DE2209604C3 - Vorrichtung zur Rekonstruktion von Hologrammen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Rekonstruktion von Hologrammen mit einer kohärentes Licht abstrahlenden Lichtquelle und einer von der Lichtquelle ausgeleuchteten Bildfläche, auf der außer dem Bild ein Tüpfelmuster entsteht, wobei im Strahlengang zwischen Lichtquelle und Bildfläche das Hologramm und eine auf der Bildfläche ein zusätzliches Tüpfeimuster erzeugende Streuvorrichtung angeordnet sind

Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (UT-OS 19 02 585) kommt es darauf an, daß die Streuvorrichtung in den Strahlengang zwischen Lichtquelle und HoIo gramm eingesetzt wird. Auf diese Weise tritt das Laserlicht durch die Streuvorrichtung hindurch, bevor es auf das Hologramm trifft Dieser Anordnung liegt der Gedanke zugrunde, die Reproduktion des Hologramms mit Hilfe eines Streulichtes zu erzielen, wobei für die Herstellung des eigentlichen Hologrammbildes ein achsparalleler, starker Strahlungszipfel dient während die schwächeren seitlichen Strahlungszipfel das im Hologramm vorliegende Tüpfelmuster zu beseitigen vermögen. Es erfolgt also die Ausleuchtung des Hologramms mit gestreutem Licht das verschiedene Strahlungszipfel aufweist wodurch eine Beseitigung des Tüpfelmusters bei der Wiedergabe erzielt wird. Dabei tritt sämtliches Licht das in der Bildfläche zur Bildung des Mologrammbildes wirksam wird, durch das HoIo gramm hindurch. Eine Überlagerung von teils durch das Hologramm hindurchtretenden, teils einen anderen Strahlungsweg nehmenden Bildern auf der Bildfläche tritt ncht auf. Die Durchstrahlung des Hologramms mit gestreutem Laserlicht kann dabei zu einer unerwünsch ten Verminderung der Bildqualität führen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei der im ausgehend vom Hologramm reproduzierten Bild trotz der Ausleuchtung des Hologramms mit unbestreutem Laserlicht das Tüpfelmuster schwächer erscheint bzw. im Bild ganz in den Hintergrund tritt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das das Hologramm bestrahlende Licht räumlich kohärent ist. daß die Streuvorrichtung zwischen Hologramm und Bildfläche oder in einem vom Strahlengang der Hologrammrekonstruktion getrennten Strahlengang mit zum rekonstruierenden Licht kohärentem Licht angeordnet ist und daß das von der Streuvorrichtung erzeugte zusätzliche Tüpfelmuster feiner als das durch die holographische Abbildung erzeugte Tüpfeimuster ist

Man erkennt daß hier die Streuvorrichtung zwischen Hologramm und Bildfläche bzw. in einem vom Strahlengang der Hologrammrekonstruktion getrenn ten Strahlengang mit zum rekonstruierenden Licht kohärenten Licht angeordnet ist Das Hologramm wird mit räumlich kohärentem Ucht ausgeleuchtet Wegen der Anordnung der Streuvorrichtung ist dieses Licht nicht gestreut Es werden also einander in der Bildfläche zwei Bilder überlagert nämlich die Wiedergabe des Hologramms mit nichtgestreutem kohärentem Licht und ein von der Streuvorrichtung erzeugtes zusätzliches feines Tüpfelmuster. Die Überlagerung weiter in der Bildfläche führt dazu, daß das Tüpfelmuster bei der

Bildrekonstruktion schwächer erscheint bzw. dem Betrachter gar nicht mehr auffällt Die Bildqualität ist dabei gut weil eine Durchstrahlung des Hologramms mit gestreutem Laserlicht nicht erforderlich war. Darüber hinaus wird die Bildqualität bei der HoIo grammrekonstruktion auch nicht durch ein Tüpfelmu ster beeinträchtigt weil dieses in der Bildfläche praktisch nicht mehr in Erscheinung tritt. In der folgenden Beschreibung wird die Erfindung

beispielsweise erläutert Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine Vorrichtung zum Herstellen von Hologrammen,

Fig,2 perspektivisch eine Vorrichtung für die Rekonstruktion von Hologrammen,

F i g. 3 eine F i g. 1 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen von Hologrammen,

Fig.4 eine Fig.2 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung für die Rekonstruktion vco Hologrammen,

F i g. 5 eine Ausführungsform der Erfindung.

Fig.6 eine für eine weitere Ausführungsform bestimmte Holügrammplatte,

F i g. 7 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, ι s

Fig.8 eine Ausführungsform für die Rekonstruktion des Hologramms auf einer Bildröhre,

F i g. 9 eine weitere Ausführungsform,

Fig. 10 eine Anordnung zur Rekonstruktion des mit der Anordnung nach F i g. 9 hergestellten Hologramms,

F i g. 11 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen von Hologrammen und

Fig. 12 eine Vorrichtung zur Rekonstruktion des nach F i g. 11 hergestellten Hologramms.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung zum Herstellen von Hologrammen. Kohärentes Licht, beispielsweise Laserlicht, das aus einer Lichtquelle 1 herrührt, läßt man durch eine Linse 2 mit kleiner Brennweite gegen ein Raumfrequenzfilter 3 konvergieren. Das durch ein Loch in der Mitte des Filters 3 hindurchgetretene Licht breitet sich mit gleichförmiger Intensitätsverteilung aus. Eine Linse 4 formt es zu einem parallelen Lichtstrahl, der auf einen halbdurchlässigen Spiegel 5 auftrifft. Das von dem Spiegel 5 durchgelassene Licht gelangt zu einem Diffusor 6. Das von diesem gestreute Licht beleuchtet ein dahinter angeordnetes Original 7.

Allgemein läßt sich feststellen, daß das resultierende Licht beim Streuen von kohärentem Licht an einer streuenden Fläche, die an allen Stellen eine statistische Phasenverteilung bewirkt, regellos gerichtete und miteinander interferierende Komponenten enthält, so daß ein Interferenzmuster entsteht, das in Form zahlreicher kleiner Tupfen in Erscheinung tritt. Das Original 7 wird also mit einem Licht ausgeleuchtet, das ein solches Tüpfelmuster enthält

Das von dem Original 7 durchpelassene und von diesem entsprechend dem Brechungsindex des Materials gebrochene Licht trifft auf ein dahinter befindliches Aufzeichnungsmedium 8 auf. Dieses auftreffende Licht sei im folgenden als Objektstrahl oder Signalstrahl bezeichnet Gleichzeitig wird das von dem Spiegel 5 reflektierte Licht nochmals an einem Planspiegel 9 reflektiert und trifft ebenfalls auf das Aufzeichnungsmedium 8 auf. Dieses Licht, das nicht gestreut ist, wird nachstehend als Referenzstrahl bezeichnet Der Referenzstrahl und der Objektstrah! interferieren beim Auftreffen auf das Aufzeichnungsmedium 8 miteinander und das hieraus resultierende Interferenzmuster wird auf dem Aufzeichnungsmedium als Hologramm aufgezeichnet

Fig.2 zeigt eine bekannte Methode zur Reproduktion eines solchen Hologramms. Ein Hologrammträger 8' wird mit kohärentem Reproduktionslicht ausgeleuchtet, das in der durch den stark ausgezogenen Pfeil angedeuteten Richtung auftrifft so daß in der Bildebene ein reelles Bild Im reproduziert wird.

Bei dem in der beschriebenen Weise erzeugten und rekonstruierten Hologramm, d. h. bei einem Hologramm eines mit diffusem I jcht aus einer Lichtquelle für kohärentes Licht ausgeleuchteten Originals oder bei einem Hologramm eines Originals, das selbst ein lichtstreuender Körper ist, wird dem reproduzierten Bild nun aber unvermeidlich ein Tüpfelmuster oder ein Muster von zahlreichen Tupfen überlagert, die aus der Interferenz zwischen den Komponenten des diffusen Lichts herrühren. Wenngleich diese Tupfen kaum wahrnehmbar sind, sofern ihre Durchschnittsgröße im Vergleich zu der erforderlichen Mindestabmessung für das einzelne Bildelement des reproduzierten Bildes hinlänglich gering ist, so treten sie doch als Störung in Erscheinung, wenn sich ihre Durchschnittsgröße so weit erhöht, daß sie der Größe der Bildelemente des reproduzierten Bildes vergleichbar wird, was dann zur Folge hat, daß sich die Güte des reproduzierten Bildes erheblich verschlechtert Dieses Problem, das bei der Herstellung von Hologrammen immer dann auftaucht wenn mit einem Diffusor gearbeitet wird oder wenn eine Ausleuchtung mit diffusem Licht erfolgt, erweist sich als schwerwiegend besonders in jenen Fällen, wo eine hohe Auflösung erforderlich ist oder die Hologrammgröße gering gehalten werden soll.

Bevor im folgenden bestimmte Ausführungsformen beschrieben werden, sollen noch weitere Einzelheiten erörtert werden.

Das nach der obigen holographischen Aufzeichnungsmethode hergestellte Hologramm wird als Fresnel-Hologramm bezeichnet wenn das Original 7 und das Aufzeichnungsmedium 8 verhältnismäßig dicht beeinander angeordnet sind und das Beugungsbild des Originals 7 auf dem Aufzeichnungsmedium 8 auf der Fresnelschen Beugung beruht. Als Fraunhofer-Hologramm oder Fourier-Transformationshologramm wird es bezeichnet, wenn das Bild des Originals im Bereich der Aufzeichnungsfläche ein Fraunhofersches Beugungsmuster bildet, wie dies im folgenden beschrieben werden soll.

F i g. 3 zeigt ein typisches Beispiel einer bekannten Anordnung zur Herstellung eines Fraunhofer-Hologramms der letztgenannten Art Bei dieser Anordnung gleichen die Teile 1 bis 9 den entsprechenden Teilen der zuvor beschriebenen Anordnung, so daß hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Im Unterschied zu der voraufgegangenen Anordnung ist in diesem Fall jedoch zwischen das Original 7 und das Aufzeichnungsmedium 8 eine Linse 10 eingefügt.

F i g. 4 zeigt, wie das erhaltene Hologramm 8' bei der Reproduktion mit dem Reproduktionslicht ausgeleuchtet und das gebrochene Licht von dem Hologramm durch eine Linse 10' auf eine Bildfläche 11 gebündelt wird, um so auf dieser das Originalbild Im zu reproduzieren. Für ein solches Fraunhofer-Hologramm ist es typisch, daß sein Bild in seiner Position festliegt.

Fig.5 zeigt einen Zweidimensionaldeflektor 12 durch den ein Teil des darauf auftreffenden Lichtstrahls in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung in einem vorbestimmten Winkel abgelenkt wird, um hierauf aul ein Hologramm 13 aufzutreffen, das aus zahlreicher sehr kleinen Hologrammeinheiten besteht. Somit kanr nun eine der Hologrammeinheiten mit dem Lichtstrah aus dem Deflektor 12 ausgeleuchtet werden. Das voi der beleuchteten Hologrammeinheit ausgehende um deren Information (oder Bild) enthaltende Lichi wird al reproduziertes Bild Im' auf eine vorbestimmte Bildflä ehe 14 fokussiert. Jede Hologrammeinheit des HoIo gramms 13 wird unter Verwendung von diffusem Lieh erzeugt, wie dies oben ausgeführt wurde, so daß da

reproduzierte Bild zwangsläufig ein Tüpfelmuster enthält.

Gleichzeitig tritt das von dem Deflektor 12 nicht abgelenkte, sonderen geradlinig aus diesem austretende Licht in einen Strahlerweiterer 15 ein, der den einfallenden Lichtstrahl auffächert, und der erweiterte Lichtstrahl, der jetzt einen größeren Durchmesser hat, trifft auf ein Hilfshologramm 16 auf, das vorzugsweise größere Abmessungen hat als die Hologrammeinheit der Hologrammspeicherplatte 13. Bei dem Hilfshologramm handelt es sich um eine Aufzeichnung eines Tüpfelmusters, so daß dessen Reproduktion kohärent in Überlagerung zu dem vorerwähnten Bild Im' erfolgen kann. In dieser Weise werden das bei der Reproduktion des Hilfshologramms erscheinende Tüpfelmuster und das in dem von dem Speicherhologramm reproduzierten Bild enthaltene Tüpfelmuster in Kohärenz miteinander kombiniert, so daß in dem Signalschema ein neues Tüpfelmuster erscheint, das sich von jedem der beiden obigen Muster unterscheidet. Wählt man die effektive Fläche des Hilfshologramms größer als die des Speicherhologramms, so ist das Tüpfelmuster der Hilfshologrammreproduktion feiner als das Tüpfelmuster in der Reproduktion des Speicherhologramms, so daß die kohärente Kombination der beiden reproduzierten Bilder den Eindruck vermittelt, als sei die Wiedergabe des Speicherhologramms mit einer Rauschleistung moduliert. Mit anderen Worten, das Tüpfelmuster kann im Vergleich zum Signalschema verfeinert werden, was den Sinneseindruck entstehen läßt, daß die Bildgüte verbessert erscheint, da scheinbar eine Minderung des Tüpfelmusters eingetreten ist.

Zusätzlich zu dem Effekt einer scheinbaren Minderung des in dem reproduzierten Bild enthaltenen Tüpfelmusters gestattet ein feineres Tüpfelmuster noch eine weitere Erhöhung der Bildgüte durch eine geeignete Filteranordnung, wenn das reproduzierte Bild mit einer Bildaufnahmeröhre aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird.

Die Intensität der Wiedergabe von dem Hilfshologramm ist zweckdienlicherweise einigemal bis einige zehnmal geringer als die Wiedergabeintensität des Speicherhologramms. Falls sie zu stark wäre, würde das Hintergrundrauschen ausgeprägter werden und der Kontrast würde sich stark verschlechtern, und wenn sie im umgekehrten Fall unzulänglich wäre, so würde sich • die Kombination weniger auswirken und eine wesentliche Verbesserung der Bildgüte stünde damit nicht mehr zu erwarten.

Falls darüber hinaus eine ständige Änderung des durch die kohärente Kombination der Wiedergabe des Hilfshologramms und des Signalbildes Im' gebildeten Tüpfelmusters bewirkt wird, indem zu diesem Zweck eine wechsefeeiäge Bewegung der beiden Bilder nervorgertnen wird, beispielsweise durch ein Vibrieren des Hilfshologramms 16, so läßt sich auf «fiesem Wege foei der Reproduktion erreichen, daß das Tupfenmuster durch die Sinnestäuschung and die integrierende Wirkung der Bildaufnahmeröhre scheinbar noch feiner wird.

Fig.6 zeigt einen TdI einer Hologrammplatte bei einer asderen Ausführungsforrn der Erfindung, in dieser Figur bezeichnet die Bezugszahl 17 eine Speicherhologranraiplaite mit einer Matrix von Hofograimneinhei- *en Uh. Sie unterscheidet sich von der bei der voraafgegangenen Aosfuhrsngsform vorgesehenen Hologrananspejcherpiatte 13 «tadorch, daß der schraffiert <äargesteflte Bereich Gchtstreuend ist Fails die Hologrammplatte 17 aus einer photographischen Platte hergestellt ist. so kann der schraffiert dargestellte Bereich beispielsweise durch Abschleifen der entsprechenden Teile der Glasgrundplatte hergerichtet sein. Bei dieser Ausführungsform wird jede der Hologrammeinheiten Uh mit einem Reproduktionslichtstrahl ausgeleuchtet, dessen Durchmesser größer ist als der Durchmesser einer Hologrammeinheit, jedoch nicht um so viel größer, daß beim Auftreffen des Lichtstrahls auf die Hologrammplatte auch noch benachbarte Hologrammeinheiten teilweise ausgeleuchtet würden. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß das diffuse Licht aus dem schraffiert dargestellten Bereich das reproduzierte Bild in Kohärenz überdecken kann, so daß das Tüpfelmuster in der bereits erwähnten Weise verfeinert wird, was eine scheinbare Verbesserung der Bildgüte zur Folge hat. Bei dieser Ausführungsform kann vorgesehen sein, das Abbildungslicht und das diffuse Licht durch geeignete Vorkehrungen ständig im Raum alternieren zu lassen, etwa in der Weise, daß man für ein leichtes Vibrieren des Reproduktionslichtstrahls Sorge trägt, so daß aufgrund der integrierenden Wirkung, wie bereits erwähnt, eine weitere Verbesserung der Bildgüte erreicht wird.

In Fig.7, in der eine weitere Ausführungsform gezeigt ist, bezeichnet die Bezugszahl 18 eine Bildfläche wie beispielsweise die in F i g. 2 dargestellte, auf die ein reelles Bild des Hologramms gebündelt wird. Vor der Bildfläche ist in einem Abstand Al von dieser eine transparente Streuplatte 19 angeordnet. Die Streuplatte 19 bewirkt eine regellose Streuung des Lichts auf ihrer einen Seite, nämlich auf jener Seite, die der Bildfläche zugekehrt ist. Als Streuplatte kann zweckdienlicherweise z. B. eine hinreichend homogene, flache Glasplatte dienen, die auf der einen Seite sanft und gleichmäßig poliert ist, wozu ein feiner Korund mit einer Korngröße entsprechend einem Standardsieb mit 2000 Maschen pro Quadratzoll oder mehr verwendet werden kann, um so der Platte die nötigen Streuungseigenschaften zu verleihen. Ist die Streuplatte 19 nicht vorhanden, so kann in einem auf die Bildfläche 18 gebündelten Signalschema ein wahrnehmbares Interferenztupfenmuster enthalten sein. Ist die Streuplatte 19 hingegen in die vorgesehene Stellung gebracht, so wird das Signallicht durch diese Streuplatte 19 in der Weise gestreut, daß das in dem Signallicht enthaltene Tüpfelmu iicr durch die Streuwirkung auf der Bildfläche, die sich unmittelbar hinter der Platte 19 im Abstand Δι von dieser befindet, moduliert oder verfeiner werden kann.

Die Verfeinerung des Tüpfelmusters in Vergleich zu dem Signalschema läßt dann den Sinneseindrock entstehen, daß die Bildgüte bei einer entsprechenden Minderung des Tüpfelmusters verbessert erscheint.

Wie bereits erwähnt wurde, ist es zusätzlich zu dem gemäß dieser AusfOhrungsfonn erzielbaren Effekt einer scheinbaren Minderung des in dem reproduzierten SBd enthaltenen TBpfelmusters bei einem feineren Täpfellnuster möglich, die Bildgüte durch eine geeignete Filteranordnung noch weiter zu verbessern, IaBs das reproduzierte Bild mit einer Bildaufnahmeröhre aufgenommen und in ein elektrisches Signal umgewandeil wird.

In Fig.8 ist der Fall veranschaulicht, daß das reproduzierte Bild direkt aaf einer Aufnahmeröhre wi« beispielsweise ehreai Vidikon aufgebaut wird, te diesen Fall nimmt die photoelektrische Räche 23 beispielswei se eines Vidikons 20 die Lage der Bildfläche em, und am

der von der photoelek irischem Fläche 23 abgekehrten Seite einer transparanten Elektrode ist eine Frontplatte 21 vorgesehen, die an der Vorderseite zur Hervorbringung der obenerwähnten Streuungseigenschaflen in entsprechender Weise behandelt ist. In dieser Weise kann man eine Bildaufnahmeröhre für holographische Bilder erhalten.

Bei der voraufgegangenen Ausführungsform der F i g. 7 ist zur Hervorbringung der beabsichtigten Wirkung sorgsam auf eine geeignete Wahl der Oberflächenrauhigkeit der streuenden Fläche vor der Bildfläche und des Abstandes ΔΙ zwischen den beiden Flächen zu achten. Die Rauhigkeit der Streuplatte wird zweckentsprechend so gewählt, daß die durchschnittliche Tupfengröße des Tüpfelmusters unmittelbar hinter der Streuplatte etwa um einige Male geringer ist als die kleinste Breite eines Bildelements des Signaischemas. Ist die streuende Fläche gröber als es einer Gradation der obigen Größenordnung entspricht, so zeigt sich eine Tendenz zur Verschlechterung der Bildgüte, und im umgekehrten Fall würde die Flächenrauhigkeit zu fein sein, um eine merkliche Wirkung in dem gewünschten Sinne hervorzubringen. Hinsichtlich des erwähnten Abstandes 4/ist zu sagen, daß das Tüpfelmuster um so weicher ausfällt, je größer dieser Abstand ist, wobei ein zu groß bemessener Abstand jedoch eine Unscharfe des Bildes zur Folge hat. Auch in dieser Hinsicht ist also eine sorgfältige Auslegung angezeigt.

Eine weitere Verbesserung der scheinbaren Bildgüte ist auch in diesem Fall beispielsweise auf dem Wege einer Integrationswirkung, wie bereits erwähnt, möglich, wenn durch geeignete Vorkehrungen für eine ständige Änderung des Tüpfelmusters Sorge getragen ist etwa in der Form, daß man die Streuplatte 19 vibrieren läßt

Bei den obigen Ausführungsformen kann der Wahrnehmung des Tüpfelmusters entgegengewirkt werden, indem man sich eine Sinnestäuschung zunutze macht, und es kann auf elektrischem Wege verringert oder beseitigt werden.

Es sind natürliche verschiedene Abänderungen der obigen Ausführungsform möglich. Im Rahmen einer solchen Modifikation kann man sich der Anordnung der F i g. 2 bedienen. Genauer gesagt, die zweidimensional Information (das Signalbild) des Originals 7 wird zunächst auf dem Aufzeichnungsmedium 8 aufgezeichnet Die so auf dem Aufzeichnungsmedium 8 erzeugte Aufzeichnung ist ein Fraunhofer-Hologramm des mit diffusem Licht ausgeleuchteten Originals 7. Anschließend ersetzt man das Original 7 und die Linse 10 durch eine Streuplatte, während die übrige Anordnung unverändert bleibt um nun von der Streuplatte aHein auf dem Aufzeichnungsmedium in Überlagerung der vorherigen Aufzeichnung des Signalbildes eine Aufzeichnung m Form «eines Fresnei-Hotogrannns herzusteflen-lndieser Weise werden also das Signaibad, das ein Tüpfelniuster enthält and das Tüpfelmuster der Streuplatte in Mehrfachaufzeichnung auf ein and demselben Afhnngsträger als Fraunhofer-Hologramm bzw. als Ftesnd-Hoiogramm aufgezeichnet

Bei der Reproduktion wird der Aufzdchnungsträger sät dem so erhaltenen Mehrfachhologramm in der Anordnung der Fig.4 ausgeleuchtet während das Hologramm gleichzeitig leichten Vibrationen in der Hologcanunebene unterworfen wird. Solera der Anfzeidinangstrager in der Ebenerer Aufzeichnungsfläche iiin-und heimeilende transktorische Bewegungen ohne Dremmgskomponente aasfährt, ist die Reproduktion des Fraunhofer-Hologramms wegen seiner Eigenart räumlich festgelegt so daß das Signalbild und das ir diesem enthaltene Tüpfelmusler in ihrer Lage unverändert bleiben. Die Wiedergabe des als Fresnel-Holo· gramm aufgezeichneten Tüpfelmusters unterliegt abei natürlich bei den Vibrationen des Aufzeichnungsträger: einer Vibrationsbewegung. Dank der Linse 10' wird das Tüpfelmusterbild des vibrierenden Fresnel-Hologramms auf eine vor der Bildfläche 11 liegende Ebene

■ο gebündelt und auf der Bildfläche als defokussiertes Bild wiedergegeben, obwohl bei dieser Wiedergabe noch der Charakter des Tüpfelmusters beibehalten bleibt. Nötigenfalls kann das Tüpfelmuster des Fresnel-Hologramms bei der Reproduktion auf der Bildfläche maßstäblich verkleinert werden. In dieser Weise wird erreicht daß in der Konbination der beiden in kohärenter Überlagerung gleichzeitig auf der Bildfläche wiedergegebenen Teilbilder ein ständigen Änderungen unterliegendes Tüpfelmuster enthalten ist, da es sich bei diesem sich ändernden Tüpfelmuster um eine Kombination der beiden einander überlagerten Tüpfelmuster handelt wobei das eine seine Form mit den Vibrationen des Aufzeichnungsträgers ändert, während das andere festliegt. Die Änderungen des resultierenden Tüpfelmusters erfolgen absolut unsystematisch, da es sich bei dem Muster selbst um ein Zufallsmuster handelt. Durch geeignete Integrationsmaßnahmen kann das in dem reproduzierten Bild enthaltene Tüpfelmuster also geglättet und scheinbar entfernt werden. Ist die

Änderungsgeschwindigkeit hoch genug, so kann man sich die auf einer Sinnestäuschung beruhende Wirkung oder die auf die Ansprechverzögerung zurückzuführende integrierende Wirkung einer Bildaufnahmeröhre zunutze machen. Falls das reproduzierte Bild photographiert wird, ist es auch möglich, im Verlauf einer geeigneten Expositionszeit eine zeitliche Integration vorzunehmen. Jn jedem dieser Fälle kann das Tüpfelmuster abgeschwächt oder beseitigt und die Bildgüte verbessert werden.

Bei der obigen abgeänderten Ausführungsform wurde das Signalbild als Fraunhofer-Hologramm aufgezeichnet doch kann für den FaIL daß die Bildfläche ständigen Verschiebungsbewegungen im Verein mit leichten Vibrationsbewegungen des Hologramms unterliegt auch vorgesehen sein, das Signalbild als Fresnel-Hologramm aufzuzeichnen. Da das Tüpfelmuster des Fresnel-Hologramms als Hintergrundrauschen im Sinne einer Verschlechterung des !Contrasts des Signalbildes wirkt muß bei der Festlegung der Intensität seiner

so Reproduktion mit Sorgfalt zu Werke gegangen werden, um eine optimale Wirkung zu erzielen, die Intensität muß geringer sein als die des reproduzierten Signalbildes. In Fig.9 ist eine holographische Aufzeichnungsme-

SS thode gemäß einer weiteren Ausfuhrungsfoftn veranschaulicht Bei der Anordnung dieser Figur trifft kohärentes licht wie beispielsweise Laseriicht in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung auf eine

diffusen Licht wird ein Original 25 ausgekuditet Das dureii das Original ^ hindurdiB^eteno^^icfa wirdducch eine linse 26 auf «in AuTzrachnongsniediuin 73 gebündelt Gleichzeitig treffen auf das Aüfzeichnungsmedium 27 ent unterschiedlichen iSofaSswinkeln

6$ Referenzstrahlen28uiKi29auf, welche zudem wondem Original ausgehenden Licht kohärent sind Die Referenzfichtströrae and der LjchtsQiom von dem Original 25 interferieren miteinander und das· resultierende

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U

Muster wird auf dem Aufzeichnungsmedium 27 aufgezeichnet. Das in dieser Weise erhaltene Hologramm kann man sich natürlich zusammengesetzt denken aus zwei Hologrammen, welche die gleiche Information enthalten und einander überlagert sind.

Wie in Fig. 10 gezeigt wird, kann die Hologrammplatte 30, die das in der obigen Weise hergestellte Hologramm trägt, bei der Reproduktion entweder mit einem Reproduktionslichtstrahl 33 ausgeleuchtet werden, der in gleicher Richtung darauf auftrifft wie der Strahl 28 in Fi g. 9, oder mit einem Reproduktionslichtstrahl 34, dessen Richtung die gleiche ist wie die des Strahls 29 in F i g. 9, um so das gleiche reproduzierte Bild Im zu erhalten, das in der gleichen Lage auf eine Bildfläche 32 gebündelt ist. sofern die gleiche Wiedergabelinse 31 in der gleichen Stellung vorgesehen ist. Wird die Hologrammplatte gleichzeitig mit beiden Lichtstrahlen 33 und 34 ausgeleuchtet, so kann man zwei Reproduktionsbilder in kohärenter Überlagerung zueinander erhalten. Bei einem mit der obigen Anordnung hergestellten Fraunhofer-Hologramm liegt allgemein das reproduzierte Bild in seiner Stellung fest, auch wenn das Hologramm in seiner Ebene eine translatorische Bewegung ausführt, doch falls es beispielsweise in seiner Ebene eine Drehbewegung ausführen sollte, so dreht sich auch das reproduzierte Bild in der Ebene der Bildfläche. Wird also die Hologrammplatte 30 in entgegengesetzten Richtungen leicht hin- und hergedreht, wie dies durch die gestrichelten Pfeile angedeutet ist, so unterliegen die reproduzierten Bilder Im(\)und Im[Il) der betreffenden Reproduktionslichtstrahlen 33 und 34 wiederholten Abweichungen voneinander, da die beiden Reproduktionslichtstrahlen unterschiedliche Einfallswinkel haben. Da es sich bei dem resultierenden reproduzierten Bild Im, das betrachtet wird, um eine kohärente Kombination der beiden einander überlagerten Teilbilder Im (I) und Im (II) handelt, ändert sich entsprechend diesen Abweichungen auch das aus den darin enthaltenen Tüpfelmustern resultierende Tüpfelmuster. Die Änderung des resultierenden Tüpfelmusters erfolgt in völlig unsystematischer Weise, da das Muster selbst regellos ist Durch Ausnutzung der integrierenden Wirkung geeigneter verfügbarer Mittel kann das in dem reproduzierten Bild enthaltene Tüpfelmuster also geglättet und scheinbar beseitigt werden. Ist die Änderungsgeschwindigkeit hoch genug, so kann man sich beispielsweise einen Sinnestäuschungseffekt oder die integrierende, auf Ansprechverzögerung beruhende Wirkung einer Bildaufnahmeröhre zunutze machen. Wird das reproduzierte Bild photographiert, so kann während e^:ner geeigneten Belichtungszeit auch eine zeitliche Integration bewirkt werden. Das Tüpfelmuster kann se auf «lie eine wie auf die andere Art gemindert oder beseitigt werden and die Bildgäte kann verbessert werden.

Es 1st zu beachten, daß die Abweichung der beiden Teilbilder voneinander die DeFoknssienmgskomponenfö des resultierenden Bildes darstellt, so daß bei der WaW der Äössefilagweiteder germjgfügigen repethiven Örehbewegütgen der Mölögr-ämmplafte die erforderli-

BeJ der obigen Ansführungsform wurde das Tüpfelntnster dädürrch verändert, SaS man die Hologrammplatte hi 'Wiederholung Drehbewegungen ausführen laTit, aocn Kann dre «noertmg aucn nacn verschiedenen anderen Nfe&öden toervofgehracht werden, beispielsweise durch Betätigung der Mologrammplatte zar Ausführung einer leichten Bewegung im Sinne einsr Änderung des Einfallswinkels der Reproduktionslichtstrahlen oder indem man Vorkehrungen trifft, um die Reproduktionslichtstrahlen selbst leicht hin- und herschwingen zu lassen, jeweils entsprechend dem Aufzeichnungsverfahren und dem mit dem Hologramm verfolgten Zweck.

Weiterhin wurde bei der obigen Ausführungsform mit zwei Referenzlichtstrahlen für die Aufzeichnung sowie

ίο mit zwei Reproduktionslichtstrahlen gearbeitet, doch lassen sich ähnliche Wirkungen natürlich auch hervorbringen, wenn man mit mehr als zwei Referenz- oder Reproduktionslichtstrahlen arbeitet. Eine für die Praxis verwendbare Form des holographischen Aufzeichnungs- und Reproduktionssystems soll nun anhand der F i g. 11 und 12 beschrieben werden.

Bei Fig. 11 handelt es sich um eine schematische

Darstellung einer optischen Anordnung zum Herstellen von Hologrammen. Diese Anordnung stellt praktisch eine Kombination der Anordnungen der Fig.3 und 9 dar. In F i g. 11 bezeichnen die Bezugszahlen 1 bis 4 eine Laserlichtquelle, eine Linse, eine Nadellochplatte (oder ein Raumfrequenzfilter) und eine weitere Linse, wobei diese Teile sämtlich den entsprechenden, in Fig.3 gezeigten Teilen gleichen. Bei dieser Anordnung wird der parallele Lichtstrom an zwei Strahlenteilern 35 und 36 teilreflektiert und das von diesen Strahlenteilern durchgelassene Licht wird von einer Streuplatte 37 gestreut, bevor damit ein Original 38 ausgeleuchtet wird.

Das von dem Original ausgehende Abbildungslicht tritt durch eine Linse 39 und wird als Fourier-Transformationsbild auf ein Aufzeichnungsmedium 40 projiziert. Gleichzeitig werden die von den Strahlenteilern 35 und 36 reflektierten Lichtstrahlen nochmals an totalreflektierenden Spiegeln 41 bzw. 42 zurückgeworfen und werden hierauf in Überlagerung zum Originalbild als Referenzlichtstrahlen mit den Einfallswinkeln θι bzw. Θ2 auf das Aufzeichnungsmedium 40 projiziert. Die in dieser Weise erhaltene Aufzeichnung kann man sich

natürlich aus zwei Bildern des gleichen Originals zusammengesetzt denken, die in Mehrfachaufzeichnung von den betreffenden Referenzschwingungen übertragen werden.

F i g. 12 zeigt eine optische Anordnung zur Vornahme

einer Reproduktion von dem in der obigen Weise hergestellten Hologramm. Die Bezugszahl 1 bezeichnet eine Lichtquelle für kohärentes Licht (beispielsweise also eine Laserlichtquelle ähnlich der vorerwähnten). Der von dieser Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl wird

durch einen Strahlenteiler 43 in zwei Strahlen aufgespalten. Der eine der abgeteilten Strahlen wird über totalreflektierende Spiegel 44 und 45 sowie im Durchtritt durch Linsen 48 und 49 auf eine Hologrammplatte 52 mit dem in der obigen Weise erhaltenen

Hologramm projiziert, während der andere abgeteü» Strahl über einen totafreflefctierenden Spiegel 46 und en Durchtritt durch Linsen 50 und 51 gleichfalls atff die Hologrammplatte projiziert wird Die Snfällswirilciä dieser Strahlen sind die gleichen wie die äär

betreffenden ReferenzBcbtstrahien beim Vorgang der Aufzeichnung. Die beiden auf der Hölogrammpiatte^ aufgezeichneten Bilder werden so durch eine Ffcniier-Transformationsfinse S3 in Oberlagerang auf einer Bildfläche 54 reproduziert NatörBdi enthält Jede def μ, ^{n Re}P^rodt*tiönen der in der oben beschriebenB» Weise unter Verwendung von dÄsera litte aa%*· zeichneten Büder ein TBpfeimaster, and da das reprodHzierte BBd, das befrachtet wird, aas der

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Überlagerung der beiden Teilbilder resultiert, enthält auch dieses ein daraus herrührendes, deutliches Tüpfelmuster. Die Bezugszahl 47 bezeichnet einen Phasenschieber, der in den Strahlengang des einen der abgeteilten Lichtstrahlen gelegt ist, um die Phase dieses abgeteilten Lichtstrahls gegen die des anderen zu verschieben. Durch diese Maßnahme kann das in dem reproduzierten Bild erzeugte Tüpfelmuster im Zug einer integrierenden Wirkung beseitigt werden. Mit anderen

Worten, es ist in dieser Weise möglich, die von dem Diffusor oder aus der Verwendung von diffusem Licht für die Ausleuchtuiig herrührenden nachteiligen Auswirkungen auf die Bildgüte in Gestalt eines Tüpfelmusters praktisch auszuschalten. Zur Ausleuchtung kann somit diffuses Licht benutzt werden, auch wenn das Hologramm sehr kleine Abmessungen haben muß. Darüber hinaus kann auf diesem Wege ein Hologramm hoher Dichte erhalten werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

iV'993

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   J. Vorrichtung zur Rekonstruktion von Hologrammen mit einer kohärentes licht abstrahlenden Lichtquelle und einer von der Lichtquelle ausgeleuchteten Bildfläche, auf der außer dem Bild ein Tüpfelmuster entsteht, wobei im Strahlengang zwischen Lichtquelle und Bildfläche das Hologramm und eine auf der Bildfläche ein zusätzliches Tüpfelmuster erzeugende Streuvorrichtung angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß das das Hologramm bestrahlende Licht räumlich kohärent ist, daß die Streuvorrichtung zwischen Hologramm und Bildfläche oder in einem vom Strahlengang der Hologrammrekonstruktion getrennten Strahlengang mit zum rekonstruierenden Licht kohärentem Licht angeordnet ist, und daß das von der Streuvorrichtung erzeugte zusätzliche Tüpfeimuster feiner als das durch die holographische Abbildung erzeugte Tüpfehnuster ist
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuvorrichtung (16) größere Abmessungen hat als das Hologramm (13).
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuvorrichtung eine in geringem Abstand vor der Bildfläche (18, 23) angeordnete Streuplatte (19,21) ist
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die der Bildfläche (18) zugekehrte Seite der Streuplatte (19) streuend ausgebildet ist (F i g. 7).
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3. dadurch gekennzeichnet daß die dem Hologramm zugekehrte Seite der Streuplatte (21) streuend ausgebildet ist (F i g. 8).
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Streuvorrichtung (16, 17) und das Hologramm (13) in unterschiedlichen Strahlengängen zwischen Lichtquelle und Bildfläche (14) liegen, und die Streuvorrichtung ein die Aufzeichnung eines Tupfelmusters aufweisendes Hilfshologramm (16) ist (F i g. 5).
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6. dadurch gekennzeichnet daß die Intensität des vom Hilfshologramm

   (16) erhaltenen Tüpfelmusters geringer ist als die Intensität des Bildes des Hologramms, dem es überlagert ist
8. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet daß das Hologramm ab Hologranimplatte

   (17) ausgebildet ist, die aus kleinen von Hchtstreuendem Material umgebenen Hologrammeinheiten besieht und daß die kleinen Hologrammeinheiten mit einem Reproduktionslichtstrahl ausleuchtbar sind, dessen Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser einer Hologrammeinheit (F i g. 6).
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streuvorrichtung und das Hologramm relativ zueinander beweglich angeordnet sind.
10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet daß ein vibrierender Reproduktionslichtstrahl verwendet ist