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Verfahren zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Bild- und Toninformation
und Aufzeichnung zur DurchfUhrung des Wiedergabeverfahrens Zur Aufzeichnung und
Wiedergabe von BiLdinformation ist es bekannt, als Aufzeichnungsträger photographische
Filmstreifen oder -platten, Magnetbänder,Magnetplatten und dgl. zu verwenden. Es
ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem mit der ursprUnglichen Aufzeichnung eine
Pressform hergestellt wird und mit dieser dann durch Pressen Kopien auf einen Streifen
oder eine Platte aus Vinylkunststoff hergestellt werden, die dann ihrerseits zur
Wiedergabe dienen.
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Die Verwendung eines photoempfindlichen Films als AuRzei¢hnungsträger
bringt den Vorteil mit sich, daß das Bild unmittelbar projiziert werden kann. Photoempfindliche
Aufzeichnungsträger sind jedoch verhältsnismäßig teuer, ihre Entwicklung ist umständlich
und
das Kopieren ist verhältnismäßig zeitraubend. Bei Verwendung magnetischer Aufzeichnungsträger
sind die Aufzeichnung und Wiedergabe zwar einfach, der apparative Aufwand ist jedoch
verhältnismäßig hoch. Außerdem sind. magnetische Aufzeichnungsverfahren aus verschiedenen
Gründen Beschränkungen unterworfen, z.B. durch physikalische Ursachen wie Selbst-Entmagnetisierung
des Aufzeichnungsträgers und Verluste durch unzureichenden mechanischen Kontakt
zwischen dem Magnetmaterial und den Wandlerköpfen, durch eine relativ begrenzte
Lebensdauer des Aufzeichnungsträgers und der Wandlerköpfe infolge des Abriebes durch
lose Magnetteilchen; durch hohe Kosten und lange Kopierzeit u.s.
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w.. Bei den mit einem Aufzeichnungsträger aus Vinylkunststoff arbeitenden
Verfahren ist es z.B. bekannt, eine einzige eindimensionale, spiralförmige Aufzeichnungsrille
in einem plattenförmigen Aufzeichnungsträger zu verwenden, deren Tiefe oder Lage
sich entsprechend der aufgezeichneten Information ändert.
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Das Kopieren solcher Aufzeichnungen ist zwar sehr einfach, andererseits
muß jedoch die AufzelchnungBrille außerordentlich fein gemacht werden, wenn eine
hohe Speicherdichte erreicht werden soll. Es ist daher schwierig, eine ausreichende
Lebensdauer für den plattenförmigen Aufzeichnungsträger und die Abtastvorrichtung
zu erreichen und bei der Handhabung und Aufbewahrung muß mit außerordentlicher Sorgfalt
vorgegangen werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde,
ein Verfahren zum Aufzeichnen und Wiedergeben von Bild-und Toninformation sowie
eine Aufzeichnung zur Durchführung des Wiedergabeverfahrens anzugeben, die die oben
geschilderten Nachteile des Standes der Technik nicht aufweisen u. insbesondere
trotz hoher Speicherdichte robust und unempfindlich sind sowie sich durch niedrige
Kosten auszeichnen.
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Bei dem vorliegenden Aufzeichnungs- und Wiedergabeverfahren wird die
sich zeitlich ändernde Bildinformation in geeigneten Zeitintervallen durch Laserstrahlhologramme
aufgezeichnet und die Hologramme werden kontinuierlich wiedergegeben oder abgespielt.
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Die verhAltnismäßig kleinen Hologramme sind auf einem scheiben-oder
plattenförmigen Aufzeichnungsträger (im folgenden kurz "Platte") in einer spiralförmigen
Folge aufgezeichnet, was eine rasche Aufzeichnung und Wiedergabe mit hoher Speicherdichte,
niedrige Kosten und einfache Handhabung bei der Wiedergabe fördert. Längs der Folge
von Hologrammen wird außerdem die Toninformation aufgezeichnet, insbesondere in
Form einer Tonspur oder -rille. Hierdurch läßt sich die Konstruktion der Wiedergabeeinrichtung
sehr vereinfachen' da man die Tonaufzeichnung bei der Wiedergabe zur Führung des
die Hologramme wiedergebenden optischen Systems verwenden kann. Dies stellt ein
erstes wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung dar.
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Bekanntlich können mit Laserstrahlung hoher Kohärenz zweidimensionale
oder dreidimensionale Bilder auf Trockenplatten oder dgl.
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in Form von Hologrammen aufgezeichnet werden und die Hologramme können
durch Beleuchtung der so hergestellten Aufzeichnung reproduziert werden. Da auch
mit kleinflächigen Hologrammen zweidimensionale Bilder oder dreidimensionale Szenen
einwandfrei aufgezeichnet und wiedergegeben werden können, ist es möglich, mit dem
vorliegenden Verfahren eine große Anzahl verschiedener Bilder auf einer vorgegebenen
Fläche des Aufzeichnungsträgers aufzuzeichnen. Das vorliegende Verfahren und die
vorliegende Aufzeichnung zeichnen sich also durch eine hohe Speicherdichte aus.
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Ein Laserstrahlungshologrann besteht aus einer lnterferenzfigur.
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Bei dem vorliegenden Verfahren kann man ZeB. mit Amplitudenhologrammen,
bei denen helle und dunkle Bereiche der Interferenzfigur auf einer Trockenpiatte
aufgezeichnet werden, oder mit Relief-Phasenhologrammen, bei denen die hellen und
die dunklen Teile der Interferenz figur Vertiefungen und Erhöhungen entsprechen,
arbeiten. Amplitudenhologramme können durch photographische oder ähnliche Verfahren
kopiert werde während sich Relief-Phasenhologramme einfach durch Pressen (wie bei
einer Schallplatte) kopieren lassen. Die die Information einer graßen Anzahl von
Bildern
enthaltende Hologrammfolge kann also auf einmal kopiert
werden, so daß ein schnelles Kopieren mit geringen Kosten gewährleistet ist. Auch
dies stellt ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung dar. Insbesondere
braucht der Aufzeichnungsträger für die Kopien von Relief-Phasenhologrammen, die
durch Pressen mit einer Mutter-Aufzeichnung hergestellt werden, keine aktive Schicht
wie ein photographischer Film enthalten und man kann daher mit einem billigen Material
arbeiten.
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Es ist auch bekannt, daß beim Aufzeichnen von Kinofilmeinzelbildern,
Fernsehbildern oder -halbbildern als Hologramme durch ein mit Fraunhofer'scher Beugung
arbeitendes Verfahren bei der Wiedergabe ein ruhendes Bild erzeugt werden kann,
trotzdem sich die Aufzeichnung bewegt. In diesem Falle ist dann kein intermittierender
Transport der Hologramme erforderlich und die die Aufzeichnung tragende Platte kann
mit gleichbleibender Drehzahl laufen, was den mechanischen Aufbau des Wiedergabegerätes
erheblich vereinfacht. Auch diese vorteilhafte Eigenschaft wird bei der vorliegenden
Erfindung ausgenutzt.
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Da jedes Hologramm die vollständige Information einer Bildfläche enthält,
kann bei der Aufzeichnung gemäß der Erfindung jede gewünschte wiederzugebende Stelle
schnell ermittelt werden. Auch dies stellt einen nennenswerten Vorteil der Erfindung
dar.
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Bei der Aufzeichnung dynamischer oder Lauf-Bilder ist eine einfaohe
Standbildwiedergabe, Zeitlupenwiedergabe, Zeitrafferwiedergabe und dgl. möglich.
Es genügt bei der Wiedergabe, das oder die Hologramme auf der Platte mit der Laserstrahlung
zu beleuchten und die gebeugte Strahlung wahrzunehmen. Der Verschleiß der Platte
selbst beschränkt sich daher ausschließlich auf die geringe Abnutzung der Tonrille,
so daß die Aufzeichnung sehr oft abgespielt werden kann. Die Handhabung und Aufbewahrung
sind einfach und die mechanischen Verschleißteile im Wiedergabegerät sind klein.
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Der Erfindungsgedanke sowie Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit
der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine stark vereinfachte,teilweise
perspettivische Ansicht einer Aufzeichnungseinrichtung, auf die bei der Erläuterung
eines Ausführungsbeispieles des vorliegenden Aufzeichnungsverfahrens Bezug genommen
wird; Figur 2A eine Draufsicht auf eine Aufzeichnung gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung; Figur 2B eine Draufsicnt auf einen Original-Filmstreifen und Figur
3 eine stark vereinfachte, teilweise perspektivische Ansicht einer Wiedergabeeinrichtung)auf
auf die bei der Erläuterung eines Wiedergabeverfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung Bezug genommen wird.
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Die Erfindung wird im folgenden am Beispiel der Aufzeichnung und Wiedergabe
von Bild- und Toninformation für Fernsehzwecke erläutert.
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Die in Figur 1 stark vereinfacht dargestellte Aufzeichnungseinrichtung
enthält einen Laser 4 mit einem optischen System 5 durch das ein Film 6 läuft, der
die aufzuzeichnende und später über Fernsehen zu übertragende Information enthält.
Bei dem vorliegenden Beispiel soll angenommen werden, daß jedes Einzelbildfeld des
Filmes einem Raster oder Halbbild des aufzuzeichnenden und zu übertragenden Fernsehsignals
entspricht. Die Einrichtung gemäß Figur 1 enthält ferner einen plattenförmigen,
photoemptindlichen Aufzeichnungsträger '7, der mit einem Antriebsmechanismus 8 verbunden
ist. Der Antriebsmechanismus 8 dreht den Aufzeichnungsträger ( intermittierend und
bewirkt gleichzeitig eine Verschiebung der Drehachse, so daß die Aufzeichnungsfläche
auf dem Aufzeichnwigsträger 7 entsprechend geändert wird. Das optische
System
5 enthält einen Verschluß 9, der die Belichtung des Aufzeichnungsträgers 7 durch
die Laserstrahlung steuert, und ein Bildfenster 10, das den belichteten Bereich
auf dem Autzeichnungsträger begrenzt.
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Die vom Laser 4 emittierte Lichtstrahlung wird im Inneren des optischen
Systems 5 in nicht dargestellter Weise in zwei Teilbündel aufgeteilt, von denen
das eine jeweils durch ein Einzelbildfeld des Filmes 6 fällt und entsprechend der
Dichte des Eildes moduliert wird. Anschließend fällt das modulierte Teilbündel durch
den Verschluß 9 und das Bildfenster 10 zusammen mit dem anderen Teilbündel auf den
zu belichtenden Bereich des plattenförmigen Aufzeichnungsträgers 7. Wenn die Laserstrahlung
genügend kohärent ist, was normalerweise der Fall sein wird, entsteht auf dem Aufzeichnungsträger
7 eine Interferenzfigur, die auf dem photographischen Aufzeichnungsträger 7 aufgezeichnet
wird. Durch entsprechende chemische Behandlung, wie Entwickeln, kann dann in bekannter
Weise ein Hologramm hergestellt werden das die Information des ursprünglichen Einzelbildfeldes
des Filmes 6 enthält. Die Öffnungsdauer des Verschlusses 9 wird entsprechend der
Dichte des Films 6 und der Lichtempfindlichkeit des Aufzeichnungsträgers 7 gewählt.
Bei der Belichtung ruhen der Film 6 und der Aufzeichnungsträger 7. Nachdem der Verschluß
9 wieder geschlossen worden ist, wird der Film 6 um ein Einzelbild weitertransportiert
und der die Form einer kreisförmigen Platte aufweisende Aufzeichnungsträger 7 wird
soweit gedreht und verschoben, daß das nächste Aufzeichnungsfeld vor das optische
System gebracht wird und die aufeinanderfolgenden Hologramme eine Spirale bilden.
Auf diese Weise werden dann nacheinander Hologramme der aufeinanderfolgenden Einzelbildfelder
des Filmes t? in einer spiralförmigen Reihe auf dem Aufzeichnungsträger 7 aufgezeichnet.
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Wenn man mit amplitudenhologrammen arbeitet, kann die Scheibe 7 z.B.
eine Trockenplatte oder photographische Emulsionsplatte sein, die nach der belichtung
entwickelt wird und ein Hologrammnegativ ergibt. Für die Wiedergabe kann dieses
Holoramrnrlegativ in beliebiger Weite kopiert werden. Wenn man mit Relief-Phasenhologrammen
arbeitet,
kann man als Aufzeichnungsträger z.B. eine mit Photoresist oder Photolack beschichtete
Glasplatte verwendie die nach der Belichtung mit einem entsprechenden Lösungsmittel
entwickelt wird, das entweder die unbelichteten oder die belichteten Teile herauslöst,
so daß man ein Hologrammnegativ erhält, das Vertiefungen und Erhöhungen entsprechend
den hellen und dunklen Stellen der Interferenzfigur enthält. Von diesem Negativ
kann durch plattieren oder dgl. eine mechanisch feste Metallpressform hergestellt
werden,mit der in einer Presse die Vertiefungen und Erhöhungen auf Kopien aus einem
verformbaren Material übertragen werden.
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Zur Aufzeichnung der Toninformation kann man sich irgendeines der
von der Schallplattentechnik her bekannten Verfahrens bedienen. Insbesondere kann
man den Originalfilm unabhängig von der Bildaufzeichnung kontinuierlich laufen lassen
um das Tonsignal abzuspielen und dabei dann den plattenförmigen Aufzeichnungsträger
schneiden. Anschließend erfolgt die Plattierung des plattenförmigen Aufzeichnungsträgers
und die Herstellung einer Pressform. Wenn die Steigung der Tonrille auf der Platte
so eingestellt wird, daß die Tonrille in den Zwischenraum zwischen den Windungen
der durch die Hologramme gebildeten Spirale auf dem Aufzeichnungsträger 7 (Fig.
1) fällt, kann die Tonspur nach dem Kopieren der Hologramme gepreßt werden ohne
daß dadurch eine Beeinträchtigung der Hologramme eintritt.
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Die Figuren 2A und 2B zeigen die Aufzeichnung mit den Hologrammen
und der Tonrille sowie den ursprünglichen Kinofilm. Die Einzelbildfelder l* fn des
ursprünglichen Fernsehfilmes a entsprechen den Hologrammbildfeldern flt- r fnt der
holographischen Aufzeichnung b auf der Platte 7, auf die die^Hologramme kopiert
wurden. Die Tonrille ist mit c bezeichnet, sie verläuft mit vorgegebener zeitlicher
Beziehung parallel zu der Folge der Hologramme.
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Figur 3 zeigt stark vereinfacht eine Wiedergabeeinrichtung, anhand
der
das Wiedergabeverfahren erläutert werden soll. Die Einrichtung gemäß Figur 3 enthält
einen Wiedergabe-Laser 11 mit einem zugehörigen optischen System 12, eine kopierte
Aufzeichnung in Form einer Platte 17 mit einer Folge von Hologrammen und einer Tonspur,
eine Fernsehkamera 14, die die mittels des Lasers reproduzierten Bilder in Fernsehsignale
umsetzt, eine Antriebsvorrichtung 15 für die Platte und einen Tonarm 16 zur Tonwiedergabe
Der Laser 11 liefert ein Strahlungsbündel gleicher Wellenlänge wie der zur Aufzeichnung
verwendete Laser mit dem die aufeinanderfolgenden Hologrammbildfelder auf der Platte
13 durch ein leichtes optisches System 12 beleuchtet werden, das an einem Teil des
zur Tonwiedergabe dienenden Tonarms 16 befestigt ist.
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Die durch doe beleuchteten Jilog>ramme gebeugte Strahlung wird
durch das gleiche optische System auf die Photokathode der Fernsehkamera 14 geworfen
und reproduziert dort das urspründliche Bild.Das optische System ftir die Beleuchtung
mit der Laserstrahlung kann ein kleinen Spiegel und außerdem gegebenenfalls eine
Glasfaseroptik enthalten. Das von der Fernsehkamera 14 erzeugte elektrische Signal
kann einem Fernsehmonitor zugeführt oder anderweitig nutzbar gemacht werden. Durch
den Tonabnehmer des Tonarms 16 wird unabhängig von der Bildreproduktion mittels
des optischen Systems i2 ein Tonsignal erzeugt, das einen Lautsprecher steuert.
Wenn der Tonarm 16 die Tonrille zur Tonwiedergabe abtastet, werden die optischen
Verhältnisse zwischen dem Laser 11, der Platte 13, der Kamera 14 u.s.w. so gesteuert,
daß immer das dem wiedergegebenen Teil der Tonrille benachbarte oder entsprechende
Hologramm wiedergegeben wird.
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Wenn unter diesen Umständen die Platte 13 mit einer solchen Drehzahl
kontinuierlich angetrieben wird, daß die Anzahl der pro Zeiteinheit durch die Laserstrahlung
reproduzierten Hologrammbildfelder der genormten Wiedergabefrequenz der Einzelbilder
des ursprünglichen Films entspricht, was durch entsprechende Einstellung des Antriebsmechanismus
bewirkt werden kann, ist
eine getreue Wiedergabe der auf dem ursprünglichen
Film aufgezeichneten Bild- und Toninformation gewährleistet. Wenn die Drehzahl der
Platte bezüglich der Nenn-Drehzahl erhöht oder erniedrigt wird, erfolgt eine Zeitraffer-
oder Zeitlupen-Wiedergabe.
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Eine Standbildwiedergabe ist dadurch möglich, daß man die Scheibe
so anhält, daß das zum gewünschten Bild entsprechende Hologramm beleuchtet wird.