DE2101871C3 - Holographisches Abbildungsverfahren - Google Patents
Holographisches AbbildungsverfahrenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Holographisches Abbildungsverfahren, bei dem ein entsprechend der Bildinformatiort eines Objekts räumlich modulierter kohärenter
Lichtstrahl als Objektstrahl von der einen Seite her auf eine dünne, transparente fotohärtbare Schicht und
gleichzeitig ein zum Objektstrahl kohärenter Bezugsstrahl von der anderen Seite her auf die Schicht
gerichtet wird, bei dem dann die belichtete fotohärtbare Schicht unter Bildung vines Oberflächen-Reliefmusters
entwickelt wird, und bei dem zur Rekonstruktion des Bildes das Reliefmuster mit einer dem Bezugsstrahl
oder dem unmodulimen Teil des Objektstrahls in Geometrie und Einfallswinkel gleichen Rekonstruktionswelle beleuchtet wird.
In einem Artikel von Denisyuk in Soviet Physics-Doklady, Nr. 7, Seite 543 (1962) ist angegeben, wie ein
Hologramm durch Bestrahlung einer dicken fotographischen Emulsion mit einem optischen Stehwellenfeld
erzeugt wurde. Das optische Stehwellenfeld wurde durch Interferenz von an einem Objekt reflektierten
Licht mit einem in dazu entgegengesetzter Richtung verlaufenden Bezugsstrahl erzeugt. Die fotographische
Emulsion zeichnete die Bäuche des Wellenfeldes in Form von Silberablagcrungcn auf. Diese Silberablagerungen dienten als Reflexionsfläche zur Rekonstruktion
des Objektwellenfeldes.
In Applied Physics Letters, Vol. 12, S. 316-318, (1968)
ist ausgeführt, daß einander benachbarte Stehwellenflächen einen Abstand von ungefähr einer halben
Wellenlänge haben und in ihrer Form nahezu identisch sind. Es kann dann damit gerechnet werden, daß
Grenzbedingungen entsprechend einer einzigen isolierten Stehwcllcnfläche erhalten werden, wenn die
Fragmente von Slehwcllenflächen isoliert werden, die innerhalb des Abstandes zwischen zwei parallelen
Ebenen angeordnet sind, welche einen Absland von ungefähr einer halben Wellenlänge zueinander haben.
Ein solches Hologramm hai eine Lichtwirkung und reflektiert ähnlich wie ein gcblazcles Beugungsgitter
eine maximale Lichlmengc in einer einzigen Beugungsordnung. Es ist mil Vertiefungen versehen, deren
Verlauf den Stehwellcnflächen entspricht.
Derartige Hologramme können auch durch Bestrahlung einer auf Glas befindlichen dünnen Phololackschicht mit hoher Auflösung erzeugt werden. Das
Entwicklungsverfahren für Photolack besteht in einer vorzugsweisen Auflösung entweder bestrahlter oder
nichtbestrahlter Bereiche, was von der jeweiligen Art des verwendeten Materials abhängt. Zur Auflösung
wird eine Kntwickiungsfliissigkcit verwcndcl. Auf diese
21 Ol 87t
Weise werden nur die Stehwellenflächen in der äußeren
Halbwellenschicht des Photolacks isoliert. Eine Auflösung bis zu einer größeren Tiefe wird durch die
Unlöslichkeit der bereits isolierten Stehwellenflächen verhindert, s
Bei Beschichtung mit Aluminium erhält man Hologramme, die sich wie gute geblazete Beugungsgitter
verhalten. Bei Licht mit einer Wellenlänge von 4880 Angströmeinheiten (entsprechend der Wellenlänge bei
der Bestrahlung) beugen sie zumindest 73% des reflektierten Lichtes in der 1. Ordnung, 26% in der 0.
Ordnung und weniger als 1% in der — 1. Ordnung.
Das letztgenannte holographische Abbildungsverfahren ist auch aus der DE-OS 19 24695 bekannt. Gemäß
diesem bekannten Verfahren wird eine entsprechend is einem Objekt modulierte kohärente Strahlung auf die
eine Oberfläche einer fotohärtbaren Schicht gerichtet, auf deren anderer Oberfläche ein mit dieser Strahlung
phasengleicher kohärenter Bezugsstrahl gerichtet wird, wodurch in und an den Oberflächen ein Stehwellen-Interferenzrnuster
und ihm entsprechende Änderungen der Lösbarkeit der fotohärtbaren Schicht erzeugt
werden.
Bei dem erstgenannten Verfahren besteht ein Nachteil darin, daß bei der Rekonstruktion das auf das
Hologramm gerichtete Licht von einer jeden der in der dicken Fotoemulsion entwickelten Interferenzflächen
ein Teil des Lichtes absorbiert wird, so daß nur ein geringer Teil zur Bilderzeugung zur Verfügung steht.
Infolgedessen wird nur ein Bruchteil des zur Rekonstruktion
verwendeten Lichtes zur Bilderzeugung genutzt.
Bei den beiden letztgenannten Verfahren besteht ein Nach eil darin, daß das zur Rekonstruktion verwandte
Licht kohärent sein muß und eine Wellenlänge haben sollte, die normalerweise der bei der Herstellung des
Holoj ramms verwandten ähnlich ist.
De' Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das
eingangs genannte Verfahren zu verbessern, um ein Hologramm erzeugen zu können, welches leicht
vervielfältigt und mit einer beliebigen Lichtquelle, die Licht verschiedener Wellenlängen abgibt, rekonstruiert
werden kann, wobei die Wiedergabe des Hologramms mit nur einer oder mehreren Rekonstruktionswellenlängen
gewährleistet ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabt dadurch gelöst, daß als zu belichtende fotohärtbare Schicht eine Schicht
mit einer unregelmäßig rauhen Oberfläche verwendet wird, wobei sich auf der rauhen Seite der Schicht ein
Medium mit bei der Wellenlänge des Aufnahmelichts gleichem Brechungsindex wie die Schicht befindet,
dessen von der Schicht abgewandte Oberfläche glatt und regelmäßig geformt ist.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das für
die Rekonstruktion verwandte Licht nicht in einer Weise kohärent sein muß, wie es für ein normales
Hologramm erforderlich ist, da das erfindungsgemäße geblazetes Hologramm nur auf Licht innerhalb eines
schmalen Frequenz- oder Wellenlängenbandes anspricht. In vorteilhafter Weise kann aufgrund des w)
erfindungsgemäßen Verfahrens ein Bild mit einer einzigen Wellenlänge erzeugt werden, wenn es mit einer
Lichtquelle mit Licht mehrerer Wellenlängen beleuchtet wird. Ferner kann auch ein mehrfarbiges Bild erzeugt
werden, wenn das etfindungsgemäße Hologramm mit »r>
Licht mehrerer Wellenlängen beleuchtet wird. Hierfür sind keine besonderen Fi!,'Vr oder Filtervorrichtungen
notwendig, wie es noch beschrieben wird. Wie andere geblazetes Hologramme haben die nach der Erfindung
hergestellten Hologramme nur reliefartig ausgebildete Informationsflächen und können mechanisch nachgebildet
werden.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können Hologramme derart hergestellt und entwickelt werden,
daß eine große Menge willkürlich verteilter Oberflächenregelmäßigkeiten
(Rauschen) den auf der Hologrammfläche aufgezeichneten Informationen überlagert ist. Bei Bestrahlung mit weißem Licht werden alle
Farben willkürlich gestreut (wie bei einem Mattglas) mit Ausnahme derjenigen Farbe, die dem zur Herstellung
des Hologramms verwendeten Laser entspricht. Dadurch ergibt sich ein rekonstruiertes Bild mit geringem
Rauschen mit dieser bestimmten Farbe, wobei gleichzeitig die Eigenschaften eines guten geblazeten Hologramms
beibehalten sind, da der größte Teil des gebeugten Lichtes in der positiven ersten Ordnung
erscheint.
Hologramme mit einer einzigen ausgesonderten Wellenlänge können ähnlich wie normale geblazete
Hologramme hergestellt werden, jedoch mit den folgenden Unterschieden. Anstelle der Isolation von
Fragmenten der Stehwellenflächen im Raum zwischen zwei parallelen Flächen mit einem Abstand von
ungefähr einer halben Wellenlänge werden die Fragmente der Stehwellenflächen im Raum zwischen zwei
nahezu identischen, willkürlich angeordneten Flächen isoliert, die einen Abstand von nahezu einer halben
Wellenlänge haben. Ferner muß das Material auf beiden Seiten dieses Aufzeichnungsvolumens, das mit einer
Seite an einer Fläche dieses Aufzeichnungsvolumens gebunden und mit der anderen Seite durch eine ebene,
sphärische oder zumindest nicht willkürlich ausgebildete Fläche begrenzt ist, durch die das Bestrahlungslicht
tritt, denselben oder nahezu denselben Brechungsindex für das zur Bestrahlung verwendete Licht haben wie das
lichtempfindliche Material des AufzeichnungFvolunens. Nach der Bestrahlung wird das für die Anpassung des
Brechungsindex verwendete Material von der einen Fläch": des lichtempfindlichen Materials entfernt, und
die erzeugte holographische Reliefstruktur wird durch geeignete Entwicklung isoliert. Sie wird dann ,normalerweise
mit einem stark reflektierenden Material beschichtet, beispielsweise mit Aluminium, wodurch sich
eine hohe Rekonstruktionswirkung ergibt.
Bei Beleuchtung mit weißem Licht durch die ebene oder spährische oder zumindest nicht willkürlich
ausgebildete Fläche des Materials hindurch, auf dem die holographische Reliefstruktur aufgezeichnet wird, wird
nur ein Licht eine Wellenfront ähnlich derjenigen der Erzeugung des Hologramms rekonstruieren, dessen
Wellenlänge gleich oder nahezu gleich der Wellenlänge des zur Aufzeichnung des Hologramms verwendeten
Lichtes ist. Das übrijrs Licht wird willkürlich gestreut.
Das durch ein solches Hologramm mit weißem Licht erzeugte Bild erscheint dann nur mit derjenigen
Wellenlänge, die zur Erzeugung des Hologramms verwendet wurde.
Die Wellerlängenselektionseigenschaft solcher Hologramme
ergibt sich aus der besonderen Grenzbedingung, die durch die willkürlich ausgebildete Fläche
bestimmt ist, auf der die holographische Reliefstruktur aufgezeichnet wird. Die Phase des von einer solchen
Fläche reflektierten Lichtes ist in erster Linie durch die
Form und die Stellen der Reliefstruktur bestimmt. Daher ist das von der Reliefstruktur auf einem »Berg«
der willkürlich angeordneten AufzeichnunHsfläche re-
flektierte Licht genau in Phase mit dem von einem benachbarten »Tal« reflektierten Licht nur für diejenige
Wellenlänge, die zur Erzeugung der Reliefstruktur verwendet wurde. )e größer die Höhen der Berge und
die Tiefen der Täler sind und je häufiger sie auftreten, um so größer ist der Phasenfehler für die anderen
Lichtwellenlängen und um so kleiner ist die Bandbreite des eine Rekonstruktion eines Bildes von einer solchen
Fläche erzeugenden Lichtes. Ein Licht mit einer Wellenlänge, das an einer solchen Aufzeichnungsfläche
große Phasenfehler erfährt, wird willkürlich gestreut und kann kein Bild erzeugen, tür solche Wellenlängcnwerlc
wirkt die Aufzeichnungsfläche dann also wie ein Mattglas.
Ein Hologramm mit Selektionseigenschafien für eine einzige Wellenlänge kann wohl mit einer viel kleineren
Lichtbandbreite rekonstruiert werden als jede andere Art eines Reliefhologramms. Andere Arten solcher
Hologramme zeichnen Wellenfrontinformationen mit Interferenzmustern auf. die einen sinusförmigen oder
quasi sinusförmigen Querschnitt haben. Diese Muster werden mit einer Geometrie aufgezeichnet, bei der der
Bezugsstrahl und der Objektstrahl von ein und derselben Seite aus auf den Aufzeichnungsträger
einwirker.. Hat die Aufzeichnungsfläche eine willkürlich
angeordnete Oberfläche, so hat das damit erzeugte Hologramm Wellenläiigenr.elektionseigcns.-^-''.-. Dieses
Hologramm hat jedoch nicht dieselbe Wellenlängenselektion wie ein auf dieselbe Fläche aufgezeichnetes
geblazetes Hologramm, denn bei diesem Hologramm ist die Phase des reflektierten (oder durchgelassenen)
Lichtes nicht durch die Formen der Interferenzmuster bestimmt, sondern nur durch ihre Verteilung.
Dies verursacht eine geweisse Mehrdeutigkeit der Phase des reflektierten (oder durchgelassenen) Lichtes
und ermöglicht damit die Rekonstruktion eines Bildes mit Licht eines größeren Wellenlängenbandes. Diese
Art Hologramm unterscheidet sich weiter von einem selekmen Hologramm dadurch, daß das Material an der
lichtempfindlichen Fläche nicht denselben Brechungsindex wie die lichtempfindliche Fläche haben muß.
Für eine Wellenlänge selektionsfähige geblazete Hologramme können durch Überlagerung eines hinsichtlich
der Phase willkürlichen Rauschmusters auf oder nahe dem verwendeten lichtempfindlichen Material
erzeugt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die fotohärtbare Schicht durch Aufbringen eines
dünnen Überzuges auf eine mit einer rauhen unregelmäßigen Oberfläche versehene Unterlage gebildet. Der
dünne Überzug zeigt dann auf seiner Oberfläche ebenfalls eine rauhe unregelmäßige Struktur auf.
Bei einer anderen Weiterbildung kann die fotohärtbare Schicht dadurch hergestellt werden, daß eine
Aufschlämmung eines fein gemahlenen, transparenten Materials, das mit einem Fotolackmaterial gemischt
wird, auf eine transparente Unterlage aufgebracht wird. Auf diese Weise ist es ebenfalls möglich, eine
foiohärtbare Schicht mit einer rauhen unregelmäßigen Oberflächenstruktur zu bilden.
Bei einer wiederum andern Weiterbildung der Erfindung. w.ird die fotohärtbare Schicht auf eine
transparente Unterlage aufgebracht und mit einem stark diffusen Strahl ultravioletten Lichtes bestrahlt und
entwickelt. Da das ultraviolette Licht stark absorbiert wird, dringt es nur in geringem Maße in die fotohärtbare
Schicht ein. so daß sich nach der Entwicklung eine stark streuende Oberfläche ergibt.
Bei einer noch anderen Weiterbildung der Erfindung wirkt zur Rekonstruktion des holographischen Bildes
weißes Licht als Rekonstruktionswelle auf das Hologramm ein, wodurch ein mehrfarbiges Bild entsprechend
den bei der Erzeugung des Hologramms verwendeten Bezugsstrahlen entsteht. In vorteilhafter
Weise werden durch die Selektionseigenschaft des erfindungsgemäßen Hologramms nur durch diejenigen
Wellenlängen des weißen Lichtes, die bei der Herstellung des Hologramms verwandt wurden. Bilder
rekonstruiert.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind
in den Unteransprüchen angegeben
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Allsführungsbeispielen und der Figuren erläutert. Es
zeigt
F i g. 1 den Schnitt einer Matteh'snlatte mit darauf
umgebrachtem HMonänbareti' tviaieriai rnii einet
Darstellung der Originaloberfläche und der nach der Bestrahlung .erzeugten Hologramnifläche.
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Anordnung
zur Erzeugung des in F i g. 1 gezeigten Hologramms und
F i g. 3 eine Anordnung zur Rekonstruktion eines Bildes unter Verwendung des erfindungsgemäß hergestellte-
Hologramms.
Fig. 1 zeigt eine Unterlage 30 mit einer willkürlich
sich ändernden Fläche 34. wie sie beispielsweise auf einem Mattglas hoher Qualität vorliegt. Auf der
Oberfläche des Mattglases 30 befindet r';ru "ine dünne
Schicht eines Fotolackmaterials 32. die praktisch genau wie die willkürlich ausgebildete Fläche 34 verläuft. Die
Oberfläche der Fotolackschicht 32 ist mit einem Material 37 bedeckt, das denselben Brechungsindex für
das verwendete Licht hat und mit einer flachen oder
sphärischen oder zumindest nicht willkürlich ausgebildeten Oberfläche versehen ist. Dieses Material 37 wird
vor der Entwicklung der Fotolackschicht 32 entfernt. Das Mattglas und das Fotolackmaterial haben gleichfalls
denselben Brechungsindex für das verwendete Licht, und eine Oberfläche des Mattglases ist flach,
sphärisch oder zumindest nicht willkürlich ausgebildet.
Nach der Beleuchtung mit einem Objektstrahl 22 und einem Bezugsstrahl 26 in noch anhand der Fig. 2 zu
beschreibender Weise bildet sich bei Entwicklung auf der unregelmäßigen Oberfläche der Schicht 32 das
Muster 36. Bei erneuter Belichtung mit einem Lichtstrahl, dessen Form und Wellenlänge ähnlich dem
Bezugsstrahl 26 ist. wird das positive Bild erster Ordnung ohne Verzerrungen rekonstruiert. Die anderen
Bilder erscheinen willkürlich gestreut, andere Wellenlängen werden gleichfalls regellos gestreut.
Fig. 2 zeigt eine Mattglasplatte als Unterlage 30 in
einer Einrichtung zur Erzeugung des Hologramms. Eine Quelle 10 kohärenten Lichtes strahlt durch eine
Zerstreuungslinse 14, eine Sammellinse 18 und einen Strahlenteiler 20 hindurch und erzeugt zwei kohärente
Strahlen, der erste Strahl 26 wird mit Spiegeln 24 und 28 auf die Glasplattenseite des Hologramms reflektiert, der
mi zweite Strahl 22 wird mit dem Strahlenteiler 20 auf die
Schicht 32 des Hologramms reflektiert. Der zweite Strahl, ein paralleler Lichtstrahl, schneidet die Fotolackschicht
32 unter einem vorgegebenen Winkel von beispielsweise 15° gegenüber der Flächennormalen
• -· Der erste Strahl 26, gleichfalls ein paralleler Strahl
schneidet die Glasplatte 30 unter einem Winkel von beispielsweise 40° gegenüber der Flächennormalen.
Die Fotolackschicht 32 wird diesen beiden Strahler
Die Fotolackschicht 32 wird diesen beiden Strahler
laufend ausgesetzt, bis eine ausreichende Lichtenergie aufgenommen wu"de. die eine genügende Entwicklung
ermöglicht. Dadurch ergibt sich ein Muster 36 der in Fig. T gezeigten Art. Die Oberfläche des erzeugten
Hologramms besteht nun aus Segmenten des Interferenzmv>iters,
das während der Bestrahlung in der Fotolackschicht vorliegt, nun jedoch auf einer regellos
ausgebildeten Oberfläche 34 der Mattglasplattc 30 angeordnet ist.
Viele Fotoliickstoffc oder fotohärtbare Stoffe können
für die Schicht 32 verwendet werden, solange ihre Eigenschaften der härtenden oder erweichenden Strah
lung der jeweiligen kohärenten Lichtquelle angepaßt sind. Es kann eine andauernde Bestrahlung in der in
Fig 2 gezeigten Weise erfolgen, bis eine gesamte Lichtenergie vor etwa 2 Joule/cm2 übertragen wurde
[line Entwicklung erfolgt für eine Dauer von etwa 20
Sekunden. Unmittelbar danach wird das Hologramm Liv»a 5 Sekunden lang in destilliertes Wasser eingetaucht
und slIi,e Oberfläche mit Druckluft getrocknet.
Sie wird dann im Vakuum mit einer nahezu undurchsichtigen Schicht eines stark reflektierenden Aluminiums
oder eines anderen reflektierenden Metalls versehen.
Bei Rekonstruktion des Bildes wird ein zweiter Strahl kohärenten Lichtes 40 mit einer Zerstreuungslinse 42
zerstreut und mit einer Sammellinse 44 auf die Spiegelfläche 46 gerichtet (Fig. 3). Haben die Objektwellenfront
und die Bezugswellenfront einen Winkel, wie c bereits in F i g. 2 dargestellt ist, so ist die Richtung
des in der 0. Ordnung gebeugten Lichtes unter 15 gegenüber der Flächennormalen der Fläche 32 des
Hologramms geneigt. Die positive 1. Ordnung des gebeugten Lichtes wird unter einem Winkel von 40"
gegenüber derselben holographischen Fläche reflektiert.
Die Schicht 32 auf der Unterlage 30 kann auch ein fein gemahlenes transparentes Materiral sein, das mit einem
Fotolackmaterial zu einer Aufschlämmung gemischt ist. von dem eine dünne Schicht auf die Unterlage 30
aufgebracht ist. Das fein gemahlene transparente Material bildet eine willkürlich ausgebildete Oberfläche
ähnlich wie eine Mattglasplattc so daß seine Schicht anstelle der Glasfläche verwendet werden kann. Ein mit
einem Mattglas erzeugtes geblazetes Hologramm kann jedoch leicht in bekannter Weise mechanisch nachgebildet
werden, dies ist bei einem fein gemahlenen, transparenten Material nicht so leicht möglich, wenn es
nicht denselben Brechungsindex wie die Unterlage 30 hat.
Eine weitere Ausführungsform der Schicht 32 ist mit einem positiv arbeitenden Fotolack möglich, der auf
eine transparente Glasplatte aufgebracht ist und mit stark streuendem ultraviolettem Licht bestrahlt wird.
Das ultraviolette Licht wird stark absorbiert und dringt nur um einen geringen Betrag in den Fotlack ein. Nach
der Entwicklung ergibt sich eine stark streuende Oberfläche des Fotolacks. Mit einem solchen stark
streuenden Überzug kann der Aufzeichnungsträger nun zur Aufzeichnung eines geblazeten Hologramms verwendet
werden, wie es oben für eine Mattglasfiäche beschrieben wurde. Der Fotolack kann auch unmittelbar
nach der Bestrahlung mit ultraviolettem Licht und ohne dazwischenliegende Entwicklung der Bestrahlung zur
Aufzeichnung eines !nterferenzmusters ausgesetzt werden.
Der mit dem ultravioletten Licht bestrahlte Teil des Fotolacks hat dann die Funktion des Materials 37.
Das Material 37 kann eine Flüssigkeit sein, die in einem Bad oder einer Zelle vorgesehen ist und
denselben Brechungsindex wie der Fotolack hat. Sie muß nach der Bestrahlung leicht von der Oberfläche des
Fotolacks entfernt werden können. Ferner kann hierzu beispielsweise ein transparentes Wachs verwendet
werden, das durch Wärmeeinwirkung entfernt werden kann. Auch ein durch Lösungsmittel oder durch
Abziehen von der Oberfläche des Fotolacks entfernbarer transparenter Kunststoff kann verwendet werden,
wenn er schlecht an dem Fotolack anhaftet.
Ein solches Hologramm auf einer Unterlage mit regellos ausgebildeter Oberfläche ermöglicht viele
Anwendungen sowie eine leichte Nachbildung, weil die Informationen auf der Oberfläche und nicht im Inneren
des Aufzeichnungsträgers vorhanden sind, wie es bei einem normalen fotographischen Hologramm der Fall
ist. Ein nach der Erfindung hergestelltes Hologramm kann als Farbfilter verwendet werden, wobei ein
einfaches Hologramm, das mit zwei oder mehr parallelen oder quasi parallelen Lichtstrahlen erzeugt
wurde, nur das Licht eines schmalen Bandes im Bereich der zur Herstellung verwendeten Wellenlänge reflektiert
oder durchläßt, ohne eine regellose Streuung zu bewirken. Zur Rekonstruktion des Hologramms kann
Licht auf die glatte Oberfläche des Mattglases gerichtet und an der mit dem Hologramm versehenen Oberfläche
reflektiert werden. Auch kann Licht von der Hologrammfläche von der anderen Seite aus reflektiert
werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, jedoch muß diese
Seite zunächst mit einem Material 38 beschichtet Nverden, das denselben Brechungsindex wie das Material
37 hat und in ähnlicher Weise eine flache, sphärische oder zumindest nicht willkürlich ausgebildete Oberfläche
hat.
Da die Erfindung die Herstellung eines geblazeten Hologramms ermöglicht, das nur auf Licht innerhalb
eines schmalen Frequenz- oder Wellenlängenbandes anspricht, muß die Rekonstruktionsstrahlung nicht in
einer Weise kohärent sein, wie es für ein normales Hologramm erforderlich ist. Unter Anwendung dieses
Prinzips kann ein Farbhologramm hergestellt werden, bei dem das Aufzeichnungsmaterial teilweise auf beiden
Seiten durch identische und aufeinander ausgerichtete regelmäßige oder regellose Anordnungen undurchsichtiger
Masken abgeschirmt ist, während es nacheinander mit jeder von zwei, drei oder mehr Wellenlängen
kohärenten Lichtes bestrahlt wird, um das vollständige Farbbild zu erzeugen. Für jede Aufzeichnungswellenlänge
kann eine unterschiedliche Maskengruppe verwendet werden, oder es wird dieselbe Maske für jede
Sei'e des Aufzeichnungsträgers bei der jeweiligen Belichtung in eine andere Lage gebracht. Normalerweise
sind die Masken ohne gegenseitige Überlappung angeordnet, so daß jeder Bereich des Aufzeichnungsmaterials
mit einer und nur einer Aufzeichnungswellenläge bestrahlt wird. Es kann jedoch eine gewisse Überlappung
in Kauf genommen werden. Es sei bemerkt, daß identische und aufeinander ausgerichtete Masken auf
jeder Seite des Aufzeichnungsträgers verwendet werden, so daß jeder Breich des Aufzeichnungsmaterials
mit derselben Lichtwellenlänge des Objekts und des Bezugsstrahls bestrahlt wird.
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung verwendet zur Herstellung eines Hologramms von einem diffus
bestrahlten oder selbst diffuses Licht abgebenden Objekt ohne besondere Masken. Hier wird die Tatsache
ausgenutzt, daß für jede Aufzeichnungswellenlänge die Intensität des Lichtwellenfeldes (Licht des Objekts plus
Licht des Bezugsstrahls) sich regellos ändert, wobei
bestimmte Bereiche keine ausreichende Bestrahlung des lichtempfindlichen Materials ermöglichen. Die Lichtintensität
einer anderen Aufzeichnungswellenlänge kann jedoch zur Bestrahlung dieses Bereiches des lichtempfindlichen
Materials susreichen. Die Aufzeichnungsfläche wird der Aufzeichnungswellenlänge entweder
gleichzeitig oder ι acheinander ausgesetzt. Auf diese
Weise rekonstruieren willkürlich verteilte Bereiche des Hologramms ein Bild in nur einer Farbe. Andere
Bereiche wurden dabei zwei oder mehr Wellenlängen mit hoher Intensität ausgesetzt, in diesen Bereichen
wird die richtige Hologrammstrtiktur für keine Wellenlänge erzeugt, weshalb in ihnen auch kein Licht für das
rekonstruierte Bild abgegeben wird. Der damit verbundene Wirkungsverlust kann jedoch im Hinblick auf die
Tatsache, daß keine besonderen Masken erforderlich sind, in Kauf genommen werden.
Bei einer dritten Ausführungsform besteht die mit regelloser Struktur versehene Oberfläche des lichtempfindlichen
Aufzeichnungsmaterials aus einer regelmäßigen oder regellosen Anordnung von Flecken unterschiedlicher,
der Zahl der Aufzcichnungswellenlängc entsprechender lichtempfindlicher Stoffe, leder Stoff
spricht auf nur eine Aufzeichnungswellenlänge an. Die Aufzeichnungsfläche kann diesen Strahlungen entweder
gleichzeitig oder nacheinander ausgesetzt werden. Auf diese Weise wird in bestimmten Bereichen des
Hologramms ein Bild mit nur einer Farbe erzeugt.
Bei einer vierten Ausführungsform wird der Aufzeichnungsträger auf beiden Seiten mil Masken
abgeschirmt, die aus identischen, regelmäßig oder regellos ausgebildeten Anordnungen optischer Filter
bestehen, wobei so viele Filterarten wie Aufzcichnungswellenlängen vorhanden sind und jede Filterart nur eine
Wellenlänge durchläßt. Auf diese Weise rekonstruieren bestimmte Bereiche des Hologramms ein Bild in nur
einer Farbe. Eine der Filteranordnungen kann während der Rekonstruktion an ihrer Stelle an dem Hologramm
belassen werden, so daß eine bestimmte Menge des nicht genutzten Teils des weißen Lichtes bei der
Rekonstruktion des Holo™ramms absorbiert oder
reflektiert wird, was von der jeweiligen Art des Farbfilters abhängt. Dieser Lichtteil wirkt nicht auf das
Hologramm ein. Er trägt somit auch nicht zur Bildung des regellos gestreuten weißen Hintergrundes des
rekonstruierten Bildes bei, wodurch dieses verbessert wird. Viele Arten optischer Filter können für diese
Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, beispielsweise mehrschichtige Reflexionsfilter oder
farbige, transparente, absorptionsfähige Filter. Ein Beispiel eines solchen Filters ist eine Anordnung
miteinander verbundener Glas- oder Kunststoffscheiben.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird ein farbiges Hologramm eines mehrfarbigen
Objekts durch Beleuchtung des Objekts mit einer jeden von zwei oder mehr Aufzeichnungswellenlängen nacheinander
oder gleichzeitig erzeugt. Das Licht einer gegebenen Farbe d\ s Objekts fällt auf das Aufzeichnungsmaterial,
während gleichzeitig ein Bezugsstrahl derselben Wellenlänge in oben beschriebener Weise
einwirkt. Der bei der Holographie verwendete Beztigs-S
strahl wird mit einer reellen oder virtuellen, punktförmigen Lichtquelle erzeugt. Solche Lichtquellen müssen für
alle AufzeichnungswellenlätigeM ein und dieselbe oder
nahezu identische Posilonen im Raum relativ zum Aufzeichnungsmaterial haben. Für gleichzeitige Bc-
to strahlung kann dies beispielsweise durch Anwendung von Spiegeln verwirklicht werden.
Zur Rekonstruktion eines mehrfarbigen Hildes mit einem solchen Hologramm wird im Idealfall eine
punktförmige Lichtquelle für weißes Licht verwendet, die relativ zum Hologramm an derselben räumlichen
Stelle wie die punktförmige Lichtquelle für den Bezugsstrahl angeordnet ist. Da jeder Bereich dos
Hologramms nur auf ein schmales Band von Wellenlängen oder Frequenzen anspricht und da zwei oder mehr
M schmale Wellenlängenbänder jeweils durch eine Vielzahl
solcher auf dem Hologramm verteilter Bereiche repräsentiert werden, ergibt sich aus der Beleuchtung
mit weißem Licht ein mehrfarbiges Bild.
Das geblazete Hologramm auf der Mattglasfläche kann als ein »verfälschtes« spektroskopisches Beugungsgitter
verwendet werden. Hat das auf Fotolackschicht und Unterlage bestehende Material ausreichende
Beugungseigenschaften, so ist es möglich, ein Wellenlängenfilter mit einer extrem schmalen Durch-
M laßbreite zu verwirklichen.
Ein Hologramm mit einer Vielzahl solcher schmaler Bandpaßfilter, von denen jeweils eines einer Spektrallinie
eines Elements oder einer Verbindung zugeordnet ist. kann zur schnellen Bestimmung des Vorhandenseins
eines Elementes oder einer Verbindung anstelle eines üblichen Beugungsgitters in einer spektroskopischen
Einrichtung verwendet werden. Eine Ausführungsform dieses Gedankens besteht darin, daß ein Hologramm
mit Eigenschaften schmaler Bandpaßfilter für Emissionslinien vieler Elemente oder Verbindungen ausgestattet
wird. Filter für ein solches einzelnes Llement oder eine Verbindung können beispielsweise ihr Licht
auf eine Lichtmeßvorrichtung fokussieren, z. B. auf eine Fotodiode oder eine Fotovervielfacherröhre. Eine
Anordnung geeichter Lichtmeßvorrichtungen, die jeweils einem Element oder einer Verbindung zugeordnet
sind, ermöglicht die schnelle Bestimmung der Häufigkeit solcher Stoffe durch Messung der entsprechenden
Lichtintensität. Eine diese Messung ermöglichende Vorrichtung kann gemäß bekannter Technik mit einer
Anzahl vielschichtiger Interferenzfilter und Linsen aufgebaut sein. Solche Filter sind jedoch sehr teuer und
machen den wirtschaftlichen Nutzen einer solchen Einrichtung fraglich. Eine Zusammenstellung holographischer
Filter der vorstehend beschriebenen Art kann so billig nachgebildet werden, daß eine Meßeinrichtung
bei extrem geringem Aufwand verwirklicht werden kann.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Holographisches Abbildungsverfahren, bei dem ein entsprechend der Bildinformation eines Objekts
räumlich modulierter kohärenter Lichtstrahl als Objektstrahl von der einen Seite her auf eine dünne,
transparente fotohärtbare Schicht und gleichzeitig ein zum Objektstrahl kohärenter Bezugsstrahl von
der anderen Seite her auf die Schicht gerichtet wird, bei dem dann die belichtete fotohärtbare Schicht to
unter Bildung eines Oberflächen-Reliefmusters entwickelt wird, und bei dem zur Rekonstruktion des
Bildes das Reliefmuster mit einer dem Bezugsstrahl oder dem unmodulierten Teil des Objektstrahls in
Geometrie und Einfallswinkel gleichen Rekonstruk- is
tionswelle beleuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß als zu belichtende fotohärtbare
Schicht (32) eine Schicht mit einer unregelmäßig rauhen Oberfläche verwendet wird, wobei sich auf
der rauhen Serie der Schicht ein Medium (37) mit bei M
der Wellenlänge des Aufnahmelichts gleichem
Brechungsindex wie die Schicht befindet, dessen von der Schicht abgewandte Oberfläche glatt und
regelmäßig geformt ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine dünne Schicht eines
relfexionsfähigen Materials auf die mit dem Hologramm versehene Oberfläche der fotohärtbaren
Schicht (32) aufgebracht und deren Struktur angepaßt wird.
3. Verfahren !'ach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die fotohärtbare
Schicht (32) durch Aufbringen eines dünnen Überzuges auf eine mit einer unregelmäßig rauhen
Oberfläche versehene, transparente Unterlage (30) mit bei der Wellenlänge des Aufnahmelichts
gleichem Brechungsindex wie die Schicht gebildet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als reflexionsfähiges Material ein «o
Metall verwendet wird, das durch Vakuumaufdampfung auf die Oberfläche der fotohärtbaren Schicht
(32) aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die folohärtbare
Schicht (32) aus einer Aufschlämmung eines fein gemahlenen, transparenten Materials, gemischt mit
einem Fotolackmaterial, auf einer transparenten Unterlage gebildet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung des
Objektstrahls (22) und des Bezugsstrahls (26) vor der Entwicklung der Schicht zumindest einmal mit
einem Objektstrahl mit einem Bezugsstrahl anderer Wellenlänge wiederholt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die folohärtbare
Schicht auf eine transparente Unterlage (30) aufgebracht und mit einem stark diffusen Strahl
ultravioletten Lichtes bestrahlt und entwickelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionswelle denselben spektralen Aufbau hat wie der
Bezugsstrahl (26).
9. Verfahren nach Anspruch 6. dadurch gekenn- *>
zeichnet, daß zur Rekonstruktion des holographischen Bildes weißes Licht als Rekonstruktionswelle
auf das Hologramm einwirkt.
10, Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rekonstruktion
des Bildes die fotohärtbare Schicht mit einem Material beschichtet wird, das denselben Brechungsindex wie das Medium hat und mit einer regelmäßigen Oberfläche versehen ist, und daß die Rekonstruktionswelle durch dieses Material hindurch auf
das Oberflächen-Reliefmuster der fototrärtbaren Schicht einwirkt
U. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rekonstruktionswelle vor der Einwirkung auf das Oberflächen-Reliefmuster durch die fotohärtbare Schicht hindurchgeleitet wird.
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