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Verfahren zur Erzeugung eines Regenbogenhologramms
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Regenbogenhologramms,
welches geeignet ist, bei Rekonstruktion mit weißem gerichteten Licht von oben beim
Betrachter ein dreidimensionales schwarz-weisses oder farbiges Bild mit variabler
horizontaler Perspektive hervorzuruf en, wobei das lichtempf-indliche Material des
zu erzeugenden Regenbogenhologramms mit Regenbogen-Referenz licht schräg von oben
bestrahlt und dabei-mit einer Objektinformation überlagert wird.
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Ein derartiges Verfahren ist bekannt (Generation of color images one-step
rainbow holograms, Hsuan Chen, Anthony Tai and F.T.S. Yu, APPLIED OPTICS, Vol. 17,
No. lo, 15.5.1978).
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Bei der Herstellung dieses Regenbogenhologramms wird das Objekt mit
La-serlicht aus mehreren Lasern, d. h. mit verschiedener Wellenlänge gleichzeitig
beleuchtet. Unter Verwendung einer schlitzförmigen Optik wird das so beleuchtete
Objekt als reelles Bild in die Ebene des lichtempfindlichen Materials für das Regenbogenhologramm
abgebildet. Referenzlicht, welches aus den gleichen Lasern stammt, wird in einer
Richtung senkrecht zur Richtung der Erstreckung des Abbildungsschlitzes schräg auf
die Ebene des lichtempfindlichen Materiales geschickt, wo eine überlagerung stattfindet,
so daß sich auf dem lichtempfindlichen Material des Regenbogenhologramms ein waagerechtes
Gitter abformt. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß die schlitzförmige Abbildungsoptik
hierbei die wirksame Austrittspupille einschränkt, an der der Beobachter das reelle
Bild wahrnimmt, so daß die Variation der horizontalen Perspektive nur gering ist.
Weiterhin ist bei diesem Verfahren nachteilig, daß für die Herstellung des Regenbogenhologramms
drei verschiedene
Laserwellenlängen benutzt werden müssen. Dementsprechend
muß auch das lichtempfindliche Material, aus dem dann später das Regenbogenhologramm
entsteht, entsprechend breitbandig ausgebildet sein, was zwangsläufig, bezogen auf
die einzelnen Laserwellenlänge, eine Ineffektivität bedeutet. Ein solches Regenbogenhologramm
kann bei der Rekonstruktion mit weißem gerichtetem Licht von oben beleuchtet werden,
so daß eine Winkeldispersion entsprechend den drei benutzten Wellenlängen auftritt.
In dem gemeinsamen berlagerungsbereich entsteht ein dreidimensionass schwarz-weißes
oder farbiges Bild, welches vom Betrachter wahrgenommen wird.
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Es ist weiterhin bekannt (Benton S.A., White-light transmission reflektion
holographic imaging ((Holographische Bilderzeugung in Transmission und in Reflexion
mit weißem Licht)), Vortrag, gehalten in Jerusalem, 23.-26. Aug. 1976), bei der
Herstellung eines Regenbogenhologramms in zwei Schritten vorzugehen. Dabei wird
zunächst ein ganz normales Transmissions-Hologramm hergestellt, in dem Referenzlicht
aus einem Laser mit Objektlicht auf lichtempfindlichen Material zur Überlagerung
gebracht wird. In einem zweiten Schritt wird das entwickelte normale Transmissionshologramm
so abgedeckt, daß nur noch ein schlitzförmiger Teil übrig bleibt. Dieser schlitzförmige
Teil wird zur Rekonstruktion des Objektes einerseits wiederum mit dem Referenz-Laser
licht und andererseits mit Regenbogenreferenzlicht schräg von oben beleuchtet, so
daß ein reelles pseudoscopisches Bild entsteht, weges auf lichtempfindlichem Material,
aus dem dann das Regenbogenhologramm entwickelt wird, abgebildet wird. Dieses Verfahren
wird nur mit Laserlicht einer Wellenlänger durchgeführt, so daß letztlich ein ganz
normales Regenbogenhologramm
entsteht, welches bei der Rekonstruktion
durch Anleuchten mit weißem Licht beim Betrachter ein Bild erzeugt, dessen Farben
vom Standort abhängig sind bzw. bei Veränderung des Standortes entsprechend wechseln.
Dieses entstehende Bild ist jeweils in seiner Gesamtfläche nur einfarbig. Eine bunte
Darstellung, also bei dem ein Bild in mehreren Farben gleichzeitig erscheint, ist
auf diese Weise nicht möglich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs
beschriebenen Art zu vereinfachen und trotzdem bei der Rekonstruktion effektivere
farbige oder schwarz-weiße Bilder zu erzeugen. Dabei soll der Aufwand der Benutzung
verschiedener Laser verringert werden und auch die Verwendung von schmalbandigem
lichtempfindlichen Material möglich sein.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Objektinformation
aus mindestens zwei verschiedenen Streifenhologrammen stammt, die jeweils durch
Beleuchtung nur eines Teils des Objektes mit Objektlicht einer Wellenlänge und Referenz
licht der gleichen Wellenlänge auf dem lichtempfindlichen Material des Streifenhologramms
fixi-ert werden, daß die mindestens zwei verschiedenen Streifenhologramme als Objektinformation
nacheinander auf das lichtempfindliche Material des zu erzeugenden Regenbogenhologramms
transformiert werden, und daß bei jeder Transformation das Regenbogen-Referenzlicht
unter einem jeweils verschiedenen Winkel zur Einwirkung gebracht wird. Die Erfindung
geht damit von dem Gedanken aus, nur einen einzigen Laser mit einer definierten
Wellenlänge und dazu angepaßt auch nur ein lichtempfindliches Material für die Herstellung
der Streifenhologramme und des Regenbogenhologramms einzusetzen. Trotzdem soll dabei
das Regenbogenhologramm letztendlich bei der
Rekonstruktion ein
farbiges Bild entstehen lassen.
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Wesentlich ist es dabei, sich vom Stand der Technik zu lösen und die
Herstellung des Regenbogenhologramms in mehrere Einzelschritte zu unterteilen, wobei
es erforderlich ist, auch insofern den Stand der Technik zu verlassen, als nicht
das Gesamtobjekt jeweils ausgeleuchtet wird, sondern immer nur ein Teil des Gesamtobjektes.
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Dabei wird gleichsam jeweils ein Farbauszug hergestellt bzw. ein Streifenhologramm
erzeugt. In dem zweiten Verfahrensschritt werden dann die Streifenhologramme auf
ein einziges Regenbogenhologramm nacheinander transformiert. Dabei ist es wiederum
von besonderer Bedeutung, daß der Einfallswinkel des Regenbogen-Referenzlichtes
variiert wird. Diese Variation kann zur Festlegung der gewünschen Farben der einzelnen
Teile des Objektes benutzt bzw. hierauf abgestimmt werden. Dies geht so weit, daß
die verschiedenen Objektteile nicht nur in willkürlichen Farben, sondern sogar in
ihren natürlichen Farben bei der Rekonstruktion in dem Bild, welches vom Betrachter
wahrgenommen wird, erscheinen. Es versteht sich, daß bei der nacheinander erfolgenden
Transformation der Streifenhologramme auf das Regenbogenhologramm ebenfalls wieder
der selbe Laser bzw. das selbe Laserlicht benutzt wird.
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Bei der Transformation der Streifenhologramme auf das lichtempfindliche
Material des Regenbogenhologramms wird die Differenz zwischen zwei jeweils verschiedenen
benachbarten Winkeln vorzugsweise kleiner als 10 % gewählt. Damit ist sichergestellt,
daß sich die bei der Winkeldispersion entstehenden Spektren bei der Rekonstruktion
noch in einem für den Betrachter genügend großen Bereich überschneiden.
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Die verschiedenen Winkel, in denen das Regenbogen-Referenzlicht bei
der Herstellung des Regenbogenhologramms zur Ausleuchtung gebracht wird, werden
zweckmäßig in der Größenordnung von 25 bis 35 ° gewählt.
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Wenn man diese Grenzen einhält, dann ist die Ausbildung des Gitters
auf dem Regenbogenhologramm sehr effehient. Demzufolge ist die anschließende Rekonstruktion
mit weißen Licht sehr lichtstark.
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Sowohl bei der Herstellung der Streifenhologramme als auch des Regenbogenhologramms
wird nur Laser licht einer Wellenlänge eingesetzt, so daß sich der Aufwand hinsichtlich
der zu benutzenden Vorrichtung vergleichsweise zum Stand der Technik stark reduziert.
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Zur Herstellung eines Regenbogenhologramms, welches bei Rekonstruktion
ein schwarz-weißes Bild hervorruft, wird nur ein Streifenhologramm als Objektinformation
mindestens zweimal, unter jeweils verschiedenen Winkeln transformiert. Der Aufwand
ist also hier besonders gering.
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Bei dem ganzen Verfahren tritt darüber hinaus der besondere Vorteil
auf, daß der Nachteil üblicher Regenbogenhologramme, also der Farbwechsel des gesamten
Bildes je nach Standortveränderung des Betrachters, in einem gewissen Bereich wegfällt.
Dieser Bereich ist der Bereich der gemeinsamen Überlagerung der Spektren bei der
Rekonstruktion Bei den Transformationen kann das lichtempfindliche Material des
zu erzeugenden Regenbogenhologramms vorteilhaft ortsfest angeordnet bleiben, während
nur die verschiedenen Streifenhologramme jeweils in Verbindung mit einer Änderung
des Winkels der gleichen Quelle für das Regenbogen-Referenz licht eingesetzt werden.
Der Abstand
zwischen den Streifenhologrammen und dem lichtempfindlichen
Material des zu erzeugenden Regenbogenhologramms kann so gewählt werden, daß das
schwarz-weiße oder farbige Bild des rekonstruierten Objekts vor, in oder hinter
der Ebene des lichtempfindlichen Materials auftritt. Dabei ist es möglich, den plastischen
Eindruck in besonderer Weise zu verstärken, was insbesondere dann eintritt, wenn
das jeweilige Bild vor der Ebene des lichtempfaindlichen Materials auftritt. Hierauf
gegründet lassen sich solche Regenbogenhologramme bei der Rekonstruktion in besonderer
Weise als Blickfang zu Werbezwecken od. dgl. einsetzen.
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Zur Erzeugung von Mischfarben ist es möglich, die verschiedenen oder
gleichen Teile des Objekts verschieden stark mit Objektlicht auszuleuchten. So ist
es möglich, gelbes Licht dadurch herzustellen, daß bei der Rekonstruktion der rote
Teil des einen Spektrums mit dem grünen Bereich eines anderen Spektrums überlagert
wird, ob-wohl zur Herstellung der Streifenhologramme kin gelbes Laserlicht verwendet
wude. Die Ausleuchtung kann auch so gewählt werden, daß das farbige Bild die natürlichen
Farben des Objektes wiedergibt.
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Die Erfindung wird anhand einiger Zeichnungsdarstellungen weiter verdeutlicht
und an einem Ausführungsbeispiel für ein farbiges Bild beschrieben. Es zeigen: Fig.
1 eine schematisierte Darstellung zur Erzeugung eines ersten Streifenhologramms,
Fig. 2 eine schematisierte Darstellung zur Erzeugung eines zweiten Streifenhologramms,
Fig.
3 eine schematisierte Darstellung zur Erzeugung eines dritten Streifenhologramms,
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Transformation eines Streifenhologramms
auf ein Regenbogenhologramm, Fig. 5 eine Seitenansicht dieser Transformation und
Fig. 6 eine schematisierte Darstellung der Rekonstruktion.
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Das Objekt 1, von dem letztlich ein farbiges Bild beim Betrachter
bei der Rekonstruktion entstehen soll, möge beispielsweise aus einem fünf Blumen
2, 3, 4, 5, 6 aufweisenden Blumenstraß bestehen. Bei der Herstellung eines ersten
Streifenhologramms A wird das lichtempfindliche Material 7, welches später das Streifenhologramm
A ergibt, einerseits mit parallelem Referenzlicht 8 aus einem Laser, also in einer
definierten Wellenlänge, beleuchtet. Gleichzeitig werden die Blumen 4 und 6 über
entsprechende Spiegel 9, 1o mit CUektlicht 11 ausgeleuchtet, während die Blumen
2, 3 und 5 nicht angeleuchtet werden. Das Objektlicht 11 stammt aus der gleichen
Laserlichtguelle wie das Referenzlicht 8. Es entsteht also hier ein Streifenhologramm
A, welches eine Information nur über die Blumen 4 und 6 enthält.
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Auf die gleiche Art und Weise wird gemäß Fig. 2 ein zweites Streifenhologramm
B angefertigt, welches durch Ausleuchten der Blumen 2 und 5 mit Objektlicht 11 hergestellt
wird und damit lediglich eine Information über die Blumen 2 und 5 enthält. Es versteht
sich, daß hier der
gleiche Laser und das selbe lichtempfindliche
Material 7 eingesetzt wird.
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Analog möge gemäß Fig. 3 ein drittes Streifenhologramm C hergestellt
werden, welches eine Information über die Blume 3 enthällt. Bei diesem Beispiel
werden also drei Streifenhologramme A, B und C hergestellt. Es ist wenigstens erforderlich,
zwei derartige Streifenhologramme herzustellen. Die Anzahl kann aber auch größer
als drei sein. Es ist klar, daß eine Information von einem Teil des Objektes 1,
welches später bei dem rekonstruierten Bild in irgendeiner Weise sichtbar sein soll,
auch auf mindestens einem Streifenhologramm gespeichert sein muß.
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Es ist aber nicht zwingend notwendig, daß sich, wie in dem hier gezeigten
Beispiel, Teile des Objektes nicht überschneiden. So ist es durchaus möglich, auch
Informationen von ein und der selben Blume 4 auf zwei Streifenhologrammen A und
B abzubilden. Die verschiedenen Streifenhologramme A und B und C werden entsprechend
entwickelt und fixiert.
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Es schließt sich ein zweiter Schritt bzw. verschiedene zweite Schritte
gemäß den Fig. 4 und 5 an. Dabei geht es um die Transformation der zuvor hergestellten
Streifenhologramme A, B und C zur Erzeugung eines Regenbogenhologramms R wiederum
aus dem selben lichtempfindlichen Material 7. Wie die Fig. 4 und 5 zeigen, werden
nacheinander die Streifenhologramme A, B und C transformiert, indem sie mit Rekonstruktionslicht
12, welches aus dem selben Laser wie bei der Herstellung der Streifenhologramme
stammen kann und in der selben Richtung eingesetzt wird wie das Referenzlicht 8
bei der Herstellung der Streifenhologramme, beleuchtet werden. Die Objektinformation
der Streifenhologramme A und B und C wird dabei gemäß dem
Strahlengang
13 auf das lichtempfindliche Material 7 des Regenbogenhologramms R transformiert,
wobei gleichzeitig Regenbogen-Referenzlicht 14 schräg von oben einfallend auf dem
lichtempfindlichen Material 7 des Regenbogenhologramms R überlagert wird. Damit
ist sichergestellt, daß in dem Regenbogenhologramm ein waagerechtes Gitter entsteht.
Der Einfallswinkel des Regenbogen-Referenzlichtes 14 auf dem lichtempfindlichen
Material 7 des Regenbogenhologramms R ist innerhalb gewisser Grenzen wählbar und
festlegbar, um verschiedene Farbeffekte zu erzielen. Dieser Winkel ist nacheinander
mit Alpha, Beta und Gamma bezeichnet, wobei der Winkel Alpha bei der Transformation
des Streifenhologramms A Anwendung findet, der Winkel Beta bei der Transformation
des Streifenhologramms B und der Winkel Gamma bei der Transformation des Streifenhologramms
C. Die Winkel Alpha, Beta, Gamma zur Normalen 15 des lichtempfindlichen Materials
7 können wie folgt gewählt werden: Alpha = 30 ° Beta = 32 Gamma = 28 Es entsteht
also auf einem Stück lichtempfindlichen Materials nach entsprechender Entwicklung
das Regenbogenhologramm R, welches die Objektinformationen der Streifenhologramme
A, B und C enthällt.
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Dieses Regenbogenhologramm R wird bei der Rekonstruktion gemäß Fig.
6 eingesetzt. Das Regenbogenhologramm R wird von hinten schräg oben mit weißem Licht
16 aus einer Lichtquelle 17, die beispielsweise eine Strahlerleuchte sein kann,
angeleuchtet. Da das Regenbogenhologramm R auch die Funktion dreier waagerechter
Gitter enthällt, wird die
jeweilige Objektinformation aus den Streifenhologrammen
A, B und C in veschiedenen Winkeln dispergiert. Beispielsweise entsteht in dem Winkelbereich
18 das Bild der Obejektinformation des Streifenhologramms A, wobei dieses Bild je
nach dem Standort des Auges 19 des Betrachters komplett rot bzw. blau erscheint.
Das gleiche ergibt sich für die Objektinformation des Streifenhologramms B in dem
Winkelbereich 20, ebenso für das Streifenhologramm C in dem Winkelbereich 21. Die
verschiedenen Spektren, 22, 23, 24, jeweils zugehörig zu den Streifenhologrammen
A, B, C sind der Übersichtlichkeit halber versetzt nebeneinander gezeichnet. Wie
man sieht, gbt es einen relativ kleineren, jedoch für das Auge 19 des Betrachters
durchaus ausreichenden Winkelbereich 25, in welchem sich die drei Spektren 22, 23,
24 überlagern.
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Befindet sich das Auge 19 des Betrachters in diesem Bereich, dann
nimmt er ein farbiges Bild des Objektes 1 mit sämtlichen Objektinformationen der
Blumen 2, 3, 4, 5, 6 wahr. In dem beschriebenen Fall, also unter Beachtung der angegebenen
Winkel Alpha, Beta und Gamma erscheinen dem Auge 19 des Betrachters dieBlumen 4
und 6 näherungsweise grün, die Blumen 2 und 5 näherungsweise blau und die Blume
3 rot. Es versteht sich, daß diese Farben je nach der Wahl der Einfallswinkel Alpha,
Beta, Gamma und des Standortes des Auges 19 des Betrachters variiert werden können.
Dabei ist es nicht nur möglich, dem Objekt 1 willkürliche Farben zuzuordnen, sondern
auch die natürlichen Farben entstehen zu lassen, so daß diese vom Auge 19 des Betrachters
wahrgenommen werden.
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