DE68921520T2

DE68921520T2 - System zum Reduzieren von holographischem Rauschen.

Info

Publication number: DE68921520T2
Application number: DE68921520T
Authority: DE
Inventors: John E Wreede
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1988-08-01
Filing date: 1989-07-25
Publication date: 1995-07-20
Anticipated expiration: 2009-07-26
Also published as: DK375289A; ES2014371A6; DK375289D0; EP0353602A3; IL90801A; JPH0673054B2; JPH0274979A; EP0353602B1; IL90801A0; US4953923A; EP0353602A2; DE68921520D1; CA1321715C

Description

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein System und ein Verfahren zum Reduzieren von holographischem Rauschen, insbesondere auf ein verbessertes System und Verfahren zur Erzeugung von Phasenverschiebungen von reflektiertem Licht bei der Erzeugung des primären Hologramms.
Qualitativ hochwertige holographische optische Elemente werden in brechungsoptischen Anzeigesystemen wie etwa head up-Displays (HUDs) für verbesserte Flugzeuge verwendet, für an Helmen befestigte Anzeigen, Laser-Schutzeinrichtungen, schmalbandige Reflexionsfilter und holographische Anzeigeschirme mit hoher Ausbeute. Dies sind nur einige der vielen Anwendungsmöglichkeiten von qualitativ hochwertigen Reflexionshologrammen.
Eines der kritischen Probleme bei brechungsoptischen Anzeige- Systemen unter Verwendung eines reproduzierten Hologramms besteht in der Verschlechterung der holographischen Bilder als Folge der Auswirkungen von unechten Reflexionen bei Aufzeichnung von Transmissionshologrammen, die häufig während des holographischen Reproduktionsverfahrens erzeugt werden. Möglicherweise die am meisten nachteiligen Hologramme mit unechtem Rauschen werden durch Reflexionen von Oberflächen erzeugt, die Grenzflächen von Materialien unterschiedlicher Brechungsindizes sind, wie etwa Luft/Glas-Grenzflächen der transparenten Flächen einer Aufnahme-Deckplatte, eines holographischen Substrats, des Aufnahmemediums selbst und optischer Elemente, die zur Erzeugung der Aufnahmestrahlen verwendet werden. Diese Reflexionen können sich mit den primären holographischen Strahlen beim Aufnahmefilm verbinden, um unechte Reflexionshologramme zu bilden, wenn die Strahlen in umgekehrter Richtung verlaufen, und können unechte Transmissionshologramme bilden, wenn die Strahlen in der gleichen Richtung verlaufen. Ein nachfolgendes Anzeigesystem, das dieses Hologramm verwendet, wird durch von den unechten Reflexionshologramm-Aufnahmen herrührende Geisterbilder in der Qualität beeinträchtigt, und durch von den unechten Transmissionshologramm-Aufnahmen herrührende regenbogenartige Erscheinungsmuster.
Der Stand der Technik versuchte, diese Probleme auf verschiedenen Arten zu lösen. Ein einfacher Ansatz besteht darin, das Hologramm mit Energiestrahlen zu erzeugen, die auf die Fläche des Aufnahmematerials unter dem Brewster-Winkel einfallen, und bei dem die Reflexionen ein Minimum sind. Dieses Verfahren hat eine sehr begrenzte Anwendung, da im allgemeinen der Einfallswinkel durch die gewünschte holographische Funktion vorgegeben wird und nicht frei wählbar ist.
Ein anderer Ansatz zur Reduktion von unechten Reflexionen besteht darin, zu versuchen, die Brechungsindizes an den verschiedenen Oberflächengrenzschichten mit einem Index-abstimmenden Fluid aufeinander abzustimmen, wie etwa mit einem Mineralöl. Das gesamte Aufnahmemodul ist in einem Index-abstimmenden Ölbad eingetaucht. Die Form des Behälters wird dann so ausgelegt, daß Oberflächenreflexionen von dem Aufnahmematerial weg gelenkt werden. Bei vielen optischen Konfigurationen gibt es keine solche Form. Desweiteren führt die Phaseninstabilität der optischen Wege im Öl zu einer Verschlechterung des gewünschten Hologramms. Gleichfalls machen die Probleme der Stabilisierung des Öls nach jedem Plattenwechsel, die Notwendigkeit einer häufigen Reinigung des Öls von Unreinheiten und die notwendige Verzögerung bei der Handhabung des Ölvolumens dieses Verfahren für die Produktion ungeeignet.
Kompliziertere Ansätze sind in den US-Patenten Nr. 4,458,977, 4,458,978 und 4,456,328 offenbart, in denen unechte durch Glas/Luft-Grenzflächen bedingte Hologramme eliminiert werden, indem eine äußere Deckplatte bewegt wird, um die Phase der reflektierten Strahlen in Bezug auf die Primärstrahlen während der Aufnahmeperiode zu verändern. Dadurch werden unechte Hologramme nicht gebildet. Bei diesen Ansätzen, die die Bewegung einer Deckplatte verwenden, ist die Geschwindigkeit der Bewegung oder die Phasenveränderung eine Funktion der Aufnahmezeit, die von der Empfindlichkeit des Aufnahmemediums abhängt. Die vollständige Bewegung muß eine Phasenveränderung von wenigstens einer halben Wellenlänge in den reflektierten unechten Hologrammstrahlen erzeugen, um jegliche unechten Interferenzmuster, die sonst aufgenommen würden, auszulöschen oder "auszuwischen". Obwohl diese Systeme Vorteile gegenüber den herkömmlichen aufweisen, haben sie bestimmte Nachteile. Zum Beispiel sind die Antriebe zur Bewegung der Deckplatte zeitaufwendig zu justieren, zu kalibrieren und zu testen. Die gesamte Vorrichtung muß in aufwendiger Weise aufgebaut werden, benötigt eine lange Stabilisationszeit und besitzt viele potentielle Fehlermöglichkeiten, um die Ausbeute zu verschlechtern.
Ein anderer Versuch zur Unterdrückung von unechten Hologrammen ist im US-Patent Nr. 3,601,017 offenbart. Dort wird entweder auf die Oberfläche des Aufnahmemediums oder die Oberfläche eines transparenten Stützelementes, die von der Richtung des Lichteinfalls entfernt ist, eine Eintauchflüssigkeit aufgebracht. Die Dicke der Schicht des Eintauchreagenzes wird über die Zeit während einer Belichtung durch Verdampfung verändert oder wenn es nicht so schnell verdampft wird, durch Erzeugung von akustischen oder Oberflächenwellen, die während ihrer Reflexion das Wellenfeld in der Flüssigkeit gerichtet modulieren. Vorzugsweise ist die transparente Eintauchflüssigkeit O-Xylen. Dieses System hat auch Nachteile einschließlich der Tatsache, daß die verdampfende Flüssigkeit keine gute optische Fläche ist. Desweiteren erscheint die Veränderung der Dicke nicht genau gesteuert zu sein, insbesondere wenn erzeugte Wellen verwendet werden.
Es besteht nach wie vor ein Bedürfnis in der Technik, ein verbessertes System und Verfahren zur Erzeugung eines qualitativ hochwertigen Hologramms anzugeben, das minimale unechte Hologramme aufweist und das gleichzeitig auf eine ökonomische und effiziente Weise hergestellt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird ein System zur Erzeugung eines Hologramms mit reduzierten unechten Interferenzmustern angegeben, umfassend:
- ein holographisches Medium umfassend:
-- ein gegenüber Belichtungsstrahlen transparentes Substrat,
-- eine erste Schicht eines holographischen Aufnahmemediums auf einer ersten Seite des Substrates und
-- eine zweite Schicht auf einer Seite des Substrates, wobei die Dicke der zweiten Schicht variabel ist;
- Mittel zur Veränderung der Dicke der zweiten Schicht während einer Belichtungszeit der ersten Schicht;
- wobei das System gekennzeichnet ist durch
- erste Mittel zur Erzeugung eines auf die erste Schicht von der Seite der zweiten Schicht einfallenden Belichtungsstrahles und
- zweite Mittel, um den Belichtungsstrahl zurückzureflektieren, nachdem er durch das holographische Medium zu der ersten Schicht gelangt ist, so daß ein Interferenzmuster durch den einfallenden und den reflektierten Strahl gebildet ist.
Gemäß der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Aufnahme eines Hologramms mit reduzierten unechten Interferenzmustern die Schritte:
Bereitstellen eines holographischen Mediums umfassend:
-- ein gegenüber Belichtungsstrahlen transparentes Substrat,
-- eine erste Schicht eines holographischen Aufnahmemediums auf einer ersten Seite des Substrates und
-- eine zweite Schicht auf einer Seite des Substrates, wobei die Dicke der zweiten Schicht variabel ist;
- Erzeugen eines auf die erste Schicht von der Seite der zweiten Schicht einfallenden Belichtungsstrahles;
- Zurückreflektieren des Belichtungsstrahles, nachdem er durch das holographische Medium zu der ersten Schicht gelangt ist, so daß ein Interferenzmuster durch den einfallenden und den reflektierten Strahl gebildet wird und
- Ändern der Dicke der zweiten Schicht während einer Belichtungszeit der ersten Schicht.

Zusammenfassung der Erfindung

Die gegenwärtige Erfindung versucht die im Stand der Technik vorhandenen Nachteile zu überwinden, indem eine Aufnahmeanordnung angegeben wird, die einen am Boden der Aufnahmeanordnung vorgesehenen Spiegel umfaßt, und wobei ein Reservoir eines Indexabstimmenden Fluids einer reflektierenden Fläche des Spiegels benachbart ist. Ein Aufnahmemedium wird dann auf einer Seite des Reservoirs gegenüber dem Spiegel plaziert. Ein Substrat trägt das Aufnahmemedium als auch ein absorbierendes transparentes Element auf einer Seite des Substrates gegenüber dem Aufnahmemedium. Das absorbierende Element ist mit der umgebenden Umwelt nicht im Feuchtigkeitsgleichgewicht. Dadurch kann das absorbierende, transparente Element entweder Feuchtigkeit aus der Umgebung aufnehmen oder Feuchtigkeit in die Umgebung abgeben, in Abhängigkeit von dem Feuchtigkeitsdifferential zwischen dem transparenten Element und der Umgebung. Während der Zeit, zu der das absorbierende, transparente Element entweder Feuchtigkeit absorbiert oder abgibt, vorzugsweise mit einer konstanten Rate, kann die Aufnahmeanordnung ein Interferenzmuster auf dem Aufnahmemedium aufzeichnen.
Indem die Dicke des absorbierenden Elementes stetig zunimmt oder abnimmt, werden die Interferenzzonen oder -muster, die das unechte Hologramm bilden, soweit verwischt, daß die durch das unechte Hologramin entstehende Interferenz praktisch entfernt wird. Zur gleichen Zeit wird das gewünschte Hologramm nicht wesentlich verwischt und bleibt ausreichend klar für den gewünschten Zweck. Insbesondere wird das Verwischen durch die Bewegung des Interferenzmusters im Raum als Folge einer Bewegung einer Reflexionsoberfläche erzeugt. Der Schritt des Verwischens des unechten Hologramms dauert während der Aufnahme-Zeitperiode an, und während der gleichen Zeit bleibt die Rate der Ausdehnung oder Zusammenziehung des absorbierenden Elementes im wesentlichen konstant.
Die Ziele der gegenwärtigen Erfindung sind am besten aus einer Durchsicht der Beschreibung, der Ansprüche und der zugehörigen Zeichnungen zu ersehen.
Fig. 1 zeigt die Aufnahme eines Hologramms gemäß der gegenwärtigen Erfindung, wobei ein absorbierendes oder transparentes Element in der Aufnahmeanordnung statisch ist;
Fig. 2 offenbart eine Aufnahmeanordnung gemäß der gegenwärtigen Erfindung, bei der ein absorbierendes Element während der Aufnahme eines Hologramms in seiner Dicke reduziert wurde oder zunahm;
Fig. 3(a) ist eine Graphik einer zunehmenden Dicke des absorbierenden Elementes über die Zeit gemäß der gegenwärtigen Erfindung;
Fig. 3(b) ist eine Graphik einer abnehmenden Dicke des absorbierenden Elementes über die Zeit gemäß der gegenwärtigen Erfindung und
Fig. 4 zeigt ein Belichtungssystem für die Hologrammanordnung gemäß der gegenwärtigen Erfindung.
Die folgende Beschreibung ist dazu vorgesehen, den Fachleuten auf dem Gebiet, auf das sich die gegenwärtige Erfindung bezieht oder mit dem sie eng verbunden ist, in die Lage zu versetzen, den Gegenstand der Erfindung herzustellen und zu verwenden, und die Beschreibung gibt die bevorzugte Ausführungsform an, die vom Erfinder bei der Ausführung seiner Erfindung in Betracht gezogen wurde. Den Fachleuten werden jedoch zahlreiche Modifikationen sogleich geläufig sein, da die allgemeinen Prinzipien der gegenwärtigen Erfindung hier dargelegt wurden, um insbesondere ein verbessertes System zur Reduzierung von holographischem Rauschen anzugeben.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Aufnahmeanordnung 10, die gemäß der gegenwärtigen Erfindung aufgebaut ist. Während die gegenwärtige Erfindung die Aufnahmeanordnung 10 mit einer flachen Konfiguration zeigt, versteht es sich, daß andere Konfigurationen, wie etwa eine gekrümmte, möglich sind. Die Aufnahmeanordnung 10 ist ein Modul, das an seinem untersten Teil gemäß Fig. 1 ein reflektierendes Element oder einen Spiegel 20 aufweist. Der Spiegel 20 hat an seiner oberen Fläche gemäß Fig. 1 eine reflektierende Oberfläche 22, die zur Reflektierung von Lichtstrahlen, die mit A&sub1;, A&sub2; bezeichnet sind, dient. Ein Reservoir eines Index-abstimmenden Fluids 18 ist direkt oberhalb und in Kontakt mit der reflektierenden Oberfläche 22 angeordnet. Das Fluid 18 kann irgend ein geeignetes der wohlbekannten Abstimmfluide sein, die bei holographischen Aufnahmemodulen allgemein verwendet werden, wie etwa Xylen oder Mineralöl. Zum Beispiel kann das Fluid 18 ein Mineralöl mit optischer Qualität oder ein Mikroskop-Immersionsöl sein. Bei dieser besonderen Ausführung, bei der die Aufnahmeanordnung eine Gesamtdicke von etwa 12,7 bis 19,05 mm (0,50 bis 0,75 inch) hat, hat das Reservoir des Index-abgestimmten Fluides 18 eine Dicke von ungefähr 5,08 bis 6,35 mm (0,20 bis 0,25 inch). Bei einer Dicke von weniger als 0,254 mm (0,01 inch) für das Fluid 18 ist eine kontrollierte Aufnahme schwierig. Mehr als 6,35 mm (0,25 inch) können Probleme von Index-Variationen darstellen.
Ein Aufnahmemedium oder -film 16 wird unmittelbar neben einer Oberseite des Reservoirs des Index abgestimmten Fluides 18 angeordnet. Das Aufnahmemedium 16 umfaßt eine obere Fläche 24 und eine Bodenfläche 26 und besteht aus irgend einem geeigneten wohlbekannten Aufnahmefilmmaterial für Hologramme. Bei dieser speziellen Ausführung besteht das Aufnahmematerial 16 aus dichromatischer Gelatine. Die Dicke des Aufnahmemediums 16 bei dieser speziellen Ausführung beträgt etwa 0,0254 mm (0,001 inch), kann jedoch variieren.
Ein absorbierendes oder transparentes Element 12 ist auf einer Seite des Substrates 14 gehalten, die dem Aufnahmemedium 16 gegenüberliegt. Das absorbierende Element 12 ist während der Aufnahmeperiode nicht im Feuchtigkeitsgleichgewicht mit einer umgebenden Umwelt 28. Bei dieser speziellen Ausführung besteht das absorbierende Element 12 aus nicht dichromatischer Gelatine und hat eine Dicke von 10 bis 50 Mikrometern. Die gegenwärtige Erfindung schließt es ein, daß das absorbierende Element 12 nicht transparent ist und eine Farbe enthalten kann, wie etwa sehr feiner Kohlenstoff, der wasserlöslich und mit der Gelatine (oder einem anderen Material) mischbar ist, in einer löslichen oder einer wellenlängenabhängigen Farbe wie etwa Methylorange, was für einen grün-blauen Belichtungsbereich verwendet werden könnte. Mit einer Farbe werden unechte Reflexionen durch Absorption durch das Farbmaterial reduziert, und zwar solche Reflexionen, die besonders an einer Luft-Grenzfläche 13 des Elementes 12 entstehen.
Für den Fall, daß das absorbierende Element 12 eine Farbe aufweist, wird eine größere Reduktion von Rauschen oder unechten Hologrammen erreicht als ohne eine Farbe. Dies ist auf das folgende zurückzuführen. Primäre Lichtstrahlen wie etwa A&sub1;, A&sub2; (Fig. 1) treten durch das Element 12 einmal hindurch und können die Anordnung dann als Strahlen A&sub1;', A&sub2;' verlassen. Im Gegensatz dazu passiert ein Nebenstrahl wie etwa A&sub1;', (Fig. 1) das Element 12 dreimal. Falls zum Beispiel der Absorptionsverlust durch das Aufnahmemedium 16 und den Spiegel 20 vernachlässigt wird und ein Reflexionsfaktor an der Oberfläche 13 von ungefähr 4 % angenommen wird, wird der Sekundärstrahl A&sub1;" ungefähr 3,2 % des primären Strahlen A&sub1; ohne eine Farbe ausmachen. Bei Zusatz einer Farbe mag der Primärstrahl A&sub1; die zweifache Helligkeit erfordern, um den 50 %igen Absorptionsfaktor der Farbe auszugleichen, aber dann wird der Sekundärstrahl A&sub1;" auf etwa 0,8 % des primären Strahles im Medium 16 reduziert.
Bekanntlich kann ein Gelatinefilm wie etwa das absorbierende Element 12 schrumpfen, und die Schrumpfung scheint mit vier besonderen Mechanismen aufzutreten. Ein Mechanismus ist der Verlust von Wasser. Das Schrumpfen von Gelatine infolge des Verlustes von Wasser entspricht etwa dem Volumen des verlorenen Wassers. Das Wasser kann als interstitielles oder als lose gebundenes Wasser vorkommen. In jedem Fall tritt ein Großteil des Wassers ziemlich schnell aus (weniger als 1 Tag bei 60ºC). Wie man sich vorstellen kann, kann die chemische Zusammensetzung und die Struktur der Gelatine infolge der natürlichen Herkunft des Gelatine-Basismaterials von einer Probe zur anderen variieren. Demgemäß kann die Rate, mit der eine Gelatineschicht (zum Beispiel das absorbierende Element 12) Wasser verliert oder sogar aufnimmt, von einem Gelatinetyp zum nächsten variieren.
Fig. 2 zeigt die Weise, in der die gegenwärtige Erfindung die Fähigkeit der Gelatine zur Aufnahme oder zum Abgeben von Wasser ausnutzt. Das absorbierende Element 12, das aus Gelatine besteht, ist in gestrichelten Linien mit einer Dicke S dargestellt. Die Dicke S ist repräsentativ für die Dicke des absorbierenden Elementes 12 in einem statischen Zustand. In einem solchen Zustand nimmt das absorbierende Element 12 weder Feuchtigkeit auf noch gibt es in Bezug auf die Umgebung 28 Feuchtigkeit ab. Folglich bleibt die Dicke des absorbierenden Elementes 12 stabil oder statisch.
Wenn das absorbierende Element 12 jedoch außerhalb eines Feuchtigkeitsgleichgewichtes mit der Umgebung 28 ist, kann das absorbierende Element 12 durch die Absorption von Wasser anschwellen, und seine Dicke könnte um einen Betrag, der mit ΔS bezeichnet ist, zunehmen. Die Veränderung der Dicke von ΔS ist in Fig. 2 durch die strichpunktierten Linien oberhalb der schräg gestrichelten Linien, die das absorbierende Element 12 in einem statischen Zustand darstellen, gezeigt. Somit nimmt das absorbierende Element 12 in seiner Dicke um einen Betrag von ΔS zu, wenn es Wasser absorbiert und seinen statischen Zustand verläßt.
Andererseits wird das absorbierende Element 12 durch die Gesamtheit der strichpunktierten Linien und der schräg gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt, wenn es Wasser an die Umgebung verliert. Somit wird das absorbierende Element in seiner Dicke um einen Betrag, der durch ΔS dargestellt ist, reduziert, wenn das absorbierende Element Wasser an die Umgebung 28 verliert. Wenn das absorbierende Element 12 schließlich ein Feuchtigkeitsgleichgewicht erreicht, ist es dann in dem statischen Zustand, der durch die schräg gestrichelten Linien dargestellt ist.
Die gegenwärtige Erfindung macht sich die Veränderung der Dicke um einen Betrag ΔS zunutze, um eine Phasenverschiebung eines Lichtes zu erzeugen, das sich durch die Aufnahmeanordnung 10 bewegt. Insbesondere wird eine Phasenverschiebung des sich durch die Aufnahmeanordnung 10 bewegenden Lichtes um etwa eine halbe Wellenlänge, die sonst vorhandenen unechten Hologramme weitgehend eliminieren, während das gewünschte Hologramm eine ausreichende Klarheit aufweist. Die Phasenverschiebung ist in Fig. 2 durch die Strahlen A&sub1;&sup0;, A&sub2;² bezeichnet (die Erzeugung einer Phasenverschiebung und die sich ergebende Verwischung von unechten Hologrammen ist in ähnlichem Zusammenhang allgemein in den US- Patenten Nr. 4,458,977, 4,458,978 und 4,456,328 beschrieben. Mit den obigen Größenparametern bei dieser speziellen Ausführung führt eine Dickenveränderung von ungefähr 1,5 % zur Erzeugung der notwendigen Phasenverschiebung. Die Dicke kann von ungefähr 0,5 % bei dicken Elementen bis zu ungefähr 2,5 % bei dünnen Elementen reichen.
Die Fig. 3 (a), (b) zeigen beispielhaft eine Dickenveränderung S bei einem Absorptionselement 12. Die Figuren versuchen nur darzustellen, was als Modellsituationen bezeichnet werden könnte. In Fig. 3(a) ist eine Feuchtigkeitskurve M für ein absorbierendes Element 12 gezeigt, das Feuchtigkeit absorbiert. Fig. 3(b) zeigt eine andere Feuchtigkeitskurve M', die für ein absorbierendes Element 12 repräsentativ ist, das schrumpft, während es Feuchtigkeit verliert.
Bei Fig. 3(a) nimmt die Dicke des absorbierenden Elementes 12 in der Zeit t&sub1; bis zu einer Zeit t&sub2; von einer Dicke S&sub1; bis zu einer Dicke S&sub2; in einer weitgehend linearen Weise zu. Dieses weitgehend lineare Verhalten auf einem Bereich der Feuchtigkeitskurve M ist mit dem Bezugszeichen E bezeichnet. An der linken Seite der Kurve E in Fig. 3(a) beginnt das absorbierende Element 12 gerade in seiner Dicke zuzunehmen, und so ist die Kurve deutlich weniger linear als in dem Bereich E. In ähnlicher Weise zeigt der Bereich der Kurve M auf der rechten Seite der Kurve E in Fig. 3(a) eine Zeit, während der das absorbierende Element 12 gesättigt wird oder in einem Feuchtigkeitsgleichgewicht mit der Umgebung 28 ist. Wiederum ist die rechte Seite der Kurve M deutlich weniger linear als der Bereich E.
Es sei nun auf Fig. 3(b) Bezug genommen, in der eine Dicke eines absorbierenden Elementes 12 in der Zeit von t&sub1;' bis t&sub2;' von einer Dicke S&sub1;' bis zu einer Dicke S&sub2;' abnimmt. Dies zeigt eine weitgehende lineare Abnahme der Dicke über die Zeit und ist als E' in einem Bereich der Feuchtigkeitskurve M' bezeichnet. Wie in dem in Fig. 3(a) gezeigten Fall, zeigen die Bereiche der Feuchtigkeitskurve M' auf jeder Seite des Bereiches E' nicht lineare Veränderungen der Dicke S in Abhängigkeit von der Zeit.
In beiden durch die Fig. 3(a), (b) dargestellten Fällen ist die Belichtung des Aufnahmemediums auf die Zeit begrenzt, die durch die Kurven E bzw. E' repräsentiert wird. Während dieser Zeitdauern ist die Phasenverschiebung von Reflexionen im Aufnahmemedium 10 im wesentlichen linear in Bezug auf die Zeit, da die Dicke S des absorbierenden Elementes 12 sich linear mit der Zeit verändert. Folglich ist die Verwischung oder Auswischung des unechten Hologramms im wesentlichen linear über die Zeit. Wenn die Belichtung jedoch außerhalb der Bereiche E, E' erfolgen würde, wäre die Dickenveränderung nicht linear, und deshalb wäre die Phasenverschiebung nicht linear. Dies würde wiederum eine ungleichmäßige Verschmierung oder Auswischung der unechten Hologramme zur Folge haben und würde so tatsächlich zur Erzeugung von unechten Hologrammen führen.
Wie oben erwähnt, sind die Fig. 3 (a), (b) lediglich Darstellungen desjenigen, was bei einem modellhaften absorbierenden Element 12 erwartet werden könnte. Experimentell wurde eine Schweinehaut-Gelatine Typ A mit einer Dicke von 300 Bloom verwendet. Testresultate zeigten an, daß eine Zunahme der relativen Feuchtigkeit von 0 bis 5 % eine Schwellrate erzeugt, die nahezu linear über einen Zeitraum von 30 Minuten ist. Dies ist weitgehend äquivalent zu 0,05 Wellenlängen von Argon-Laserlicht (5145 Å) pro Minute, wenn das absorbierende Element 12 eine Dicke von 50 Mikrometern aufweist. Eine Zunahme der relativen Feuchtigkeit von 0 bis 22 % erzeugte eine Schwellrate von ungefähr 0,22 Wellenlängen pro Minute bei dem selben Element 12. Eine Abnahme der relativen Feuchtigkeit dieses besonderen Elementes führte nicht zu einer weitgehend linearen Schrumpfungsrate von 22 auf 0 % relative Feuchtigkeit.
Es versteht sich für die Fachleute, daß das Material, aus dem das absorbierende Element 12 besteht, ausgewählt werden kann, um eine größere oder eine kleinere Tendenz zur Absorption oder zum Verlust von Feuchtigkeit aufzuweisen. Solch eine Charakteristik kann für die spezielle Aufnahmeanordnung von Bedeutung sein, in die das absorbierende Element 12 integriert werden soll, und für die Länge der Zeit, über die eine Belichtung erwartet wird. Bei sehr kurzen Belichtungszeiten kann es notwendig sein, ein absorbierendes Element 12 zu verwenden, das schnell Feuchtigkeit absorbiert oder abgibt. Andererseits kann es bei langen Belichtungszeiten notwendig sein, ein anderes Material als absorbierendes Element 12 zu verwenden, das langsamer Feuchtigkeit absorbiert oder abgibt.
Beim Betrieb erzeugt eine Lichtquelle 40, wie in Fig. 4 dargestellt, die Lichtstrahlen A&sub1;, A&sub2;, die in den Fig. 1, 2 dargestellt sind. Die Lichtstrahlen fallen auf die Aufnahmeanordnung 10 auf, die in einem abgedichteten Gehäuse 30 angeordnet ist. Das Gehäuse 30 kontrolliert die relative Feuchtigkeit der Umgebung 28, die die Aufnahmeanordnung 10 umgibt. Bei dieser speziellen Ausführung kann eine Stickstoff-Gasquelle 36 Stickstoff durch einen Einlaß 32 des Gehäuses 30 einführen. Das Stickstoffgas kann die Aufnahmeanordhung 10 überstreichen und dadurch Feuchtigkeit aus der Umgebung 28 durch einen Auslaß 34 abführen. Wenn Feuchtigkeit aus dem Gehäuse 30 herausgezogen wird, wird ein Feuchtigkeitsgradient aufgebaut, derart, daß das absorbierende Element 12 die Tendenz zur Feuchtigkeitsabgabe an die Umgebung 28 hat. Wenn das absorbierende Element 12 Feuchtigkeit aufnehmen soll, kann eine Feuchtigkeitsquelle 38 Feuchtigkeit durch den Einlaß 32 in die Umgebung 28 einführen, um wiederum einen Feuchtigkeitsgradienten zu erzeugen. Mit einer höheren relativen Feuchtigkeit in der Umgebung 28 kann das absorbierende Element 12 Feuchtigkeit absorbieren.
Das Ergebnis besteht darin, daß das absorbierende Element 12 in der Aufnahmeanordnung zur Aufnahme oder zur Abgabe von Wasser in der gewünschten Weise gezwungen wird. Dadurch wird sich das absorbierende Element 12 in seiner Dicke in einer weitgehend linearen Weise über einen bestimmten Zeitraum verändern, und während dieser Zeit kann die Belichtung des Aufnahmemediums 16 erfolgen. Die lineare Veränderung der Dicke erzeugt eine lineare Phasenverschiebung der Reflexionen in der Aufnahmeanordnung 10 und verwischt die unechten Hologramme weitgehend, während das gewünschte Hologramm erhalten bleibt.
Das Obige zeigt nur eine besondere Ausführung der gegenwärtigen Erfindung, und es versteht sich, daß zahlreiche Modifikationen zu dem Obigen durchgeführt werden können.

Claims

1. System zur Aufzeichnung eines Hologramms mit reduzierten unechten Interferenzmustern, umfassend:

- ein holographisches Medium (12, 14, 16) umfassend:

-- ein Substrat (14), das gegenüber Belichtungsstrahlen (A&sub1;, A&sub2;) transparent ist,

-- eine erste Schicht (16) von holographischem Aufnahmemedium auf einer ersten Seite des Substrates (14) und

-- eine zweite Schicht (12) auf einer Seite des Substrates (14), wobei die Dicke (S) der zweiten Schicht (12) variabel ist;

- Mittel (30 bis 38) zum Ändern der Dicke (S) der zweiten Schicht (12) während einer Belichtungszeit (t) der ersten Schicht (16);

wobei das System charakterisiert ist durch

- erste Mittel (40) zur Erzeugung eines Belichtungsstrahles (A&sub1;, A&sub2;), der auf die erste Schicht (16) von der Seite der zweiten Schicht (12) auffällt; und

- zweite Mittel (20), um den Belichtungsstrahl (A&sub1;, A&sub2;) zurückzureflektieren, nachdem er durch das holographische Medium (12, 14, 16) zu der ersten Schicht (16) gelangt ist, so daß ein Interferenzmuster durch den einfallenden und den reflektierten Strahl gebildet ist.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zweiten Schicht (12) in Abhängigkeit von einem Feuchtigkeitsdifferential zwischen dem Feuchtigkeitsgehalt der zweiten Schicht (12) und dem einer umgebenden Umwelt (28) variiert.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (30 bis 38) zum Ändern der Dicke (S) der zweiten Schicht (12) der zweiten Schicht (12) ein Fluid zuleiten, um die Dicke (S) während der Belichtungszeit (t) zu ändern.

4. System nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch dritte Mittel (18) zum Abstimmen der Brechungsindizes der Strahlen (A&sub1;, A&sub2;), wobei die dritten Mittel (18) zwischen den zweiten Mitteln (20) und der ersten Schicht (16) angeordnet sind.

5. System nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (16) und die zweite Schicht (12) auf einander gegenüberliegenden Flächen des Substrates (14) angeordnet sind.

6. System nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Mittel (20) ein Reflexionselement (20) umfassen, das an eine Fläche des Substrates (14) angrenzend angeordnet ist und an die erste Schicht (16) angrenzt, wobei die zweite Schicht (12) auf einer gegenüberliegenden Fläche des Substrates (14) angeordnet ist.

7. System nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Färbemittel in der zweiten Schicht (12), um die Reflexion der Strahlen (A&sub1;, A&sub2;) während der Belichtungszeit (t) zu reduzieren.

8. System nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (14) aus Glas besteht.

9. System nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schicht (12) aus Gelatine besteht.

10. System nach irgend einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (16) aus dichromatischer Gelatine besteht.

11. Verfahren zum Aufzeichnen eines Hologramms mit reduzierten unechten Interferenzmustern, umfassend die Schritte:

- Bereitstellen eines holographischen Mediums (12, 14, 16) umfassend:

-- ein gegenüber Belichtungsstrahlen (A&sub1;, A&sub2;) transparentes Substrat,

-- eine erste Schicht (16) eines holographischen Aufnahmemediums auf einer ersten Seite des Substrates (14) und

-- eine zweite Schicht (12) auf einer Seite des Substrates (14);

- Erzeugen eines Belichtungsstrahles (A&sub1;, A&sub2;), der auf die erste Schicht (16) von der Seite der zweiten Schicht (12) auffällt;

- Zurückreflektieren des Belichtungsstrahles, nachdem er durch das holographische Medium (12, 14, 16) zu der ersten Schicht (16) gelangt ist, so daß ein Interferenzmuster durch den auffallenden und den reflektierten Strahl gebildet wird; und

- Änderung der Dicke (S) der zweiten Schicht (12) während einer Belichtungszeit (t) der ersten Schicht (16).

12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Belichtungszeit (t) durch einen Zeitraum (t&sub1; bis t&sub2;) definiert ist, und bei dem die zweite Schicht (12) zu einer ersten Zeit (t1) außerhalb des Feuchtegleichgewichts mit einer umgebenden Umwelt (28) ist.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Dicke (S) der zweiten Schicht (12) während der Belichtungszeit (t) zunimmt oder abnimmt.