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Anordnung zur Ausleuchtung von Transmissions-
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Hologrammen Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Ausleuchtung
von Transmissions-Hologrammen, insbesondere zur Verwendung als Beleuchtungseinrichtung
für Weißlicht-Hologramme für Displayzwecke, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Um ein Transmissions-Hologramß von hinten auszuleuchten, ist die verwendete
Lichtquelle in einem bestimmten Winkel zur Normalen des Hologramms anzuordnen. Dieser
geforderte Winkel, der dem Referenzstrahlwinkel bei der Aufnahme des Hologramms
entspricht, ist bei einer gegebenen Größe eines Hologramms nur dann angenähert zu
erreichen, wenn die Lichtquelle sich in einem von der Größe des Hologramms abhängigen
Abstand vom Hologramm befindet. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung hat einen
großen Raumbedarf.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, den Raumbedarf zu verringern,
indem die Lichtstrahlen einer nahe bei dem Hologramm angeordneten Leuchtquelle über
mehrere Umlenkspiegel auf das Hologramm gerichtet werden. Der Raumbedarf ist hierbei
zwar geringer, jedoch ist eine relativ schwere und aufwendige, komplizierte Spiegelanordnung
erforderlich.
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Zur Ausleuchtung eines herkömmlichen Diapositivs werden üblicherweise
Leuchtkästen verwendet, in denen, eventuell hinter einer Mattscheibe, eine Mehrzahl
von Leuchtstoffröhren angeordnet sind, die das zur Ausleuchtung des Diapositivs
notwendige diffuse Licht erzeugen. Derartige Leuchtkästen können relativ flach gehalten
werden, da die Leuchtstoffröhren unmittelbar hinter der Mattscheibe vorgesehen werden
können.
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Zur Ausleuchtung von Diapositiven ist kein gerichtetes Licht erforderlich,
vielmehr ist die Ausleuchtung umso gleichmäßiger, je diffuser das verwendete Licht
auf das Diapositiv fällt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung sowie ein
Hilfsmittel zur Ausleuchtung von Weißlicht-Transmissions-Hologrammen anzugeben,
bei der eine geringe Beleuchtungsentfernung ausreicht, die geforderte gerichtete
Beleuchtung zu erzielen.
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Dabei sollen die Vorteile eines für die Ausleuchtung von Diapositiven
bekannten Leuchtkastens bei der Ausleuchtung von Transmissions-Hologrammen zum Tragen
kommen, ohne daß Umlenkspiegel und Punktlichtquellen erforderlich sind. Die Beleuchtungsanordnung
soll weiterhin eine geringe Bautiefe, ein leichtes Gewicht sowie eine Anpassungsfähigkeit
an verschiedene Hologrammgrößen aufweisen. Die Anordnung soll außerdem einfach hergestellt
und positioniert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen 1 und 12 angegebene
Vorrichtungserfindung sowie dem in Anspruch 10 angegebenen Verfahren gelöst. Weitergehende
Merkmale der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung vereinigt sowohl die Vorzüge eines für Diapositive bekannten
Leuchtkastens mit den Darstellungsmöglichkeiten einer holographischen Aufnahme.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Ausrichtung des diffusen Beleuchtungslichts ermöglicht
es, eine gerichtete Beleuchtung entsprechend dem Aufnahmewinkel des Referenzstrahls
vorzusehen, so daß das rekonstruierte Bild vom Betrachter in optimaler Weise betrachtet
werden kann. Durch die enge Zuordnung der verwendeten Leuchtstoffröhren zum Hologramm
läßt sich eine gegenüber herkömmlichen Beleuchtungsanordnungen wesentlich erhöhte
Beleuchtungsdichte erreichen, ohne daß die Gefahr der Blendung besteht, da das nicht
bilderzeugende, ungebeugt transmittierende Licht, entsprechend dem Eintrittswinkel,
schräg nach unten austritt und nicht in Richtung auf den Betrachter.
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Die erfindungsgemäß verwendete Scheibe, bestehend aus parallel angeordneten
Lichtleitfasern läßt sich auf einfache Weise herstellen. Die optischen Eigenschaften
der Fasern bewirken, daß nur Lichtstrahlen in einer einzigen Richtung auf das Hologramm
auftreffen können. Alle in andere Richtung zeigenden Strahlen werden, insbesondere
bei der Verwendung von Gradientenfasern in die gewünschte Richtung abgelenkt, d.
h. auf die Mittelachse der Faser fokussiert.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher
erläutert. Die Figuren zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Anordnung, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht zur Verdeutlichung der Herstellung
einer erfindungsgemäßen Scheibe, Fig. 3 eine Darstellung zur Wirkungsweise einer
Gradientenfaser
Fig. 4 eine im Schnitt dargestellte Seitenansicht
der Erfindung.
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Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Erfindung.
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Fig. 1 zeigt eine Anordnung der Erfindung. An der vorderen, dem Betrachter
zugewandten Seite der Anordnung befindet sich das Hologramm 1. Dieses ist entweder
auf eine Glasscheibe aufgekittet, oder wird als Film in der Anordnung befestigt,
wobei zum besseren Schutz des Hologramms und zur Planstellung eine Glasscheibe vorgeordnet
sein kann. Unmittelbar an das Hologramm schließt sich die lichtdurchlässige Anordnung
2 an, die als flache Scheibe mit einer Dicke von etwa 0,1 bis 5 cm, vorzugsweise
etwa 1 cm, ausgebildet ist. Die Anordnung 2 besteht aus parallel ausgerichteten
kurzen Lichtleitfasern, die gegenüber der Vorder- oder Rückebene der Scheibe in
Achsrichtung einen Winkel aufweisen, der dafür sorgt, daß das Hologramm von der
hinter der lichtdurchlässigen Anordnung vorgesehenen Beleuchtungseinrichtung, der
gegebenenfalls eine Lichtstreuscheibe vorgeschaltet ist, unter dem gleichen Winkel
beleuchtet wird, mit dem das Hologramm bei der Aufnahme mit dem verwendeten Referenzstrahl
beleuchtet wurde. Es ist üblich, bei der Aufnahme von Hologrammen einen Referenzstrahl
in einen Winkel von etwa 30°-35° zur Normalen des Hologramms auszurichten.
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Bei der Aufnahme derartiger Transmissions-Hologramme können zwei verschiedene
Prinzipien zur Beleuchtung mit dem Referenzstrahl verwendet werden. Es ist bekannt,
den Referenzstrahl über eine Aufweitungsoptik derart aufzuweiten, daß die gesamte
holographische Platte ausgeleuchtet werden kann. Das führt jedoch dazu, daß der
Beleuchtungswinkel für die holographische Platte, solange sich die Referenzstrahlquelle
nicht im Unendlichen befindet, für jeden Ort der Platte unterschiedlich ist.
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Um das Transmissions-Hologramm bei der Betrachtung entsprechend der
Aufnahme auszuleuchten, ist es erforderlich, daß das Beleuchtungslicht in annähernd
gleichem Winkel wie bei der Aufnahme auf das Hologramm auftrifft. Daher ist der
Abstand
der Beleuchtungsquelle vom Hologramm in der Regel durch
die Aufnahmebedingungen und die Größe des Hologramms vorgegeben.
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Der Referenzstrahl kann jedoch bei der Aufnahme z. B. nach Aufweitung
zunächst auf einen Hohlspiegel gerichtet werden, von dem der aufgeweitete Strahl
parallel gerichtet auf die holographische Platte fällt. Auf diese Weise wird auf
der holographischen Platte an allen Orten der gleiche Referenzstrahlwinkel erreicht.
Bei der Betrachtung des so hergestellten Transmissions-Hologramms kann dann parallel
gerichtetes Licht, wie z. B. Sonnenlicht, verwendet werden und die Entfernung der
Lichtquelle vom Hologramm spielt keine Rolle mehr.
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Zur Verwendung in der Erfindung sollten insbesondere mit parallel
ausgerichteter Lichtwellenfront aufgenommene Transmissions-Hologramme verwendet
werden. Die verwendete erfindungsgemäße Anordnung 2 leitet alle auf deren Eintrittsseite
auffallenden Lichtstrahlen durch die parallel angeordneten Lichtleitfaserstücke
in einer einzigen Richtung weiter. Die hindurchgeleiteten Lichtstrahlen würden auf
der Austrittseite der Scheibe axial zu den Lichtleitfasern austreten. Da die Lichtleitfasern
jedoch zu einem schrägen Winkel zur Oberfläche der Lichtaustritts- bzw. -eintrittsseite
stehen, ist zur Bestimmung des Austrittswinkels die Ablenkung der Lichtstrahlen
an der zur Achse unter dem schrägen Winkel stehenden Oberfläche zu berücksichtigen.
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Die erfindungsgemäße Scheibe wird vorzugsweise dadurch hergestellt,
daß ein Bündel von parallel ausgerichteten Lichtleitfasern gem. Fig. 2 zu einem
Block 5 geformt und miteinander, insbesondere durch optischen Kitt, verkittet werden.
Dieser so gebildete Block 5 wird dann in einem vorgegebenen Schnittwinkel 13 zu
den Achsen der Lichtleitfasern in einzelne Scheiben 6 geschnitten .Anschließend
werden die beiden
Seiten, vor allem der Austrittseite der Lichtleitfasern,
zur Herstellung von optisch einwandfreien Oberflächen poliert, wobei die Eintrittseite
mit einer Anti-Reflexionsschicht versehen wird. Die Dicke einer Scheibe 6 ist insbesondere
davon abhängig, welcher Grad an Ausrichtung des hindurchtretenden Lichts gewünscht
ist, welche Art die verwendeten Lichtleitfasern sind und welche Größe die gesamte
Scheibe aufweist.
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Fig. 3 zeigt die Lichtleitung in einer einzelnen Lichtleitfaser 8,
die z. B. aus optischem Glas oder Acrylglas besteht.
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Bei Verwendung von Fasern einfachen Typs werden eintretende Lichtstrahlen
jeweils an den Grenzflächen umgelenkt und treten nach mehrfacher Reflektion unter
etwa dem gleichen Austrittswinkel aus, wie sie in die Faser hineingetreten sind.
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Eine Ausrichtung der Lichtstrahlen in ganz bestimmter Winkelrichtung
ist damit nur bedingt möglich. Bei Verwendung von Lichtleitfasern des sogenannten
Gradiententyps wird durch Verwendung verschiedener Glassorten im Kernbereich und
im Mantelbereich der Faser erreicht, daß unter einem bestimmten Winkel gegenüber
der Achsrichtung eintretende Lichtstrahlen zur Achse hin gerichtet werden, so daß
sie nach einigen Reflektionen parallel zur Achsrichtung aus der Lichtleitfaser austreten.
Auf diese Weise wird eine wesentlich bessere Richtungswirkung erreicht. Je feiner
die verwendeten Lichtleitfasern gewählt werden, desto dünner kann die aufgebaute
Scheibe verwendet werden, da die einzelnen Fasern eine bessere Lichtrichtwirkung
aufweisen.
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Fig. 4 zeigt eine erfindungsgemäße Scheibe 6 hinter einem Hologramm
im Querschnitt. Das auf der Eintrittseite 9 eintretende Licht wird in Achsrichtung
der Fasern 8 ausgerichtet und verläßt die Austrittseite 10 unter Berücksichtigung
der Austrittslichtbrechung, so daß bei entsprechender Achsrichtung 13 der einzelnen
Fasern ein Winkel 11 erreicht wird, der dem
gewünschten Winkel
von 300-35" zur Normalen der Hologramm-Ebene entspricht. Sofern das Hologramm bei
der Aufnahme ebenfalls unter einem Winkel von 300-350 aufgenommen wurde, wird damit
eine optimale Ausleuchtung in der richtigen Winkelstellung erreicht.
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Als Beleuchtungsquelle ist gem. Fig. 1 eine Kaltlichtquelle mit einer
Mehrzahl von Leuchtstoffröhren 3 vorgesehen, die vor der Rückseite der lichtdurchlässigen
Anordnung 2 angeordnet sind. Die Leuchtquellen 3 sowie die lichtdurchlässige Anordnung
2 befinden sich vorzugsweise in einem Gehäuse 4, das auf der den Leuchtquellen 3
zugeordneten Seite mit einer Reflektionsschicht versehen ist, um eine noch gleichmäßigere
Verteilung des Beleuchtungslicht zu erreichen. In einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist das Gehäuse geeignete Halterungsmittel auf, um das Hologramm
1 aus dem Gehäuse 4 leicht entfernen und austauschen zu können. Wenn z. B. für bestimmte
Zwecke kein geeignetes Hologramm zur Verfügung steht, kann anstelle des Hologramms
auch ohne weiteres ein Diapositiv eingesetzt werden, ohne daß an der Beleuchtungseinrichtung
etwas zu ändern wäre.
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Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die sich durch
eine noch geringere Bautiefe auszeichnet. Hierbei befinden sich die Lichtquellen
12 an den Stirnflächen von der lichtdurchlässigen Anordnung 2 und das Beleuchtungslicht
der Lichtquellen 12, vorzugsweise Leuchtstoffröhren, wird auf eine hinter der lichtdurchlässigen
Anordnung 2 angeordnete hinten verspiegelte und vorne mattierte Lichtstreuscheibe
7 gerichtet, von der sie durch die lichtdurchlässige Anordnung 2 auf das Hologramm
auftreffen kann. An der Stirnfläche ist die Lichtstreuscheibe vorzugsweise poliert.
Diese Ausführungsform wird insbesondere dann bevorzugt, wenn nur geringe Platzmöglichkeiten
vorhanden sind.
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Die Erfindung umfaßt eine lichtdurchlässige Scheibe, das Verfahren
zu deren Herstellung sowie eine Beleuchtungsanordnung zur Ausleuchtung von Weißlicht-Transmissions-Hologrammen.
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Bezugszeichenliste: 1 Hologramm 2 lichtdurchlässige Anordnung 3 Leuchtquelle
4 Gehäuse 5 Block 6 Scheibe 7 Streuscheibe 8 Lichtleitfaser 9 Eintrittsseite 10
Austrittsseite 11 Beleuchtungswinkel 12 Lichtquelle 13 Schnittwinkel