Pro kvalitnější holografický záznam transparentních objektů, ve kterých nemusí být jen ostře ohraničené nehomogenity, slouží mimoosová holografická sestava, uspořádaná např. dle schématu na obr. 2-31. Při záznamu transparentního objektu O interferuje předmětový svazek p prošlý objektem s referenčním svazkem r a v rovině holografické desky H je tato interference fotograficky zaznamenána. Rozdělení laserového svazku na předmětový p a referenční r lze provést děličem amplitudy svazku D. Jedná se obvykle o skleněnou desku (hranol) opatřenou zrcadlovou vrstvou, která záření částečně odráží a částečně propouští. Po vyvolání holografické desky je třeba tuto desku umístit zpět do sestavy a osvětlit rekonstrukčním svazkem, který by měl být shodný s referenčním svazkem r. Vytvoří se přitom rekonstruovaný předmětový svazek, který je shodný s původním předmětovým svazkem p. Původní objekt O může být ze sestavy odstraněn a předmětový svazek zacloněn. Pozorovatel může pak skrz holografickou desku pozorovat rekonstruovaný obraz původního objektu.
Obr. 2-31 Schéma mimoosové holografické sestavy pro záznam transparentních objektů (LA laser, D dělič, Z zrcadla, C čočky, H fotografická deska - hologram, O transparentní objekt, p předmětový svazek, r referenční svazek)
Pozn.: V sestavě na obr. 2-31 je použit dělič amplitudy svazků D, který umožňuje plynulou regulaci poměru intenzit odraženého předmětového svazku p k prošlému referenčnímu svazku r. Toho lze využít především pro nastavení vhodného poměru intenzit při záznamu hologramu, a to asi 1: 3. Při rekonstrukci hologramu je pak třeba zvýšit intenzitu rekonstrukčního svazku r, jelikož rekonstruovaný předmětový svazek má obvykle menší intenzitu než původní předmětový svazek.
Pozn.: Sestava by měla být uspořádána vždy tak, aby optické dráhy referenčních a předmětových svazků byly od jejich rozdělení na děliči až po fotografickou desku, kde se opět spojují, přibližně stejné. Jejich rozdíl by měl být podstatně menší, než je koherenční délka použitého zdroje, viz kap. 2.6.