DE3343912A1

DE3343912A1 - Synthetische herstellung von regenbogenhologrammen

Info

Publication number: DE3343912A1
Application number: DE19833343912
Authority: DE
Inventors: Detlef 4300 Essen Leseberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-12-05
Filing date: 1983-12-05
Publication date: 1985-06-13
Also published as: DE3343912C2

Description

Synthetische Herstellung von
Re g enb 0 ge nho 10 g rammen Die Erfindung betrifft die synthetische Herstellung von Regenbogenhologrammen mit elektronischen Hilfsmitteln, die die Information über den Gegenstand von einem optoelektronischen Bildwandler erhalten und umwandeln. Das entstehende Signal kann durch Informationsübertragung einem oder mehreren Empfängern überlassen werden und auf digitalen Trägermedien gespeichert werden. Als Ausgabegerät dient ein optisch-mechanisches System, das einem fotoempfindlichen Träger eine konstante Raumfrequenz in vertikaler Richtung aufprägt und horizontal in zeilenweiser Abtastung die Helligkeit eines Schreibstrahles proportional zum Ausgangssignal der elektronischen Hilfseinrichtung steuert. Die Herstellung wird von optischen Prozessen mit Ausnahme der Vorgänge im Ausgabegerät unabhängig und gestattet die Anfertigung von Regenbogenhologrammen auch von solchen Gegenständen, die wie bei Tomographie und rechnergestütztem Entwurf nicht körperlich vorliegen.
Es sind mehrere Verfahren bekannt, nach denen Regenbogenhologramme optisch zu erzeugen sind. Das Einstufenverfahren nach Leith und Chentist bis heute die Grundlage aller Verfahren. Von Nachteil ist, das nur Objekte von geringer Größe, die sich auf der optischen Bank eines Labors fest installieren lassen und in sich starr sind, zur Anfertigung von Regenbogenhologrammen eignen. Dagegen können beliebige, auf Filmen oder Fototransparentserien vorliegende Bilder eines Gegenstandes nach einem von Cross entwickelten Verfahren verarbeitet werden. Mit kohärentem Licht werden Transparente durchstrahlt und mittels einem Objektiv und einer Zylinderlinse je in einem schmalen, vertikal ausgedehnten Hologrammstreifen festgehalten. Das Hologramm entsteht optisch durch Interferenz des vom Transparent durchgelassenen Lichtes mit einer Referenzwelle. Es eignet sich nicht zur Informationsübertragung mittels elektromagnetischer Wellen und ist an ein optisch-mechanisches Gerät gebunden, das nur geringe Verarbeitungsgeschwindigkeiten zulässt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, schnelle, für Echtzeit-, Informationsübertragungs- und Speicheranwendungen geeignete Anfertigung von Hologrammen zu ermöglichen, die unmittelbar zur Rekonstruktion in weißem kollimierten Licht geeignet sind. Während der elektronischen Verarbeitung soll der geringstmögliche Informationsgehalt durch Berücksichtigung des Auflösungsvermögens des menschlichen visuellen Systems erreicht werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der abzubildende Gegenstand zeilenweise optisch abgetastet wird und Helligkeitsinformationen an einer gewissen Zahl von Stützstellen beschafft werden. Die zu jeweils einer Zeile gehörenden Helligkeitswerte werden einer eindimensionalen Fresneltransformation unterworfen. Als ein Spezialfall dieser Transformation für ein unendlich weit entferntes virtuelles Bild des Gegenstandes, das an Stelle desselben zur Verarbeitung herangezogen werden kann, wird die Fouriertransformation im folgenden verwendet. Die Folge der Helligkeitswerte einer Zeile der Abtastung wird als elektrisches Signal einem Gerät zugeführt, das die Transformation elektronisch ausführt und am Ausgang die Fouriertransformierte bereitstellt. Sie ist für die Informationsübertragung mittels elektromagnetischer Wellen oder kabelgebundener Medien sowie zur Abspeicherung auf digitalen Trägermedien geeignet. Sie kann einem oder mehreren Empfängern überlassen werden und jeweils auf einem Ausgabegerät zu einem Regenbogenhologramm umgewandelt werden. Für diese Umwandlung erhält das Ausgabegerät Einrichtungen, um in vertikaler Richtung eine Modulation aufzuprägen. Im einfachsten Falle ist dies eine Maske aus abwechselnd durchlässigen und undurchlässigen Streifen, die parallel zur Horizontalen ausgerichtet sind.
Die Maske steht vor einem fotoempfindlichen Träger, der nach Bearbeitung das Hologramm darstellen wird. Ein vertikaler Spalt, etwa ein Fünfhunderstel der späteren Hologrammhöhe lang und etwa so breit, wie die durchlässigen Zonen der Maske breit sind, wird auf den Verbund von fotoempfindlichem Träger und Maske projiziert oder durch eine astigmatische Linse als Brennlinie erzeugt. Die Helligkeit des Lichtes wird vom Ausgangssignal der Transformationseinrichtung gesteuert. In horizontaler Richtung wird ein Vorschub der Spaltprojektion bzw. der Brennlinie mit konstanter Geschwindigkeit durchgeführt. Der Vorschub erfolgt schnellstens so, daß bei maximaler Frequenz des Ausgangssignals der Transformationseinrichtung die Spaltprojektion sich innerhalb einer Periode der Signalfrequenz lediglich um das Doppelte ihrer Breite weiterbewegt. Ist das Ende einer Zeile erreicht, setzt die Vorschubeinrichtung zurück und gleichzeitig um eine Spaltlänge nach unten, damit eine neue Zeile neben die gerade bearbeitete Zeile geschrieben werden kann.
Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil liegt darin, daß die Darstellung von Gegenständen mit voller horizontaler Parallaxe durch Beugung von weißem kollimierten Licht am Regenbogenhologramm erreicht und dabei Unabhängigkeit vom optischen Herstellungsprozeß erzielt wird, da dieser Vorgang in solche Schritte zerlegt wird, die einzeln elektronisch zu handhaben sind. Damit ist die Herstellung von Regenbogenhologrammen auf vielen dezentralen Ausgabegeräten möglich, wenn das Signal zuvor der Informationsübertragung und -verbreitung zugeleitet wurde; Digitalrechner können viele Schritte der Anfertigung übernehmen; es können Gegenstände dargestellt werden, die nicht körperlich vorliegen oder vorlagen.
Ein Ausführungsbeispiel ist das nachfolgend beschriebene hybride System. Der Gegenstand 1 wird mittels einem Objektiv 2 auf einen elektrooptischen Bildwandler 3 abgebildet, von diesem zeilenweise abgetastet und dabei die Helligkeiten in ein diesen proportionales elektrisches Signal umgewandelt. Dieses Signal wird einem elektronischen Gerät 4 zugeleitet, das für jede Zeile der Abtastung die Fouriertransformierte bildet oder nach Analog-Digital-Wandlung digital berechnet. Das entstehende Ausgangssignal kann durch Informationsübertragung einem oder mehreren Empfängern überlassen werden.
Das Ausgangssignal wird dem Ausgabegerät 5 übermittelt.
Es besteht aus einer Lichtquelle 11, einer Helligkeitsregulierung 12, einer astigmatischen Linse 13, deren Achse parallel zur y-Achse ist, einer mechanischen Transporteinrichtung 14 mit getrenntem Vorschub in x- und in y-Richtung, einer Maske 15 und einem fotoempfindlichen Träger 16. Während ein Vorschub in x-Richtung mit konstanter Geschwindigkeit erfolgt, steuert das Ausgangssignal des elektronischen Gerätes 4 mittels der Helligkeitsregulierung 12 die von der Lichtquelle 11 zum fotoempfindlichen Träger 16 gelangende Lichtmenge. Vor dem lichtempfindlichen Träger 16 -steht die Maske 15, die aus gleich breiten durchlässigen und undurchlässigen Streifen besteht, welche parallel zur x-Richtung ausgerichtet sind.
Die Ebene von Maske 15 und fotoempfindlichem Träger 16 befindet sich in einer solchen Entfernung von der astigmatischen Linse 13, daß die zur y-Achse parallele Brennlinie in der Masken- und Trägerebene scharf ist. Der Vorschub in x-Richtung wird solange aufrechterhalten, wie die Übergabe des Teiles des Ausgangssignals dauert, das zu einer Zeile der Abtastung des Gegenstandes 1 gehört. Die Vorschubeinrichtung 14 setzt in x-Richtung zum Anfang der Zeile zurück und verfährt in y-Richtung um die Strecke, die der Lange der Brennlinie auf dem Träger 16 gleich ist.
Nach dem Schreiben aller Zeilen und der Behandlung des fotoempfindlichen Trägers liegt ein Regenbogenhologramm vor, das in vertikaler Richtung, die der y-Achse bei der Herstellung entspricht, eine konstante Raumfrequenz aufweist und damit eine Dispersion des auftreffenden weißen Lichtes hervorruft. Jede Zeile des Hologramms führt dann eine Fouriertransformation der Raumfrequenz in x-Richtung optisch durch und rekonstruiert somit die Helligkeitswerte, die durch Abtastung im elektooptischen Bildwandler 3 vom Gegenstand 1 gewonnen wurden.
1 E.N. Leith, H. Chen, Optics Letters 2 no. 4 (1978) 82-84 H. Chen, F.T.S. Yu, Optics Letters 2 no. 4 (1978) 85-87 2 L. Huff, R.L. Fusek, Optical Engineering 19 no.5 (1980) 691 - 695

Claims

Patent ans p r ü oh e 1)Verfahren zur synthetischen Herstellung von zur Informationsübertragung und zur Speicherung auf digitalen Trägermedien geeigneten Regenbogenhologrammen, dadurch gekennzeichnet, daß die aus einer optischen Abtastung des Gegenstandes gewonnenen Helligkeitswerte an Stützstellen in ein elektrisches Signal umgewandelt werden und einer elektronischen Hilfseinrichtung zugeleitet werden, die für jede Zeile der Abtastung die Fouriertransformierte bildet und das damit entstandene elektrische Ausgangssignal einem Ausgabegerät zuführt, welches auf einem fotoempfindlichen Träger durch Modulation in vertikaler Richtung mit konstanter Raumfrequenz, in horizontaler Richtung mit dem Ausgangssignal ein Regenbogenhologramm herstellt.
2)Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der elektronischen Hilfseinrichtung durch Informationsübertragung einem oder mehreren Empfängern überlassen wird, die jeweils das empfangene Signal einem Ausgabegerät zuführen, welches daraus das Regenbogenhologramm daraus herstellt.
3)Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgabegerät einen sich schnell regenerierenden fotoempfindlichen Träger enthält und mit einer Hologrammfolgefrequenz oberhalb der Flimmerfrequenz des menschlichen visuellen Systems betrieben wird.
4)Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß die Bildung der Fouriertransformierten mittels Digitalrechner erfolgt.
5)Verfahren nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der elektronischen Hilfseinrichtung auf einem digitalen Trägermedium gespeichert wird.