DE2613171C2

DE2613171C2 - Verfahren zur Aufzeichnung von digital codierten Informationen in Form von Fourier-Transformationshologrammen und deren Wiedergabe

Info

Publication number: DE2613171C2
Application number: DE2613171A
Authority: DE
Inventors: Masao Fuji Nagao
Original assignee: Asahi Kasei Kogyo KK
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1975-04-01
Filing date: 1976-03-27
Publication date: 1986-03-20
Also published as: FR2306469B1; DE2613171A1; GB1542884A; NL175559C; NL7603345A; FR2306469A1; NL175559B; US4094011A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung von digital codierten Informationen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Wiedergabe des aufgezeichneten Informationen.

Bei einem bekannten Aufzeichnungsverfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I (DE-OS 20 60 934) wird ein durch einen Modulator modulierter Objektstrahl auf einen Aufzeichnungsträger geleitet, der in der Aufzeichnungsebene bewegt wird. Wenn die Bilder auf dem Aufzeichnungsträger in dichter Folge erzeugt werden, ergeben sich bei der Wiedergabe Probleme, weil in dem Fall, daß zwei Bilder von dem Wiedergabelichtstrahl gleichzeitig beleuchtet werden, die Informationen dieser beiden Bilder ineinanderfließen, so daß »Übersprechen« auftritt. Die Bilder von Aufzeichnungen, die bei der Wiedertjp.be gemeinsam beleuchtet werden, überlappen sich auf den Detektoren und können nicht voneinander getrennt werden. Aus diesem Grunde müssen die Aufzeichnungsflächen auf dem Aufzeichnungsträger so große Abstände voneinander haben, daß sie nicht gemeinsam beleuchtet werden können.

« Bei dem bekannten Verfahren erfolgt die Aufzeichnung unter Verwendung einer Fourier-Transformationsoptik. Eine solche Fourier-Transformationsoplik hat die Eigenschaft, daß sie alle Gegenstände, die in ihrem Erfassungsbereich liegen, in einem einzigen Fourier-Transformationsbild abbildet, und daß jeder Teilbereich dieses Fourier-Transformationsbildes die Bildinformationen des gesamten Erfassungsbereichs enthält. Wenn das aufgezeichnete Fourier-Transformationsbild mit einem Wiedergabelichtstrahl aus kohärentem Licht beleuchtet wird, dessen Einfallswinkel demjenigen des bei der holographischen Aufzeichnung benutzten Referenzlichtstrahls entspricht, entstehen in der Wiedergabeebene die voneinander getrennten Bilder der zuvor aufgenommenen Gegenstände. Das Problem der Auf-Zeichnung von Fourier-Transformationshologrammen besteht jedoch darin, daß sich zwei benachbarte Hologramme, die unter denselben Bedingungen aufgenommen worden sind, keinesfalls überschneiden dürfen, weil dann bei der Wiedergabe zwei nicht zusammengehörende Bildinhalte miteinander verwischt werden. Dies ist bereits dann der Fall, wenn sich die Hologramme auch nur ganz geringfügig überlappen.

Bei einem anderen Aufzeichnungsverfahren (DE-OS

24 59 638) sind mehrere parallele Modulatoren vorhanden, die gleichzeitig von dem Licht eines Lasers beleuchtet werden. Das von den Modulatoren modulierte Licht wird auf unterschiedliche Aufzeichnungsspuren eines Aufzeichnungsmaterials geleitet, und sämtliche Aufzeichnungsspuren werden dem schräg einfallenden Licht eines Referenzlichtstrahls beaufschlagt. Auf diese Weise entgehen in mehreren Spuren Fresnel-Transformationshologramme. Sämtliche Modulatoren sind gleichzeitig aktiv, so daß die Aufzeichnungen auf die parallelen Spuren gleichzeitig erfolgen. Dabei müssen die Bilder auf dem Aufzeichnungsmedium streng auseinandergehalten werden. Anschließend wird die Frequenz des Lasers oder der Auftreffwinkel des Referenzstrahls verändert, und an denselben Stellen, an denen zuvor Hologramme erzeugt worden sind, werden weitere Hologramme aufgezeichnet Auf diese Weise können auf jedem Abbildungsfeld des Aufzeichnungsmaterials M Hologramme einander überlagert werden.

Schließlich ist es bekannt. Informationen in einer Eingabestation mit einem Objektlichtstrahl zu belichten und unter Verwendung eines Referenzliciitstrahls als Fourier-Transformationshologramm auf ein Aufzeichnungsmedium zu übertragen (DE-OS 24 14 527). Der Informationsinhalt eines Flächenrasters wird in ein lineares Hologramm umgesetzt Auf diese Weise können Hologrammspuren erzeugt werden, die parallel laufen und jeweils unterschiedliche Informationsinhalte gespeichert enthalten. Diese Spuren müssen einen so großen Abstand voneinander haben, daß sie sich nicht »egenseitig beeinflussen, und der Referenzlichtstrahl muß so bemessen sein, daß die von ihm beleuchtete Fläche nur eine einzige Hologrammspur erfaßt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dahingehend weiterzubilden, daß bei hoher Informationsdichte auf dem Aufzeichnungsträger Übersprechen zwischen mehreren Aufzeichnungen vermieden wird.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchsi.

Nach der Erfindung erfolgt die Aufzeichnung der einzelnen Informationseinheiten mit variierenden Kombinationen von Modulatoreinheiten und Referenzstrahlen, so daß jeweils benachbarte Informationseinheiten mit einer unterschiedlichen Kombination aus Modulatoreinheit und Referenzstrahl aufgezeichnet werden. Beispielsweise können bei K=3 Modulatoreinheiten und M'=2 Referenzlichtstrahlen insgesamt N= 6 verschiedene Kombinationen erzeugt werden. Alle N Informationseinheiten einer Informationsgruppe werden also mit unterschiedlichen Kombinationen aus Modulatoreinheit und Referenzstrahl erzeugt, so daß die gleichen Aufzeichnungsverhältnisse bei zwei Informationseinheiten auftreten, die durch N andere Informations-, einheiten voneinander getrennt sind. Hierdurch wird eine hohe Sicherheit gegen Übersprechen auch bei Verwendung eines breiten Wiedergabelichtstrahls erzielt. Selbst wenn sich auf dem Aufzeichnungstäger benachbarte Hologramme überlappen, werden ihre Inhalte bei der Wiedergabe voneinander getrennt.

Da die Modulatoreinheiten nacheinander aktiviert werden und da sämtliche Modulatoreiriheiten im Erfassungsbereich derselben Fourier-Transformationsoptik angeordnet sind, kann die Wiedergabe der aufgezeichneten Informationen iir einfacher Weise dadurch erfolgen, daß die Detektoreinrichtung aus K nacheinander aktivierbaren Detektoreinheiten besteht, die entsprechend den Modulatoreinheiten des Aufnahmeverfahrens angeordnet sind.

Im folgenden werden einige bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert

F i g. 1 verdeutlicht ein Prinzip der holographischen Aufzeichnung einer Fourier-Transformation nach der vorliegenden Erfindung;

F i g. 2 zeigt ein Prinzip der holographischen Wiedergäbe einer Fourier-Transformation nach der Erfindung; Fig.3 und 4 zeigen Beispiele für die Größe einer holographischen Aufzeichnung und des Projektionsbereiches des Wiedergabelichtes bei dem erfindungsgemäßen holographischen Wiedergabeverfahren; F i g. 5 zeigt ein Beispiel des holographischen Wiedergabeverfahrens nach der Erfindung, bei dem die Anzahl der Bildpositionen N= 2 beträgt;

F i g. 6 zeigt einen Plan für die Hologrammabtastung nach F i g. 5;

F i g. 7 zeigt den zeitlichen Verlauf -jer Intensität eines reproduzierten Bildes nach F i g. S;

F i g. 8 zeigt den Zeitverlauf der Informationswiedergabe nach Fig. 7;

F"fg. 9 zeigt einen Hologramm-Abtastplan bei einem Ausführungsbeispiel des Hologramm-Wiedergabeverfahrens der Erfindung, bei welchem N=3 beträgt, sowie den zeitlichen Verlauf der Intensität des reproduzierten Bildes;

Fig. 10 zeigt ein von Fig. 1 abweichendes Ausführungsbeispiel der holographischen Aufzeichnung einer Fourier-Transformation;

F i g. 11 zeigt die Wiedergabe des Lichtes und der Bildpositionen bei der Wiedergabe des nach dem Verfahren der F i g. 10 aufgezeichneten Hologramms; Fig. 12 zeigt ein Ausführungsbeispiei eines holographischen Aufzeichnungssystems zur Aufzeichnung der Fourier-Transformierten nach der Erfindung; F i g. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform eines

Wiedergabesystems für das mit dem System nach F i g. 12 aufgezeichnete Hologramm, bei dem die Anzahl der Biidpositionen N= 3 ist und ein Kanal verwendet wird;

Fig. 14 zeigt eine sich von Fig. 12 unterscheidende weitere Ausführungsform des Aufzeichnungssystems; F i g. 15 zeigt ein Ausführungsbeispiei für das Wiedergabesystem zur Wiedergabe des mit dem System für Fig. 14 aufgezeichneten Hologramms, wobei die Anzahl der Bildpositionen pro Kanal N= 2 beträgt und zwei Kanäle verwendet werden;
so Fig. 16zeigt ein Aufnahmesystem,

Fig. 16-1 eine vergrößerte Darstellung der Modulatoi eir.heiten und

F i g. 17 das zugehörige Wiedergabesystern. Zunächst soll ein Verfahren zur Unterteilung der in dem Hologramm aufzuzeichnenden Originalinformation erläutert werden. Die Originalinformation wird in mehrere infonpationsgruppeii unterteilt, von denen jede eine Anzahl N(N> 2) von Informationseinheiten enthält. Jede Informationseinheit enthält eine bestimmte Informationsmenge. Wenn beispielswehe die Originalinformation der Bildinhalt eines Kinofilms ist, stellt jedes Einzelbild des Films eine Informationseinheit dar, und zwei Einzelbilder oder zwei Informationseinheiten bilden eine Informationsgruppe (N= 2). Auf diese Weise kann die gesamte Handlung des Films in eine Anzahl von Informationsgruppen unterteilt werden, wobei alternativ drei Einzelbilder oder drei Informationseinheiten (N= 3) eine Informatiansgruppe bilden können, um

die gesamte Handlung des Films in Informationsgruppen zu unterteilen. Grundsätzlich gibt es zahlreiche Unterteilungsmethoden, jedoch wird nachfolgend eine Methode erläutert, die sich besonders für das optische holographische Aufzeichnungssystem und das optische Wiedergabesystem eignet. Wenn als weiteres Beispiel die Originalinformation eine auf dem Magnetband eines Computers aufgezeichnete Bit-Information ist, bildet ein Digit (ζ. B. 9 Bit) der Bit-Information eine Informationseinheit, und vier Digits (36 Bit) oder vier Informationseinheiten (N=A) bilden eine Informationsgruppe. Auf diese Weise wird die gesamte Bit-Information des Magnetbandes in zahlreiche Informationsgruppen unterteilt. In jedem Falle wird die Information in eine Anzahl von Gruppen unterteilt, von denen jede aus N Informationseinheiten besteht, und eine Informationseinheit wird holographisch als Fourier-Transformierten-Hologramrr. aufgezeichnet. Mehrere Hologramme werden in einer Spur oder in mehreren Spüren aufgezeichnet. In dem optischen Wiedergabesystem für das Fourier-Transformierten-Hologramm sind in einer Bildebene N Bilderzeugungspositionen pro Kanal vorgesehen. Das jeweilige Hologramm wird mit einer Einheitenzahl und einer Gruppenzahl versehen, die der Einheitenzah! und der Gruppenzahl der aufgeteilten Originalinformation entsprechen. Die Bilderzeugungspositionen von den Hologrammen sind auf diese Weise lediglich von der Einheitennummer, unabhängig von der Gruppennummer des Hologramms bezeichnet. Ein Beispiel für die Aufzeichnung der Hologramme in der oben beschriebenen Weise wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert.

Fig. I zeigt den Informationseingabebereich eines optischen Systems zur Aufzeichnung eines Fourier-Transformierten-Hologramms sowie ein Aufzeichnungsmedium. Der Laser, das Aufzeichnungslinsensystem, der Verschluß usw. sind fortgelassen. Das System enthält ein Informationseingabegerät 10. ein Hologramm 14 und ein Aufzeichnungsmedium 15 in Form eines Bandes. Die Informationseingabeeinrichtung 10 enthält zwei Kanäle aus N Einheiten-Informationseingabevorrichtungen 10(1. 1), 10(1,2).... 10(1, Λ/Jund 10 (2. I), 10 (2, 2).... 10 (2, N). Jede der Einheiten-lnformationseingabevorrichtungen hat eine Kapazität, die zur Aufnahme einer Einheitsinformation ausreicht. Wenn eine Informationseinheit beispielsweise aus 15 Bit besteht und yV=3 ist, kann die Informationseingabeeinrichtung 10 aus einem Seitenerzeuger (page composer) mit einer Bit-Anordnung von 6 Zeilen und 15 Spalten bestehen. Der Seirenerzeuger kann unter Verwendung eines Flüssigkristalls oder eines elektrooptischen Kristalls hergestellt sein, oder es kann sich um einen 35-mm-FiIm handeln. Durch die Informationseingabevorrichtung 10 (s. k)für die Informationseinheit wird ein Laserstrahl 11 moduliert (wobeis= 1,2; k= !,2... N).

Anschließend wird der Laserstrahl durch ein nicht dargestelltes Linsensystem fourier-transformiert, so daß der Lichtstrahl 12 entsteht Derselbe Laser, von dem auch der Lichtstrahl 11 erzeugt wurde, liefert einen Referenzlichtstrahl 13. Der Signalstrahi 12 und der Referenzstrahl 13 interferieren auf dem Aufzeichnungsmedium 15, das in einer Fourier-Transformationsebene des Systems angeordnet ist, so daß das Fourier-Transformationshologramm 14 entsteht. Auf dem Aufzeichnungsmedium werden zahlreiche Hologramme 14 auf mehreren Spuren 16 aufgezeichnet Die aus der holographisch aufzuzeichnenden Originalformation abgeteilte Einheitsinformation wird durch D(J. ^repräsentiert, wobei J (= 1. 2, 3 ...) eine Gruppennummer, und k (= 1,2, ... A/>2) eine Einheitsnummer darstellt. Zunächst wird eine Einheiteninformation D(I, 1) an eine Informationseingabevorrichtung 10 (1. I) angelegt, um ein HoIogramm 14(1, 1) aufzuzeichnen. Dann wird eine Einheiteninformation D(1.2)an eine Informationseingabevorrichtung 10 (1, 2) angelegt, um ein Hologramm 14 (I, 2) zu erzeugen usw. Schließlich wird der Informationseingabevorrichtung 10(Ι,Λ/,/είπε Einheilsinformation D(I, ίο N) zugeführt und ein Hologramm 14 (1, N) aufgezeichnet. In derselben Weise wird unter Benutzung der Kinheiten-lnformationseingabevorrichtungen 10 (1, k) im ersten Kanal die Einheitsinformation D (J k) auf einer ersten Spur 16-1 auf dem Hologramm-Auf/cichnungsmedium 15 aufgezeichnet. Dann werden zur Aufzeichnung von Hologrammen auf eine /.weite Spur 16-2 die Einheiten-Informationen D (J. k) den Einhciten-Informationscirigabevuiricfiiungcii 10 (2, k) eines zweiten Kanals zugeführt. In ähnlicher Weise werden auf die ungeradzahligen Spuren unter Verwendung der Einheiten-Informationseingabevorrichtungen des ersten Kanals Hologramme aufgezeichnet, und unter Verwendung der Einheiten-Informationseingabevorrichtungen des zweiten Kanals werden Hologramme auf die gerad- !inigen Spuren aufgezeichnet.

Nachfolgend wird ein Verfahren zur Wiedergabe der auf diev-ischriebene Weise aufgezeichneten Hologramme unter Bezugnahme auf F i g. 2 erläutert. I" i g. 2 zeigt insbesondere die Aufzeichnung auf einem Hologrammband in einem optischen System zur Wiedergabe von Fourier-Transformierten-Hologrammen. Der Laser, das Wiedergabelinsensystem und dgl. sind aus der Zeichnung fortgelassen. Der fotoelektrische Umsetzer 20 ist in einer Bildebene des optischen Systems in einer Position angeordnet, in der ein reelles Bild erzeugt wird. Mit 21 ist der Wiedergabelichtstrah! bezeichne!, und 22 is! das Hologrammband, das durch Entwicklung des Aufzeichnungsmediums 15 in Fig. 1 hergestellt worden ist. Die Bezugszeichen 14 und 16 bezeichnen jeweils das Hologramm bzw. die Spur, wie in F i g. 1. In F i g. 2 bewegt sich das Hologrammband 22 kontinuierlich in Richtung des Pfeiles, und die Hologramme werden von dem reproduzierenden Lichtstrahl 21 entlang der Spur entsprechend abgetastet. Zur Abtastung einer anderen Spur kann der reproduzierende Lichtstrahl 21 parallel verschoben werden, so daß er die gewünschte Spur beleuchtet. Der fotoelektrische Umsetzer 20 enthält zwei Kanäle aus η fotoelektrischen Umsetzervorrichtungen für jeweils eine Informationseinheit (im folgenden als Informationseinheitsdetektoren bezeichnet) 20(1, I). 20 (1, 2),... 20 (1, N) und 20 (2. 1), 20 (2. 2),... 20 (2, N), die den Informationseingabevorrichtungen entsprechen, jeder Informationseinheitsdetektor setzt die von den Hologrammen erzeugten optischen Bilder in elektrische Signale um. Wenn beispielsweise die Information eine Bit-Information ist, kann eine Anordnung aus Fototransistoren verwendet werden. In F i g. 2 werden die Bilder aus den Hologrammen 14 (J, k) entweder auf die Informationseinheitsdetektoren des ersten Kanals oder des zweiten Kanals reproduziert, was davon abhängt, ob die Spur, auf der die Hologramme aufgezeichnet wurden, eine ungeradzahlige oder eine geradzahlige Spur ist, und die Bilder von Hologrammen in derselben Spur werden auf eine Position reproduziert, die nur durch die Einheitsnummer k charakterisiert ist, unabhängig von der Gruppennummer j des Hologramms 14 (J, k), mit anderen Worten, in eine Position 20 (s, k) (wobei 5= 1 oder 2 ist), wie einem mit der Holographie vertrauten

Fachmann aus der obigen Erläuterung der Aufzeichnungstechnik verständlich ist.

Wenn ο einen Durchmesser des reproduzierenden Lichtstrahls quer zur Abtastrichtung darstellt, muß bei den bekannten Verfahren ο so bemessen werden, daß der Strahl eine benachbarte Spur nicht mit bedeckt. Nach der vorliegenden Erfindung kann ri so ausgewählt werden, daß der Strahl nur eine der nächstbenachbarten Spuren mit überdeckt. Dadurch kann die Toleranz von r> vergrößert werden. Dies wird anhand von Fig. 3 erläutert.

In Fig. 3 bezeichnet das Bezugszeichen 30 den mit einem reproduzierenden Lichtstrahl beleuchteten Bereich. Der Durchmesser des Lichtstrahls beträgt η in Abtastrichtung, und r-i in Querrichtung dazu. Der reproduzierende Lichtstrahl tastet in der dargestellten Position gerade die Ate Spur 16-/ ab. Da r-i größer ist als die Spurbreite, bestreicht der reproduzierende Lichtstrahl die Spuren 16-(7— 1) und 16-(7+1). Wie man jedoch aus den F i g. 1 und 2 ersieht, werden die Hologramme auf der (i— l)ten Spur und die Hologramme auf der (i+1 )ten Spur auf den Informationseinheiten der Detektoren in demselben Kanal erzeugt, und die Hologramme der /-ten Spur werden auf den Informationseinheitsdetcktoren in dem anderen Kanal erzeugt. Wenn in F i g. 3 /eine gerade Zahl ist, werden die Hologramme 14 (m, k) und 14 (m. k+\) separat auf den Informationseinheitsdetektoren 20 (2, k) bzw. 20 (2, k+\) gemäß Fig. 2 erzeugt, während die Hologramme 14 (J, k) und 14 (n, k) beide einander überlagernd auf dem InformationseinheitendetLⁱktor20(l,A^unddie Hologramme \4(j,k+\) und 14 (n. k+]) beide einander überlagernd auf dem Informationseinheitendetektor 20(1, k+\) reproduziert werden. Bei der Reproduzierung der Hologramme in der /-ten Spur tritt demnach kein Übersprechen mit den (i±\yien Spuren (den nächst benachbarten Spuren) auf.

Während in Fig.3 noch benachbarte Spuren durch Zwischenräume voneinander getrennt sind, können die Spuren einander auch teilweise überlagern. Dies wird in Verbindung mit Fig.4 erläutert werden. In Fig.4 sind dieselben Bezugszeichen wie in Fi g. 3 benutzt. Ähnlich wie in F i g. 3 werden die Bilder auf der auszulesenden /-ten Spur auf die Informationseinheitendetektoren eines Kanals reproduziert, der sich von dem Kanal, auf den die Bilder der Hologramme auf den (i± l)-ten Spuren reproduziert werden, unterscheidet. Daher tritt selbst dann kein Übersprechen zwischen den Spuren auf, wenn benachbarte Spuren einander teilweise überlappend beschrieben sind, unter der Voraussetzung, daß der Durchmesser r> lediglich jeweils die nächstbenachbarte Spur überlappt

Es wurde erwähnt, daß das Übersprechen zwischen den Spuren durch die vorliegende Erfindung ausgeschaltet werden kann. Im folgenden wird nun ein Verfahren zum Reproduzieren von Informationen erläutert, deren Hologramme in derselben Spur enthalten sind. F i g. 5 zeigt ein optisches System zur Reproduzierung eines Fourier-Transformationshologramms, ähnlich dem System der Fig.2, wobei für den angegebenen Zweck nur die wesentlichsten Teile dargestellt sind. Das System enthält einen fotoelektrischen Umsetzer 50, einen reproduzierenden Lichtstrahl 51, ein Hologrammband 53, Hologramme 54 und Spuren 55. Das Hologrammband 53 bewegt sieh kontinuierlich in Richtung des Pfeiles 56 und die Hologramme auf der /-ten Spur 55-/ werden kontinuierlich von dem reproduzierenden Lichtstrahl 51 abgetastet. Die Originalinformation ist in mehrere Gruppen unterteilt worden, von denen jede aus zwei Informationseinheiten besteht. In dem fotoelektrischen Umsetzer 50 ist nur ein Kanal von Informationseinheitendetektoren 50-1 und 50-2 dargestellt. Die Abbildung zeigt denjenigen Kanal von Informationseinheitendetektoren, der der /-ten Hologrammspur entspricht. Wenn daher die Aufzeichnung mit der in F i g. 1 dargestellten zweikanaligen Einkeiteninformationseingabeeinrichtung durchgeführt wird und die Reproduktion mit einem reproduzierenden Lichtstrahl erfolgt, der einen relativ großen Durchmesser r₂ hat, wie in den F i g. 3 oder 4 dargestellt ist, muß berücksichtigt werden, daß nur derjenige Kanal der zweikanaligen Informationseinheitendetektoren der Fig. 2 in Fig. 5 dargestellt ist, der der /-ten Spur entspricht. Alternativ ist zu beachten, daß F i g. 5 die Reproduktion der auf der /-ten Spur aufgezeichneten Hologramme darstellt, wenn in dem optischen Hologramm-Aufzeichnungssystem eine Eingabevorrichtung fur die Einheiteninformation einer einkanaligen /V-Einheit verwendet wird, und wenn ein einkanaliges Detektorgerät für die Einheitsinformation in dem optischen Reproduktionssystem verwendet wird, und der Durchmesser ο des reproduzierenden Lichtstrahls so gewählt ist, daß er die nächstbenachbarte Spur nicht überlagert. In Fig. 5 sei angenommen, daß die X-Achse entlang der /-ten Spur verläuft und daß die Dimension eines Hologramms 14 (J, k) auf der Spur entlang der X-Achse durch /dargestellt wird. Wenn ferner angenommen wird, daß die Hologramme in dem Bereich zwischen ΛΊ (J, k) und X2 (J, k) auf der .Y-Achse aufgezeichnet worden sind, dann gilt

Ferner sei angenommen, daß das Hologramm 14 (J, k) direkt neben dem Hologramm 14 (J', k') liegt, wobei die Teilung ε von Hologramm zu Hologramm bestimmt wird durch ε=Χ\ (j', k')—X\ (j, k). Die Dimension des reproduzierenden Lichtstrahls in der X-Richtung ist n. F i g. 6 zeigt den zeitlichen Verlauf der Hologrammabti¹ · stung, wenn der reproduzierende Lichtstrahl 51 nach F i g. 5 über die Spur 55-/ läuft. Die zeitliche Folge der Intensitätsänderungen des in den Informationseinheitendetektoren 50-1 und 50-2 reproduzierten Bildes ist jeweils in den F i g. 7-1 und 7-2 angegeben.
In Fig.6 ist entlang der Abszisse der Zeit, und entlang der Ordinate die X-Achse aufgetragen. Wenn X₁ (1,1)=0 und /V= 2 ist, dann beträgt

Xi(J,k)=(2J+k-3)s. X₂(j,k)=(2J+k-3)e+].

Gleichung (1) Gleichung (2)

Die Spur des Beleuchtungsbereiches des reproduzierenden Lichtstrahls kann durch eine Fläche angegeben werden, die umrissen wird von

Rx(I)=Ut, R₂ (t)=Ut+ R₁.

Gleichung (3) Gleichung (4)

Dabei ist t/die Bewegungsgeschwindigkeit des Films. Die Zeit, in der das Hologramm 14 (j, k) reproduziert wird, kann aus den Gleichungen (1) bis (4) abgeleitet werden.

Wenn das Hologramm 14 (J, k) in den Beleuchtungsbereich des reproduzierenden Lichtstrahls zu einer Zeit f = fi (J, k) eintritt und diesen Bereich zu einer Zeit t = h (J, k) verläßt, gilt:

Gleichung (5)

uieicnung(bi

Unabhängig von dem Wert von j werden alle Hologramme 14 (j, 1). die zur Einheitennummer 1 gehören, sequentiell auf dem Informationseinheitendetektor 50-1 reproduziert, und alle Hologramme 14 (J, 2), die zur Einheitennummer 2 gehören, werden sequentiell auf dem Informationseinheitendetektor 50-2 durch die Abtastung des reproduzierenden Lichtstrahls reproduziert. Die zeitlichen Änderungen der Intensität des reproduzierten Bildes auf jedem der Informationseinheitendetektoren sind in F i g. 7 abgebildet, wo auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate die Intensität des reproduzierten Bildes aufgetragen ist. Fig. 7! und 7 2 zeigen die Zeitverläufe der Bildintensitäten jeweils an den Informationseinheitendetektoren 50-1 und 50-2. In F i g. 7 sind die Intensitätsänderungen der von einem Hologramm reproduzierten Bilder nur schematisch angedeutet. 14/4 (j, k) zeigt ein reproduziertes Bild von dem Hologramm 14 (J, k). Wie aus F i g. 7 hervorgeht, tritt während einer Zeitspanne von t\ (j, k) bis (2 0—1. k), wenn

gilt, Übersprechen zwischen den reproduzierten Bildern 144 0-1, jy und 14/4 (J, k) auf.
Wenn jedoch gilt

I₂(J-Uk) <i| (j+\,k). Gleichung(7)

existiert stets während der Reproduktion des Hologramms 14 0, k) eine Zeitspanne, d. h. zwischen den Zeiten i| Q, k) und t₂ (J, k). Während dieser Zeitspanne tritt kein Übersprechen zwischen den Hologrammen 14 0, k) und 14 (J- \,k) und zwischen den Hologrammen 14 (J k) und 14 (j+1, k) aiii, was bedeutet, daß stets eine Zeitspanne

τ= I₁ O'+lk)-t₂(J-Ik)

existiert, während der nur das Hologramm 14 (J, k) reproduziert wird. Wenn unter der Bedingung von Gleichung (7)

h(j— 1,1) <fi 0^2) Gleichung(8)

erfüllt ist, werden übersprechfreie Bilder der Hologramme 14 (J, 1) und 14 0—1, 2) an unterschiedlichen Informationseinheitsdetektoren gleichzeitig für eine Zeitspanne (Δτ) von f₂ 0—1,1) bis u (J, 2) erzeugt Die Bedingungen, unter der die Gleichung (7) und (8) erfüllt sind, lautet:

2 ε— ! < η <3ε—1. Gleichung (9)

Wenn die Bedingung
t₂(j-i,k)<t,0',k)

erfüllt ist tritt kein Übersprechen zwischen «ten reproduzierten Bildern 14 A 0-1, k) und 14Λ (J, k) auf. Wenn demnach

erfüllt ist, werden die Hologramme 14(7— 1. 2) und 14 0, 1) jeweils gleichzeitig an den Informationseinheitendetektoren 50-2 und 50-1 für die Zeitdauer

erzeugt, ohne daß in irgendeiner Weise Übersprechen stattfinden würde.

Die Bedingung hierfür lautet:

e-l<r,2e-l.

Gleichung (10)

Aus den Gleichungen (9) und (10) kann abgeleitet werden:

O /

Gleichung^!)

Wenn somit gemäß F i g. 5 die Abtastung durch einen reproduzierenden Lichtstrahl mit einem Strahldurchmesser r\ entsprechend Gleichung (11) erfolgt, können die Bilder von benachbarten Hologrammen in derselben Spur reproduziert werden, ohne daß zwischen ihnen optisches Übersprechen auftritt, während eine Zeitspanne (Δτ> 0) sichergestellt ist, während der die reproduzierten Bilder benachbarter Hologramme gleichzeitig auf unterschiedlichen Informationseinheitendetektoren erzeugt werden. So kann durch entsprechendes Einschalten der Ausgangsschaltungen der beiden Informationseinheitendetektoren, auf denen die Bilder während der genannten Zeitspanne (Δτ) koinzident erzeugt werden, die Information einander benachbarter Hologramme kontinuierlich in zeitlicher Folge reproduziert werden.

F i g. 8 zeigt ein Zeitdiagramm hierfür unter Bezugnahme auf F i g. 7. In den F i g. 8-1 und 8-2 sind diejenigen Bereiche 145 (J, k) der Intensitätsänderungen des reproduzierten Bildes 14Λ (j, k) in F i g. 7-1 und 7-2 her-

vorgehoben, in denen kein Übersprechen s attfindet. In 8-1 und 8-2 ist auf der Abszisse die Zeit aufgetragen und auf der Ordinate die Intensität des reproduzierten Bildes. 8-3 zeigt den alternativ von zwei Informationseinheitendetektoren abgeleiteten Informationsfluß. 14C0,

k) stellt die fotoelektrisch aus dem übersprechfreien reproduzierten Bild 14ß (J, k) umgewandelte Information dar. Bei Betrachtung von F i g. 8 sollte vermerkt werden, daß in 8-1 und 8-2 die reproduzierten Bilder HB(J, k)iu( einer Bildebene nur für die Zeitdauer r erscheinen und stationär sind, daß jedoch in 3-3 die reproduzierte Information 14C0, k) aus Signalen besteht, die durch elektrische Abtastung der reproduzierten Bilder 14ß (J, k) erzeugt sind. Wenn beispielsweise die reproduzierten Bilder 1450, k) in Form eines neunzeiligen und zehnspaltigen Bitmusters vorliegen und die Detektoren 50-1 und 50-2 jeweils aus einem neunzeiligen und zehnspaltigen Fotodiodenraster bestehen, und die neun Kanäle elektronisch parallel zur fotoelektrischen Umsetzung der reproduzierten Bilder abgetastet werden, dann repräsentiert 14C (J, k) neun Kanäle von zeitsequentiellen Ausgangssignalen, wobei jeder Kanal 10 Bit enthält

In den in F i g. 5 bis 8 dargestellten Beispielen besteht eine Informationsgruppe aus zwei Informatiom>einheiten oder N =2, und zwischen benachbarten Hologrammen existieren Zwischenräume oder ε>1. Es sei darauf hingewiesen, daß N gleich oder größer als 2 sein kann, und daß 0<e<l sein kann. Dies bedeutet, daß bei der Auswahl von N, I und ε zur Durchführung des erfin-

dungsgemäßen Reproduktionsverfahrens der Durchmesser η des reproduzierenden Lichtstrahles in Abtastrichtung durch den folgenden Bereich festgelegt ist:

L(ε-1,0) <η <(2Ν-\)ε-Ι. Gleichung(12)

Hierbei repräsentiert L (e—1, 0) den jeweils größeren Wert von /?—/oder 0. Als Beispiel wird nachfolgend eine Anwendung erläutert, bei der /V=3 ist.

F i g. 9-1 zeigt den zeitlichen Abtastverlauf eines Hologramms ähnlich der Darstellung nach F i g. 6. In F i g. 9 ist auf der Abszisse die Zeit und auf der Ordinate eine X-Achse aufgetragen, die entlang der Spur des Hologrammbandes verläuft. Das Bezugszeichen 91 bezeichnet einen Abschnitt entlang der X-Achse des Hologrammbandes. 92 (J, k) bezeichnet ein Hologramm, auf dem die k-te Einheiteninformation der y-ten Gruppe aufgezeichnet ist. in Fig.9-1 ist die !!olograrniuteiiung (gegenseitiger Abstand der rechten Ränder zweier benachbarte; Hologramme) ε gleich dem Maß /des Hologramms in Spurrichtung. Daher befindet sich zwischen benachbarten Hologrammen kein Zwischenraum. In diesem Falle ist der Durchmesser λ des reproduzierenden Lichtstrahls aus Gleichung (12) abzuleiten als 0 < r, < 4/. Die von /?_t (t) und /?2 (t) begrenzte Fläche kennzeichnet eine Spur des reproduzierenden Lichtstrahls, wenn n=/ ist, und der von R\ (t) und R'₂ (t) begrenzte Bereich kennzeichnet eine Spur des reproduzierenden Lichtstrahls, wenn r\ =2 /ist.

F i g. 9-2 und 9-3 zeigen den zeitlichen Verlauf der Intensität des reproduzierten Bildes entsprechend Fig. 7, wenn n=l bzw. r\=2 I ist. Da angenommen wird, daß N= 3 ist, sind drei Informationseinheitendetektoren in einer Bildebene des optischen Reproduktionssystems angeordnet. 91-1 bis 91-3 zeigen die zeitlichen Inten.sjtätsänderungen des an jedem Detektor erzeugten Bildes. Auf der Abszisse ist die Zeit und auf der Ordinate jeweils die Intensität aufgetragen. Wie schon erwähnt, erscheint das reproduzierte Bild 92Λ (J, k) des Hologramms 92 (J- k) unabhängig von dem Wert von j auf dem /r-ten Informationseinheitendetektor. Wenn daher ri=/ist, ist Fig.9-2 unter den gleichen Voraussetzungen wie Fig.9-1 entstanden und entspricht dieser und Fig. 9-3 entspricht dem Fall, daß /i =2 /ist.

Die Hologramme können in teilweiser Überdeckung aufgezeichnet werden. Dies ist in F i g. 9-4 dargestellt, wo mit 91" ein Flächenabschnitt des Hologrammbandes bezeichnet ist und mit 92" (J, k) das Hologramm. In Fig.9-4 sind die Hologramme 92" (J, 2) so dargestellt, als seien sie an räumlich verschiedenen Stellen im Querschnittsbereich des Bandes angeordnet. Es sei hier darauf hingewiesen, daß sie sich in Wirklichkeit einander überlappen. Die Zeichnung gibt diese Verhältnisse schematisch wieder, um die Betrachtung des Bereichs der X-Achse zu erleichtern, in dem die Hologramme aufgezeichnet sind. In F i g. 9-4 ist, da ε=^τ ist, die Beziehung

γ l<r, <— I aus Gleichung (12) abgeleitet. In F i g. 9-4 ist eine Spur des reproduzierenden Lichtstrahls für den Fall n" = /als Beispiel dargestellt. Das entsprechende Zeitdiagramm der erzeugten Bildintensität ist in F i g. 9-5 wiedergegeben. In den F i g. 9-2, 9-3 und 9-5 sind die Zeitfolgen für die Reproduktion der Bilder aus den Hologrammen unterschiedlich, jedoch können in jedem Falle die erzeugten Bilder, bei denen keinerlei Übersprechen zwischen benachbarten Hologrammen stattfindet, in einer Zeitfolge erzeugt werden, die aas Vorhandensein einer Zeitspanne sicherstellt, in der die Bilder der benachbarten Hologramme gleichzeitig auf den anderen Informationseinheitendetektoren wiedergegeben werden können.

In Verbindung mit Fig. 1 wurde ein Beispiel der Hologrammaufzeichnung erläutert, die die Reproduktion von Hologrammen nach der Erfindung ermöglicht, wobei mehrere Eingabepositionen für Informationseinheiten vorgesehen sind, deren Anzahl gleich derjenigen der

ίο separaten Bildpositionen ist. Es können jedoch auch andere Aufzeichnungsverfahren angewandt werden. Da die Trennung der Bildpositionen benachbarter Hologramme auch durch die Verschiebungsfunktion der Fourier-Transformationsholographie erzielt wird, ist es möglich, die Hologramme durch Kombinationen von Informationseinheiten-Eingabepositionen aufzuzeichnen, deren Anzahl kleiner ist als die der Bildpositionen, und mit mehreren Reierenzlichisiraiiilen, deren Anzahl (M) beträgt. Die Zahl der Eingabepositionen für die Informationseinheiten und der Referenzlichtstrahlen kann jeweils so gewählt werden, daß alle möglichen eins-zu-eins-Kombinationen insgesamt die Anzahl der separaten Bildpositionen ergeben. Daher werden M (gößer als eins und kleiner als oder gleich der Anzahl der separaten Abbildungspositionen N oder 2 N) Referenzlichtstrahlen für ein optisches System zur Aufzeichnung von Fourier-Transformationshologrammen benötigt, das mit NIM oder 2 NIM Eingabepositionen für Informationseinheiten versehen ist, wobei die betreffende Zahl gleich oder größer als eins und kleiner als N oder 2 N ist.

Wenn beispielsweise ein optisches System für die Aufzeichnung von Fourier-Transformationshologrammen mit einer einzigen Informationseingabevorrichtung und mehreren Referenzlichtstrahlen versehen ist, deren Zahl gleich derjenigen der separaten Büdpositionen ist, werden Hologramme aufgezeichnet, indem die Eingabevorrichtungen und die Referenzlichtstiahlen einzeln benutzt werden. Dieses Beispiel wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Als weiteres Beispiel wird der Fall mit mehreren Eingabepositionen für Informationseinheiten und mehreren Referenzlichtstrahlen, die unter verschiedenen Einfallswinkeln kommen, in einem optischen Systern zur Aufzeichnung von Fourier-Transformationshologrammen beschrieben, wobei ein erstes Hologramm unter Verwendung einer ersten Eingabeposition für Informationseinheiten und eines ersten Referenzlichtstrahles aufgezeichnet wird und ein zweites HoIogramm neben dem ersten Hologramm unter Verwendung der ersten Eingabeposition für Informationseinheiten und eines zweiten Referenzlichtstrahles oder unter Verwendung einer zweiten Eingabeposition und eines zweiten Referenzlichtstrahles erzeugt wird.

Mathematisch ausgedrückt kann die Kombination eines einzigen Referenzlichtstrahles mit N oder 2 N Eingabepositionen für Informationseinheiten als derjenige Fall betrachtet werden, in dem gemäß der obigen Beschreibung M gleich 1 ist. In diesem Fall seilte jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Verschiebungsfunktion der Fourier-Transformationsholographie nicht dazu benutzt wird, die Büdpositionen benachbarter Hologramme zu trennen. Daher unterscheidet sich der vorstehend erörterte Fall physikalisch von dem unter Bezugnahme auf F i g. 1 beschriebenen Verfahren und wurde auch als unterschiedliches Verfahren beschrieben.
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Aufzeichnune

von Hologrammen beschrieben, bei dem die Anzahl der Eingabevorrichtungen für die Informationseinheiten kleiner ist als die Anzahl der Bildpositionen (Fig. 10). Hier ist zur Vereinfachung die Originalinformation in eine Anzahl von Gruppen unterteilt, von denen jede aus zwei Informationseinheiten besteht (N=2) und durch eine einzige Eingabeposition für Informationseinheiten (NIM) unter Verwendung von zwei Referenzlichtstrahlen (M= 2) auf ein Aufzeichnungsmedium in Form eines Bandes aufgezeichnet wird. Fig. 10 zeigt ein Beispiel des Aufzeichnungssystems für Fourier-Transformationshologramme zur Realisierung der Erfindung. Das Aufzeichnungssystem enthält einen Laser 101, einen Verschluß 102, einen Strahlenteiler 103, Strahlen-Expander 104 und 105. stationäre Spiegel 106,107 und 108, einen bewegbaren Spiegel 109, eine Eingabevorrichtung 116 für Informationseinheiten, mit einer einzigen Eingabeposition, eine Fourier-Transformationslinse 117, ein Aufzeichnungsmedium 118 und ein Hologramm 119. Z kennzeichnet eine optische Achse. Der von dem Laser 101 ausgehende Laserstrahl wird von dem Strahlenteiler 103 in die Teilstrahlen 111 und 112 aufgeteilt Der Laserstrahl 111 wird von dem Strahlenexpander 104 expandiert und mit der der Eingabevorrichtung 116 zugeführten Information moduliert Der die Eingabevorrichtung 116 verlassende Objektstrahl 113 wird t*urch die Linse 117 einer Fourier-Transformation unterzogen und trifft auf das in der Fourier-Transformationsebene angeordnete Aufzeichnungsmedium 118.

Der andere Laser-Teilstrahl 112 wird von dem Strahlenexpander 105 auf eine geeignete Größe expandiert, von dem stationären Spiegel 106 reflektiert und trifft auf den bewegbaren Spiegel 109, um einen ebenwelligen Referenzstrahl 114 zu erzeugen, der durch exp (—2 .τ i ς a) repräsentiert wird (die Bezugszeichen sind in den F i g. 10 und 11 angegeben). Alternativ kann auch ein ebenwelliger Referenzstrahl 115 erzeugt werden, der durch exp (—2 π i / b) repräsentiert wird. Welcher Referenzstrahl erzeugt wird, hängt von dem Rotationswinkel des bewegbaren Spiegels 109 ab. Der jeweils erzeugte Referenzstrahl interferiert mit dem Objektstrahl 113 auf dem Aufzeichnungsmedium 118. Das Hologramm 119 wird aufgezeichnet, indem das Interferenzmuster für eine durch den Verschluß 102 bestimmte ausreichende Zeitspanne das Band belichtet.

Bei der Realisierung der Erfindung kann das Hologramm in der folgenden Weise aufgezeichnet werden: Zunächst wird die Information D(1,1) der ersten Gruppe und ersten Einheit der Eingabevorrichtung 116 für Informationseinheiten zugeführt. Der bewegbare Spiegel 109 ist dem Spiegel 107 zugewandt, so daß das Hologramm 119-1 unter Verwendung des Bezugsstrahles 114 aufgezeichnet wird. Das Aufzeichnungsmedium 118 wird um die Größe des Hologramms in Pfeilrichtung weiterbewegt. Als nächstes wird die Information D(1,2) der ersten Gruppe und der zweiten Einheit der Eingabevorrichtung 116 zugeführt. Der bewegbare Spiegel 109 ist dem Spiegel zugewandt und das Hologramm 119-2 wird unter Benutzung des Referenzstrahles 115 aufge· zeichnet. Auf ähnliche Weise werden Hologramme unter Verwendung des Referenzstrahls 114 für die erste Einheiten-Information D (j, 1) (/= 1, 2, 3 ...) und unter Verwendung des Referenzstrahles 115 für die zweite Einheiten-Information DQ. 2). unabhängig von der Gruppennummer, aufgezeichnet.

Die so aufgezeichneten Hologramme können mit dem unter Bezugnahme auf die F i g. 5 bis 8 erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren reproduziert werden.

Dabei wird hier lediglich die Trennung der Bildpositionen der Hologramme anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 11-1 und "il-2 zeigen das optische Reproduktionssystem für die gemäß F i g. 10 aufgezeichneten Ho logramme, wobei Fig. 11-1 einen Fall darstellt, in dem der reproduzierende Lichtstrahl 120 rechtwinklig entlang der optischen Achse fZ-Achse) des Hologramms auf dieses auf trifft und Fig. 11-2 einen Fall zeigt bei dem der reproduzierende Lichtstrahl 120' unter demselben Einfallswinkel wie der Referenzstrahl 114 einfällt, d. h. wie der ebenwellige Referenzstrahl exp (—2 ir'tga) in Fig. 10.

In F i g. 11-1 ist mit 121 eine inverse Fourier-Transfor-

mationslinse bezeichnet deren Brennweite f beträgt und das Aufzeichnungsmedium ist wie in F i g. 10 mit 118 bezeichnet Auf dem Aufzeichnungsmedium sind eine Reihe von Hologrammen 119 aufgezeichnet und entwickelt Wenn die Hologramme mit dem dargestellten optischen System reproduziert werden, werden an den Positionen 122-1 die Bilder der ungeradzahligen Hologramme 119-2/j-l (n= 1,2,3 ...) erzeugt, auf denen die Informationen D(JA) der ersten Einheit aufgezeichnet worden waren, und an der Position 112-2 werden die Hologramme 119-2n erzeugt in denen die zweite Einheiteninformation D(j, 2) aufgezeichnet worden ist Dies ist auf die Verschiebungsfunktion der Fourier-Transformationsholographie zurückzuführen, was für Fachleute der Holographie ohne weiteres verständlich ist

In Fig. 11-1 bezeichnen a und b die Entfernungen zwischen den Mitten der Bildpositionen 122-1 bzw. 122-2 und der optischen Achse, und sie entsprechen den Werten a und b in den Phasenanteilen exp (—2 jr i/ a) und exp (—2 π i ξ b) des Referenzstrahles bei der in F i g. 10 erläuterten Hologrammaufzeichnung.

In F i g. 11-2 sind der reproduzierende Lichtstrahl mit 120' und die Bildpositionen mit 122'-1 und 122'-2 bezeichnet Die übrigen Bezugszeichen bezeichnen diesel- ben Elemente wie in Fig. 11-1. Der reproduzierende Lichtstrahl 120' ist die ebene Welle exp (—2 „τ i§a), die unter demselben Einfallswinkel auftrifft wie der Rcfcrenzstrahl 114 in Fig. 10. Bei Benutzung des reproduzierenden Lichtstrahls 120 werden an der Position 122'-1 Bilder der ungeradzahligen Hologramme 119-2/j-l erzeugt, d.h. an derjenigen Position, die der Position entspricht, an der die Eingabeinformation bei der Aufzeichnung des Hologramms zugeführt worden ist, und an der Position 122'-2, die um b—a von der optischen Achse versetzt ist, werden die Bilder von geradzahligen Hologrammen 119-2/r erzeugt.

Wenn demnach die Größe b—a in Fig. 11-1 oder 11-2 so gewählt ist, daß die Bilder sich einander nicht überlappen, entsteht kein Übersprechen zwischen den an der Position 122-1 (oder 122'-I) erzeugten Bildern und den bei 122-2 (oder 122'-2) erzeugten Bildern. In Fi g. 11-1 und 11-2 sind aus Gründen des besseren Verständnisses Beispiele dargestellt, bei denen der reproduzierende Lichtstrahl rechtwinklig zum Hologramm ein- fällt bzw. unter demselben Einfallswinkel wie einer der beiden Referenzstrahlen. Der Einfallswinkel des reproduzierenden Lichtstrahls braucht jedoch nicht auf die obigen Beispiele beschränkt zu sein, sondern kann auch andere Werte annehmen.

Nachdem der erfindungsgemäßc Aufbau und seine Funktionen erläutert worden sind, werden nachfolgend bestimmte Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.

F i.g. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Hologramm-Aufzeichnungssystems der Erfindung, bei welchem mehrere Eingabepositionen für Informationseinheiten, d.h. Λ/=3, und ein einziger Referenzlichtstrahl verwendet werden. Es wird hier angenommen, daß die Originalinfonnation in digitaler Form vorliegt, im Unterschied zur Analogform. Auf dem Magnetband 1218 ist Bit-Information aufgezeichnet. Eine Informationseinheit besteht aus 300 Bit einschließlich der Bit-Information für die Zeitmarkierur.gen, und drei Informationseinheiten bilden eine Informationsgruppe (W=3). Die Hologramme werden auf einen 35-mm-Film 1209 aufgezeichnet und bilden dort längslaufende Spuren. Die Größe eines Hologramms in Spurrichtung beträgt /, und die HoIogramm-zu-HoIogrammteilung beträgt έ=1 is (d. h. benachbarte Hologramme berühren einander), und die Hologramme sind so angeordnet, daß zwischen benachbarten Spuren ein Abstand besteht

Das in Fig. 12-1 dargestellte Aufzeichnungsgerät enthält ein optisches System, einen Filmantriebsmechanismus, eine informationsverarbeitungsschaltung und eine Steuerschaltung. Das optische System besteht aus einem Laser 1200, einem Verschluß 1201, einem HaIbspiegel 1202, einem Strahlenexpander 1203, total reflektierenden Spiegeln 1204 und 1208, einem Seitenerzeuger (page composer) 1205, einer Fourier-Transformationslinse 1206 und einer Blende 1207. Durch Einstellung der öffnung an der Blende 1207 kann die Größe 1 des Hologramms variiert werden. Der Filmantriebsmechanismus enthält den 35-mm-Film 1209, eine Spule 1210, einen Spulenantriebsmotor 1211, eine Filmstufe 1212 sowie einen Antriebsmotor 1213 für die Filmstufe. Die informationsverarbeitungsschaltung enthält eine Antriebsschaltung 1214 für den Seitenerzeuger, eine Schalteranordnung 1215, eine Dater.verarbeitungsschaltung 1216, einen Pufferspeicher 1217 und das Magnetband 1218. Die Steuerschaltung 1219 betreibt das optische System, den Filmantriebsmechanismus und die Informationsverarbeitungsschaltung nach einem festgelegten Programm.

Die Brennweite der Linse 1206 ist /"und der Seitenerzeuger 1205 ist in der vorderen Brennebene und der 35-mm-Film 1209 ist in der rückwärtigen Brennebene der Linse angeordnet. Ein Beispiel der räumlichen Anordnung des Seitenerzeugers 1205 ist in Fig. 12-2 dargestellt. Es sei angenommen, daß eine optische Achse des optischen Fourier-Transformationssystems auf der Z- Achse liegt, und daß die vordere Brennebene der Linse 1206 in der X-V-Ebene liegt Der Seitenerzeuger 1205 ist in der dargestellten Weise entlang der Λ'-Achse so in drei Sektionen unterteilt und bildet drei Eingabevorrichtungen 1205-1 bis 1205-3 für die Einheiteninformation. Der Referenzstrahl 1221 liegt in der K-Z-Ebene.

Der Laserstrahl 1220 wird von dem Strahlenexpander 1203 auf den Laserstrahl 1222 expandiert, dessen Durchmesser so groß ist, daß er den gesamten Seitenerzeuger 1205 beleuchtet. Der Seitenerzeuger 1205 ist so konstruiert, daß er kein Licht durchläßt, wenn keine Information an ihm anliegt oder wenn eine »Null«-Bit-Information an ihm ansteht.

Die Hologramme werden unter Verwendung des geschilderten Gerätes in der folgenden Weise aufgezeichnet. Der Verschluß 1201 ist zuvor geschlossen worden. In den Pufferspeicher 1217 wird eine geeignete Informationsmenge aus dem Magnetband 1218 eingespeichert Die ersten 297 Bit werden von der Datanverarbeitungsschaltung 1216 aus dem Speicher ausgelesen, und 3 Bit werden als Zeitmarkierungen hinzugefügt, um die erste 300-Bit-Einheitsinfortnation D (1,1) zu bilden. Der Schalter 1215 wird auf »1« gestellt, um die Antriebsschaltung 1214-1 für den Seitenerzeuger zu betätigen, damit die erste Informationseinheit D(1,1) an die Eingabevorrichtung 1205-1 als räumliches Muster angelegt wird. Der Verschluß 1201 wird für eine bestimmte Zeit geöffnet, um das Raummuster als Fourier-Transformationshologramm auf den 35-mm-Film 1205 aufzuzeichnen. Die Spule 1210 wird von dem Motor 1211 angetrieben und spult den Film 1209 um ε=/ weiter. Danach wird die aus 300 Bit bestehende zweite Informationseinheit D (1,2) der ersten Gruppe von der Datenverarbeitungsschaltung 1216 gebildet, und der Schalter 1215 wird auf »2« gestellt so daß die Information der Eingabevorrichtung 1205-2 zugeführt wird, um in derselben Weise wie zuvor beschrieben ein Hologramm aufzuzeichnen.

In gleicher Weise wird die aus 300 Bit bestehende Jt-te Informationseinheit D (j, k) der y-ten Gruppe von der Datenverarbeitungsschaltung 1216 gebildet, und der Schalter 1215 wird auf »k« gestellt, um die Eingabevorrichtung 1205-.Ar zur Aufzeichnung der Hologramme mit der betreffenden Information zu versehen. Jedesmal, wenn ein Hologramm der Größe / aufgezeichnet worden ist, wird der Film um «=/weitergespult Wenn die erste Spur des Films 1209 vollgeschrieben ist, wird der Film vollständig zurückgespult Der Motor 1213 wird erregt und hebt die Filmstufe 1212 um eine bestimmte Distanz an (während die Apparatur 1207 stationär bleibt), so daß die zweite Spur des Hologramms auf den Film 1209 aufgezeichnet werden kann. Danach wird die zweite Spur in der oben beschriebenen Weise mit Hologrammen versehen. Auf die gleiche Weise wird die zweidimensional Bit-Information, die von drei verschiedenen Vorrichtungen aus zugeführt wird, holographisch in mehreren Spuren des Films 1209 aufgezeichnet. '

Der Aufbau der Eingabevorrichtung für die Informationseinheiten ist nicht auf das in Fig. 12-2 dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt Beispielsweise kann die erste Eingabevorrichtung aus zehn Zeilen (lste, 4te, ... 28ste Zeile) bei dreißig Spalten bestehen, die zweite Eingabevorrichtung kann aus zehn Zeilen (2te, 5te,... 29ste Zeile) bei dreißig Spalten, und die dritte Eingabevorrichtung kann aus zehn Zeilen (den verbleibenden zehn Zeilen) bei dreißig Spalten bestehen. Grundsätzlich reicht es aus, daß die Eingabepositionen für die Informationseinheiten räumlich ausreichend voneinander getrennt sind.

Ein Beispiel der Steuerschaltung 1219 ist in Fi g. 12-3 abgebildet Als Antwort auf ein Kommando von einer Magnetbandsteuerung 1 wird das Magnetband 1218 angetrieben und Information an den Pufferspeicher 1217 weitergeleitet. Die weitergeleitete Informationsmenge wird von einer Eingangs/Ausgangs-Steuerung 2 für den Speicher gezählt. Wenn die Informationsmenge eine bestimmte Größe erreicht, hält die Eingabe/Ausgabe-Steuerung 2 das Magnetband 1218 an und veranlaßt, daß der Pufferspeicher 1217 Information entsprechend der Menge einer Informationseinheit an die Datenverarbeitungsschaltung 1216 liefert, und gleichzeitig liefert die Eingabe/Ausgabe-Steuerung 2 des Speichers an eine Folgesteuerung 3 und einen Zeitmarkengenerator 4 die Gruppennummer und die Einheitennummer der Information. Der Zeitmarkengenerator 4 liefert als Antwort auf die ihm zugeführte Gruppennummer sowie die Einheitennummer eine binäre Zeit-Steuerinformation an die Datenverarbeitungsschaltung 1216. Diese ordnet die

ihr von dem Pufferspeicher 1217 und dem Zeitmarkengenerator 4 zugeführte Information zu einer Bit-Anordnung, die dem Seitenerzeuger 1205 zugeführt werden kann. Die Folgesteuerung 3 liefert entsprechend der ihr von der Eingangs/Ausgangs-Steuerung 2 zugeführten Gruppennummer und der Einheitennummer Ausgangssignale an den Schalter 1215, die Steuerschaltung 5 für den Antriebsmotor, eine weitere Steuerschaltung 6 für einen anderen Antriebsmotor, und an die Verschluß-Steuerung 7, um entsprechende Operationen des Schalters 1215 des Spulenantriebsmotors 1211 des Antriebsmotors 1213 für die Filmstufe und des Verschlusses 1201 in einer bestimmten Zeitfolge, wie oben erläutert, zu erhalten.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Re-Produktionssystems für Hologramme, die in der oben beschriebenen Weise aufgezeichnet sind, ist in Fig. 13 abgebildet Es enthält einen Laser 1300, einen Strahlendeflektor 13(JiT, ein Hologrammband 1302, eine inverse Fourier-Transformationslinse 1305 und einen fotoeiekfrischen Umsetzer 1306. Das Hologrammband 1302 ist der in Fig. 12-1 abgebildete 35-mm-Film, auf den die Hologramme aufgezeichnet wurden. Anschließend ist der Film entwickelt und fixiert worden. Der fotoelektrische Umsetzer 1306 enthält eine Fotodiodenmatrix von 30 χ 30 Fotodioden, die in der Bildebene angeordnet ist Die Diodenmatrix ist in Informationseinheitendetektoren 1306-1 bis 1306-3 unterteilt, von denen jeder aus einer 10x30-Untermatrix aus Fotodioden besteht, entsprechend der ^produzierenden Bildpositionen der jeweiligen Hologramme. Der Strah'endeflektor 1301 verschiebt den reproduzierenden Lichtstrahl 1320 parallel, so daß dieser einer bestimmten Srsjir auf dem auszulesenden Hologrammband 1302 entspricht. Außerdem sind eine Spule 1303, auf die das Band 1302 aufgespult wird oder von der es abgespult wird, und ein Motor 1304 zum Antrieb der Spule vorgesehen. Darüber hinaus sind ein Zeitmarkendetektor 1307, ein Schalter 1308, ein Verstärker 1309, ein Signalausgangsanschluß 1310 und eine Steuerschaltung 1311 zur Steuerschaltung der Laufgeschwindigkeit des Bandes, der Zeitmarkenerkennus'g und der Betätigung des Schalters entweder synchron oder asynchron vorgesehen.

Der Durchmesser r\ des reproduzierenden Lichtstrahls 1320 muß lediglich innerhalb des von Gleichung (12) festgelegten Bereiches liegen. Hierbei sei angenommen, daß r\ =2 / ist. Wenn sich das Hologrammband 1302 bewegt, erscheint auf den drei Informationseinheitendetektoren 1306-1 bis 1306-3 eine Folge von reproduzierten Bildern, die in Fig.9-3 abgebildet ist. Die Zeitmarkierungen von den jeweiligen Hologrammen werden von dem Zeitmarkendetektor 1307 erkannt, und der Schalter 1308 wird synchron dazu geschaltet, um Information in der Form elektrischer Signale frei von optischem Übersprechen von den jeweiligen Informationseinheitendetektoren zu erzeugen. Die Bewegung des Hologrammbandes und das Auslesen der Information von dem Detektor müssen nicht synchronisiert sein, sondern können asynchron erfolgen, Wenn die Originalinformation beispielsweise ein PCM-kodiertes Audiosi- gnal ist, ist ein Pufferspeicher hinter dem Ausgangsanschluß 1310 nicht erforderlich, wenn die Laufgeschwindigkeit des Bandes und die Informationsauslesung synchronisiert sind. Zur Aufrechterhaltung einer konstanten Bandgeschwindigkeit kann der Motor 1304 über eine Servosteuerung von der Steuerschaltung 1311 geregelt sein. Die Änderung der Geschwindigkeit innerhalb des Regelbereiches erscheint als Änderung der Zeitperiode (/Ir in Fig.7). während der die von optischem Übersprechen freien reproduzierten Bilder benachbarter Hologramme simultan auf den verschiedenen Detektoren reproduziert werden. Auf diese Weise kann durch Servosteuerung der Bandgeschwindigkeit innerhalb eines Bereiches, der ein positives Δτ sichert, eine feste Zeitspanne, während der eine Informationseinheit von jedem der Informationseinheitendetektoren durch elektronische Abtastung der Fotodiodenmatrix erzeugt wird, konstant sichergestellt werden, so daß die in Fig.8 mit 8-3 bezeichnete synchronisierte Informationsreproduktion realisiert wird. Die Informationsreproduktion von den aus zweidimensionalen Fotodiodenmatrizen bestehende Informationseinheitendetektoren kann entweder bit-weise seriell oder byte-weise seriell erfolgen.

Während Fig. 13 den Fall zeigt, daß die Fläche des reproduzierenden Lichtstrahls nicht gleichzeitig zwei benachbarte Spuren erfaßt oder überlappt, ist ein optisches System zur Reproduzierung von Hologrammen, das ein Überlappen des reproduzierenden Beleuchtungsbereiches mit benachbarten Spuren erlaubt, wie es in den F i g. 3 und 4 abgebildet ist, in F i g. 15 dargestellt, und das Hologramm-Aufzeichnungssystem hierfür ist in F i g. 14 wiedergegeben. Es sei angenommen, daß zwei Informationseinheiten (N—2) eine Informationsgruppe bilden und zwei Informationseinheitenpositionen (2 NIM= 2) zwei Referenzlichtstrahlen (M= 2) benutzen. Die Aufzeichnung wird nach einem ähnlichen Verfahren durchgeführt wie in Verbindung mit Fig. 10 beschrieben. Fig. 14 zeigt ein optisches System zur Aufzeichnung von Fourier-Transformationshologrammen, das eine Fourier-Transformationsiinse 1420 aufweist. Ein 8-mm-Film 1410, auf dem die Originalinformation aufgezeichnet ist, wird in der vorderen Brennebene (X-y-Ebene) der Linse angeordnet, und ein 35-mm-Film 1440 zur Aufzeichnung von Hologrammen wird in der rückwärtigen Brennebene augeordsiet. Die Laserstrahlen 1400 und 1401 werden von einem (nicht dargestellten) einzigen Laser erzeugt Die Blende 1411 besitzt zwei Öffnungen 1412 und 1413. Die Größe der jeweiligen öffnung ist gleich der Größe eines Einzelbildes des 8-mm-FiIms, und die öffnungen sind so angeordnet, daß sie den Positionen zweier benachbarter Einzelbilder entsprechen. Eine Verschlußvorrichtung 1414 öffnet oder schließt die Öffnungen 1412 und 1413 in Abhängigkeit von einem von der Steuerschaltung 1450 kommenden Steuersignal. Auf jedem Einzelbild des 8-mm-Films 1410 ist eine Informationseinheit aufgezeichnet. Die Originalinformation kann entweder eine Bit-Information oder eine Analoginformation in Form einer Filmhandlungsein.

Die Spule 1415 wird von einem Motor 1416 angetrieben. Vor dem Film ist eine stationäre Blende 1441 angeordnet. Auf einer aufwärts und abwärts von einem Motor 1445 bewegbaren Filmstufe 1444 ist ein Antriebsmotor 1443 montiert, der eine Spule 1442 treibt. Die Zeichnung zeigt ferner einen Deflektor 1430 sowie Referenzlichtstrahlen 1402 und 1403, die in der V-Z-Ebene liegen. Die einzelnen Teile des Systems werden sequentiell von einer Steuerschaltung 1450 betrieben.

Es sei angenommen, daß die ersten Informationseinheiten in jeder Informationsgruppe auf den ungeradzahligen Einzelbildern des 8-mm-Films und die zweiten Informationseinheiten auf den geradzahligen Einzelbildern aufgezeichnet sind, wenn ein ungeradzahliges Einzelbild in der öffnung 1412 und ein geradzahliges Einzelbild in der öffnung 1413 steht. Der Referenzstrahl

1402 wird benutzt, wenn eine erste Spur auf dem 35-mm-Film 1440 geschrieben werden soll. Steht das erste Einzelbild des 8-mm-Films in der Öffnung Ϊ412 und ist die Öffnung 1412 geöffnet, so ist die Öffnung 1413 geschlossen. Unter Verwendung des Referenzstrahles 1402 wird ein Hologramm aufgezeichnet, und dann wird der 35-mm-Film am einen festen Betrag weitergespult. Dann wird die Öffnung 1412 geschlossen und die öffnung 1413 geöffnet und unter Verwendung desselben Referenzstrahles 1402 ein zweites Hologramm auf dem zweiten Einzelbild aufgezeichnet und der 35-mm-Film um den festen Betrag weitergespult

Nach den ersten beiden Einzelbildern, oder nachdem eine Informationsgruppe holographisch aufgezeichnet worden ist, wird der 8-mm-Film !410 um eine zwei Einzelbildern entsprechende Länge weitergespult In ähnlicher Weise werden die ersten Informationseinheiten einer jeden Gruppe durch die öffnung 1412 und die zweiten Informationseinheiten durch die öffnung 1413 unter Verwendung des Rcferenzstrahis 1402 angelegt, um Hologramme auf die ungeradzahlige Spur c"£s 35-mm-Films aufzuzeichnen, und der ReferenzstrahJ 1403 wird zur Aufzeichnung von Hologrammen auf der geradzahligen Spur verwandt Ein optisches Reproduktionssystem zur Reproduzierung der auf diese Weise aufgezeichneten Hologramme ist in F i g. 15 abgebildet

In F i g. 15 ist ein Laserstrahl 1500, ein Deflektor 1501, ein reproduzierender Lichtstrahl 1502, der auf das Hologrammband 1503 unter demselben Einfallswinkel auftrifft wie der Strahl 1403 in Fig. 14, ein Hologrammband 1503 in Form des Films 1440 in Fi g. 14, nach dem Entwickeln, eine Spule 1504, ein Antriebsmotor 1505 und eine inverse Fourier-Transformationslinse 1506 dargestellt. Das Hologrammband 1503 bewegt sich in der vorderen Brennebene der Linse und in der rückwärtigen Brennebene fX-V-Ebene) ist ein fotoelektrischer Umsetzer 1530 angeordnet. Ferner sind ein Kanalwähler 1507, ein Zeitmarkendetektor 1508, ein Schalter 1509, ein Verstärker 1510, ein Ausgangsanschluß 1511, eine Spurauswahlschaltung 1512 und eine Steuerschaltung 1520 vorhanden. Der fotoelektrische Umsetzer 1530 enthält zwei Kanäle aus vier Informationseinheitendetektoren, wobei jeder Kanal zwei Informationseinheitendetektoren 1530-11-12 bzw. 1530-21-22 enthält. Als Informationseinheitendetektoren können beliebige geeignete Detektoren verwendet werden, beispielsweise Bildaufnahmeröhren oder Fotodiodenmatrizen, in Abhängigkeit von der Art des jeweils auszulesenden Bildes. Der Deflektor 1501 verschiebt den reproduzierenden Strahl 1502 in Abhängigkeit von einem von dem Spurwähler 1512 kommenden Steuersignal parallel, so daß die ausgewählte Spur beleuchtet wird. Der Einfallswinkel des reproduzierenden Lichtstrahls ist konstant. Die einzige Voraussetzung ist, daß der Durchmesser r, des reproduzierenden Lichtstrahls 1502 in Richtung der Spur innerhalb des in Gleichung (12) angegebenen Bereiches liegt und daß der Durchmesser Γι in Querrichtung hierzu nicht mehr als die nächstliegende Spur überlappt. Da der Einfallswinkel des reproduzierenden Lichtstrahls derselbe ist wie derjenige des Referenzstrahls 1403 in Fig. 14, werden die Bilder auf dem ersten Kanal der Informationseinheitendetektoren 1530-11 und -12 aus den ungeradzahligen Spuren des Hologrammbandes 15(3 erzeugt, während in den zweiten Kanal der Informationseinheitendetektoren 1530-21 und -22 die Informationen aus den geradzahligen Spuren erzeugt werden. Wenn daher von dem Spurwähler 1512 eine Spur ausgewählt worden ist, wird von dem Kanalwähler 1507 auch der zugehörige Kanal eingeschaltet. Das Verfahren zum Auslesen von Information aus den Hologrammen einer Spur ist das gleiche wie dasjenige, das anhand von F i g. 13 erläutert wurde. Das in Fig. 16 dargestellte Aufzeichnungssystem weist drei Modulatoreinheiten und eine Strahlablenkungseinrichtung auf, die abwechselnd zwei Referenzstrahlen erzeugen kann, die aus unterschiedlichen Richtungen einfallen.

ίο Der Objektstrahl 1600 und der Referenzstrahl 1601 stammen aus demselben (nicht dargestellteil) Laser. Entlang der optischen Achse Zsind hintereinander eine aus drei Modulatoreinheiten 1604-1, -2, und -3 bestehende Modulationseinrichtung 1603, eine einzige Fourier-Transformationslinse 1605, eine Verschlußvorrichtung 1606 und das Aufzeichnungsmedium 1607 angeordnet Die Richtung des Referenzstrahles kann durch die optische Einrichtung 1602 verändert werden. Diese Einrichtung enthält drei Spiegel 1602-1, -2 und -3. Der Spiegel 1601-1 ist schwenkbar, und die beiuon anderen Spiegel sind stationär. Der Referenzstrahl 1601 kann als Strahl 1601-1 oder 1601-2 aus zwei verschiedenen Winkeln durch die Verschlußvorrichtung 1606 auf das Aufzeichnungsmedium 1607 fallen.

Die iviodulatoreinheiten 1604-1, -2 und -3 bilden jeweils einen Seitenkomposer, der aus einer zweidimensionalen Punktmatrix besteht (Fig. 16-1). Jede Modulatoreinheit wird entsprechend extern zugeführten Bit-Informationen elektrisch moduliert. Die Bit-Informationen werden in der jeweiligen Modulatoreinheit in ein Punktmuster umgesetzt, das seinerseits den vollen optischen Strahl 1600 moduliert und aus diesem den Modulationsstrahl erzeugt, welcher das optische Punktmuster enthält. Das optische Punktmuster wird mit der Linse 1605 in ein Fourier-Transformationsmuster umgesetzt. Die Verschlußvorrichtung 1606 ist so angeordnet und betrieben, daß sie die erzeugten Hologramme begrenzt und die für die Aufzeichnung erforderliche Belichtungszeit zur Verfügung stellt. Das Aufzeichnungsmedium 16-J7 wird intermittierend bewegt, so daß die Hologramme entlang einer Spur sequentiell aufgezeichnet werden. Dem Informationsprocessor 1608 wird die Original-Information zugeführt, die beispielsweise aus auf Magnetband gespeicherten Bits bestehen kann. Der Processor klassifiziert die Original-Information in eine Anzahl von Gruppen, die jeweils aus einer bestimmten Anzahl von Einheiten bestehen. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 16 wird die Information in zahlreiche Gruppen klassifiziert, von denen jede aus sechs Informationseinheiten besteht. Der Inhalt einer jeden Informationseinheit entspricht der Kapazität einer Modu'iatoreinheit. Die Anzahl von Kombinationen aus Modulatoreinheiten und Referenzstrahlen ergibt sechs, so daß die sechs Informationseinheiten, aus denen jede informationsgruppe besteht, jeweils durch Kombination einer Modulatoreinheit mit einem Referenzstrahl aufgezeichnet werden. Die erste Informationseinheit der ersten Informatior.ogruppe wird der Modulatoreinheit 1604-1 zugeführt. Die anderen Modulatoreinheiten sind gesperrt. Das erste Hologramm wird unter Verwendung des Referenzstrahles 1601-1 aufgezeichnet. Danach wird das Aufzeichnungsmedium 1607 geringfügig weiterbewegt. Die zweite Informationseinheit der ersten Gruppe wird in die Modulatoreinheit 1604-2 eingegeben, während die änderen Modulatoreinheiten geschlossen sind, und das zweite Hologramm wird unter Verwendung des Referenzstrahls 1601-1 aufgezeichnet. Auf diese Weise werden die erste, zweite und dritte

Informationseinheit der ersten Gruppe unter Verwendung des Referenzstrahles 1601-1 als Hologramme aufgezeichnet, und die vierte, fünfte und sechste Informationseinheit werden unter Verwendung des Referenzstrahles 1601-2 aufgezeichnet. Auf diese Weise werden alle Informationseinheiten sämtlicher Informationsgruppen als Hologramme aufgezeichnet.

Fig. 17 verdeutlicht, wie die Hologramme ausgelesen werden. 1701 bezeichnet den Film, auf dem die Hologramme 1702-1, -2,... in der oben beschriebenen Weise aufgezeichnet worden sind. Jedes Hologramm enthält eine Informationseinheit. Der Auslesestrahl 1700 fällt unter dem Winkel «, der gleich dem Einfallswinkel des Referenzstrahles 1601-1 ist, jedoch von der Gegenseite her auftrifft, auf den Film 1701. Wenn der Film 1701 bewegt wird, wird von dem Strahl 1700 das erste Hologramm 1702-1 beleuchtet, und das in dem Hologramm enthaltene Fourier-Bild wird mittels der Linse 1703 in das Original-Punktmuster umgewandelt, das auf die in der Detektoreinrichtung 1704 enthaltene Detektoreinheit 1705-1 geworfen wird. Die Detektoreinheit wandelt das optische Punktmuster in elektrische Signale um, die von dem Informationsprocessor 1706 verarbeitet werden. Der Film 1701 bewegt sich kontinuierlich, und wenn das zweite Hologramm 1702-2 beleuchtet wird, erscheint das entsprechende Punktmuster auf dem Detektor 1705-2. Das Bild des dritten Hologramms 1702-3 erscheint auf dem Detektor 1705-3. Dagegen erscheinen die Bilder der Hologramme 1702-4,-5 und -6 jeweils auf den Detektoreinheiten 1705-4, -5 und -6. Auf diese Weise werden von den sechs verschiedenen Detektoreinheiten alle sechs Informationseinheiten sequentiell ausgelesen.

Das siebente Hologramm enthält die erste Informationseinheit der zweiten Gruppe. Es ist mit der Kombination der ersten Modulatoreinheit 1604-1 und des Referenzstrahles 1602-1 in Fig.6 aufgezeichnet worden, und wenn es von dem Strahl 1700 beleuchtet wird, erscheint sein Bild auf der Detektoreinheit 1705-1. Die Hologramme sind also in Gruppen zu je sechs HoIogrammen aufgeteilt.

Allgemein kann man sagen, daß das (6 /+jiMe (7=0, \2...;j= 1,2,3,4,5 oder 6) Hologramm als das y-te Hologramm der f/+l)-ten Gruppe bezeichnet werden kann. Unabhängig von dem Wert von / erscheinen die Bilder der Hologramme mit./= 1,2 oder 3 jeweils an der Detektoreinheit 1705-1, -2 oder -3, und die Bilder der Hologramme mit y=4, 5 oder 6 erscheinen jeweils an den Detektoreinheiten 1705-4, -5 oder -6. Da die Hologramme mit y=4. 5 oder 6 mit dem Referenzstrahl 1601-2 aufgezeichnet worden sind, dessen Einfallswinkel unterschiedlich von demjenigen des anderen Referenzstrahles 1601-1 ist, erscheinen ihre Bilder an Stellen, die gegenüber den Bildern der Hologramme mit./'=l, 2 oder 3 erzeugt worden sind, versetzt sind, wenn die Beleuchtung mit dem einzigen Auslesestrahl 1700 erfolgt Dieses Prinzip hängt mit der Natur der Fourier-Transformationsholographie zusammen und ist unter Bezugnahme auf F i g. 11 erläutert worden.

Für das Verständnis der Vorteile der Erfindung sei erläutert, wie die Bilder der Hologramme 1702-1 und -2 jeweils auf die Detektoreinheiten 1705-1 und -2 geworfen werden, während der Film 1701 unter Beleuchtung durch den Strahl 1700 bewegt wird. Da der Strahl 1700 einen gewissen Durchmesser hat, verbleibt das Bild des Hologramms 1702-1 auf der Detektoreinheit 1705-1, während das Hologramm sich durch die Beleuchtungsfläche des Strahls 1700 bewegt Das gleiche geschieht mit dem Hologramm 1702-2, jedoch erscheint dessen Bild auf der Detektoreinheit 1705-2. Aus diesem Grunde tritt kein optisches Übersprechen zwischen Bildern benachbarter Hologramme auf. Dies gilt selbst dann, wenn die Hologramme sich überlappen oder wenn der Strahldurchmesser so groß ist, daß zwei Hologramme gleichzeitig beleuchtet werden. Die Reihenfolge, in der die Bilder der Hologramme auftreten, ist detailliert anhand der F i g. 5 bis 9 erläutert worden.

Hierzu 17 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Aufzeichnung von digital codierten Informationen in Form einer Folge von Fourier-Transformationshologrammen,
bei weichem die aufzuzeichnende Original-Information in eine Anzahl von Informationsgruppen aufgeteilt wird, von denen jede aus einer Anzahl N von Informationseinheiten besteht, wobei N mindestens zwei beträgt und wobei jede Informationseinheit in der Regel aus mehreren, parallel einschreibbaren Informationsbits besteht,

bei welchem die Informationseinheiten einer Modulationseinrichtung zugeführt werden, die aus Modulationseinheiten besteht, von denen jede zur Modulierung eines Lichtstrahls entsprechend dem Inhalt einer Informationseinheit geeignet ist, wobei die Modulato-.einheiten in der Objekt-FokaJebene einer Fouriertransformationsoptik angebracht sind,
bei welchem ein kohärenter Lichtstrahl (Objektstrahl) nach der Modulation durch die Modulationseinrichtung durch die Fourier-Transformationslinie hindurch auf ein Aufzeichnungsmedium geleitet wird, das in oder in der Nähe der Bild-Fokalebene der Fourier-Transformationsoptik angeordnet ist,
bei welchem ein weiterer kohärenter Lichtstrahl (Referenzstrahl), der von demselben Laser ausgeht wie der Objektstrahl, um die optische Achse der Fourier-Tr?n3formationsoptik herum auf das Aufzeichnungsmedium auftrifft,

bei welchem durch Interferenz von Objektstrahl und Referenzstrahl auf dem Aufzeichnungsmedium ein Hologramm für jede Informationseinheit aufgezeichnet wird und

bei welchem das Aufzeichnungsmedium jeweils nach der Aufzeichnung eines Hologramms ein kurzes Stück weiterbewegt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Modulationseinrichtung aus K nacheinander aktivierbaren Modulatoreinheiten besteht und eine optische Einrichtung verwendet wird, die in an sich bekannter Weise M Referenzlichtstrahlen mit verschiedenen Einfallsrichtungen erzeugen kann, wobei das Produkt K χ M=NiSt, und
daß sämtliche N Informationseinheiten einer Informationsgruppe mit unterschiedlichen Kombinationen aus Modulatoreinheit und Referenzlichtstrahl unter Verwendung derselben Fourier-Transformationsoptik aufgezeichnet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung mit einer Modulationseinrichtung mit N Modulatoreinheiten und einem einzigen Referenzlichtstrahl erfolgt (Fig. 12-1: W=K=3,/W=I).

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufzeichnung mit einer Modulationseinrichtung aus nur einer einzigen Modulatoreinheit und N Referenzlichtstrahlen erfolgt (Fig. 10-1:N= 2, K-I. Ai= 2).

4. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Hologramme in mehreren Spuren auf dem Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet werden, dadurch gekennzeichnet, daß Hologramme in benachbarten Spuren mit unterschiedlichen Kombinationen von Modulatoreinheiten und Referenzstrahlen aufgezeichnet werden (F i g. 14).

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 4,

dadurch gekennzeichnet, daß N den Wert, 2, 3, 4, 5 oder 6 hat.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Spuren einander teilweise überlappend aufgezeichnet werden.

7. Verfahren zur Wiedergabe von nach dem Verfahren eines der vorhergehenden Ansprüche aufgezeichneten Fourier-Transformationshologrammen, bei welchem M kohärente Wiedergabelichtstrahlen mit denselben Einfallswinkeln wie die Referenzlichtstrahlen auf das schrittweise bewegte Aufzeichnungsmedium gerichtet werden und die Hologramme auf einer Detektoreinrichtung abgebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung aus K nacheinander aktivierbaren Detektoreinheiten besteht, die entsprechend den Modulatoreinheiten des Aufnahmeverfahrens angeordnet sind.