DE2129806B2

DE2129806B2 - Verfahren zum Erzeugen und Wiedergeben einer Vielzahl von überlagerten Hologrammen

Info

Publication number: DE2129806B2
Application number: DE2129806A
Authority: DE
Inventors: Thomas Joseph Dayton Negrelli; Robert Allen Kettering Phelps
Original assignee: NCR Corp
Current assignee: NCR Voyix Corp
Priority date: 1970-06-18
Filing date: 1971-06-16
Publication date: 1975-04-24
Also published as: ES392240A1; FR2095325B1; GB1295018A; DE2129806A1; ZA713397B; CH527432A; BE768628A; DE2129806C3; FR2095325A1; CA938142A; JPS5240219B1; US3608992A

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Vielzahl von überlagerten verschiedenartigen Hologrammen von unterschiedlichen Objektmustern.

In den bekannten Vorrichtungen wird von einem Gegenstandsmuster ein Hologramm dadurch erzeugt, daß von dem Gegenstandsmuster ein Objektstrahl abgeleitet wird, der mit einem Bezugsstrahl in der Ebene des Aufzeichnungsmediums überlagert wird. Durch Bestrahlen des Hologramms mit einem Referenzstrahl kann das Gegenstandsmuster wieder rekonstruiert werden.

In den bekannten Vorrichtungen ist die Rekonstruktion eines Gegenstandsmusters schwierig, wenn auf einem Aufzeichnungsmedium mehrere Hologramme gespeichert werden.

Aus der DT-OS 15 47 371 ist bereits eine Anordnung zur Wiedergabe einer diskreten Abbildung aus einem Vielfach-Hologramm bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird das Vielfach-Hologramm auf eine bestimmte der gewünschten Abbildung zugeordnete Winkelstellung gedreht. Mit Hilfe einer Meßvorrichtung muß diese Stellung ermittelt werden. Eine derartige Konstruktion ist relativ teuer und kompliziert. Außerdem ist die Aufzeichnungsdichte und die Einstellgeschwindigkeit durch die mechanischen Toleranzen begrenzt.

In der DT-OS 14 72 065 wird ein Verfahren zum Aufzeichnen von Vielfach-Hologrammen beschrieben, bei dem der Objektstrahl eine wesentlich geringere Intensität als der Referenzstrahl besitzt. Die einzelnen Objekte müssen nacheinander an verschiedenen Stellen des Objektstrahles eingesetzt werden. Dies ist umständlich und erfordert besondere mechanische Hilfskonstruktionen.

Bei diesen bekannten Anordnungen ist außerdem die Rekonstruktion schwierig und qualitativ nicht übermäßig hochwertig.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein neuartiges Verfahren zum Erzeugen einer Vielzahl von überlagerten Hologrammen aufzuzeigen, das eine einfachere Konstruktion des für die Durchführung des Verfahrens notwendigen Geräts zuläßt und das eine leichtere und eindeutigere Rekonstruktion der einzelnen Hologramme ermöglicht.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß von dem ersten Objektmuster ein erster Objektstrahl abgeleitet wird, daß ein erster Referenzstrahl erzeugt wird, indem ein Lichtbündel durch ein vorher aufgezeichnetes Fresnelsches Beugungsmuster eines ersten Codemusters geschickt wird, daß der Referenzstrahl durch eine Fourierübertragungslinse geleitet wird, hinter der in der Brennpunktsebene ein Aufzeichnungsmedium angeordnet ist, daß der Objektstrahl mit dem durch die Fourierübertragungslinse hindurchgeleiteten Referenzstrahl überlagert und auf das Aufzeichnungsmedium gerichtet wird, und daß diese Verfahrensschritte für jedes weitere Objektmuster wiederholt werden, wobei jeweils unterschiedliche Codemuster verwendet werden.

Der Erfindungsgegenstand wird an Hand eines Ausführungsbeispiels mit Hilfe von Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Darstellung einer Vorrichtung zur Aufnahme eines Fernfeldhologramms,

F i g. 2 eine vergrößerte Darstellung des in F i g. 1 verwendeten Codemusters,

Fig. 3 eine mit F i g. 1 identische Vorrichtung mit einem anderen Gegenstandsmuster,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung des in F i g. 3 verwendeten Codemusters,

F i g. 5 eine Vorrichtung zur Rekonstruktion des in dem Hologramm gespeicherten Gegenstandsmusters nach F i g. 1 und

F i g. 6 eine Vorrichtung zur Rekonstruktion des in einem Hologramm gespeicherten Gegenstandsmusters nach F i g. 3.

In allen Figuren werden für gleiche Gegenstände ie-

weils die gleichen Bezugszahlen verwendet.

In F i g. 1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Fernteldhologramms 41 dargestellt Von einem Laser 6 wird ein Strahl 10 erzeugt, der durch eine offene Blende 14 und durch eine Fokussierlinse 26 verläuft. Der fokussierte Strahl 10 geht durch eine Okularöffnung hindurch. Der Strahl 10 gelangt anschließend durch eine Fresnellinse 25. Anschließend gelangt der Strahl durch eine Blendenanordnung 12, in der bestimmte der Blenden wahlweise geöffnet werden können. Durch die Blendenanordnung 12 wird jeweils der Bereich auf einer Codeplatte 46 festgelegt, der bestrahlt werden soll. Die R' ndenanordnung 12 und die Codeplatte 46 sind in F i g. 2 vergrößert dargestellt. Auf der Codeplat-Ie 46 sind die Zahlen 1 bis 6 in transparenter Form enthalten. Auf der Codeplatte 46 können 64 verschiedene Konfigurationen durch die Verwendung der Blenden 12 angesteuert werden. In F i g. £ sind lediglich die Zahlen »4« und »5« dargestellt.

Das Codemuster »45« wird lediglich durch Öffnen der Bienden 13 und 15 erzeugt. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, wird von dem Codemuster »45« ein Fresneldiffraktionsmuster 23 erzeugt. Das Fresneldiffraktionsmuster 23 von dem Codemuster »45« entsteht auf einer undurchsichtigen Platte 22. Die undurchsichtige lichtempfindliche Platte 22 kann aus einer mit einer photochromen Schicht versehenen Glasplatte oder einer anderen undurchsichtigen lichtempfindlichen Platte bestehen.

Eine Blende 16 ist jetzt geöffnet und eine Blende 14 geschlossen. Der von einem Laser 7 erzeugte Strahl 30 kann somit die Blende 16 passieren. Der Strahl 30 gelangt durch eine Fokussierlinse 9 und durch einen mit Okularöffnungen versehenen Schirm 11. Anschließend gelangt der Strahl 30 durch eine Sammellinse 21 auf die undurchsichtige lichtempfindliche Platte 22, auf der das Fresneldiffraktionsmuster 23 von dem Codemuster »45« abgebildet ist. Die undurchsichtige lichtempfindliche Platte 22 enthält auch ein durchsichtiges Gegenstandsmuster 32, das zuvor erzeugt wurde. Das transparente Gegenstandsmuster 32 besteht aus dem Buchstäben N. Ein Gegenstandsstrahl 34 entsteht aus dem durch den Buchstaben N gelangenden Teil des Strahles 30. Ein Referenzstrahl 35 entsteht aus dem durch das Fresneldiffraktionsmuster 23 gelangenden Teil des Strahles 30. Der Gegenstandsstrahl 34 und der Referenzstrahl 35 werden in Fourierübertragungslinsen 36 und 38 fokussiert und gelangen auf ein undurchsichtiges Aufzeichnungsmedium 40, das in der Brennpunktsebene der Linsen 36 und 38 angeordnet ist. Durch die Fourieriibertragungslinse 36 wird der Null-Frequenzanteil des Strahls 34 fokussiert und durch die Fourieiübertragungslinse 36 der Null-Frequenzanteil des Strahls 35. Vor dem Aufzeichnungsmedium ist eine Nullkomponentensperre 52 vorgesehen. Durch diese Sperre wird iier Nullfrequenzanteil des Bezugsstrahls 35 ausgeblendet. Auf dem Aufzeichnungsmedium 40 wird durch die Überlagerung des Fernfeldes des Gegenstandsstrahls 34 mit dem Beugungsteil des Referenzstrahls 35 ein Fernfeldhologramm 41 erzeugt. Das Aufzeichnungsmedium 40 kann z. B. aus einer mit einer photochromen Schicht versehenen Glasplatte bestehen.

In F i g. 3 ist das Objektmuster 33 ein C, und das Fresneldiffraktionsmuster 24 stammt von der Zahl »5«. Durch die Überlagerung dieser beiden Informationsmuster entsteht das Hologramm 42 auf dem Aufzeichnungsmedium 40. Das Fernfeldhologramm 42 entsteht durch die Überlagerung des Fernfeldes des Gegenstandsstrahls 37, der durch das Objektmuster 33 und die Fourierübertragungslinse 36 verläuft, mit dem Diffraktionsteil des Bezugsstrahls 39, der durch das Fresneldiffraktionsmuster 24 von dem Codemuster »5«, die Übertragungslinse 38 und über die Nullkomponentensperre 52 verläuft. Das Fresneldiffraktionsmuster 24 von dem Codemuster »5« wird, wie in F i g. 4 dargestellt, durch öffnen der Blende 15 erzeugt. Der Strahl 10 in F i g. 4 gelangt durch die geöffnete Blende 15 und erzeugt auf der Codeplatte 22 das in F i g. 3 dargestellte Fresneldiffraktionsmuster 24 entsprechend der Codezahl »5«.

Der Strahl 30 in F i g. 3 passiert den Aufzeichnungsträger 28 und erzeugt auf dem Aufzeichnungsmedium 40 ein Fernfeldhologramm 42.

Auf dem Aufzeichnungsträger 40 in F i g. 3 sind somit zwei Hologramme 41 und 42 vorhanden.

In F i g. 5 ist ein helles Objektmuster 32 dargestellt, das durch die Rekonstruktion des im Hologramm gespeicherten Buchstaben »N« entsteht. Ein transparentes Fresneldiffraktionsmuster 23 von dem Codemuster »45« wird auf der undurchlässigen lichtempfindlichen Platte 19, wie im Zusammenhang mit F i g. 1 beschrieben, erzeugt. Der Strahl 30 gelangt durch das transparente Fresneldiffraktionsmuster 23 auf die Platte 19, wodurch hinter der Platte 19 der Bezugsstrahl Ϊ5 gebildet wird. Dieser gelangt durch die Fourierübertragungslinse 38, die Nullkomponentensperre 52 und durch das Aufzeichnungsmedium 40 im Brennpunkt der Fourierübertragungslinse 38. Durch Bestrahlen des Hologramms 41 mit dem Bezugsstrahl 35 wird der Objektstrahl 34 rekonstruiert. Der rekonstruierte Objektstrahl 34 durchläuft eine Fourierübertragungslinse 29, durch die ein scharfes Abbild der gespeicherten Information auf dem Bildschirm 60 entsteht. Die gute Rekonstruktion von dem Objektmuster 32 auf dem Bildschirm 60 wird durch die Verwendung eines Fresneldiffraktionsmusters von dem Codemuster »45« ermöglicht. Dadurch wird auf dem Bildschirm 60 in F i g. 5 das Objektmuster 33 (in F i g. 6) nicht dargestellt, denn der Unterschied zwischen dem Fresneldiffraktionsmuster 23 und dem Fresneldiffraktionsmuster 24 ist sehr groß. Um das Objektmuster 33 darstellen zu können, ist das Fresneldiffraktionsmuster 24 notwendig.

In F i g. 6 wird das Fresneldiffraktionsmuster 24 von dem Codemuster »5« auf der undurchlässigen lichtempfindlichen Platte 53, wie im Zusammenhang mit F i g. 3 beschrieben, erzeugt. Obgleich die Erzeugung der Zahlen »4« und »5« ahnlich der Erzeugung der Zahl »5« ist, ist das Fresneldiffraktionsmuster 23 von dem Codemuster »45« völlig verschieden von dem Fresneldiffraktionsmuster 24 des Codemusters »5« auf der undurchsichtigen lichtempfindlichen Platte 53. Durch das transparente Fresneldiffraktionsmuster 23 kann also nur das Objektmuster 32 aus den Hologramnen 41 und 42 auf dem Aufzeichnungsträger 40 rekonstruiert werden. Durch das transparente Fresneldiffraktionsmuster 24 wird demnach nur das Objektmusier 33 von dem Aufzeichnungsmedium 40 rekonstruiert. Durch die Verwendung von unterschiedlichen Fresneldiffraktionsmustern für verschiedene Codemuster bei der Rekonstruktion von verschiedenen Objektmustern können verschiedene Hologramme auf ein und demselben Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet und einwandfrei wieder rekonstruiert werden.

Der oben beschriebene Aufzeichnungsträger 40 kann auch in einem Druckersystem verwendet werden. Das Aufzeichnungsmedium 4*> kann viele Fernfeldhologramme enthalten, die s^ktiv mit Hilfe von Fresnel-

diffraktionsmuEtern von selektiven Codemustern und einem Referenzstrahl rekonstruiert werden können. Die rekonstruierten Zeichen, z. B. Buchstaben und Zahlen, können zur Ansteuerung eines Thermodruckers verwendet werden.

An Stelle der Fernfeldhologramme auf dem Aufzeichnungsmedium 40 können selbstverständlich auch Nahfeldhologramme erzeugt werden. Nahfeldhologramme können z. B. durch Weglassen der Linsen 36 in F i g. 1 und 3 erzeugt werden. Ein Aufzeichnungsmedium 40 mit einer Vielzahl von Nahfeldhologrammen kann zur Rekonstruktion von Bildern der Originalobjekte mit Hilfe der in F i g. 5 und 6 beschriebenen Vorrichtungen eingesetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Erzeugen einer Vielzahl von überlagerten verschiedenartigen Hologrammen von unterschiedlichen Objektmustern, dadurch gekennzeichnet, daß von dem ersten Objektmuster (32) ein erster Objektstrahl (34) abgeleitet wird, daß ein erster Referenzstrahl (35) erzeugt wird, indem ein Lichtbündel durch ein vorher aufgezeichnetes Fresnelsches Beugungsmuster (23) eines ersten Codemusters geschickt wird, daß der Referenzstrahl (35) durch eine Fourierübertragungslinse (38) geleitet wird, hinter der in der Brennpunktsebene ein Aufzeichnungsmedium (40) ?tigeordnet ist, daß der Objektstrahl (34) mit dem durch die Fourierübertragungslinse (38) hindurchgeleiteten Referenzstrahl überlagert und auf das Aufzeichnungsmedium (40) gerichtet wird, und daß diese Verfahrensschritte für jedes weitere Objektmuster wiederholt werden, wobei jeweils unterschiedliche Codemuster verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Objektstrahl (34) durch eine vor dem Aufzeichnungsmedium (40) angeordnete Fourierübertragungslinse (36) geleitet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektmuster (32) als transparenter Bereich auf einem lichtundurchlässigen Untergrund angeordnet ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Codemuster aus einer einzigen Codeplatte (46) abgeleitet werden, indem jeweils nur vor bestimmten Teilbereichen der Codeplatte (46) Blenden (13, 15) geöffnet werden, so daß entsprechend den gewählten Blendenöffnungen ein Codemuster entsteht, dessen aufgezeichnetes Fresnelsches Beugungsmuster (23) zusammen mit dem entsprechenden Objektmuster zur Erzeugung des Hologramms verwendet wird.

5. Verfahren zur Rekonstruktion eines von mehreren nach einem der vorangehenden Ansprüche erzeugten Hologrammen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rekonstruktionsstrahl (35) erzeugt wird, indem ein Lichtbündel durch das Fresnel'sche Beugungsmuster (23), das zur Erzeugung des zu rekonstruierenden Hologramms verwendet wurde, hindurchgeschickt wird, daß der Rekonstruktionssirahl (35) über eine Fourierübertragungslinse (38) auf das Aufzeichnungsmedium (40) gelenkt wird, das in der Brennpunktsebene der Fourierübertragungslinse (38) angeordnet ist, und daß hinter dem Aufzeichnungsmedium (40) eine weitere Fourierübertragungslinse (29) angeordnet ist, hinter der in der Brennpunktsebene ein Bildschirm (60) angeordnet ist.