtesignal Y5 gerade gleich ist und mit einer begrenzten Bandbreite übertragen wird, die der für die einzelnen Farbsignale verwendeten Bandbreite gleich ist.
Als spezielles Beispiel lässt sich die Tatsache vorteilhaft ausnützen, dass die meisten Farbfernsehempfänger in USA so ausgelegt sind, dass sie im Gegensatz zu der in den FCC-Rundfunknormen spezifizierten grösseren Bandbreite Farbsignale nur bis zu einer Bandbreite von 0 MHz aufnehmen. Daher lässt sich jedes der drei Farbsignale durch die Blende 125 auf eine Raumauflösung entsprechend 500 Hz begrenzen, und die Periode der Intensitätsvariation des in den Fig. 14A, 14B und 14C gezeigten Gitters kann so ausgelegt sein, dass das Blau-Signal auf eine Frequenz von 1,5 MHz aufmoduliert wird, wenn es von einem Bildkonverter in einem Rastermuster abgetastet wird. In ähnlicher Weise wird das Rot-Signal auf eine Frequenz von 2,5 MHz und das Grün-Signal auf 3,5 MHz aufmoduliert. Das Signal Ys erscheint in dem Band von 0 - O,5 MHz, und daher wird das gesamte Farbsignal innerhalb der Bandbreiteleistung von 4 MHz übertragen, die für das Leuchtdichtebild 167 hoher Auflösung verwendet wird.
Zu beachten ist, dass diese Trägerfrequenzen so gewählt sind, dass die Summe oder Differenz von jeweils zwei von ihnen die dritte Frequenz vermeidet, wodurch ein Übersprechen zwischen den drei Farbsignalen im wesentlichen ausgeschaltet wird. Ubersprechen bzw. Einstreuen wird ferner dadurch weniger störend für den Betrachter, daß die drei Gitter unter geeigneten Winkeln bezüglich des Bildes orientiert werden, so dass die Gitterlinien nicht parallel zu'in einem typischen Szenenbild vorkommenden hervorstechenden Linien verlaufen. Die Orientierung der Gitter in verschiedenen Richtungen bezüglich des Bildes hat den weiteren Vorteil, dass der dynamische; Bereich des Aufzeichnungsmaterials besser ausgenützt wird. Statt der Ubertragung eines Signals in unmoduliertem Zustand werden alle drei Farbsignale auf Träger aufmoduliert, um ein Übersprechen zwischen dem unmodulierten Farbsignal und den unmodulierten oder Niederfrequenz-Komponenten zu vermeiden, die bei der Aufzeichnung jedes modulierten Farbsignales auftreten. Daher lassen sich die drei Farbsignale unabhängig voneinander ableiten, ohne dass es nötig wäre, eines von ihnen durch die Differenz der beiden übrigen Signale zu erzeugen.
Ist der Schwarzweissfilm 165 auf diese Weise mit allen Bildern des Farbfilms 117 belichtet worden, so wird er in der normalen Art und Weise entwickelt, und es wird eine Hologrammaufzeichnung durch die Techniken nach Fig. 1 und 1A oder 4 und 4A erzeugt, wobei der Film 23 durch den Film 165 ersetzt wird. Für jedes Farbfilmbild wird dabei ein einzelnes Hologramm, etwa ein rechteckiges Hologramm 171 gemäss Fig. 15, gebildet. Das heisst, das Hologramm 171 wird von einem Gegenstand hergestellt, der aus dem Luminanz-.Diapositiv 167 und dem Farb-Diapositiv 169 eines einzelnen Farbfilmbildes besteht, wobei die beiden Diapositive horizontal nebeneinander liegen. Ein rechteckig geformtes Hologramm ist am bequemsten herzustellen, da das- Gegenstandsdiappsitiv rechteckig ist. Eine bessere Ausnutzung des Hologrammdetektors erfolgt jedoch dann, wenn in das optische System 19 der Fig. 1 bis 1A ein (nicht gezeigtes) zylindrisches optisches Element eingefügt wird, um den gegenstandsmodifizierten Strahl 24 in horizontaler Richtung stärker zu konvergieren als in vertikaler Richtung und dadurch die Erzeugung einer Hologrammaufzeichnung zu ermöglichen, die gemäss Fig. 2 im wesentlichen quadratische Einzelhologramme aufweist.
In alternativer Weise kann eine holographische Aufzeichnung, wie sie in Fig. 16 veranschaulicht ist, gemäss der Technik nach Fig. 1 und 1A oder 4 und 4A erzeugt werden, wobei eine Zeile 173 einander berührender oder überlappender Hologramme nur die Leuchtdichteinformation aufeinanderfolgender Bilder des Farbfilms enthält, während eine davon verschiedene und räumlich getrennte Zeile 175 von Hologrammen nur die Farbinformation benachbarter Farbfilmbilder aufzeichnet. Die Leuchtdichte und die Farbinformationen in einer holographischen Aufzeichnung für sich und voneinander getrennt zu halten, wie es bei der Hologrammaufzeichnung nach Fig. 16 der Fall ist, kann unter.bestimmten Umständen erwünscht sein. Beispielsweise kann dies zur Erzielung einer vollständigen Kompatibilität mit einem Schwarzweiss-Hologramm-Wiedergabegerät erwünscht sein, wobei das Gerät dann nur diejenige Hologrammzeile liest, die die Leuchtdichteinformation enthält.
Jede der holographischen Aufzeichnungen 35* oder 35** wird mit einem bevorzugten holographischen Wiedergabegerät rekonstruiert, wie es in Fig. 17 schematisch'gezeigt ist.
Die Hologrammaufzeichnung 35* wird mit gleichmässiger Geschwindigkeit durch einen konvergierenden kohärenten Lichtstrahl 87 in der in Fig. 3 gezeigten Weise transportiert. Gemäss Fig. 17 wird ein Paar von monochromatischen Bildern, nämlich ein Leuchtdichtesignalbild 177 und ein Farbsignalbild 179, in einem gebeugten Lichtstrahl rekonstruiert. Zwei Bilddetektorröhren 181 und 183 des Rasterabtast-Typs sind so angeordnet, dass sie das Leuchtdichtesignal 177 bzw. das Farbsignal 179 empfangen. Das zeitlich variierende elektrische Signal am Ausgang der Farbsignal-Bilddetektorröhre 183 wird vier elektronischen Filtern zur Aufteilung der vier Signale zugeführt, die ursprünglich in dem Bereich 169 des farbcodierten monochromatischen-Diapositivs aufgezeichnet worden sind. Ein Tiefpassfilter 185 lässt nur ein schmalbandiges Leuchtdichtesignal Y8 hindurch, indem es alle Signale' oberhalb etwa 0,5 MHz wegschneidet. In alternativer Weise könnte ein schmalbandiges Leuchtdichtesignal Yß durch Addition der drei Farbsignale, nämlich 0,3 ErS 0,59 Eg und 0,11 13b, abgeleitet werden. Ein Bandpassfilter 186 hat maximale Transmission um die Blau-Trägerfrequenz von 1,5 MHz. Ein weiteres Bandpassfilter 187 hat maximale Transmission um die Rot-Trägerfrequenz von 2,5 MHz. Ein drittes Bandpassfilter 188 hat maximale Transmission um die Grün-Trägerfrequenz von 3,5 MHz. Die den Grössen Ers Eg und Eb vorangestellten Konstanten, wie sie an den Ausgängen der Bandpassfilter 186, 187 und 188 angegeben sind, lassen sich durch entsprechende relative Dämpfung jedes der drei Signale entweder elektronisch in dem Wiedergabegerät nach Fig. 17 oder optisch während der Herstellung des farbcodierten Originaldiapositivs 165 nach Fig. 13 erzeugen. Die Summe der Grössen 0,3 Ers 0,59 Eg und Q,11 Eb bildet das FCC-Leuchtdichtesignal.
In einer geeigneten elektronischen Schaltung 189 wird ein schmalbandiges Leuchtdichte-Signal YL durch das schmalbandige Leuchtdichtesignal Ys am Ausgang des Tiefpassfilters 185 nach Fig. 17 mathematisch dividiert. Das Signal YL wird von dem elektrischen Breitband-Leuchtdichtesignal EL abgeleitet, das den Ausgang der Bilddetektorröhre 181 bildet, in-dem das Signal Ey über ein dem Tiefpassfilter 185 ähnliches Tiefpassfilter 190 mit einem Durchlassbereich von 0 bis 0,5 MHz geleitet wird. Jedes der Farbsignale an den Ausgängen der Filter 186, 187 und 188 wird mit dem Ausgangssignal YL/YS des Teilers 189 in einer Matrixschaltung 191 multipliziert. Die von der Matrix 191 erzeugten genormten Farbsignale plus das Breitband-Leuchtdichtesignal Ey werden einem FCC-Standardcoder 192 zugeführt.
Das FCC-Farbsignal am Ausgang des Coders 192 wird dann zur Eingabe an der Antennenbuchse eines Farbfernsehgerätes auf einen Hochfrequenzträger aufmoduliert.
Die normierende Eigenschaft des in Fig. 17 gezeigten Wiedergabegerätes kompensiert Unterschiede zwischen den Empfindlichkeiten der Bilddetektorröhren 181 und 183 sowie sonstige Unterschiede zwischen den beiden Signalkanälen. Daraus ergibt sich eine grössere Freizügigkeit in der Wahl dieser Röhren. Diese Eigenschaft-ist der Grund dafür, dass alle drei Farbsignale und ein schmalbandiges Leuchtdichtesignal sowie ein unabhängiges Breitband-Leuchtdichtesignal erzeugt werden, obwohl darin eine gewisse Redundanz der übertragenen Information liegt. Die normierende Eigenschaft ist auch der Grund dafür, dass dem Bilddetektor 183 nicht die Q- und I-Farbsignale zugeführt werden, wie es durch entsprechende optische Verarbeitung vor Erzeugung der Hologrammaufzeichnung gemäss der oben beschriebenen Methode mit einem einzelnen Bilddetektor erfolgen könnte.
Als Alternative zu der Erzeugung eines Hochfrequenz-Farbausgangssignals können auch die ,normiertenFarbsignale am Ausgang der Matrix 191 direkt in einer eigenen elektronischen Schaltung dazu verwendet werden, die für eine Farbfernsehröhre erforderlichen Farbdifferenzsignale zu erzeugen. Diese letztere Alternative ist dann von Vorzug, wenn das Wiedergabegerät in ein Farbfernsehgerät eingebaut ist und sein Ausgangs signal innerhalb der Antennenbuchse eingegeben wird.
Im Gegensatz zu dem System nach Fig. 17 führen einige Farbfernsehkameras nicht alle drei Farbsignale getrennt. Diese Systeme erfordern jedoch komplizierte Schaltkreise zur Ableitung der fehlenden Farbe aus den übrigen beiden Farbsignalen und dem Leuchtdichtesignal. Die in Fig. 17 dargestellte Signalverarbeitung macht solche ableitenden Schaltungen überflüssig, erfordert dennoch keine drei oder vier Vidikon-Röhren und weist auch die damit verbundenen Probleme bei der richtigen Überlagerung der Bilder nicht auf.
Das anhand von Fig. 13 bis i7 beschriebene Zweikanalsystem kann gemäss Fig. 18 und 19 modifiziert werden, um ein kompakteres Wiedergabegerät zu schaffen, bei dem der Winkel 8 zwischen dem Bezugsstrahl und dem gegenstandsmodifizierten Strahl bei der Erzeugung des Hologramms verringert ist. Fig. 18 zeigt ein farbcodiertes Filmdiapositiv 165', das das Gegenstück des Diapositivs 165 der Fig. 13 darstellt. Das Leuchtdichtesignal 167 eines einzelnen Farbfilmbildes wird auf dem Diapositiv 165t nicht neben sondern über dem räumlich modulierten Farbsignal 169 aufgezeichnet. Aus jedem Paar derartiger Signale wird ein Einzelhologramm generell nach der Technik gemäss Fig. 1 und 1A hergestellt mit Ausnahme der Tatsache, dass vorzugsweise ein zylindrisches optisches Element Teil des optischen Systems 19 bildet, um den gegenstandsmodifizierten Strahl 24 in Vertikalrichtung stärker als in Horizontalrichtung zusammenzudrücken, um dadurch eine im wesentlichen quadratische Hologrammöffnung 45 auszufüllen. Daraus ergibt sich eine Hologrammaufzeichnung 170, die ihrem Aussehen nach der in Fig. 2 gezeigten Aufzeichnung gleicht.
Die Hologrammaufzeichnung 170 wird in einer Einrichtung rekonstruiert, die der anhand von Fig. 17 beschriebenen Einrichtung ähnlich ist mit Ausnahme der Tatsache, dass die Bilddetektorröhren 181 und 183 gemäß Fig. 19 ubereinander angeordnet sind. DAs rekonstruierte Leuchtdichtebild 177 und das Farbinformationsbild 179 sind wegen der Anordnung der Signale 167 und 169 als Gegenstand des Hologramms in Bewegungsrichtung der Aufzeichnung i70 übereinander angeordnet.
Eine weitere Abwandlung der erfindungsgemässen Ausführungsform mit zwei Bilddetektorröhren besteht darin, dass das Farbbildsignal 169 auf den farbcodierten Diapositiven 165 und 1652 gegenüber der oben erörterten Ausführungsform um 900 gedreht wird. Dies erfordert auch, dass die Modulationsanordnungen der Fig. 14A, 14B und 14C bei der Herstellung der Farbinformationssignalbilder, etwa des Bildes 169, um 900 gedreht werden. Ebenso wird die Farbdetektorröhre 179 der Fig. 17 und 19 um 900 gedreht. Der Vorteil dieser Abwandlungen besteht darin, dass die Breite der Kette von Einzelhologrammen bei Bedarf reduziert werden kann. Diese Modifikationen sind insbesondere dann erwünscht, wenn zwei Kanäle unabhängig voneinander, wie anhand von Fig. 16 beschrieben, holographisch aufgezeichnet werden; jedes Hologramm der Zeile 175 von in ihrer Bandbreite beschränkten Farbinformations-Hologrammen kann nämlich dabei mit einer Breite ausgeführt werden, die viel schmäler ist als seine Dimension in Längsrichtung des länglichen Hologramms, ohne die Auflösung des rekonstruierten Bildes zu vermindern.
Anhand von Fig. 8 bis 12 und Fig. 13 bis 19 ist ein System mit einer einzigen Detektorröhre bzw. ein solches mit zwei Röhren beschrieben worden, wobei das Farbsignal vor der Erzeugung der Hologrammaufzeichnung optisch verarbeitet worden ist. Diese Verarbeitung kann alternativ auch elektronisch erfolgen. Ein System mit zwei Bilddetektorröhren, das mit elektronischer Farbsignalverarbeitung bei der Erzeugung einer Hologrammaufzeichnung arbeitet, ist nachstehend anhand von Fig. 20 und 21 beschrieben. Dieses System vermittelt zusätzlich die Aufzeichnung eines Farbsignals in einer Hologrammaufzeichnung zur Wiedergabe mit einem Gerät mit zwei Bilddetektorröhren, das noch weniger.kompliziert sein kann, als das oben in Verbindung mit Fig. 17 béschriebene Gerät.
In der gegenwärtigen Farbfernsehtechnik ist die Bandbreite des Farbsignals auf O,5 MHz beschränkt. Daher braucht das von dem holographischen Wiedergabegerät entwickelte Farbsignal nur diese Bandbreite zu haben. Ein Farbsignal mit einem derart schmalen Band hat die Form (E - EYn cos W5t + (Ebn -EYn) sin s 5t, worin w die Trägerfrequenz bedeutet. Ein getrennter holographi-5 scher Aufzeichnungskanal einschliesslich seiner eigenen Bilddetektorröhre dient dazu, dieses Signal plus ein Taktsignal mit einer Frequenz oic c und einer Amplitude C zu übertragen. Das zusammengesetzte schmalbandige Farbsignal lässt sich folgendermassen ausdrücken: SL = (Ern - Eyn) cos w St + (Ebn - Eyn) cos #st + C cos #ct (9) Der zweite holographische Aufzeichnungskanal einschliesslich seiner eigenen Bilddetektorröhre dient dazu, ein Breitband-Leuchtdichtesignal Ey zu übertragen. Eine derartige Zweikanaltechnik führt. einem Farbfernsehgerät nur diejenige Video-Information zu, die es benötigt, und nicht mehr.
Obwohl sich ein derartiges Signal, wie es durch Gleichung (9) ausgedrückt ist, von jedem einzelnen Farbfilmbild verarbeiten und auf einem farbcodierten monochromatischen Diapositiv als Gegenstand eines Hologramms aufzeichnen lässt, wie dies oben beschrieben ist, kann es bequemer sein, elektronische Verarbeitung anzuwenden. In diesem Fall kann die bestehende Farbfernsehausrastung bis zu einem gewissen Mass verwendet werden. Anhand von Fig. 20 ist eine Technik beschrieben, bei der ein Standard-Fernsehsignal von einer verfügbaren Quelle 370 elektronisch verarbeitet-und auf einem farbcodierten Schwarzweiss-Diapositiv 371 aufgezeichnet wird. Die Signalquelle 370 umfasst gegenwärtig übliche Farbfernsehausrüstung, etwa ein Farbfernseh-Bandaufzeichnungsgerät. Das farbcodierte Diapositiv 371 dient ähnlich wie bei den oben beschriebenen anderen Ausführungsformen als Gegenstandsdiapositiv bei der Erzeugung einer Hologrammaufzeichnung gemäss den anhand von Fig. 1 und 1A oder 4 und 4A beschriebenen generellen Verfahren.
Das Standard-Fernsehsignal am Eingang der elektronischen Verarbeitungseinheit nach Fig. 20 umfasst ein schmalbandiges Farbsignal, das auf einen Standard-Farbhilfsträger in der Nähe von 3,5 MHz aufmoduliert ist, ein im Bereich von O bis 4 MHz Ubertragenes Breitband-Leuchtdichtesignal sowie ein auf einen Träger von 4,5 MHz aufmoduliertes Tonsignal. Dieses Signal wird durch parallel geschaltete Bandpassfilter 373, 375 und 377 in die genannten drei Komponenten zerlegt. Das Ausgangssignal des Filters 373 mit dem Frequenzbereich 3 bis 4 MHz ist ein Farbsignal mit einem doppelten Seitenband von 0,5 MHz auf einem Träger von 3,5 MHz und ist mit S.3.5 bezeichnet. Das Signal am Ausgang des Filters 375 mit dem Frequenzbereich 0 bis 4 MHz umfasst sowohl das Farbsignal S3 5 als auch das Breitband-Leuchtdichtesignal und ist mit Ey bezeichnet. Das Farbsignal S) 5 hat in den einzelnen aufeinanderfolgenden Feldern jeweils eine andere Phase, wodurch eine unzulässige Verschlechterung des Leuchtdichtesignals Ey so klein wie möglich gehalten wird, da jeweils zwei aufeinanderfolgende Felder auf einem einzigen Bild 389 aufgezeichnet werden.
Das Signal am Ausgang des Filters 377 stellt die auf einem Träger von 4,5 MHz aufmodulierte Toninformation dar, die auf einem monochromatischen Filmdiapositiv zur holographischen Aufzeichnung nach den im folgenden beschriebenen Verfahren oder auf der Hologrammaufzeichnung durch sonstige geeignete Techniken aufgezeichnet werden kann.
Das Farbsignal S3.5 am Ausgang des Filters 373 wird in einem abgestimmten Modulator 381 in der Frequenz herabgesetzt, indem es mit einer 4,5 MHz-Welle gemischt wird und über ein Bandpassfilter 383 ein Differenz-Farbsignal S1.0 ausgewählt wird.
Das Farbsignal S1.0 enthält die gleiche Information wie das Signal S3.5, liegt jedoch jetzt mittig zu der niedrigeren Trägerfrequenz von 1,0 MHz. Das Signal S1.0 wird dann in einer geeigneten Stufe 385 mit einem aus einem Signalgenerator 387 stammenden Taktsignal von 0,333 MH gemischt. Die Stufe 385 gibt am Ausgang das gewünschte Signal SL ab, das in Gleichung (9) definiert ist, wobei der Farbträger ## 1,0MHz und die Taktsignalfrequenz #c 0,333 MHz betragen. Das Farbsignal SL wird optisch BIld für Bild auf dem Filmfiapositiv 371 aufgezeichnet. In ähnlicher Weise wird auch das Leuchtdichtesignal EY Bild für Bild auf einzelnen Bereichen des Films 371 aufgezeichnet. Beispielsweise wird ein bestimmtes Bild einer Farbinformation, das für ei'ü'e bestimmte Zeitdauer in dem Standard-Fernsehsignal aus der Quelle 370 vorhanden ist (und das einem einzelnen Bild eines Farbfilms entsprechen mag) auf dem Film 371 mit seiner Leuchtdichte-Komponente in einem Bereich 389 und seiner Farbkomponente in einem Bereich 391 aufgezeichnet. Die Umsetzung des hier gezeigten elektronischen Signals kann durch eine der verschiedenen bekannten Techniken erfolgen. Beispielsweise können die Signale EY und SL Kathodenstrahlröhren aussteuern, mit denen der Film 371 belichtet wird. Als weitere mögliche Alternative könnte der Film 371 mit einem schmalen Licht- oder sonstig########strahl abgetast### werden, der optische Veränderungen dari# ####rkt.
Die 4,5-MHz-Welle wird zur Verwendung in dem abgestimmtem Modulator 381 aus einer Kombination des Taktgenerators 387 sowie einem Signalgenerator mit genau 3,5 MHz über eine Kombination bekannter elektronischer Elemente gemäss Fig. 20 abgeleitet.
Eine von dem farbcodierten monochromatischen Diapositiv 371 nach einer der Techniken gemäss Fig. 1 und 1A oder Fig.
4 und 4A hergestellte Hologrammaufzeichnung 395 wird in einem Wiedergabegerät rekonstruiert, das mit seinen wesentlichen Elementen in Fig. 21 gezeigt ist. Die Hologrammaufzeichnung 395 wird durch den rekonstruierenden Strahl 87 hinter eine Maske 75 mit einer geeigneten Öffnung vorbeibewegt. Jedes kleine Hologramm auf der Afzeichnung 395 beugt das kohärente rekonstruierende Licht 87 so, dass zwei optische Bilder 397 und 399 entstehen. Das Bild 387 stellt ein Breitband-Leuchtdichtesignal dar, das demjenigen Bild entspricht, das von einem Bild der Farbinformation, beispielsweise dem Bereich 389 des farbcodierten Diapositivs 391 aufgezeichnet worden ist. Das Bild 399 enthält die Farbinformation eines Bildes aus der Farbinformation, wie sie beispielsweise auf dem Bereich 391 des Diapositivs 371 aufgezeichnet ist. Eine Bilddetektorröhre 401 ist so angeordnet, dass sie das Bild 397 empfängt, und in ein elektrisches Signal umsatzt. In ähnlicher Weise @@eine zweit Bilddetektorröhre@@@ das elektronisch @ b SL um.
@@@ Bandpa @@ 405 und 40 in das schmalbandig @ Farbsignal @@@ , und das @@signal @@ 0, MHz zerlegt.
Das Farbsignal S1 0 wird über einen abgestimmten Modulator 409 gegenüber seiner Trägerfrequenz von 1 MHz versetzt, wobei das Signal 1.O mit einer 4,5-MHz-Welle gemischt wird. Ein Bandpassfilter 411 wählt dasjenige von dem Modulator erzeugte Farbsignal aus, das auf einen Träger von 3,5 MHz aufmoduliert ist.
Das Leuchtdichtesignal Ey und das Farbsignal S3 5 sowie ein auf einen Träger von 4,5 MHz aufmoduliertes rekonstruiertes Tonsignal werden miteinander in einem Standard-Fernsehsignal-Coder 413 gemischt. Das Ausgangssignal des Coders ist ein Hochfrequenzsignal, das so moduliert ist, dass das Wiedergabegerät als Einheit ein Ausgangssignal aufweist, das mit einem Farbfernsehgerät kompatibel ist und von diesem über seine Antennenbuchse empfangen werden kann.
Die 4,5-MHz-Welle, die in dem abgestimmten Modulator 409 mit dem Farbsignal S?.0 gemischt wird, wird von dem Taktsignal mit 0,333 MHz erzeugt, wobei dieses Signal verdreifacht und dann mit einem beispielsweise von einem Quarz-Signalgenerator 415 erzeugten Signal von genau 3,5 MHz gemischt wird. Das Taktsignal dient dabei als Bezugsfrequenz, die in der Schaltung nach Fig. 21 Frequenzverschiebungen des Signals durch die optischen Elemente, wie sie insbesondere durch Unlinearitäten der Bilddetektorröhre 403 verursacht werden, kompensiert. Verschieben derartige optische Elemente die Frequenz des Farbsignals 5L in unerwünschter Weise, so wird auch die Frequenz des Taktsignals um einen proportionalen Betrag verändert, wodurch die Frequenz der dem abgestimmten Modulator 409 zugeführten Welle mit nominal 4,5 MHz modifiziert wird. Die Frequenzdifferenz zwischen dieser nominellen 4,5-MHz-Welle und der Trägerfrequenz des Signals S1,0 bleibt im wesentlichen konstant bei 3,5 MHz. Daher wird das Farbsignal S3 5 auf einem im wesentlichen konstanten Träger von 3,5 MHz gehalten.
Das anhand von Fig. 20 und 21 beschriebene holographische Farbaufzeichnungs- und Wiedergabesystem hat den Vorteil, dass die einzige erforderliche Signalverarbeitung in einer einfachen Verschiebung der Farbsignal-Trägerfrequenzen besteht. Die Trägerfrequenz von 3,5 MHz eines in einem Standard-Fernsehsignal vorkommenden Farbsignals wird auf eine Frequenz von 1,0 IHz reduziert, um die für die optischen Elemente, einschliesslich die Bilddetektorröhre 403 des Wiedergabegerätes nach Fig. 21, erforderliche Bandbreiteleistung zu vermindern. Die Bandbreite des Farbsignals beträgt weniger als 1,5 MHz, was etwa 100 Zeilen an einer Vidikon-Röhre oder einem sonstigen als Bilddetektorröhre 403 verwendeten Rastertast-Gerät entspricht. Da nur ein Farbträger und ein Taktträger zu dem optischen Signal überlagert werden, das auf dem Film 391 aufgezeichnet und auf der Aufzeichnung 395 holographisch aufgetragen wird, wird der für das optische System erforderliche dynamische Bereich minimal gehalten.
Die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung hat sich mit der Erzeugung einer holographischen Aufzeichnung von Fernsehinformation befasst. Zu dieser Aufzeichnung kann nach einer von mehreren Techniken Toninformation hinzugefügt werden. Beispielsweise können die bekannten Techniken der Magnetbandaufzeichnung zur Verwendung auf der Hologrammaufzeichnung angepasst werden, indem ein Streifen von magnetischem Material angefügt wird. Andere bekannte konventionelle Verfahren können verwendet werden; bevorzugt wird jedoch eine hier beschriebene Technik zur holographischen Aufzeichnung kontinuierlicher Toninformation, die bei der durch die holographische Fernsehtechnik ermöglichten langsamen Hologramm-Aufzeichnungsgeschwindigkeit einen Ton guter Qualität reproduzieren lässt. Ausserdem gestattet eine holographische Tonspur die Vervielfältigung von holographischen Aufzeichnungen in Massenproduktion in einem einzigen Schritt mit gleichzeitiger Aufzeichnung sowohl der Fernseh- als auch der Toninformation.
In Fig. 22, 22A und 22B ist ein spezielles Verfahren sowie eine Vorrichtung zur holographischen Aufzeichnung von Toninformation aus einer lichtmodulierten Tonspur eines gewöhnlichen fotografischen Films auf den dünnen Streifen einer Hologrammaufzeichnung dargestellt. Die hier erwähnte kontinuierliche holographische Erzeugung und Rekonstruktion des Tones ist allgemeiner in der von der gleichen Anmelderin gleichzeitig hinterlegten deutschen Patentanmeldung des Erfinders Daniel S. St. John mit dem Titel 1,Kontinuierliche holographische Aufzeichnung von Informationen" beschrieben und beansprucht.
Die Tonspur eines fotografischen Laufbildfilms ist zweidimensional und wird kontinuierlich als Helligkeits- oder Breitenschwankungen in Längsrichtung des Films aufgezeichnet. Es ist zweckmässig, diese Toninformation zu einem Streifen auf der holographischen Aufzeichnung zu komprimieren, die nur einen Bruchteil der Länge der Filmtonspur ausmacht. Dies wird durch ein bevorzugtes spezielles Verfahren der holographischen Aufzeichnung erreicht, bei dem sowohl die Filmtonspur als auch ein länglicher Hologrammdetektor jeweils in ihren Längsrichtungen auf gekrümmten Bahnen um eine gemeinsame Krümmungsachse angetrieben und mit kohärenten Licht-Wellenfronten beleuchtet werden, deren Krümmungszentrum im wesentlichen auf der besagten gemeinsamen Achse liegt. Gemäss Fig. 22 und 22A wird die Tonspur eines gewöhnlichen fotografischen Laufbildfilms 201 mit kohärenter Beleuchtung durch eine Öffnung 203 in einer lichtundurchlässigen Maske 205 beleuchtet. Der Laufbildfilm 201 wird an der Öffnung 203 in Eingriff mit einem um eine Drehachse 233 symmetrischen Antriebsrad 207 vorbeibewegt. Eine an dem Rad 207 ausgebildete Nabe 209 führt den Hologrammdetektor 211 an einer lichtundurchlässigen Maske 213 mit einer Öffnung 229 mit einer Geschwindigkeit vorbei, die ein Bruchteil der linearen Bewegungsgeschwindigkeit des Laufbildfilms 201 durch die Öffnung 203 ist, wobei dieser Bruchteil gleich dem Verhältnis der Radien r1/r2 ist.
Wird eine Beleuchtung mit einer kontinuierlichen Lichtwelle gewünscht, so sollte eine die Tonspur des Laufbildfilms durch die Öffnung 203 beleuchtende kohärente Licht-Wellenfront an allen Stellen in Bewegungsrichtung des Films gleiche Phase haben. In ähnlicher Weise sollte eine den Hologrammdetektor durch die Öffnung 229 hindurch beleuchtende kohärente Lichtwellenfront eines Bezugsstrahls an allen Punkten in Bewegungsrichtung des Hologrammdetektors gleiche Phase haben. Sind diese Einschränkungen innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Wellenlänge des Lichtes erfüllt, so kann das Rad 207 gedreht werden; um die Filmtonspur und den Hologrammdetektor während einer Belichtung ohne Schleierbildung in dem Hologramm relativ zu den kohärenten Beleuchtungsstrahlen in Bewegung zu setzen. Um die Bedingung in anderer Weise auszudrücken, sollten diese Beleuchtungsstrahlen Krümmung zentren haben, die mit der Drehachse 233 des Rades 207 innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Wellenlänge des Lichts zusammenfallen. Dieser Brennpunkt kann ein Punkt sein, eine Linie oder eine sonstige dazwischenliegende Intensitätsverteilung. Die erwähnte. Krümmung der Lichtwellenfront lässt sich für beide Strahlen durch eine einzelne sphärische oder zylindrische Linse oder auch für jeden gesteuerten Strahl durch eine eigene Linse erzielen.
Bei einer in Fig. 22 und 22A gezeigten bequemen Beleuchtungs-Konfiguration emittiert ein Laser 215 einen schmalen kohärenten Lichtstrahl, der durch ein aus konventionellen Elementen aufgebautes optisches System 217 zu einem im wesentlichen parallelen kohärenten Lichtstrahl 219 auseinandergezogen wird. Eine Zylinderlinse 221 formt einen Lichtstrahl 223, der in einer Richtung konvergiert, während er in einer dazu senkrechten Richtung parallel bleibt. Ein Teil des Lichtstrahls 223 durchsetzt die Öffnung 203 und beleuchtet die Tonspur des Laufbildfilms 201, die den Gegenstand der holographischen Aufzeichnung bildet.
Nach Passieren der Filmtonspur durchsetzt der die Information tragende Lichtstrahl 225 einen aus optischem Glas bestehenden Rand des Rades 207 und tritt an einer vertieften Fläche 227 des Randes aus, die so geformt ist, dass sie als Linse wirkt, die den informationshaltigen Strahl 225 auf die Öffnung 229 der Maske 213 richtet, wodurch der Strahl auf einen bestimmten Teil des Hologrammdetektors 211 zur Aufzeichnung trifft. Ein Teil des Lichtstrahls 223 verläuft direkt auf die Öffnung 229 inform eines Bezugsstrahls 231, der auf der Hologrammaufzeichnung 211 an der Öffnung 229 mit dem die Information tragenden Strahl 225 Interferenz bildet.
Eine bevorzugte linsenartige vertiefte Fläche 227 ist im Querschnitt in vergrössertem Maßstab in Fig. 22B gezeigt.
Der generell gekrümmte Abschnitt 251 dient dazu, die Form des informationsmodifizierten Strahls 225 zu steuern, um die gesamte Öffnung 229 bei Fehlen der Filmtonspur gleichmässig zu beleuchten. Die Krümmung der Wellenfront des mit der Information modifizierten Strahls 225 braucht zu der Drehachse 223 nicht in Beziehung zu stehen, da sich die Fläche 227 dreht und relativ zu dem Hologrammdetektor 211 fest bleibt. Das erhabene Linsenelement 251 ist unter einem Winkel zu dem gegenstandsmodifizierten Strahl 225 angeordnet und verändert daher die Richtung des Strahls gleichmässig.
Zusätzlich zu dem Linsenelement 251 kann eine periodisch verformte zerstreuende Struktur 253 vorgesehen sein, um eine holographische Tonspur zu erzeugten, die in Richtung quer zu ihrer Länge Redundanz aufweist. Werden die periodischen Vertiefungen der zerstreuenden Struktur 253 verwendet, so haben sie vorzugsweise parabolische Form. Die zerstreuende Struktur 253 erteilt dem informationsmodifizierten Strahl 225 eine Phasenvariation über eine seiner Dimensionen. Alternativ kann dem Strahl 225 über eine seiner Dimensionen hin eine periodisch variierende Intensitätsschwankung mitgeteilt werden, indem die zerstreuende Struktur 253 durch eine geeignete Medulationsstruktur ersetzt wird.
Sind die oben erwähnten Bedingungen hinsichtlich der Krümmung des Hologrammdetektors und der die Filmtonspur beleuchtenden.Strahlen erfüllt, so kann der Laser 215 eine kontinuierliche Welle aussenden und das Rad 207 mit gleichmässiger Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden, bis die gesamte Filmtonspur holographisch aufgezeichnet ist. Wegen der mechanischen Schwierigkeit, das Rad 207 innerhalb eines kleinen Bruchteils einer Wellenlänge des Lichts um die Achs 233 zu drehen, ist es jedoch oft von Vorzug, einen Laser 215 der Ausführungsform mit kurzen periodischen Impulsen zu verwenden, um die Radbewegung während jede Belichtungsimpulses effektiv zu stoppen. Die Impulsfrequenz des Lasers, die Öffnungsgrösse und die Winkelgeschwindigkeit des Rades 207 sind so koordiniert, dass die Kanten der aus den aufeinanderfolgenden Belichtungen sich ergebenden Hologramm-Tonspur gut passen, um Hochfrequenzrauschen infolge von Unregelmässigkeiten zwischen aufeinanderfolgenden Belichtungen zu vermeiden. Ausserdem sind diese Kanten so weit voneinander entfernt angeordnet, dass ein Rauschen beim Abspielen der Hologrammaufzeichnung auf einer unter dem Hochfrequenzbereich liegenden niedrigen Frequenz auftritt und daher ein Herausfiltern gestattet.
Ein alternatives Verfahren zur Verringerung der Anforderungen an die mechanische Stabilität des Rades 207 besteht darin, es intermittierend fortzuschalten, während ein kontinuierlich strahlender Laser durch einen Verschluss gesteuert wird, um jeweils eine Belichtung durchzuführen, wenn das Rad 207 stillsteht.
Die Grösse der Öffnung 229 in der in Fig. 22A gezeigten vertikalen Richtung ist durch die gewünschte Breite der holographischen Tonspur bestimmt, die bei einem Hologrammfilm von 4 mm Breite etwa 0,5 bis 1 mm beträgt. Die in Fig. 22 sichtbare minimale horizontale Abmessung der Öffnung 229 ist durch die gewünscht Auflösung des holographisch rekonstruierten Tonspurbildes definiert. Diese minimale Abmessung ist durch die Wellenlänge des Lichtes und die Differenz zwischen den Krümmungsradien r1 und r2 bestimmt. Wird ein pulsierender Laser verwendet, so ist diese Abmessung wahrscheinlich erheblich grösser als die durch die Auflösung bestimmte Minimaldimension. Die vertikale Abmessung der Öffnung 203 gemäss Fig. 22A ist durch die Grösse der FilmtDnspur bestimmt, die gewöhnlich 2 bis 3 mm breit ist. Die horizontale Dimension der Öffnung 203 gemäss Fig. 22 ist unkritisch, bestimmt jedoch die Anzahl effektiver Belichtungen, denen ein Bereich des holographischen Aufzeichnungsfilms 211 ausgesetzt wird. Das bevorzugte horizontale Mass der Öffnung 203 ist in Fig. 22 gezeigt und hat die gleiche Radiantenlänge, d.h. den gleichen Winkel, wie die Öffnung 229. Beide Öffnungen sollten apodisiert sein, um das Beugungsrauschen zu reduzieren.
Das Rad der Fig. 22 bis 22B bildet nicht die einzige zufriedenstellende Art der Aufzeichnung einer Filmtonspur als kontinuierliches längliches Hologramm; aus verschiedenen Gründen gebührt ihr jedoch der Vorzug. Dadurch, dass der Detektor 211 auf einer bogenförmigen Bahn gezogen wird, deren Krümmungszentrum mit dem Krümmungszentrum des Bezugsstrahls 231 im wesentlichen zusammenfällt, bilden sämtliche Teile des Bezugsstrahls im wesentlichen den gleichen Winkel von 900 mit der Bewegungsrichtung des Detektors 211. Der Vorteil davon besteht in der Möglichkeit, die entwickelte holographische Tonspur der Länge nach durch einen Bild-Rekonstruktionslichtstrahl zu führen, wobei sämtliche Teile des Rekonstruktionsstrahls den gleichen Winkel von 900 mit der Bewegungsrichtung des Hologramms bilden. Dadurch werden Schwankungen der Bildhelligkeit vermieden, wie sie in einem Detektor mit dicker Emulsion durch den Bragg-Effekt hervorgerufen werden, wenn andere Konfigurationen zur kontinuierlichen Hologrammaufzeichnung verwendet werden. Dadurch, dass der Detektor 211 auf einer kreisförmigen Bahn wn das Krümmungszentrum des Bezugsstrahls 251 gezogen wird, lässt sich ferner der vollständige Hologrammdetektor glätten und durch einen im wesentlichen parallelen Rekonstruktions-Lichtstrahl führen, um davon Bilder zu erhalten. Wie nachstehend erörtert, hat dies den Vorteil, dass sich das Hologramm-Wiedergabegerät vereinfacht.
Die Verwendung des anhand von Fig. 22 bis 22B beschriebenen Rades für die holographische Aufzeichnung einer Tonspur ist ausserdem deshalb von Vorzug, weil die Filmtonspur 201 und der Hologrammdetektor 211 in festem Abstand voneinander gehalten werden und weil Film und Detektor mit gleicher Winkelgeschwindigkeit durch den Lichtstrahl bewegt werden. Dadurch, dass sich die Filmtonspur 201 und der Hologrammdetektor 211 mit gleicher Winkelgeschwindigkeit bewegen, ist das Verhältnis ihrer Lineargeschwindigkeiten und damit das Verhältnis der von dem Film und dem Detektor zwischen intermittierenden Belichtungen zurückgelegten Entfernungen immer konstant. Um ein Hologramm zu erzeugen, von dem ein Bild mit gleichmässiger Vergrösserung rekonstruiert wird, müssen diese Verhältnisse während der gesamten Herstellung des Hologramms gleich dem Verhältnis der Abstände zwischen dem Kriimmungsmittelpunkt des Bezugsstrahls und den beleuchteten Teilen des Films und des Detektors sein. Diese Bedingung lässt sich durch andere Aufzeichnungstechniken nicht so leicht erfüllen.
Gemäss der in Fig. 22 bis 22B dargestellten Einrichtung kann ein kontinuierlicher holographischer Tonstreifen zusätzlich auf verfügbarem Raum jeder der hier etwa in Fig. 2, 6, 15 und 16 gezeigten Hologrammaufzeichnungen angebracht werden. Fig. 23 zeigt die holographische Video-Aufzeichnung der Fig. 16, wobei eine kontinuierliche Tonspur 249 von etwa 0,5 bis 1 mm Breite hinzugefügt ist.
Fig. 24 und 24A zeigen ein Wiedergabegerät, das nach einer bevorzugten Technik zur Rekonstruktion der Toninformation von einem kontinuierlichen Hologramm einer Filmtonspur arbeitet.
Ein schmaler paralleler Lichtstrahl 235 fällt durch die holographische Tonspur einer Hologrammaufzeichnung 211. Ein Teil dieses Strahls wird zu einem das Bild tragenden Strahl 236 gebeugt, während ein ungebeugter Strahl 238,in irgend einer bequemen Weise abgedeckt ist. Die Verwendung eines parallelen Rekonstruktionsstrahl zur Erzielung der Toninformation einer Hologrammaufzeichnung ist deshalb von Vorzug, weil sich ein solcher Strahl mit sehr wenig zusätzlicher Apparatur von dem Ausgang des Lasers 79 ableiten lässt. Der gewünschte Strahl 235 wird durch einen Strahlenteiler 250 und einen Spiegel 255 erzeugt.
Würde das in dem gebeugten Strahl 236 geformte Tonspurbild direkt verwendet werden, so könnte es sein, dass der sich ergebende Ton nicht adäquat ist, da dieses Bild nur so gross sein kann wie die Fläche des rekonstruierenden Strahls 235. Deshalb wird der gebeugte Strahl 236 durch eine bikonkave Zylinderlinse 237 in einer Richtung vergrössert und zu einem auseinandergezogenen gebeugten Strahl 241 geformt, der ein vergrössertes Bild auf eine zylindrische Maske 243 wirft. In der Maske 243 ist ein enger Schlitz 245 vorgesehen, hinter dem ein geeigneter Fotodetektor 247 angeordnet ist, der die hindurchtretende mittlere Lichtmenge in ein elektrisches Signal umwandelt. Das aus der Hologrammaufzeichnung 211 rekonstruierte Tonspurbild wird nur in Längsrichtung vergrössert, da die zu ermittelnden Bildschwankungen in Längsrichtung liegen. Es ist nicht erforderlich, Schwankungen des Tonspurbildes in der Breitenausdehnung festzustellen; daher ist eine VErgrösserung in dieser Richtung nicht vorgesehen, um eine kompaktere Wiedergabeeinheit zu ermöglichen. Ausserdem sind Aberrationen oder Verzerrungen des Tonspurbildes über die Breite, die daher rühren können, dass die Krümmung des rekonstruierenden Strahls 235 von der Krümmung des bei der Herstellung der holographischen Tonspur verwendeten Bezugsstrahls 231 verschieden ist, von geringer Bedeutung, da der Fotodetektor 247 das Licht über die Breite des Bildes mittelt.
Wie aus Fig. 24 und 24A ersichtlich, erfolgt die Rekonstruktion des Tones gleichzeitig mit der Farbfernsehinformation aus der gleichen Hologrammaufzeichnung. Gemäss der obigen Darstellung umfasst das kombinierte Fernseh- und Ton-Wiedergabegerät ein Farbfernsehsystem mit zwei Detektorröhren, wie es anhand von Fig.
17 beschrieben ist; selbstverständlich könnte eine derartige Rekonstruktion des Tones auch mit jedem der anderen beschriebenen speziellen Fernsehwiedergabegeräte kombiniert werden.
Zu beachten ist, dass die Hinzufügung des Tones nach dem erfindungsgemässen holographischen Aufzeichnungsverfahren das holographische Wiedergabegerät nur wenig kompliziert, wodurch es ein zuverlässiges und einfaches Gerät für den Hausgebrauch in Verbindung mit einem individuellen Farbfernsehgerät bleibt. In Fig. 25 sind Abwandlungen gezeigt, die ein sogar noch weniger kompliziertes Wiedergabegerät vermitteln. Danach emittiert eine (nicht gezeigte) kontinuierliche Laserquelle einen im wesentlichen kohärenten Lichtstrahl 263, der in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ohne optische Elemente auf diejenige Seite der sich kontinuierlich bewegenden Hologrammaufzeichnung 211 gerichtet wird, die der bei der Erzeugung des Hologramms beleuchteten Seite entgegengesetzt ist. Auf dieser entgegengesetzten Seite der Hologrammaufzeichnung 211 ist eine sphärische Linse 267 vor dem Fernsehkanal 268 angeordnet, deren Brechkraft und Anordnung derart ausgelegt sind, dass das (ungebeugte) Licht nullter Ordnung auf einen zur Rekonstruktion der Bilder mit der gewUnschten Vergrösserung entsprechend gelegenen Brennpunkt 269 fokussiert wird. Die im reellen Raum vorhandenen Bilder 177 und 179 werden auf einen Brennpunkt in einem Abstand von dem Hologramm 211 gesammelt, der im wesentlichen gleich dem Abstand zwischen dem Brennpunkt 269 des Lichtes nullter Ordnung und dem Hologramm 211 ist. Mit dem kohärenten Lichtstrahl 263 wird ausserdem eine holographische Tonspur 270 beleuchtet, und das dort gebeugte Licht wird durch die Zylinderlinse 237 zur Bildung eines Tonspurbildes 272 vergrössert, das nach der oben anhand von Fig. 24 und 24A beschriebenen Anordnung empfangen wird. Zur Vereinfachung der Herstellung können die Linsen 267 und 237 als einheitliche Struktur aus einem einzigen StUck von Kunststoff- oder sonstigem optischen Material mit den erforderlichen Brechungseigenschaften hergestellt sein. Aus Fig. 24 bis 25 ist zu entnehmen, dass die Rekonstruktionen der Fernseh-und Tonbilder gegeneinander versetzt sind, wobei die Geometrie bei der Erzeugung der Hologrammaufzeichnung so gewählt ist, dass sie dieses Ergebnis mit sich bringt.
Eine Modifikation der in Fig. 25 gezeigten geometrischen Anordnung für die Wiedergabe ist in Fig. 25A gezeigt. Nach einem der oben beschriebenen Verfahren wird eine Hologrammaufzeichnung 425 mit einer holographischen Tonspur 430 nahe der Mitte der länglichen Hologrammaufzeichnung 425 erstellt. Die Leuchtdichte-Information einer Gegenstandsszene wird dabei in einem Fernsehkanal 427 und die Farbinformation der gleichen Szene in einem Fernsehkanäl 429 aufgezeichnet. Die Tonspur 430 wird in der Mitte der Hologrammaufzeichnung 425 angeordnet, weil im allgemeinen von der Tonspur eine grössere Länge beleuchtet werden muss als von den Fernsehkanälen 427 und 429. Diese Anordnung macht es daher leichter, den kreisförmigen kohärenten Rekonstruktions-Lichtstrahl 263 zu verwenden. Wird der Hologrammdetektor 425 im Lichtstrahl 263 angeordnet, so wird das Licht in zwei Fernsehsignaleund ein Tonsignal gebeugt, die sämtlich ein Linsenelement 431 passieren, das dazu dient, ein Leuchtdichtesignal 433 und ein Farbinformationssignal 435 an gewünschten Stellen im Raum abzubilden. Ferner wird ein kleines Bild 437 des Tonsignals gebildet, das über eine zweite Linse 439 zur Erzeugung des Tonbildes 441 auf die gewünschte Grösse vergrössert wird. Die Linse 439 kann auch so geformt sein, däss sie einen Astigmatismus in dem Bild 437 korrigiert, der sich daraus ergibt, dass die Hologrammaufzeichnung 425 bei der Rekonstruktion eben ist, während der Bilddetektor bei der Erzeugung der Tonspur 431 über eine kreisförmige Bahn bewegt wurde Wird die längliche Hologrammaufzeichnung 211 der Fig.
24 bis 25 mit einem divergenten Bezugsstrahl gemäss Fig. 1 und 1A erzeugt, so wird zur Rekonstruktion vorzugsweise der in Fig.
24 und 24A gezeigte konvergente Bezugsstrahl verwendet, da sich die Bragg'sche Bedingung für dicke Emulsionen dann besser erfüllen lässt, wenn die Aufzeichnung 211 gemäss Fig. 25 mit einem parallelen Strahl 263 beleuchtet wird. Ist jedoch der Fernsehkanal 268 der Hologrammaufzeichnung 211 mit einem parallelen Bezugsstrahl gemäss den anhand von Fig. 4und 4A beschriebenen Techniken erzeugt worden, so wird vorzugsweise der parallele RekonstFuktions-Strahl 263 der Fig. 25 verwendet, da dabei wiederum die oben genannte Bedingung besser erfüllt wird.
Ein wichtiges Ziel der hier beschriebenen Techniken besteht in der speziellen Ausführungsform der Erfindung in der Möglichkeit, Kopien der Hologrammaufzeichnung zu erzeugen, die hohe Qualität und trotzdem geringe Kosten pro Aufzeichnung aufweisen. Die nach den hier beschriebenen Techniken erzeugten Hologrammaufzeichnungen sind generell auf einem fotografischen Silberemulsionsfilm oder einem sonstigen lichtempfindlichen Material mit hoher Auflösung aufgenommen. Diese Original-Hologrammaufzeichnungen dienen zur Erzeugung einer grossen Anzahl von Aufzeichnungskopien auf einem billigen lichtempfindlichen Material.
Diese Kopien werden dann zum Abspielen auf einem Heim-Fernsehempfänger gemäss den hier beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen an die Verbraucher verteilt.
In Fig. 26 und 26A ist eine Kopieranordnung für eine Hologrammaufzeichnung 212 gezeigt, die sowohl Farbfernsehinformationen als auch aufgezeichnete Toninformationen enthält, wobei die Fernsehinformationmit einem divergenten Bezugsstrahl gemäss Fig. 1 und 1A holographisch aufgezeichnet worden ist. Die Aufzeichnung 212 wird zusammen mit einem länglichen lichtempfindlichen Kopierdetektor bwz. Kopierempfänger 281 durch kohärentes Rekonstruktionslicht geführt. Die Original-Hologrammaufzeichnung 212 wird zwischen intermittierenden Belichtungen durch einen divergenten Strahl 287 um ein Stück fortgeschaltet, das gleich dem Vorschub zwischen den Belichtungen während der Erzeugung nach Fig.
1 und 1A ist. Ein kohärenter Lichtstrahl 283 passiert eine sphärische Linse 285 und ergibt den divergenten Strahl 287 zur Beleuchtung der Fernsehspur auf der Original-Hologrammaufzeichnung 212. Dem divergenten Lichtstrahl 287 wird eine Krümmung erteilt, die auf die Krümmung des zur Erzeugung der Fernsehspur verwendeten Bezugsstrahls bezogen ist, wobei der Strahl 287 die Hologrammaufzeichnung 212 von der gleichen Seite her beleuchtet. Ein paralleler kohärenter Lichtstrahl 293 beleuchtet die holographische Tonspur der Original-Hologrammaufzeichnung 212. Dabei ist zu beachten, dass die Tonspur auf eine Weise kopiert wird, die einfacher ist, als die Art, nach der die Tonspur des Originalhologramms erzeugt wurde, wobei mit einem Rad und einem divergierenden Bezugsstrahl gearbeitet wurde. Die Strahlen 283 und 293 werden am einfachsten von einer einzigen (nicht gezeigten) Laserlichtquelle nach den normalen optischen Techniken abgeleitet. Ein Teil der Intensität der Strahlen 287 und 293 wird gemäss der auf der Originalaufzeichnung 212 holographisch aufgetragenen Information zu virtuellen informationstragenden Strahlen gebeugt. Die die Information tragenden gebeugten Strahlen bilden mit den ungebeugten Intensitätsteilen der Lichtstrahlen 287 und 293 am Hologramm-Kopierdetektor 281 Interferenz und bilden dadurch am Kopierdetektor Beugungsbilder, die denen des Originalhologramms entsprechen und aufgezeichnet werden. Der Kopierdetektor 281 ist sehr nahe an der Hologrammaufzeichnung 212 angeordnet, so dass die Hologrammkopie die gleiche Blicköffnung wie die Originalaufzeichnung 212 hat. Die allgemeinen Prinzipien einer derartigen Hologramm-Kopiertechnik sind von Brumm in der Zeitschrift "Applied Optics, Band 5, Nr. 12 (Dezember 1966) Seiten 1946 bis 1947 sowie in der USA-Patentanmeldung Nr. 598 008 beschrieben.
Um die Kohärenzanforderungen die an die Lichtquelle zur Verwendung bei der Erzeugung des zum Kopieren einer Originalhologrammaufzeichnung benützten Rekonstruktions-Lichtstrahl, etwa der Strahlen 283 und 293 nach Fig. 26 und 26A, zu reduzieren, ist es zweckmässig, zwischen der Original-lIologrammaufzeichnung und dem licht empfindlichen Kopiermaterial sehr engen Kontakt herzustellen. In Fig. 26 ist eine Vakuumkammer 294 schematisch als Mittel zur Erzielung eines solchen engen Kontaktes dargestellt. über einen Auslass 296 wird in dieser Kammer ein Vakuum erzeugt. Eine derartige Vakuumkammer sollte derart konstruiert sein, dass der Druck im Bereich zwischen der Original-Hologrammaufzeichnung 212 und dem Kopiermaterial 281 ohne signifikante Reduzierung in sonstigen Bereichen abgesenkt wird. Eine Einrichtung, mit der sich dieses Ergebnis erzielen lässt, ist in der USA-Patentschrift Nr. 3 468 606 beschrieben.
Um Reflexionen zwischen der Hologrammaufzeichnung 212 und dem Kopiermaterial 281 so klein wie möglich zu machen, ist ein flüssiges Gatter dazwischen vorgesehen. Es entspricht einer allgemeinen Technik, die Hologrammaufzeichnung 212 und den Kopierdetektor 281 durch ein Flüssiggatter-Bad zu führen, um die Anwesenheit von Flüssigkeit zwischen diesen beiden Elementen sicherzustellen. In dem in Fig. 26 dargestellten Kopiersystem besitzt jedoch die Vakuumkammer 294 die Fähigkeit, sehr dichten Kontakt zwischen den beiden Filmen herzustellen, wobei es möglich ist, dass ein flüssiges Gatter über ein Rohr 298 dem Bereich zwischen den beiden Filmen zugeführt wird, kurz bevor diese in die VakuumRammer 294 hineingezogen und mit dem Rekonstruktionslicht belichtet werden. Damit sind die Probleme, ein Flüssiggatter-Bad derart zu erzeugen, dass die Filme hindurt hgezogen worden können, beseitigt.
In alternativer Weise kann auch der das Realraumbild tragende Strahl von dem Originalhologramm 212 rekonstruiert werden; der das virtuelle Bild führende Fernsehstrahl lässt sich jedoch am einfachsten rekonstruieren, da ein divergierender Strahl 287 bequemer zu verwenden ist.
Beim Rekonstruieren einer derart erzeugten Hologrammkopie beleuchtet der rekonstruierende Strahl bzw. die rekonstruierenden Strahlen diejenige Seite der Kopie, die der bei der Erzeugung beleuchteten Seite entgegengesetzt ist, mit einer Krümmung, die der Krümmung der beim Kopiervorgang benützten Strahlen ungefähr entgegengesetzt ist. Die hier etwa anhand von Fig; 24 bis 25 beschriebenen, Verfahren und Einrichtungen zum Rekonstruieren einer Original-Hologrammaufzeichnung sind auch für die Rekonstruktion einer Hologrammaufzeichnungskopie 281 anwendbar, die wie beschrieben erzeugt worden ist.
Die in Fig. 26 gezeigte Kopinanordnung ist einfach und kompakt, da die Ton- und Fernsehspuren gleichzeitig bei Rekonstruktion von einer einzigen Lichtquelle kopiert werden. Die Ton-und Fernsehspuren können jedoch auch unabhängig voneinander zu untoreohiedlichen Zeiten und Bit verschiedenen Liohtquellen kopiert werden.
Es besteht grosse Flexibilität in der Konbination der in den verschiedenen Schritten zum Auslesen der Information auseiner Hologrammkopie benützten Wellenlängen für das Licht und Materialien für den Kopierdetektor. Die Original-Hologrammaufzeichnung 211 kann auf einem lichtempfindlichen Film mit hoher Auflösung mit kohärentem Licht einer Wellenlänge #1 erzeugt werden, die in Verbindung mit dem lichtempfindlichen Film so gewählt ist, dass sie eine Original-Hologrammaufzeichnung höchster Qualität ergibt. Bei diesem Film kann es sich beispielsweise um einen Eastman-Kodak-Film 649F oder einen Agfafilm 8E75 handeln, wobei die optimale Lichtwellenlänge 1 im sichtbaren Bereich liegt. Diese Original-Hologrammaufzeichnung wird dann mit Licht einer Wellenlänge #2 kopiert, die in Verbindung mit der Empfindlichkeit des Kopierdetektors gewählt ist. Ein bevorzugter Kopierdetektor besteht in einem lichtempfindlichen monomeren System, das bei Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlung oder sichtbarem Licht im kurzwelligen (blauen) Bereich des Spektrums polymerisiert, ist ist also nicht gleich X1 und da der Original-Hologrammdetektor eine Emulsion endlicher Dicke (etwa 7>i beim Kodakfilm 649F und bei. Agfatilm 8X75) hat, sollte die Geometrie für das Kopieren bezüglich der Bragg'schen Beugungseffekte optimal gemacht werden. Die optimale Kopiergeometrie ist so beschaffen, dass die Bragg'schen Bedingungen erfüllt werden, wenn das Originalhologramm mit der Kopierwellenlänge X2 rekonstruiert wird.
Die Krömmung der rekonstruierenden Strahlen 287 und 293 und ihr Schnittwinkel alt der Originalaufzeichnung 212 sind so gewählt, dass sie zu den Krümmungen und Schnittwinkeln des Bezugsstrahls, der zur Erzeugung der Original-Hologrammaufzeichnung verwendet wurde, in der gleichen Beziehung stehen, wie die Lichtwellenlängen #1 1 und #2 . Diese Beziehungen, die die Bragg'schen Bedingungen optimal erfüllen, sind durch Anwendung der Theorie der dicken Hologramme abgeleitet worden, wie sie von Leith und anderen in dem Aufsatz "Holographic Data Storage inThree-Dimensional Media" in der Zeitschrift "Applied Optics", Band 5, August 1966, diskutiert worden ist.
Bei dicken Hologrammen hat die Bildintensität ein Maximum, wenn die Bragg'schen Winkelbedingungen erfüllt sind, die eine Funktion der Geometrie bei der Erzeugung und des Wellenlängenverhältnisses zwischen den Verfahren bei der Erzeugung und Rekonstruktion sind. Sind die Bragg'sche Bedingung und die Gittergleichung erfüllt, so ist festgestellt worden, dass i+#r worin # = dem Winkel zwischen dem das gebeugte Bild tragenden Strahl und der Normalen auf dem Hologramm während der Rekonstruktion des Hologramms; ei = dem Winkel zwischen dem das Hologramm beleuchtenden Strahl und der Normalen auf dem Hologramm während der Rekonstruktion des Hologramms; = dem Winkel des Bezugsstrahls mit der Normalen auf dem Hologramm während der Erzeugung des Hologramms; dem Winkel des Gegenstandstrahls mit der Normalen 5 auf dem Hologramm während der Erzeugung des Hologramms Wird nun das Originalhologramm mit einer Wellenlänge X 2 kopiert, so ist derjenige Winkel des Rekonstruktionsstrahls, der die Bildintensität maximal macht, aus Gleichung (10) sowie der Bragg'schen Bedingung bestimmt, sodass wobei p #1/#2 ist.
Diese Beziehungen gelten für ebene Wellen. Falls der Bezugsstrahl eine endliche Krümmung hat, ist die optimale Krümmung des Rekonstruktionsstrahls durch den Ausdruck bestimmt, worin r1 und r2 die radialen Abstände der scheinbaren Punktquelle des Bezugsstrahls bei der Erzeugung bzw. des beleuchtenden Strahls bei der Rekonstruktion einerseits und dem Hologramm andererseits sind.
Je grösser ferner die Dicke der Emulsion der Original-Aufzeichnung ist, desto kleiner muss die Differenz zwischen und )<2 sein, weil andernfalls eine erhebliche Schwankung der Bildintensität leber das Bildfeld hin entsteht. Mit einer Detektordicke von 7 # und einem Gegenstands- bzw. Bildfeld-Ausmass von 25° ist die durch eine Wellenlängenänderung von #1 = 6328 Å auf X o = 3500 A erzeugte Intensitätsänderung nicht signifikant.
Es ist aus verschiedenen Gründen von Vorzug, die ursprüngliche Original-Hologrammaufzeichnung auf fotopolymerem Material mit einer Lichtwellenlänge im ultravioletten oder nahe dem sichtbaren Bereich zu erzeugen. Wird dann das polymere Originalhologramm auf den polymeren Kopierdetektor kopiert, so besteht keine Wellenlängenänderung, und daher bietet die Original-Hologrammaufzeichnung kein Problem. Ein weiterer Vorteil der Verwendung eines fotopolymeren Materials für d3 e die Original-Hologramm-Aufzeichnung besteht darin, dass die davon bei ultravioletten oder nahezu sichtbaren Wellenlängen hergestellten Kopien keinerlei Rauschen zeigen, wie es auf einer durch Silberkörner einer herkömmlichen Silberemulsion verursachten Lichtstreuung beruht.
Wie oben beschrieben, wird die Wellenlänge beim Kopieren wegen der Empfindlichkeit des bevorzugten Kopier-Detektormaterials im Ultravioletten gewählt. Bei dem bevorzugten photopolymeren Kopiermaterial sind ultroviolette Quellen kohärenter Strahlung erforderlich. Beispiele für derartige Lichtquellen umfassen Ultraviolettlaser, etwa Argon-, Krypton-, Neon-, Kadmium- und Doppelfrequenz-Rubinlaser sowie Quecksilberbogen-Lichtquellen.
Die Geometrie der Kopieranordnung gemäß Fig. 26- unß 26A wird etwas verändert, wenn der Fernsehkanal der Hologrammauf-zeichnung gemäß der oben anhand von Fig. 4 und 4A beschriebenen Technik mit einem parallelen. Bezugsstrahl hergestellt worden ist. Fig.
26B zeigt diese Modifikation in Draufsicht. Eine Original-Hologrammaufzeichnung 345 enthält einen Fernsehkanal, der gemäß der Technik nach Fig. 4 und Fig. 4A mit einem parallelen Bezugs strahl aufgezeichnet worden ist. Nach den oben beschriebenen Techniken ist ferner auch ein holographischer Tonkanal darauf aufgezeichnet.
Die maximale Helligkeit der einander mehrmals gebeugten Lichtstrahlen wird aus einer derartigen Hologrammaufzeichnung aus den Fernseh-und Tonkanälen durch Beleuchtung mit einem parallelen Lichtstahl erhalten. Dieses Kopierverfahren ist daher deshalb bequem, weil ein einzelner paralleler kohärenter Lichtstrahl 347 dazu verwendet werden kann, beide Kanäle der Original-EIologrammaufzeichnung 345 zu beleuchten, um die holographische Information auf einen lich-t;-empfindlichen Kopierdetektor 349 zu betragen. Der Detektor 349 besteht vorzugsweise aus einem Polymer, wie es oben bezüglich des Kopierdetektors 281 beschrieben worden ist, und wird nach Belichtung in der gleichen Weise wie der polymere Kopierdetektor 281 entwickelt bzw. verarbeitet, wie dies im folgenden beschrieben ist. Nach dem Entwickeln wird die ologramm-opieaufzeichnung 79 vorzugsweise mit einem parallelen Rekonstruktions-LicEltstrahl von derjenigen Seite her beleuchtet, die der beim Kopiervorgang exponierten Seite entgegengesetzt ist, um die Information zu rekonstruieren, wie es oben anhand von Fig. 4B und 25 beschrieben wurde. Eine zwischen den 3 primären Stufen der Ilerstellung eines Originals, der Herstellung einer Kopie und der Rekonstruktion von Bildern von der Kopie auftretende Änderung der Lichtwellenlänge stellt ein geringeres Problem dar, wenn durchwegs parllele Lichtstrahlen beiitzt werden, da die Bragg'sche Bedingung besser erfüllt werden kann. Außerdem läßt sich mit einem einzelnen parallelen Strahl, der direkt von einer Laserquelle erzeugt werden kann, leichter arbeiten. Zusätzlich kann eine Ilologrammaufzeichnung 345, die mit parallelem Bezugsstrahl hergestellt worden ist, auf einen Kopierdetektor 349 kopiert werden, indem eine kontinuierliche Bewegung durch einen effektiv kontinuierlichen Lichtstrahl 347 stattfindet. Intermittierende Belichtungen sind nicht erforderlich, wie dies der Fall sein mag, wenn zur Erzeugung einer Originalaufzeichnung und ihrer Kopien ein divergenter Strahl verwendet wird, da die Aufzeichnung 347 und der Kopierdetektor 349 durch den Lichtstrahl 347 in einer Ebene im wesentlich gleichmäßiger Phase gezogen wird.
Die gemäß der obigen Beschreibung erfolgten Hologrammkopien können mit den verschiedensten kohärenten Lichtquellen rekonstruiert werden. Die Wellenlänge x3 des Rekonstruktionslichtes in einem Heim-Wiedergabegerät wird nach der Verfügbarkeit billiger und in Massenproduktion herstellbarer kleiner Laser ausgewählt. Dazu gehören Helium-Neon-Gaslaser (6328 Å), Argen-Gaslaser (5146 und 4880 A) und Kadmium-Gaslaser (4450 k). Zur Rekonstruktion von Fernsehbildern kann der Laser kontinuierlich oder mit einer Impulsfrequenz betrieben werden, die hoch genug ist, daß sie vom Standpunkt der Empfindlichkeit der Bilddetektorröhre effektiv kontinuierlich ist. Zur Rekonstruktion von Tonbildern arbeitet der Laser vorzugsweise kontinuierlich. Die Dicke des lichtempfindlichen Kopierdetektors wird für eine bestimmte Wellenlängenänderung zwischen Herstellung der Kopie und ihrer Rekonstruktion ausgewählt. Handelt es sich bei der Hologrammkopie um eine Wiedergabe mit A3 = 6328 A (sichtbar) nach Kopieren bei A2 = 3500 A (ultraviolett), so sollte der polymere Detektor ein empfindliche Schicht mit einer Dioke von etwa 10 W1 oder weniger haben. Bei dieser Dicke und dieser Wellenlängenänderung ist die Dämpfung der Bildintensität nicht signifikant.
Das Kopieren von Hologrammen bei einer Wellenlänge, die von derwenigen Wellenlänge verschieden ist, bei der das Hologramm ursprünglich hergestellt worden ist, erzeugt in dem rekonstruierten Bild Abermtionen. Derartige Abermtionen werden jedoch durch Verkleinerung der Abmesssungen des Hologramms minimal. Bei den Äberationen handelt es sich in der Reihenfolge abnehmender Abhängigkeit von der Hologrammöffnung um die sphärische Aberration, die Koma, den Astigmatismus, die Bildfeldwölbung und die Verzerrung bzw. Verzeichnung. Die ersten vier Aberrationen oder Bildfehler vergrößern die Größe der Brennpunkte in dem Bild, während der Bildfehler der Verzerrung oder Verzeichnung dazu führt, daß die Bildpunktean anderen Stellen erscheinen als es den jeweiligen Punkten des Gegenstandes entspricht, ohne jedoch die Größe der Brennpunkte zu beeinflussen.Die Verzerrung ist außerdem keine Funktion der Hologrammgröße.Bei den erfindungsgemäßen Verfahren und bei einer Hologrammabmessung von etwa 1 mm ist nur die Verzerrung signifikant, die durch optische Mittel oder - im Falle der Aufnahme mittels einer Fernsehkamera - durch elektronische Mittel in dem Fernseh-Wiedergaegerät korrigiert werden kann.
Eine geeignete Gruppe von Polymeren, aus denen das Material für die Kopierdetektoren 281 und 349 gewählt werden kann, bildet eine fotopdymerisierbare Masse, die eine nach dem Additionsmechanis mus polymerisierbare, äthylenisch ungesättigte monomere Verbindung oder ein Gemisch solcher Verbindungen enthält. Diese Masse ist in der Lage, ein hochpolymeres, durch freie Radikale eingeleitetes Kettenreaktions-Additionspolymerisat sowie einen kleinen Anteil, bezogen auf das Gewicht der monomeren Verbindung eines freie Radikale erzeugenden Polymerisations-Initiatorsystems, das durch astinische Strahlung aktivierbar ist, zu bilden. Beispiele für monomere Verbindungen sind in den USA-Patentschriften Nr. 2760863, 2927022, 3261686 und 3380831 beschrieben.
Beispiele für die Polymerisations-Initiatorsysteme finden sich in den USA-Patentschriften Nr. 2760863 und 2951758 sowie in der französischen Patentschrift Nr. 1481819.
Bei dem bevorzugten Kopierverfahren wird die Original-Holtgrammaufzeichnung mit Ultraviolettstrahlung beleuchtet, um, wie oben erörterte auf dem Kopierdetektor ein neues Streifenmuster zu erzeugerS.
Der photopolymere Detektor ist für aktinische Strahlung empfindlich, und das holographische Interferenzmuster wird auf dem Detektor dadurch aufgezeichnet, daß das Monomer in den Bereichen der erzeugenden Interferenz der kohärenten Strahlung polymerisiert wird. Nach der Belichtung wird das unbelichtete Monomer polymerisiert, wobei es entweder absichtlich mit einer Strahlung belichtet wird oder indem nur gestattet wird, daß es dem Sonnenlicht oder einem sonstigen Umgebungslicht ausgesetzt wird.
Man könnte erwarten, daß dies eine gleichmäßige Verteilung von vollständig polymerisiertem Monomer erzeugt und dadurch das holographische Streifenmuster gelöscht wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß das polymere Material ein Streifenmuster über seine Tiefe hin beibehält und ein permanentes Phasen-Hologramm erzeugt wird.
Es ist theoretisch dargelegt worden, daß während und nach der holographischen Belichtung eine oder mehrere Komponenten des Materials in den unbelichteten Bereichen zwischen den Streifen des Beugungsmusters in die polymerisierte Masse der Streifen ohne Weiterverarbeitung hineindiffundieren. Nach dieser Diffusion wird das verbleibende Monomer polymerisiert, indem der Detektor weiterverarbeitet wird, was angrenzende Bereiche mit unterschiedlichen Brechungsindices ergibt.
Außerdem ist ein geringes Oberflächenrelief vorhanden; die während der Rekonstruktion erzeugte Haupt-Phasenänderung resultiert jedoch aus der Brechungsindex-Änderung innerhalb der Masse des Detektors und nicht aus dem Oberflächenrelief. Die relativen Anteile an der Bildstärke aus dem Volumeneffekt einerseits und aus dem Oberflächenrelief andrereseits sind dadurch bestimmt worden, daß das rekonstruierte Bild mit und ohne einem Flüssiggatter an der Relief-Fläche gemessen wurde. Ohne das flüssige Gatter ist das rekonstruierte Bild dabei das Ergebnis der Phasenänderungen aufgrund des Volumen- und Oberflächeneffektes, während mit dem flüssigen Gatter das gebeugte Bild ausschließlich auf dem Volumeneffekt beruht. Diese Messungen bestätigen, daß das Beugungsbild in erster Linie durch Beugung innerhalb des Volumens des Hologramms erzeugt wird.
Gemäß Fig. 26 wird ein Teil des lichtempfindlichen Detektors 281 eines Photopolymertyps, der mit den von den Rekonstruktions-Strahlen 287 und 293 erzeugten Beugungsmustern belichtet worden ist, durch eine entsprechende Vorrichtung, etwa eine Aufwickelspule 295, aus den Beleuchtungsstrahlen herausgezogen. Ein Nachbelichtungskammer 297 mit hochintensiven Quecksilberlampen 299 kann an einer derartigen Stelle vorgesehen sein, daß ein Bereich des photopolymeren Detektors 281 einige Sekunden nach Belichtung mit dem Beugungs-Streifenmuster durch die Kammer 297 gezogen wird.
Die Ultwiolettkoxponeni des von den Quecksilberlampen abgegebenen Lichtes polymerisiert das restliche Monomer des Detektorbereichs, wodurch die darauf afgezeichneten Beugungsmuster fixiert werden. Die Verzögerung von einigen Sekunden zwischen der Belichtung eines Bereichs des photopolymeren Detektors mit dem Beugungsmuster und der Nachbelichtung bildet eine Zeitspanne für die Diffusion, die wie oben erwähnt für notwendig erachtet wird.
Die resultierende Hologrammkopie-Aufzeichnung erscheint transparent, ist jedoch gemäß der aufgezeichneten holographischen Information phasenmoduliert. Anstelle der oben erwähnten bevorzugten Gruppe von Polymeren können auch andere Detektormaterialien verwendet werden. Beispielsweise kann ein Photopolymermaterial benützt werden, bei dem es sich etwa um das Monomer und das Polymerisations-Initiatorsystem handelt, wie es von Close und anderen in der Zeitschrift nApplied Physics Letztes', Nr. 14, Seiten 159 bis 160 ( 1.März 1969) beschrieben ist. Auch ein thermoplastisches Material von der.- Att, wie es von Urbach Und Meier in der Zeitschrift "Applied Optics", Nr. 5 (1966) Seite 666, beschrieben ist, läßt sich verwenden. Möglich sind auch photochromatische Materialien, wie sie von Kirk in der Zeitschrift "Applied Optics, Nr. 5 (1966) Seite 1684, beschrieben sind.
Weiterhin sind Photoresist-Materialien anwendbar, wie sie von Sheridon in der Zeitschrift "Applied Physics Letters", Nr. 12 (1968), Seite 316, und von Shankoff in der Zeitschrift "Applied Optics", Nr. 7 (1968), Seite 2101, beschrieben sind.
Die geringen Kosten und die Einfachheit des Betriebs mit Quecksilberlampen machen diese als Quelle für ultraviolettes Kopierlicht zweckmäßig. Dabei kann ein Schmalband-Interferenzfilter verwendet werden, um eine ultraviolette Linie der Quecksilberlampen auf etwa 20 A zusammenzuziehen. Die unvollkommene Kohärenz der Strahlung aus ultravioletten Quellen, wie sie Quecksilberlampen darstellen, wird dadurch kompensiert, daß die lichtempfindliche Schicht des Kopierdetektors während der Belichtung unmittelbar auf die entwickelte:Emulsion einer Original-Hologramm-Aufzeichnung slegt wird. Es ist also allgemein bei jeder Kopieranordnung von Vorzug, die Original-HologrammNfzeichnung und d lichtempfindliche Kopiermaterial mit ihren jeweiligen Emulsionen einander zugewandt anzuordnen.
Zur Herstellung im wesentlichen punkt- oder linienförmiger Lichtquellen, wie sie gemäß Fig. 27 verwendet werden können, sind bestimmte Typen von Quecksilberlampen zweckmäßig. Eine effektive punkt- oder linienförmige Quecksilberquelle 301 beleuchtet die Original-Hologramm-Aufzeichnung 212 mit einem divergenten Lichtstrahl 303. Ein Kopierdetektor 305, vorzugsweise ein photopolymerer Detektor, wird dadurch mit dem auf der Original-Aufzeichnung 212 enthaltenen Beugungsmuster belichtet. Nach diester Belichtung wird der Kopierdetektor 305 durch Quecksilberlampen 307 in der oben anhand von Fig. 24 erörterten Art und Weise nachbelichtet.
Die Bahn, auf der die Original-Aufzeichnung 212 und der Detektor 305 durch den Lichtstrahl 303 geführt werden, ist so berechnet, daß die Helligkeit des von der Aufzeichnung 212 gebeugten Lichtes durch Erfüllen der Bragg'schen Bedingung maximal ist. Die Fernseh- und Tonspuren der Hologramm-Aufzeichnung 212 müssen unter Umständen getrennt belichtet werden, wobei die Quelle 301 unterschiedlich angeordnet wird; oder es wird eine einzige Stellung der Lichtquelle 301 mit einer Linse verwendet, die die Lichtkrümmung für die Fernseh- und die Tonspur justiert. Sind entweder die Tonspur oder die Fernsehspur oder beide Spuren auf der Hologramm-Aufzeichnung 212 mit einer Bezugsstrahlung erzeugt worden, deren Strahlen in Längsrichtung senkrecht auf das Hologramm auftreffen, so wird die Quelle 301 der Fig. 27 an der Krümmungsachse der gekrümmten Bahn angeordnet, auf der die Hologramm-Aufzeichnung 212 und der Kopierdetektor 305 bewegt werden.

Claims

Ansprüche

(,1 Verfahren zur Erzeugung einer Hologramm-Aufzeihnung mit einer Vielzahl von Einzelhologrammen, die zur sequentiellen Wiedergabe angeordnet sind, jeweils ein eigenes Stück einer zweidimensionalen Information enthalten und einen unabhängigen Oberflächenbereich auf der Hologramm-Aufzeichnung belegen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß ein Stück der zweidimensionalen Gegenstandsinformation mit einem kohärenten Lichtstrahl beleuchtet und dadurch ein informationsmodifizierter Strahl erzeugt wird, daß dieser modifizierte Strahl derart auf eine Hologrammöffnung konvergiert wird, daß die zweidimensionale Gegenstandinformation optisch ins IJnendliche gerückt wird, wobei die Öffnung eine Fläche hat, die wesentlich kleiner ist als die zweidimensionalen Abmessungen der Information, und unmittelbar hinter der Öffnung ein Hologrammdetektor angeordnet ist, uns daß gleichzeitig auf die Öffnung ein paralleler Bezugsstrahl gerichtet wird, der mit dem Informations-Beleuchtungsstrahl kohärent ist und den informations-modifizierten Strahl unter einem endlichen Winkel schneidet, wodurch ein Interferenzmuster zur Aufzeichnung auf dem Detektor gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß der Bezugsstrahl derart relativ zu dem Detektor orientiert wird, dan seLne Strahlen im wesentlichen senkrecht zu der für die Bildrekonstruktion bestimmten Richtung auf den Detektor fällt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, da durch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Öffnung apodisiert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Hologrammdetektor hinter der Öffnung transportiert und in ein Flüssigbad eingetaucht wird, das von mindestens einem transparenten Fenster im Weg.des informations-modifizierten Strahls und des Bezugsstrahls vor ihrer Interferenz am Hologrammdetektor gehalten wird, wobei die Flüssigkeit einen derartigen Brechungsindex gegenüber dem Licht hat, daß Lichtreflexionen an der Ausgangsfläche des transparenten Fensters und am Hologrammdetektor minimal werden.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g ek e n n z e i c h n e t, daß der kohärente Informations-Beleuchtungstrahl vor dem Auftreffen auf die Gegenstandsinformation derart phasenmoduliert wird, daß die Information mit kohärentem Licht beleuchtet wird, das gleichmäßige Amplitude und über die Belechtungsfläche eine sich rasch ändernde relative Phase aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß der kohärente Informations-Beleuchtungsstrahl dadurch modifiziert wird, daß in ihm ein Dispersionsmedium angeordnet wird, das im wesentlichen gleichmäßige Lichtamplituden-Transmission aufweist und auf seiner einen Seite periodisch sich ändernde Oberflächendeformationen im wesentlichen parabolischer Form aufweist, wobei das Medium in dem Beleuchtungsstrahl derart angeordnet wird, daß die deformierte Oberfläche der zweidimensionalen Information unmittelbar gegenübersteht.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß als Detektormaterial ein Material mit einer photopolymerisierbaren Masse verwendet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß kohärentes Licht im ultravioletten Bereich verwendet wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, g e k e n n -e e i c h n e t durch den zusätzlichen Schritt, daß die Hologramm-Aufzeichnung und ein zweiter Hologrammdetektor ohne gegenseitige Bewegung durch einen im wesentlichen parallelen kohärenten Lichtstrahl geführt werden, der zuerst auf die Hologramm-Aufzeichnung unter einem Winkel auftrifft, bei dem er zum größten Teil gebeugt wird, wobei die Aufzeichnung und der zweite Detektor mit einem Abstand von mehreren Lichtwel -lenlängen derart angeordnet werden, daß der gebeugte Teil des parallelen Lichtstrahls mit einem ungebeugten Teil des gleichen Strahls an dem zweiten Detektor Interferenz bildet und dadurch eine Hologramm-Aufzeichnungs-Kopie geformt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, g e k e n nz e i c h n e t durch den zusätzlichen Schritt, daß die Hologramm-Aufzeichnung und ein photopolymerisierbarer Hologrammdetektor ohne gegenseitige Relativbewegung durch einen ultravioletten kohärenten Strahl derart geführt werden, daß -die Vielzahl der Einzelhologramme auf den photopolymerisierbaren Detektor kopiert wird.

11. Verfahren nach anspruch 10, g e k e n n z e i c h n e t durch den weiteren Schritt, daß der photopolymerisierbare Hologrammdetektor dadurch wiedergegeben wird, daß er durch einen parallelen kohärenten Rekonstruktions-Lichtstrahl geführt wird, der eine Wellenlänge im sichtbaren Bereich hat und mit dem Detektor einen Winkel bildet, bei dem der größtmögliche Teil des Rekonstruktionsstrahls in eine das gewünschte Bild tragende Wellenfront gebeugt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Einzelhologramme auf der Aufzeichnung längs einer ersten geraden Linie in Richtung der bei der Rekonstruktion beabsichtigten Bewegung erzeugt werden, wobei jedes Hologramm Bildinformation enthält und die jeweils benachbarten Hologramme berührt, und daß ferner Toninformation auf der Aufzeichnung längs einer zu der ersten Linie parallelen zweiten geraden Linie holographisch aufgezeichnet wird, wobei ein Bezugsstrahl verwendet wird, der in Längsrichtung der beiden Linien parallel verläuft.

13. Verfahren zur Erzeugung einer Ilologramm-Aufzeichnung mit einer Vielzahl von Einzelhologrammen, die jeweils ein eigenes Stück einer zweidimensionalen Information enthalten und einen unabhängigen Flächenbereich auf der Aufzeichnung belegen, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Erzeugung jedes Einzelhologramms ein Stück einer zweidimensionalen Gegenstandsinformation mit einem kohärenten Lichtstrahl beleuchtet wird und dadurch ein informationsmodifizierter Strahl erzeugt wird, daß dieser modifizierte Strahl auf eine individuelle Hologrammöffnung zu konvergiert wird, die so angeordnet ist, daß die gesamte Öffnung bei Fehlen der zweidimensionalen Gegenstandsinformation mit im wesentlichen gleichmäßiger Intensität beleuchtet wird, wobei die Öffnung eine im wesentlichen kleinere Fläche hat als die zweidimensionale Abmessung der Gegenstandsinformation und unmittelbar hinter der Öffnung ein lichtempfindlicher Hologrammdetektor angeordnet ist, urxldaß gleichzeitig auf die Öffnung ein Bezugsstrahl gerichtet wird, der mit dem Informations-Belichtungsstrahl kohärent ist, diesen unter einem endlichen Winkel schneidet, auf den tlologrammdetektor mit einer Wellenfront auftrifft, deren Krimunungsradius im wesentlichen gleich dem effektiven Abstand zwischen dem Gegenstandsdiapositiv und dem Hologrammdetektor ist, und außerdem relativ zu dem Detektor derart orientiert ist, daß sämtliche Strahlen im wesentlichen senkrecht zu der für die Wiedergabe bestimmten Bewegungsrichtung des Detektors orientiert wird.

14. Verfahren nach Anspruch 13, g e k e n n z e i c h n e t durch den zusätzlichen Schritt, daß die Hologramm-Aufzeichnung und ein zweiter Hologrammdetektor ohne gegenseitige Relativgeschwindigkeit durch einen kohärenten Lichtstrahl derart geführt werden, daß der Strahl zuerst die Hologramm-Aufzeichnung trifft, um die Vielzahl der Einzelhologramme auf den zweiten Hologrammdetektor zu kopieren, wobei die Lichtquelle intermittierend arbeitet, um jeweils ein Hologramm ohne Relativbewegung zwischen Aufzeichnung und Strahl zu belichten.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß für den zweiten Hologrammdetektor ein photopolymerisierbares Material verwendet wird und ein kohärenter Lichtstrahl mit einer Wellenlänge innehalb des ultravioletten Bereichs benützt wird.

16. Wiedergabegerät für eine längliche holographische Aufzeichnungskopie mit einer Vielzahl von der Länge nach angeordneten Einzelhologrammen, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Bilddetektorröhre (96), die ein zeitlich variierendes elektronisches Signal (97) der Intensitätsschwankungen eines auf einer lichtempfindlichen Fläche auftretenden Bildes (91) durch Abtasten der Fläche erzeugt; eine Laserquelle (79), die einen für den Bilddetektor kontinuierlich erscheinenden, im wesentlichen parallelen kohärenten Lichtstrahl (335) erzeugt, eine Einrichtung (69, 71, 73), die die längliche holographische Aufzeichnung (325')der Länge nach mit gleichförmiger Geschwindigkeit durch den im wesentlichen parallelen kohärenten Lichtstrahl führt, wobei ein Teil dieses Lichtes als Bildträgerstrahl (89) gebeugt wird, eine Einrichtung (37) mit einer Linse zur derartigen Steuerung des gebeugten Strahls, daß dieser Bilder im realen Raum auf der lichtempfindlichen Fläche der Bildetektaröhre erzeugt, sowie eine elektronische Schaltung (99) zur Verarbeitung des elektronischen Signals in eine Form, die für einen eimfernseh-Empfänger zur Wiedergabe des rekonstruierten Bildes annehmbar ist (Fig. 3, 3A, 4B).

17. Wiedergabegerät nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Einrichtung zur Steuerung des gebeugten Lichtstrahls eine Linse (337) umfaßt, die im Weg des gebeugten Strahls auf derjenigenj Seite der holographischen Aufzeichnung (325') angeordnet ist, die der von dem parallelen Strahl (335) beleuchteten Seite entgegengesetzt ist..

18. Wiedergabegerät nach Anspruch 16 oder 17, g e k e n n -z e i c h n e t durch derart je Anordnung der Laserquelle (79), daß der parallele Strahl (335) auf die längliche Aufzeichnung (325') senkrecht zur Länge der Aufzeichnung auftrifft.

19. Längliche flexible Hologramm-Aufzeichnung, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine Vielzahl von der Länge der Aufzeichnung (35) nach ausgebildete Polymermasse-Phasenhologramme (67; 171; 173, 175 ) von denen jedes ein Bild einer Fernsehinformation enthält, in seitlicher Berührung mit den jeweils benachbarten Hologrammen angeordnet ist und die Eigenschaft aufweist, daß sich das hellste Bild durch Beleuchtung mit einer parallelen kohärenten Strahlung einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich rekonstruieren läßt (Fig. 2, 15, 16, 23).

20. Verfahren zur Erzeugung von Kopien eines lichtdurchlässigen länglichen Trägers mit einer Schicht aus Silberemulsion oder einem photopolymerisierbaren Material, in der mittels eines auf den Träger senkrecht zu seiner Längsrichtung auftreffenden t3ezugsstrahls Information holographisch aufgezeichnet ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Aufzeichnung sowie ein photopolymerislerbarer Kopieriietek-tor in möglichst nahem Kontakt mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch einen kohärenten Rekonstruktionsstrahl gezogen werden, der zuerst auf die Aufzeichnung trifft, dessen Strahlen senkrecht zur Länge der Aufzeichnung verlaufen und der eine Länge der Aufzeichnung beleuchtet, die wesentlich kleiner ist als die Gesamtlänge der zu kopierenden Aufzeichnung, wobei die kohärente Strahlung eine Wellenlänge hat, für die der photopolymerisierbare Kopierdetektor empfindlich ist; und daß der Kopierdetektor der Länge nach durch ein unmoduliertes Strahlungsfeld gezogen wird, das die Wellenlänge der kohärenten Strahlung umfaßt, so daß die einzelnen Abschnitte des Kopierdetektors einige Sekunden nach Verlassen des Bereiches des kohärenten Rekonstruktionsstrahls der unmodulierten Strahlung unterworfen werden, wobei eine holographische Aufzeichnungskopie erzeugt wird.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der kohärente Rekonstruktionsstrahl mit der Aufzeichnung in einer derartigen Richtung bezüglich ihrer Breite zum Schnitt gebracht wird, daß ein gebeugter Energies-trahl mit möglichst honer Intensität erzeugt wird.

22. Verfahren zur Rekonstruktion einer gemäß dem Verfahren nach AnsprllcEl 21 erzeugten Hologramm-Aufzeichnungs-Kopie, dadurch g e k e n n z e 1 c h ri e t, daß (lie Aufzek:llrlungskopie mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch einen kontinuierlichen kohärenten Lichtstrahl einer Wellenlänge im sichtbaren Bereich gezogen wird, wobei der Strahl die Kopie in Längsrichtung senkrecht trifft und bezüglich ihrer Breite mit der Kopie einen derartigen Winkel bildet, daß ein gebeugter Bildträger-Lichtstrahl mit möglichst großer Intensität erzeugt wird, wobei der Wellenlängen-Unterschied zwischen dem kohärenten Rekonstruktionsstrahl zur Erzeugung der Aufzeichnungskopie und dem kohärenten Lichtstrahl zur Rekonstruktion von Bildern von der Kopie geringer ist als diejenige Differenz, die bei einer bestimmten Dicke der photoplymerisierbaren Schicht auf dem Kopierdetektor signifikante Intensitätsschwankungen in dem rekonstruierten Bild ergibt.

23. Vorrichtung zur Herstellung von Kopien einer länglichen Hologramm-Aufzeichnung, die über ihre Länge eine Vielzahl von einander berührenden, mit einem paSlelen Bezugsstrahl erzeugten Einzelhologrammen mit jeweils einem eigenen Infon-.

mationsteil enthält, g e k e n n z e i c h n e t durch eine Einrichtung, die die Hologramm-Aufzeichnung (212) mit gleichmäßiger Geschwindigkeit durch eine Kopierstation führt; eine Einrichtung, die einen länglichen photopolymeren Hologramm-Kopierdetektor(281)mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Hologramm-Aufzeichnung an der Laserstation vorbei führt; eine Einrichtung (294) zur Erzeugung eines Vakuums zwischen der Hologramm-Aufzeichnung und dem Kopierdetektor, das dazu dient, während des Passierens der Kopierstation den Detektor in innigem Kontakt mit der Hologramm-Aufzeichnung zu halten; eine Einrichtung, die einen kohärenten Strahl (293) erzeugt und derart auf die Hologramm-Aufzeichnung richtet, daß sämtliche Strahlen des kohärenten Strahls die Aufzeichnung in Richtung ihrer kontinuierlichen Bewegung senkrecht treffen, um dadurch Licht auf den Kopierdetektor zu beugen; sowie eine in der Bahn des länglichen photopolymeren Kopierdetektors angeordnete Einrichtung (297) mit unmoduliertem Licht zur Belichtung des Detektors mindestens für einige Sekunden nach seiner Belichtung mit dem gebeugten Lichtstrahl.

24. Verfahren zur Erzeugung eines eine farbige optische Information enthaltenden Hologramms, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß die farbige optische Information in mehrere Komponenten verlegt wird, die Leuchtdichte- und Farbkomponenten-Signale umfassen; daß die Leuchtdichter und die Farbkomponenten-Signale auf einem lichtempfindlichen Schwarzweiß-Material derart aufgezeichnet werden, daß jede Komponente getrennt zurückgewinnbar ist, wobei ein farbkodiertes Diapositv gebildet wird; und daß ein Hologramm des farbkodierten Diapositivs mit monochromatischem kohärenten Licht erzeugt wird.

25.Verfahren nach Anspruch 24, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß bei der Aufzeichnung die Leuchtdichte-Komponente in einem ersten Bereich des lichtempfindlichen Materials und die Farbkomponente in einem zweiten eigenen Bereich des Materials aufgezeichnet werden.

26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die farbige optische Information in ein breitbandiges Leuchtdichte- Komponentensignal und ein Farbkomponentensignal mit drei schmalbandigen Farbsignalen zerlegt wird.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die farbige optische Information ein räumlich ausgedehntes zweidimensionales Farbdiapositiv umfaßt, und daß die Zerlegung der Information in ein Farbkomponenten-Signal mit drei schmalbandigen Farbsignalen dadurch erreicht wird, daß nacheinander drei optische Filter mit je einer eigenen Farbe in dem Weg eines das Farbdiapositiv passierenden Lichtstrahls angeordnet werden, um drei Grundfarbensignale zu bilden, die dann durch ein optisches System geführt werden, das eine Frequenzebene und ein in dieser Ebene angeordnetes Raumfilter mit einer Öffnung zur Begrenzung der Bandbreite jedes Farbsignals aufweist.

28. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß zur Aufzeichnung des Farbkomponentensignals in dem zweiten Bereich des lichtempfind1ichn Materials 3erles der drei schmalbandigen Farbsignale vor der Aufzeichnung auf eine eigene Trägerfrequenz aufmoduliert wird.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß zur Aufzeichnung des Farbkomponentensignals in dem zweiten Bereich des lichtempfindlichen Materials der Bereich mit jedem der schmalbandigen Farbsignale in optischer Form zeitlich nacheinander belichtet wird, wobei jedes Signal auf seine eigene Trägerfrequenz aufmoduliert Wird, indem jeweils im Weg des betreffenden optischen Signals ein Gitter mit periodischen Intensitätsänderungen angeordnet wird, wobei die Perioden der einzelnen Gitter voneinander verschieden sind.

30 Verfahren nach Anspruch 26, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß zur Aufzeichnung des Farbkomponentensignals in dem zweiten Bereich des lichtempfindlichen Materials das Material mit den drei schmalbandigen Farbsignalen der Reihe nach derart belichtet wird, daß ein Signal der Form EI cos u3L-t -t EQ cos WQt aufgezeichnet wird, wobei EI und FQ jeweils durch eine Kombination der schmalbandtgen Grundfarbensignale gemäß den FCC-Normen bestimmt sind, #I und #Q eigene Trägerfrequenzen sind und t die Zeit ist.

51. Verteilen nacEI Anspruch, dadurch g e k n e t, daß zur Aufzeichnung de Farbkompon dem zweiten Bereich des lichtempfindlichen Materials das Material mit den drei schmalbandigen Farbsignalen der Reihe nach derart belichtet wird, daß ein Signal der Form (Er - Ey) cos wt + (Eb - Ey) cos Wt aufgezeichnet wird, worin Er und Eb zwei der schmalbandigen Farbsignale sind, Ey das Leuchtdichte-Signal, W eineTrägerfrequenz und t die Zeit ist.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß als farbige optische Information ein zeitlich variierendes elektronisches Farbfernsehsignal gemäß den FCC-Normen verwendet wird und zur Aufzeichnung des Farbkomponentensignals im zweiten Bereich des lichtempfindlichen Materials ein Farbwertsignal gemäß den FCC-Normen aufgezeichnet wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß als elektronisches Signal der farbigen optischen Information ein auf einer Hilfsträgerfrequenz übertragenes Farbwertsignal gemäß den FCC-Normen verwendet wird und zur Aufzeichnung des Farbkomponentensignals in dem zweiten Bereich des lichtempfindlichen Materials die Hilfsträgerfrequenz in einen niedrigeren Frequenzbereich verschoben wird.

34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß in dem zweiten Bereich des lichtempfindlichen Materials außerdem ein Taktsignal aufgezeichnet wird, dessen Frequenz als ganzzahliger Faktor in der verschobenen Hilfsträgerfrequenz enthalten ist.

35. Verfahren zur-Erzeugung einer Hologramm-Aufzeichnung mit mehreren Einzelbildern mit farbiger optischer Information, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß auf einem länglichen Hologrammträger eine Vielzahl von einander berührenden Hologrammen gebildet wird, wobei jedes einzelne Hologramm aus einem einzelnen Bild einer farbigen optischen Information gemäß dem Verfahren nach Anspruch 25 hergestellt wird.

36 Verfahren nach Anspruch 35, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einzelhologramme unter Verwendung eines parallelen außeraxialen Bezugs strahls hergestellt werden, der derart auf das Hologramm fällt, daß seine Strahlen in Längsrichtung des Hologramms senkrecht verlaufen.

37. Verfahren zur Rekonstruktion eines Bildes mit vollfarbiger optischer Information, das auf einem nach Anspruch 25 erzeugten Hologramm aufgezeichnet ist, dadurch g e k e n nz e i c h n e t, daß kohärentes Licht einer einzigen Farbe auf das Hologramm gerichtet wird'um dadurch ein optischer Bild des monochromatischen Filmdiapositivs zu rekonstruieren, wobei Leuchtdichte- und Farbsignale räumlich getrennt sind; daß das optische Bild in zeitlich variierende elektronische Leuchtdichte- und Farbsignale umgesetzt wird; und daß die zeitlich variierenden Signale elektronisch zur Eingabe an einem Farbfernsehgerät zur Darstellung der vollfarbigen optischen Information verarbeitet werden.

38. Verfahren zur Erzeugung eines Hologramms mit einem Bild für farbige optische Information, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die farbige optische Information in drei Schmalband-Farbkomponenten zerlegt wird, daß diese Komponenten irX einem gemeinsamen Bereich eines lichtempfindlichen chwarzweiß-Materials derart aufgezeichnet werden, daß davon eine Wiedergabe der farbigen optischen Information rekonstruiert werden kann, wobei ein farbkodiertes Diapositiv gebildet wird; und daß ein einzelnes Hologramm von dem farbkodierten Diapositiv mnit kohärentem Licht erzeugt wird, 39. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß zur Aufzeichnung der gemeinsame Bereich des lichtempfindliche Materials mit jeweils immer einer Schmalband-Farbkomponente beleuchtet wird, um ein bestimmtes zusammengesetztes Signal aufzuzeichnen, daß mindestens eine Belichtung Uber ein Gitter mit Intensitätsvariationen gleichmäß-iger Periode und anschließend eine 13elichtung durch das gleiche Gitter gemacht wird, wobei das Gitter bei der zweiten Belichtung gegenüber dem lichtempfindlichen Material um eine halbe Periode aus seiner Stellung während der ersten Belichtung versetzt wird.

4eJ. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Schmalband-Farbkomponenten optisch auf den gemeinsamen Bereich des lichtempfindlichen Materials durch ein optisches System mit einer Frequenebene abgebildet werden, wobei während der ersten Belichtung in der besagten Ebene ein Raumfilter mit einer Öffnung angeordnet wird.

41. Wiedergabegerät für eine aus einer Farbinformation hergestellte Hologramm-Aufzeichnung, wobei mindestens eine Komponente auf eine Trägerfrequenz aufmoduliert ist, g e k e n nz e i c h n e t durch eine monochromatische und räumlich kohärente Lichtquelle ; eine Einrichtung, die die Hologrammaufzeichnung (35) im Weg des Lichtstrahls (87) hält, um ein monochromatisches Bild (153) der modulierten Farbinformation in einem gebeugten Lichtstrahl zu rekonstruieren; eine in dem gebeugten Lichtstrahl angeordnete Einrichtung (155) zum Empfang des monochromatischen Bildes und zur Erzeugung mindestens eines zeitlich variierenden elektronischen Signals (157) dieses Bildes; eine mit der Empfangseinrichtung elektrisch verbundene Einrichtung (159, 161, 163) zum Demodulieren des bzw. der elektronsichen Signale; sowie eine mit der Demodulatoreinrichtung elektrisch verbundene Einrichtung zur Erzeugung eines zusammengesetzten elektrischen Signals, das zur Aussteuerung eines Apparates mit einer Farbkatodenstrahlröhre zur Wiedergabe der Farbinformation geeignet ist (Fig. 12) 42. Wiedergabegerät nach Anspruch 41, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t, daß die Demodulatoreinrichtung mindestens ein elektronisches Bandpassfilter (159, 161, 163) mit einer Frequenz-Durchlasskennlinie umfaßt, die bezüglich derjenigen Trägerfrequenz zentriert ist, auf die mindestens eine Komponente der Farbinformation vor der Erzeugung der Hologrammaufzeichnung aufmoduliert worden ist.

43. Wiedergabegerät für eine Hologramm-Aufzeichnung, die aus räumlich verteilten Leuchtdichte- und Farbkomponenten einer vollfarbigen Information hergestellt ist, g e k e n n -z e i c h n e t durch eine monochromatische und räumlich kohärente Lichtquelle; eine Einrichtung, die die Hologrammaufzeichnung (35; 395) im Weg des Lichtstrahls (87) hält, um in einem gebeugten Lichtstrahl räumlich getrennte monochromatische Bilder (177, 179; 397, 399) der Leuchtdichte-und Farbsignalkomponenten zu rekonstruieren; zwei in dem gebeugten Strahl angeordnete Bilddetektorröhren (181, 183; 401, 403), von denen eine (181; 401) zum Empfang des Leuchtdichte-Bildes und die andere (183; 403) zum Empfang des Farbkomponenten-Bildes dient, und die von dem auftreffenden monochromatischen Bild ein zeitlich variierendes elektronisches Signal erzeugen; sowie eine mit den Bilddetektorröhren elektrisch verbundene Einrichtung zur Erzeugung eines zusammengesetzten elektrischen Signals, das zur Aussteuerung eines Apparates mit einer Farbkatodenstrahlröhre zur Rekonstruktion der vollen Farbinformation geeignet ist (Fig. 1i;21).

44. Wiedergabegerät nach Anspruch 43 für eine Hologramm-Aufzeichnung einer vollfarbigen Information, die räumlich in eine Leuchtdichte-Komonente und eine Farbkomponente zerlegt worden ist, wobei die Farbkomponente drei auf jeweils eigene Trägerfrequenzen aufmodulierte monochromatische Primärfarbenelemente umfaßt, dadurch g e k e n n z e i c hn e t, daß die an die Bilddetektorröhren (181, 183') elek--trisch angeschlossene Einrichtung drei direkt mit einer (187 ) der Röhren verbundene elektronische Bandpassfilter (186, 187, 188) umfaßt, von denen jedes bezüglich derjenigen eigenen Trägerfrequenz zentriert ist, auf die ein Primärfarbenelement der Farbkomponente vor der Erzeugung der Hologramm-Aufzeichnung aufmoduliert worden ist.

45. Wiedergabegerät nach Anspruch 43 für eine Hologramm-Aufzeichnung einer vollfarbigen Information, wobei ein Leuchtdichte-Komponentensignal und ein Farbwertsignal in optischer Form räumlich getrennt voneinander vorliegen, das Farbwertsignal auf einen Hilfsträger aufmoduliert ist, dessen Frequenz niedriger liegt als die Hilfsträgerfrequenz für Farbwertsignale nach den FCC-Normen und das aufgezeichnete Farbwertsignal zusätzlich ein Taktsignal umfaßt, dessen Frequenz ein in der Hilfsträgerfrequenz enthaltener ganzzahliger Faktor ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die mit den Bilddetektorröhren (401, 403) elektrisch verbundene Einrichtung zwei direkt mit der besagten anderen Röhre (403) verbundene elektronische Bandpassfilter (405, 07/ umfaßt, von denen eines (405) das Farbwertsignal auf dem Hilfsträger und das andere (407) das Taktsignal hindurchläßt, das dazu dient, die Frequenz eines zum Anheben des Farbwertsignals auf die Hilfsträgerfrequenz für Farbwertsignale nach den FCC-Normen von etwa 3,5 MHz verwendeten Modulationssignals zu steuern.

46. Holographische Aufzeichnung, g e k e n n z e i c h n e t durch ein längliches Aufzeichnungselement (35) aus einem flexiblen Film mit einer Vielzahl von der Länge nach aneordneten einander berührenden Einzelhologrammen (131, 171 ) von denen jedes ein eigenes Stück einer vollfarbisich gen Information enthält, daßtTdurch einen einzigen monochromatischen und räumlich kohärenten Lichtstrahl derart rekonstruieren läßt, daß zwei räumlich getrennte monochromatische Bilder entstehen, von denen eines der Leuchtdichte-Komponente und das andere der Farbkomponente des genannten Stückes der vollfarbigen Information entspricht.

47. Holographische Aufzeichnung nach Anspruch 46, dadurch g ek e n n z e i c h n e t, daß jedes Hologramm (171) zur Rekonstruktion eines Farbkomponentenbildes dient, das drei auf jeweils eigene Raumträgerfrequenzen aufmodulierte, einander überlagerte monochromatische Signalbilder für die Primärfarben umfaßt.

48. Holographische Aufzeichnung, g e k e n n z e i c h n e t durch ein längliches Aufzeichnungselement (55) aus flexiblem Film mit zwei paKlelen Reihen t173, 175) von des Länge nach angeordneten und einander berührenden Einzelhologrammen, wobei jedes Einzelhologramm in der einen Reihe (173) eine Leuchtdichte-Komponente eines Stückes von Farbinformation und jedes Einzelhologramm in der anderen Reihe (175) eine Farbkomponente des Informationsstücks enthält.

L e e r s e i t e