DE2259727A1

DE2259727A1 - Einrichtung zum aufzeichnen eines redundanten hologrammes

Info

Publication number: DE2259727A1
Application number: DE2259727A
Authority: DE
Inventors: Edward Coley Fox
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1971-12-09
Filing date: 1972-12-06
Publication date: 1973-06-14
Also published as: ATA1047172A; JPS5215229B2; BR7208530D0; NL7216415A; CA996381A; BE792522A; AU474868B2; AR207204A1; FR2162501A1; FR2162501B1; IT971030B; AT340175B; US3756684A; DE2259727B2; ES409224A1; GB1399288A; AU4975872A; DE2259727C3; JPS4866451A

Description

7455-72 Dr.v.B/E 9 ? ζ Q 7 ? 7

RCA 64,975 I 63 Q I 4, I

US-Ser.No. 206,389
Filed: December 9, 1971

RCA Corporation, New York, N.Y. (V.St.A.)

Einrichtung zum Aufzeichnen eines redundanten Hologrammes

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Aufzeichnen eines redundanten Hologrammes eines Objekts auf einem vorgegebenen Bereich eines Aufzeichnungsmediums mittels kohärenter Informations- und Referenzbündel aus Schwingungen vorgegebener Wellenlänge λ, mit einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine im Abstand vom Objekt angeordnete Lochblendenanordnung enthält, durch die hindurch das Objekt mit den kohärenten Schwingungen der vorgegebenen Wellenlänge unter Erzeugung des Informationsbündels belichtet wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Einrichtung zum Aufzeichnen eines redundanten Hologrammes eines nicht streuenden Objekts.

Bekanntlich kann ein redundantes Hologramm erheblich verkratzt, durch Schmutzflecken verunreinigt und sogar in Stücke zerbrochen werden, ohne daß in dem mit einem solchen Hologramm rekonstruierten Bild mehr als eine geringe Verschlechterung der Auflösung und des Kontrastes als Ganzes auftreten. Hologramme von dreidimensionalen Objekten und anderen streuenden

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Objekten sind von tlatur aus redundant. Wenn es sich bei dem Objekt jedoch um ein Transparentbild, wie ein photographisches Diapositiv oder ein Filmbild, oder um irgend ein anderes nicht streuendes Objekt, wie ein spiegelnd reflektierendes Objekt handelt, muß man bei der Aufzeichnung des HoIogrammes mit einer speziellen, die gewünschte Redundanz einführenden Vorrichtung (im folgenden kurz "Redundanzvorrichtung") arbeiten, wenn das aufgezeichnete Hologramm redundant sein soll.

Gewöhnlich wird die gewünschte Redundanz dadurch erreicht, daß man bei der Aufzeichnung des Hologrammes ein Informationsbündel aus diffusem Licht verwendet. Es ist insbesondere üblich, ein Bündel kohärenten Lichtes durch eine Platte aus streuendem Glas, wie Opalglas, fallen zu lassen, bevor man damit das die aufzuzeichnende Information enthaltende Transparentbild beleuchtet. Wenn ein solches, mit diffusem Licht redundant gemachtes Hologramm jedoch mit kohärenter Schwingungsenergie wiedergegeben wird, treten im Untergrund Störungen, insbesondere in Form von Flecken auf, solange das Hologramm nicht sehr groß ist. Diese Störungen beruhen auf der völligen Regellosigkeit der diffus reflektierenden oder streuenden Fläche, die bei der Aufzeichnung des Hologrammes verwendet wurde. Die im reproduzierten Bild auftretenden Störflecken ähneln dem Korn von photographischen Bildern.

Das Verhältnis von Signalleistung zu Störfleckenleistung in einem diffus redundanten Hologramm ist etwa gleich dem Verhältnis des Durchmessers des kleinsten Kreises, der unter Berücksichtigung des ganzen Aufzeichnungs- und Wiedergabesystems reproduziert werden kann, zum Durchmesser des kleinsten Kreises, der mit dem betreffenden Hologramm wiedergegeben werden könnte, wenn man nur die Beugung als begrenzenden Faktor in Betracht zieht. Da die Beugungsgrenze bei großen Hologrammen sehr klein ist, während sich bei kleinen Hologrammen ein verhältnismäßig großer beugungsbedingter Grenzdurchmesser

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ergibt, fallen die Stör flecken bei kleinen Hologrammen wesentlich stärker ins Gewicht als bei großen Hologrammen. Bei der holographxschen Aufzeichnung strebt man jedoch ebenso wie bei der konventionellen Mikrofilmaufzeichnung eine möglichst große Informationsspeicherdichte an und die Fläche einer holographischen Aufzeichnung soll daher so klein wie möglich gehalten werden (z.B. in der Größenordnung von 6mm und darunter), so daß man in der Praxis mit erheblichen Störfleckenproblemen zu kämpfen hat.

Aus der DT-OS 2 217 354 ist es bereits bekannt, daß man eine redundante, fleckenstörungsfreie holographische Aufzeichnung erhält, wenn man anstelle des üblichen Diffusers eine Lochblendenanordnung mit bestimmten Eigenschaften verwendet. Die bekannte Lochblendenanordnung ist verhältnismäßig grob, das Verhältnis des Abstandes zwischen den benachbarten Löchern zur Größe eines einzelnen Loches beträgt mindestens 5 und liegt vorzugsweise in der G rößenordnung von 10. Ohne besondere Maßnahmen kann man mit einer solchen Lochblendenanordnung wegen des verhältnismäßig großen Abstand.es zwischen den benachbarten Löchern der verhältnismäßig groben Anordnung eine relativ hohe Redundanz nur mit verhältnismäßig geringer Auflösung erreichen. Aus der obengenannten Veröffentlichung ist es jedoch auch schon bekannt, daß man bei der Aufzeichnung des Hologrammes sowohl eine relativ hohe Redundanz als auch eine relativ hohe Auflösung erreichen kann, wenn man den Abstand zwischen der Lochblendenanordnung und dem aufzuzeichnenden Tränsparentbild geeignet wählt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die effektive Redundanz, die in einer bekannten'Einrichtung der oben angegebenen Art erzeugt werden kann, zu erhöhen und Störungen zu verringern, die durch geometrische Fehler und dgl. in der" AufZeichnungseinrichtung verursacht werden,

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Cemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die im wesentlichen gleichen feinen Löcher der Lochblendenanordnung in einem vorgegebenen periodischen jluster mit einera vorgegebenen Mindestabstand d zwischen den Löchern jedes Paares benachbarter Löcher so angeordnet sind, daß das Verhältnis d/a des Abstandes d zur maximalen Abmessung a der Löcher mindestens 30 beträgt.

Die bei der vorliegenden Einrichtung verwendete Lochblendenanordnung ist also ein mehrfaches größer als die größte LochDlendenanordnung, die in der DT-OS 2 217 354 erwähnt wird. Insbesondere ist die vorliegende Lochblendenanordnung mindestens dreimal gröber und kann bis zu 100 mal gröber sein als die gröbste Lochblendenanordnung gemäß der DT-OS 2 217 354.

j'tit der vorliegenden Einrichtung kann man eine wesentlich nöhere effektive Redundanz erreichen als bei der oben erwähnten bekannten Einrichtung. Ein noch wichtigerer Vorteil besteht darin, daß das Verhältnis von räumlicher Nutzinformation zu Störinformation in einem mit kohärentem Licht von einem mit der vorliegenden Einrichtung aufgezeichneten hologramm rekonstruierten Bild wesentlich größer ist als es mit den bekannten Einrichtungen zur Aufzeichnung redundanter Hologramme erreicht werden konnte, einschließlich der Oben im speziellen erwähnten bekannten Einrichtung. Dies gilt be-· soncers dann, wenn man berücksichticjt, daß die Verhältnisse bei keiner praktischen Einrichtung zum Aufzeichnen eines redundanten Ilologrammes ideal sind. Praktische Einrichtungen zur Aufzeichnung von redundanten Hologrammen v/eisen immer gewisse optische ilängel auf, die unerwünschte Interferenzfiguren zur Folgo haben, welche in einem mit kohärenten Schwingungen rekonstruierten redundanten Hologramm als Störungen

in Erscheinung treten.

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Der Erfindungsgedanke sowie seine Ausgestaltungen und Weiterbildungen werden im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform einer Einrichtung gemäß der Erfindung zum Aufzeichnen eines redundanten HoIogrammes;

Fig. 2 eine Ansicht eines Teiles einer Lochblendenanordnung, die sich besonders gut für die Einrichtung gemäß Fig. 1 eignet und

Fig. 3 eine Teilansicht einer zweiten Ausführungsform einer Lochblendenanordnung, die sich ebenfalls sehr gut für die Einrichtung gemäß Fig. 1 eignet.

Die in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung liefert ein redundantes Fraunhofer-Hologramm. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Aufzeichnung von Fraunhofer-Hologrammen beschränkt, sondern kann auch bei der Aufzeichnung anderer Arten von redundanten Hologrammen verwendet werden.

Die Einrichtung gemäß Fig.l enthält eine Quelle 100 für kohärente Schwingungen, z.B. mit einem He-Cd-Laser, der kohärente Schwingungen vorgegebener Wellenlänge λ, z.B. 441,6 nm liefert. Diese kohärenten Schwingungen werden durch eine nicht dargestellte optische Anordnung, die einen Bündelteiler, Spiegel, Vorrichtungen zur Vergößerung des Bündelquerschnitts usw., wie sie in der Holographie allgemein üblich sind, enthalten kann, in ein Referenzbündel 102 und ein mit diesem kohärentes Objektbündel 104 aufgeteilt.

Das Referenzbündel 102 fällt, wie durch eine Mittellinie 106 angedeutet ist, auf einen vorgegebenen kleinen

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Bereich eines holographischen Auf Zeichnungsmediums 108, v/elcher durch eine öffnung in einer Maske 110 definiert wird.

Das Objektbündel 104 beleuchtet, nachdem es eine Redundanzvorrichtung aus einer Fresnel-Lirisenanordnung 112 und einer Lochblendenanordnung 114 durchsetzt hat, ein Objekt 116, das auf einem eine Szene darstellenden Transparentbild bestehen kann. Das Objekt 116, das sich in der Brennebene einer Fraunhofer-Linse 118 befindet, moduliert die auffallenden Schwingungen räumlich unter Bildung eines Informationsbündels 120. Die Fraunhofer-Linse 118 formt das mit sphärischer Wellenfront in sie eintretende Informationsbündel 120 in ein Bündel mit ebener Wellenfront um, das durch die öffnung in der Maske 110 auf den vorgegebenen Bereich des holographischen Aufzeichnungsmediums 108 fällt. Durch die gleichzeitige Belichtung des vorgegebenen Bereiches des holographischen Aufzeichnungsmediums 108 durch das Referenzbündel 106 und das Informationsbündel 120 mit der ebenen Wellenfront entsteht eine Interferenzfigur, die als Hologramm aufgezeichnet wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Einrichtung zur Aufzeichnung eines redundanten Hologrammes ist im wesentlichen bekannt mit Ausnahme der Redundanzvorrichtung mit der Fresnel-Linsenanordnung 112 und der Lochblendenanordnung 114, welche, wie Fig. 1 zeigt, in einem Abstand S vom Objekt 116 angeordnet ist.

Die Lochblendenanordnung 114 der Redundanzvorrichtung gemäß Fig. 1 enthält im wesentlichen gleiche, kleine Löcher, die in einem vorgegebenen periodischen Muster mit einem Mindestabstand d zwischen jedem Paar benachbarter Löcher angeordnet sind, die jeweils eine maximale Abmessung a haben.Die einzelnen Löcher können kreisförmig,elliptisch, rechteckig usw. sein. Das vorgegebene periodische Muster kann ein regu-

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läres Polygormiuster sein, z.B. ein iluster aus Quadraten oder regulären Sechsecken, oder es kann in verschiedenen Richtungen unterschiedliche Abmessungen haben, v/ie ein Muster aus rechteckigen oder nicht regulären Sechsecken. Das Verhältnis d/a der Loehblendenanordnung 114 soll hier."groß" .sein. Unter "groß¹' soll ein Verhältnis von mindestens 30 verstanden v/erden. In der Praxis liegt das Verhältnis d/a aus noch zu erläuternden Gründen normalerweise zwischen 50 und 1000.

Die Lochblendenanordnung 114 kann aus einer Metallfolie oder einer dünnen Platte mit durchgehenden Löchern bestehen, vorzugsweise besteht sie jedoch aus einer transparenten Glasplatte und einer auf dieser niedergeschlagenen opaken Metallschicht, in die die feinen Löcher entsprechend dem vorgegebenen Muster eingeätzt sind. Für a v/erden normalerweise iierte im Bereich von etwa 3 bis 10 ym und für den Wert von d normalerweise Werte im Bereich von etwa 300 bis 3000 pm verwendet» Wegen des großen Verhältnisses d/a der Loehblendenanordnung 114 ist die von den Löchern selbst eingenommene Fläche der Anordnung 14 nur ein winziger Bruchteil der Fläche des opaken Teiles der Anordnung 114 zwischen den benachbarten kleinen Löchern. Um einen vernünftigen optischen Wirkungsgrad zu gewährleisten, enthält die Redundanzvorrichtung daher vorzugsweise eine mit der Loehblendenanordnung 114 zusammenwirkende Linsenanordnung wie eine Fresnel-Linsenanordnung 112.

Die Fresnel-Linsenanordnung 112 enthält individuelle Linsen, die jeweils einen Abbildungsabstand F haben und jeweils einem Loch der Loehblendenanordnung 114 zugeordnet sind. Die Loehblendenanordnung 114 ist in einer Bildebene der Linsenanordnung 112 angeordnet. Die Linsenanordnung kann in der Praxis eine Anordnung von linsenartigen Elementen nach Art einer Insektenaugenlinse oder einer Fresnel-Linsenanordnung aus Zungenplattenlinsen enthalten, wobei letztere bevorzugt wird, da

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bei einer brechenden Linsenanordnung mit insektenaugenähnlichen Linsen eine sphärische Aberration und andere optische Mängel auftreten können, die bei einer beugenden Fresnel-Linsenanordnung nicht vorhanden sind. Wegen des Vorhandenseins der Fresnel -Linsenanordnung 112 wird also nur der nicht abgebildete Teil der auf die Lochblendenanordnung 14 fallenden Schwingungen vom opaken Teil der Lochblendenanordnung 114 aufgefangen und aosorbiert, während der abgebildete Teil der einfallenden und auf die Lochblendenanordnung 114 fallenden Schwingungen die Löcher dieser Anordnung durchsetzt und auf der rechten Seite austritt. Man erreicht dadurch einen hohen optischen Wirkungsgrad. Generell stellt jedoch die Verwendung einer Fres-nel-Linsenanordnung in einer Redundanzvorrichtung keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar.

Jedes einzelne Loch der Lochblendenanordnung kann als Quelle für ein eigenes Schwingungsbündel mit sphärischer Wellenfront angesehen werden, das mit den eine sphärische Wellenfront aufweisenden Schwingungen, die aus den anderen Löchern der Anordnung austreten, kohärent ist. Bei der Ausbreitung dieser Schwingungsbündel mit sphärischer Wellenfront nach rechts überlappen sich verschiedene dieser Bündel und treten miteinander in Interferenz, wobei ein kohärentes Schwingungsbündel 115 mit komplexer räumlicher Intensitätsverteilung, die aus der additiven bzw. subtraktiven Interferenz der sich überlappenden Bündel sphärischer Wellenfront resultiert, entsteht.

Wie Fig. 1 zeigt, divergiert das kohärente Schwingungsbündel 115, das das Objekt 116 beleuchtet, während es sich in Fig. 1 nach rechts ausbreitet. Die relative Größe und Anordnung des Objekts 116 bezüglich des Bündels 115 './erden so gewählt, daß nur der mittlere Bereich des Bündels 115 auf das Gijjekt 116 füllt. :Jiec gewährleistet, daß die auf jeden einzelnen 1'unkt des Objekts 116 auftrcffoncien Schwingungen von

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einer erheblichen Anzahl von verschiedenen Löchern der Lochblendenanordnung 114 stammen.

Wie erwähnt/ weist die Lochblendenanordnung 114 im wesentlichen gleiche Löcher auf, die in einem vorgegebenen periodischen Muster mit einem Mindestabstand d zwischen jedem Paar benachbarter Löcher angeordnet sind, die jeweils die maximale Abmessung a haben. Wie aus der Optik bekannt ist, erzeugt eine solche Anordnung bei Beleuchtung mit kohärenten Schwin-

gungen der Wellenlänge λ in Abständen von nd /λ Bilder von sich selbst in Form von effektiven Schwingungsquellen (Interferenzmaxima), die das gleiche periodische Muster bilden wie die Anordnung selbst; η ist eine ganze Zahl. Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung soll das Verhältnis d /λ mindestens 25 cm betragen und vorzugsweise in der Größenordnung von einem Meter und darüber liegen. Dies entspricht einem Wert für d von mindestens 300 um, vorzugsweise im Bereich zwischen 500 und 3000 um. Die angegebenen Bedingungen sind ferner mit Wellenlängen λ im sichtbaren Spektralbereich, vorzugsweise bis höchstens 500 nm realisierbar. Gut geeignet ist die von einem He-Cd-Laser erzeugte Strahlung mit der Wellenlänge 441,6 nm. Da ein Abstand von mindestens 25 cm eine beträchtliche Strecke darstellt, hat η bei der Einrichtung gemäß Fig. 1 vorzugsweise den Wert 1 und dieser Wert wird auch bei den folgenden Erläuterungen vorausgesetzt.

Es war oben bereits erwähnt worden, daß jedes Loch der Lochblendenanordnung 114 als eigene Quelle für kohärente Schwingungen mit syrischer Wellenfront angesehen werden kann. Wie man ferner aus der Optik weiß, erzeugt die Lochblendenanordnung 114 ein Bild in jeder Bildebene, die den Abstand (Ii]. ) d /λ von der Ebene der Lochblendenanordnung 114' hat,, wobei m eine ganze Zahl größer als 1 ist,, Das Bild in jeder Bildebene besteht auch aus einer Anordnung von effektiven Schwingungsquellen, die in selben periodischen Muster angeord-

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net sind, wie die Löcher der Lochblendenanordnung 114 selbst, die Abstände zwischen jeweils zwei benachbarten Schwingungsquellen (Irrterferenzmaxima) des Bildes ist jedoch um den Faktor l/m verkleinert, so daß der Mindestabstand d/m beträgt im Gegensatz zum Mindestabstand d der Lochblendenanordnung 114 selbst.

Bei der Einrichtung gemäß Fig. 1 ist der Abstand F zwischen der Lochblendenanordnung 114 und dem Objekt 116 so gewählt, daß sich das Objekt 116 in einer Bildebene der Lochblendenanordnung 114 befindet, in der der Mindestabstand zwischen den effektiven Schwingungsquellen den Wert d/m hat. Die effektive Redundanz und Auflösung des aufgezeichneten Hologrammes nimmt mit den jeweiligen effektiven Werten von d und m zu, d.h. daß diese Werte relativ groß und das Verhältnis d/mjrelativ klein sein sollen i Gemäß einem Merkmal der vorlie-

genden Erfindung ist der Wert von m mindestens 10, wenn d /λ

mindestens 25 cm beträgt und er ist mindestens 30, wenn d /λ in der Größenordnung von einem Meter und darüber liegt. Im ersten Falle ist der Abstand zwischen den benachbarten Bildebenen für m=10 und m=ll kleiner als 2,3mm und der Abstand zwischen den benachbarten Bildebenen wird mit zunehmendem Wert von m sehr rasch viel kleiner. Im zweiten Falle ist der Abstand zwischen benachbarten Bildebenen für m = 30 und m — 31 kleiner als 1,1 mm. Auch hier nimmt der Abstand mit zunehmendem Viert von m sehr rasch ab. Wenn also große Werte von m verwendet v/erden solion, um eine hohe effektive Redundanz und

2 Auflösung zu erreichen, muß auch der Wert von d /λ vergrößert werden, damit in der Praxis genügend Abstand zwischen benachbarten Bildebenen zur Verfügung steht, um das Objekt 116 genau in eine bestimmte gewünschte Bildebene der Lochblendenanordnung 114 bringen zu können. So ist z.B. in einer praktische! Einrichtung_f b:i der sich m den Wert 50 nähert, und d /λ einen Vier^- von etwa einem Meter hat, der Abstand zwischen zwei benachbarren. Bildebenen kleiner als 1/4 mm. Es ist also prak-

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tisch unmöglich, relativ große Werte von m zu erreichen, wie sie für eine hohe effektive Redundanz und Auflösung erforderlich sind, ohne eine Lochblendenanordnung mit relativ großen Werten von d zu verwenden, selbst wenn man mit kohärentem Licht verhältnismäßig kurzer Wellenlänge arbeitet.

Die Einrichtung gemäß Fig. 1 zum Aufzeichnen

eines redundanten Hologrammes ist bisher besprochen worden,als ob die bei der Aufzeichnung mitwirkenden optischen Elemente, alle dem Idealfall entsprächen. Dies ist in der Praxis selbstverständlich nicht der Fall. Es war z.B. angenommen worden, daß die sehr kleinen Löcher der Lochblendenanordnung alle vollkommen seien. Aus rein statistischen überlegungen^e§ibt sieh jedoch eine erhebliche Wahrscheinlichkeit, daß mindestens eines der sehr vielen winzigen Löcher in der Lochblendenanordnung defekt ist. In der Praxis nimmt die Wahrscheinlichkeit^ daß die Anordnung perfekt ist, mit der Ansah! der Löcher in der Anordnung ab. Da die Gesamtzahl der Löcher in der Lochblendenanordnung vorgegebener Fläche mit suiieteaia^e:« Verhältnis d/a abnimmt, sind aber sowohl die Wahrscheinlichkeit als auch das Ausmaß von defekten in einer Lochblendenanordnung mit großen d/a, wie sie in der Redundanzvorrichtung der vorliegenden Einrichtung verwendet wird, um ein Vielfaches kleiner als bei den Lochblendenanordnungen mit kleinem d/a der bekannten Redundanzvorrichtungen.

Eine holographische Aufzeichnungseinrichtung, die, wie es hier der Fall ist, mit kohärenten Schwingungen arbeitet, ist besonders empfindlich gegen selbst kleine Unvollkommenheiten in den verschiedenen optischen Elementen, die in ihr enthalten sind. Su diesen optischen Elementen gehören die Linsenanordnung 112, die Lochblendenanordnung 114, das Objekt 116, die Linse 120 und das Aufzeichnungsmedium 108. Die erwähnten optischen Unvöllkommenheiten umfassen Fehler in der verwendeten Linsenanordnung 112 und Lochblendenanordnung 114, die die

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erforderliche Periodizität des vorgegebenen periodischen Husters der effektiven Schwingungsquellen stören, ferner eine durch Staub oder andere Gründe verursachte Streuung der Schwingungen, die auf das Objekt 116, die Linse 118, die Maske 110 oder das holographische Aufzeichnungsmedium 108 fallen; die relativ kleine Apertur einer praktischen holographischen Aufzeichnungseinrichtung; der in der Praxis begrenzte dynamische Bereich des Aufzeichnungsmediums 108, der zu einer Sättigung in intensiv belichteten Punkten führt, und andere ähnliche Mangel, die die vorausgesetzten idealen Verhältnisse bei der Aufzeichnung des Häogrammes in der Praxis stören.

Bei einer Aufzeichnungseinrichtung, die nicht mit kohärenten sondern mit inkohärenten Schwingungen arbeitet, wird z.B. der gewünschte mittlere Leistungspegel in einem vorgegebenen räumlichen Punkt durch ein zusätzliches Störsignal mit einer Amplitude von einem Prozent des Nutzsignales in dem betreffenden Punkt bei der Aufzeichnung nur um einen Teil pro Zehntausend erhöht, die Störungen sind also 80 dB kleiner als das Wutzsignal. Unter diesen Umständen sind die Störungen so klein, daß sie nicht mehr wahrgenommen werden können. Bei einer mit kohärenten Schwingungen arbeitenden Aufzeichnungseinrichtung ,z.B. einer holographischen Aufzeichnungseinrichtung, muß man mit der tatsächlichen Feldstärke an den verschiedenen Punkten des Aufzeichnungsbereiches rechnen und nicht lediglich mit dem mitt leren Leistungspegel. Wenn z.B. an zwei Punkten, die eine räumliche Wellenlänge voneinander entfernt sind, der gleiche Soll-Leistungspegel herrscht, entsteht beim Vorhandensein eines Störsignals mit einer Amplitude von nur einem Prozent des K'utzsignals am einen dieser Punkte ein kombiniertes Signal mit einer resultierenden Amplitude von 99% des Soll-Wertes und am anderen Punkt ein kombiniertes Signal mit einer resultierenden Amplitude von 101% des Nennwertes. Die relative Differenz der mittleren Leistungspegel an diesen beiden Punkten beträgt daher 400 Teile pro Zehntausend, während der mittlere Leistungs-

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pegel bei der rait inkohärenten Schwingungen arbeitenden Einrichtungen an beiden Punkten gleich war und nur einen Teil pro Zehntausend über dem betreffenden Nennwert lag. Eine Leistungsdifferenz von vierhundert Teilen pro Zehntausend ist aber in dem mit einem Hologramm rekonstruierten Bild deutlich sichtbar und äußert sich in Form störender Interferenzstreifen, die die Qualität des rekonstruierten Bildes beeinträchtigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde, daß die kohärenten Störungen, welche ihre Ursache in Unvollkommenheiten der optischen Elemente der holographischen Äufzeichnungseinrichtung haben, durch eine geeignete Wahl der Bildebene der Lochblendenanordnung 114, in der das Objekt 116 angeordnet ist, weitestgehend vermieden werden können, wenn die Lochblendenanordnung 114 ein bestimmtes geeignetes periodisches Muster aufweist. Es wird ja durch jede effektive Schwingungsquelle in der Bildebene, in der sich das Objekt 116 befindet, ein getrennter Teil des Objekts abgetastet oder beleuchtet. Wenn die Schwingungen von diesen Schwingungsquellen solche Phasenbeziehungen haben, daß die Vektorsumme der Schwingungen von allen einer vorgegebenen Schwingungsquelle benachbarten Schwingungsquelle eine Phase hat, die im wesentlichen in Quadratur bezüglich der Phase der betreffenden Schwingungsquelle steht und/oder eine Minimalamplitude, vorzugsweise Null, hat, werden merkliche kohärente Störungen, wie unerwünschte Interferenzstreifen in dem mit dem aufgezeichneten Hologramm rekonstruierten Bild vermieden oder vermindert stark verringert.

Es läßt sich zeigen, daß.die Phase der Schwingungen jeder einzelnen Schwingungsquelle, die einen Teil des Objekts 116 beleuchtet oder abtastet, im wesentlichen in Quadratur mit der Vektorsumme der Schwingungen von allen anderen S chwingungs quell en, die der betreffenden Schwingungsquelle be-· nachbart sind, steht, wenn die Lochblendenanordnung 114 ein

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quadratisches Muster von Löchern hat, die in Bezug aufeinander so angeordnet sind, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, und wenn gleichzeitig der Abstand S in Fig. 1 so gewählt ist, daß das Objekt 116 in einer Bildebene liegt, für die die ganze Zahl m gerade ist.

Es läßt sich ferner zeigen, daß es bei Verwendung einer Lochblendenanordnung 114, die ein reguläres Sechseckmuster aufweist, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, gewisse Bildebenen mit einer Anordnung von effektiven Schwingungsquellen gibt, in denen die Winkelorientierung der Anordnung der Schwingungsquellen praktisch identisch mit der der Lochblendenanordnung selbst ist. Wenn also in diesem Falle das hexagonale Muster der Lochblendenanordnung selbst zwei einander gegenüberliegende Seiten aufweist, die waagerecht verlaufen, so werden dann die effektiven Schwingungsquellen in bestimmten Bildebenen ebenfalls eine Anordnung von Rechtecken bilden, die zwei horizontale Seiten aufweisen. In anderen als diesen bestimmten Bildebenen der hexagon al en Lochblendenanordnung ist die Orientierung der effektiven Schwingungsquellen jedoch in der Bildebene um 60° bezüglich der Anordnung der Löcher selbst gedreht, so daß bei jedem Sechseck in der Bildebene zwei Seiten vertikal verlaufen, wenn jedes der Sechsecke der hexagonalen Lochblendenanordnung selbst zwei horizontale Seiten hat. Wenn das Objekt 116 in einer derjenigen Bildebenen der hexagonalen Lochblendenanordnung angeordnet ist_f in der die Winkelorientierung der Sechsecke der Schwingungsquellenanordnung (Anordnung der Interferenzmaxima) praktisch gleich der der Sechsecke der Lochblendenanordnung ist, also gegenüber dieser nicht verdreht ist, hat die Vektorsumme der Schwingungen von allen Schwingun^quellen, die einer vorgegebenen Schwingungsquelle benachbart sind, ein sich Null näherndes Amplitudenminimuin.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung hat die Lochblendenanordnung 114 den Abstand ρ von der Hauptebene

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der Fraunhoferlinse 118 ( die als dünne Linse angenommen worden ist), während das holographische Aufzeichnungsmedium ICV im Abstand q von der Hauptebene der Fraunhoferlinse 120 angeordnet ist. Wenn sich das aufgezeichnete Hologramm während der Wiedergabe in Bewegung befindet, wie es oft bei der Wiedergabe von Fraunhofer-Hologrammen der Fall ist, ist es zwar nicht notwendig, aber wünschenswert, den Abstand q so zu wählen, daß die Fraunhoferlinse 118 die Lochblendenanordnung 114 in eine Bildebene abbildet, die entweder mit dem holographischen Aufzeichnungsmedium 108 zusammenfällt oder sich in dessen unmittelbarer Nähe befindet. Hierdurch werden merkliche Einflüsse von bev7egungsbedingten Störungen, die ihre Ursache im Vorhandenr sein der Lochblendenanordnung 114 haben, im rekonstruierten Bild vermieden, wenn sich das Fraunhofer-Hologiäam während der Wiedergabe bewegt. Diese Maßnahme stellt für sich allein iedoch keinen Teil der vorliegenden Erfindung dar.

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Claims

Patentansprüche

Einrichtung zum Aufzeichnen eines redundanten Hologrammes eines Objekts auf einem vorgegebenen Bereich eines Aufzeichnungsmediums mittels kohärenter Informations- und Referenzbündel aus Schwingungen vorgegebener Wellenlänge λ mit einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine im Abstand vom Objekt angeordnete Lochblendenanordnung enthält, durch die hindurch das Objekt mit den kohärenten Schwingungen der vorgegebenen Wellenlänge λ unter Erzeugung des/Enformationsbündels beleuchtet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die im wesentlichen gleichen feinen Löcher der Lochblendenanordnung (114) in einem vorgegebenen periodischen fluster mit einem vorgegebenen minimalen Abstand (d) zwischen den Löchern jedes Paares benachbarter Löcher so angeordnet sind, daß das Verhältnis d/a des minimalen Abstandes (d) zur maximalen Abmessung (a) der Löcher mindestens 30 betrügt.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch

g e k e η η ze i c ii η e t, daß die Beleuchtungsvorrichtung außerdem eine der Locnblendenanordnung (114) entsprechende Linsenanordnung (112) enthält, und daß die Lochblendenanord·- nuny (114) in der Fokalebene der Linsenanordnung so angeordnet ist, aaß der brennpunkt jeder Linse der Linsenanordnung im wesentlichen mit der Mitte des entsprechenden Loches der Lochblendenanordnung zusammenfällt.
3. Liinrichtung nach /vnspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß axe Linsenanordnung eine Anordnung von l/resnel-iiinsen enthält.
4. ];inricatung nach ivnspruch 1, 2 oder 3, da ti u r c ii ο e 1. e η η ζ e i c h η e t, daß d/a im lic·-

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reich von 50 bis 1000 liegt.
5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden An-

Sprüche, dadurch. gekennzeichnet, daß

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das Verhältnis d /λ mindestens 25 cm beträgt.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet, daß das Verhältnis d /λ in der Größenordnung von einem Meter oder darüber liegt.
7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bei der das Objekt in einer vorgegebenen Bildebene der Lochblendenanordnung liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Bildebene eine Anordnung von effektiven Schwingungsquellen enthält, die in dem vorgegebenen periodischen Muster mit im wesentlich . dem gleichen Abstand d/m zwischen jedem Paar benachbarter Schwingungsquellen enthält, wobei m eine größere ganze Zahl ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Muster ein quadratisches Muster ist und daß m eine gerade ganze Zahl- ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, daß d /λ mindestes 25 cm betrag

und daß m mindestens 10 ist. ·
10. Einrichtung nach Äepruch 8, dadurch

2
gekennzeichnet, daß d /λ in der Größenordnung von einem Meter und darüber liegt und daß m mindestens 30 ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das periodische Muster aus regulären Sechsecken besteht, daß das Objekt in einer Bildebene angeordnet ist, in der die Winkelorientierung der Sechsecke

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der Scnwingungsquellenanordnung im wesentlichen gleich der der Sechsecke der Lochblendenanordnung ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch

gekennzeichnet, daß d /λ mindestens 25 cm beträgt und ra mindestens 10 ist.
13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch

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gekennzeichnet, daß d /λ in der Größenordnung ^ einem Meter oder darüber liegt und m mindestens 30 ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schwingungsquelle eines gewissen Satzes der Anordnung von Schwingungsquellen einen getrennten Teil des Objekts beaufschlagt und daß die Phasenbeziehungen der Scnwingungen von jeder Schwingungsquelle der Anordnung so gewänlt sind, daß die Vektorsurame der Schwingungen von allen Schwing^ungnriuc Ilen, die irgend einer gegebenen Quelle des Satzes benac -.iJui t sind, eine Phase hat, die im wesentlichen in Quadratur zu der !'hase der betreffenden einen Schwingungsquelle steht und/oder ein Amplitudenminimum hat.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Amplitudenminimum im wesentlichen gleich Null ist.
16. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungen Licht sind.
17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennze ~ h η e t, daß λ kleiner als 500 nm und d mindestens 500 μίτΐ betragen.

BAD ORIGINAL 309824/0901

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