DE1797271A1 - Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Filters bestimmter Filterfunktion - Google Patents

Description

OR.-INQ. DIPL.-INS. M.SC. OIPL.-PHVS. DB. OIPl -»HYS.

HÖGER - STELLRECHT - GRIESSBACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART

A 36 580 b

k■- 129

5. Sept. 1968

Texas Instruments Incorporated, Dallas, Texas, U.S.A.

Verfahren und Einrichtung zur Herstellung eines Filters bestimmter FiIterfunktion

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Filters mit einer bestimmten Filterfunktion, insbesondere eines räumlichen Filters. Das Filter soll sich insbesondere dazu eignen, unscharfe oder verzeichnete Filder verbessert abzubilden.

Unvollkommene Abbildungsvorrichtungen erzeugen oft unscharfe Wiedergaben eines Gegenstandes. Zur Korrektur solcher verzeichneter Bilder wurden schon eine ganze Anzahl komplexer Systeme erdacht. Beispielsweise wird in einem solchen System das verzeichnete Bild von einer Fernsehkamera aufgenommen und einem Computer zugeführt, der das Bild von seinen Verzeich-

-2-

109831/097A

BAD ORIGINAL

A 36 58ο b

k - 129

5. Sept. 1968 - 2 -

nungen befreit. Eine solche Lösung ist aufwendig und teuer. Eine andere Methode sucht eine Filterung mit Hilfe von Linsen durchzuführen. Damit wurde ein zuverlässiger und relativ billiger Weg beschritten, der jedoch den Nachteil hat, dass das -Schleifen von Linsen für eine gewünschte Pilterfunktion sehr schwierig sein kann und gelegentliche Kompromisse erfordert, die dem gewünschten Zweck nicht gerecht werden.

Aufgabe der Erfindung ist nun, ein Verfahren und ein Gerät zu finden, das den Bau eines solchen Filters aufgrund einer errechneten Funktion ermöglicht, ohne dass nennenswerte Abstriche ander Genauigkeit infolge einer sonst nicht durchführbaren Fertigung gemacht werden müssen.

Die Aufgabe der Herstellung eines Filters mit einer bestimmten Filterfunktion wird gemäss der vorliegenden Erfindung dadurch gelöst, dass auf einer strahlungsempfindlichen Fläche mittels zweier kohärenter Energiestrahlen mehrere Interferenzmuster erzeugt werden, wobei der Einfallswinkel mindestens eines der beiden Stahlen sowie der Phasenwinkel und die Intensität eines oder beider Strahlen für jedes Interferenzmuster auf vorherbestimmte Werte eingestellt werden.

-3-

109831/097 4

A 3β 58o b

k - 129

5. Sept. 1968 - 3 -

Durch die Erfindung wird der Vorteil erzielt, dass durch ein relativ einfaches Gerät und Verfahren ein Filter nach einer rechnerisch festgelegten Filterfunktion mit guter Genauigkeit hergestellt werden kann.

Zweckrrässigerweise wird ein optisches Filter in Form eines synthetischen Hologramms einer Ansammlung von Punktquellen durch Aufzeichnung auf einer photographischen Platte mit Hilfe eines üblichen Zweistrahlholographiesystems erzeugt. Die erforderliche FiIterfunktion des optischen Filters ist allgemein festgelegt in einer periodischen Funktion, die dann durch eine begrenzte Zahl Harmonischer vermittels überlagerung im Raum synthetisch erstellt wird. Ist die Filterfunktion in irgend einer Weise symmetrisch, genügt eine Synthese aus einigen wenigen naheliegenden Harmonischen. Ein so erstelltes überlageruneshologramm enthält Betrag und Phase der gewünschten Filterfunktion.

Die Filterfunktion ist also reduziert auf eine periodische mathematische Funktionj diese wird dann aus einer begrenzten Zahl Harmonischer zusammengesetzt, die Zahl der Harmonischen aber wird vom Grad der gewünschten Genauigkeit der Filterfunktion bestimmt. Zur räumlichen Aufzeichnung aller Harmonischen wird das Hologrammverfahren verwendet, in dem ein veränderlicher

-I₁-

109831/097*

■ ■-■.■; ■■■■·■ ΓΛ·

A 36 58ο b

k - 129

5. Sept. 1968 . - H -

Objektstrahl mit einem festen Bezugsstrahl oder umgekehrt zur Interferenz gebracht wird. Bei der Rekonstruktion eines solchen Hologramms erzeugt jedes Interferenzmuster eine Welle fester Amplitude und Phase entsprechend Betrag und Phase jedes Harmonischen der periodischen Funktion. Um aus jedem Interferenzmuster die gewünschte Welle zu erhalten, muss bei Erzeugung dieser Muster auf eine genaue vorherzubestimmende Relation zwischen dem Winkel und der Phase zwischen den zwei interferierenden Strahlen sowie der Intensität der Objektwelle geachtet werden.

In einer erfindungsgemässen Ausführung wird ein solches Filter unter Verwendung eines Helium- Neon- Lasers für den Objektstrahl wie auch für den Bezugsstrahl erstellt. Der Winkel, den die Objektwelle mit der zur Hologrammfläche senkrechten Normale bildet, sowie der Phasenwinkel zwischen Objekt- und Bezugswelle werden zur Gewinnung der gewünschten Phasenbeziehung der rekonstruierten Welle eingestellt. Die Amplitude der rekonstruierten Welle wird durch Einstellung der Belichtungszeit für jedes Interferenzmuster bestimmt.

Die Aufzeichnung des Hologramms erfolgt in hintereinanderfolgenden Zeitabschnitten für jedes Interferenzmuster, das seinerseits eine Harmonische in der Filterfunktion darstellt. Durch eine Ein stellung des Einfallswinkels der zwei interferierenden Strahlen

-5-109831/097A

ORIGINAL

A 36 580 b

k - 129

5. Sept. 1968 - 5 -

wird die Frequenz der Harmonischen, durch die Dauer der Belichtungszeit für jedes Muster aber die Amplitude jeder Harmonischen bestimmt. Der Phasenwinkel zwischen den zv/ei Strahlen erzeugt den Phasenwinkel für jede Harmonische.

•Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung können den beigefügten Ansprüchen und/oder der folgenden Beschreibung entnommen werden, die der Erläuterung.eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles der Erfindung dient. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbexspiel einer Vorrichtung zur Erzeugung eines klar umrissenen Bilds aus einem verzeichneten Husterbild;

Fig. 2 das Zeitdiagramm einer Rechteckwelle und deren erster und dritter Harmonischen;

Fig. 3 die Aufzeichnung einer Filterfunktion nach Betrag, Phase und Einfallswinkel der Harmonischen zur synthetischen Erstellung der Filterfunktionj

Fig. 4 den Einfallswinkel des ObjektStrahls zur Hologrammnormalen für jede Harmonische der Fig. 3i und

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erzeugung eines fourirtransformierten synthetischen Hologramms für ein synthetisches Filter.

-6-109831/0974

17S7271

A 36 58o b

k - 129

5. Sept. 1968 - 6 -

Die Pig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Vorrichtung zur Erzeugung klarer Bilder aus einem verzerrten Musterbild Io. Eine monochromatische Lichtquelle 11, beispielsweise ein Helium- Neon- Laser, beleuchtet das PrUfbild Io. Die dieses durchdringenden Strahlen bilden ein Beu- -gungsmuster, dessen Fourier-Transformierte mittels einer Sammellinse 13 am Ort eines Hologramms 12 erzeugt wird. Das komplexe Lichtmuster aus dem Prüfbild Io dringt durch das Hologramm 12 und erstellt dabei ein weiteres komplexes Beugungsmusterj die Fourier-Transformierte dieses weiteren Musters wird mittels einer zweiten Sammellinse 16 am Ort einer Abbildungsfläche 14 gebildet, wobei letztere in einem Puss 15 haltert.

Mit dem verhältnismässig einfachen Ausführungsbeispiel der Fig. 1 wird ein klares Bild auf der Abbildungsfläche Ik vermittels der räumlichen Piltereigenschaften des Hologramms 12 erzielt. Die Brennweiten der Sammellinsen 13 und 16 bestimmen den Abstand zwischen den einzelnen Bauteilen. So ist beispielsweise der Abstand zwischen dem Prüfbild Io und der Sammellinse 13 sowie der Abstand zwischen dem Hologramm 12 und der Sammellinse 13 durch die Brennweite der Sammellinse 13 festgelegt. In gleicher Weise bestimmt die Brennweite der Sammellinse 16 den Abstand zwischen dem Hologramm 12 und der Sammellinse 16

-T-

109831/0974

A 36 580 b

k - 129

5. Sept. 1968 - 7 -

sowie zwischen der Abbildungsfläche 14 und der Sammellinse 16. Die Toleranzen dieser Abstände sind jedoch nicht kritisch.

Zur Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung wäre zu sagen, dass das Prüfbild Io eine komplexe Wellendurchlassfunktion f (x^f, y^f) hat und in der Brennebene x¹ y¹ der Sammellinse 13 liegt. Da das Hologramm 12 ebenso in einer Brennebene der Sammellinse 13 liegt, wobei diese Ebene u ν heisse, wird von der Linse 13 die Fourier-Transformierte der Funktion f (x',y^f) auf der uv Ebene erzeugt. Aus der bekannten Theorie der Beugung und Fourier-Transformation folgt für die an das Hologramm herangeführte komplexe Welle: «> FCu.v) « ftf[x«.y']> -". Λ ftx'.y'Je^

mit f₁ als Brennweite der Linse I3 und λ als der Wellenlänge des Laserlichts.

Hat nun das in der u ν Ebene liegende Hologramm 12 eine Durchlassfunktion G (ujV), dann folgt für die das Hologramm verlassende komplexe Wellenfunktion die Beziehung F(u,v)' G(u,v). Da die u ν Ebene auch eine Brennebene der Sammellinse 16 darstellt, wird die Fourier-Transformierte aus F(u,v)· G(u,v) auf der Abbildungsfläche 14 erzeugt; die Abbildungsfläche 14 ist identisch mit der χ y Ebene und liegt im Brennpunkt der Sammellinse-16.

-8-109831/0374

BAD ORIGINAL

A 36 580 b

k - 129

5. Sept. 1968 - 8 -

Somit folgt für die Lichtverteilung in der χ y Ebene:

G-) hCx.y)" ^β /7 F(u,v)G(u,v)e"ⁱl2^{xiUX+Vy)du<iv} ' mit fp als Brennweite der Sammellinse iß. Nach dem Faltungsatz für Fourier-Transformationen folgt damit:

mit * als Faltungsintegral. Das erste Integral der Gleichung (3) bedeutet das Lichtmuster aus dem Prüfbild Io, versehen mit dem Vergrösserungsfaktor £?^l^x

-eo _%

mit m = fp/f-i als Vergrösserungsfaktor. Nimmt man einen Ausdruck 6 (x,y) zur Darstellung der Fourier-Transfarmierten aus G (u,v):

es) g(x.y) - /7 GCu.vDe^ifx^^^

-es

dann kann man Gleichung (3) so schreiben:

g(x,y) .

Durch geeignete VJahl einer g(x,y5 Punktion, oder der Äquivalenten G (u,v) Funktion, ist es möglich, ein Muster h (x,y) zu erzeugen, das nur die gewünschte Eingangsinformation f (x'j¹) beibehält.

Um also ein klares Bild auf der Abbildüngsfläöhe lh aus dem verzeichneten Prüfbild Io zu gewinnen, muss das Hologramm 12

-9-

1 O 9 8 3 1 / Π 91 h

BAD ORfQlMAi.

A 36 580 b

k - 129

5. Sept. 1968 - 9 -

eine Durchlassfunktion G (u,v) haben. Bekanntlich kann ein Hologramm eine Vielzahl zeitlich nacheinander eingeprägter Objektwellen speichern, um bei der Rekonstruktion eine Uellenfront als kohärente Summe all dieser Objektwellen wiederzugeben. Der mathematische Ausdruck der Rekonstruktion der Wellenfront sei:

0« - J₁ (t_k.l«*)A_kW

mit A_kOOe¹^^ als Amplitude der k-ten Objektwelle, t_k als Belichtungszeit für die Aufnahme der k-ten Objektwelle und 0C_k als Phasenwinkel für die k-te Objektwelle.

Gleichung (7)

lässt sich vereinfachen und umschreiben: (8) 0(x) = Σ

mit Ci;⁼tk^e als komplexer Konstanter.

Da das Filter in Form des Hologramms 12 durch die räumlichen Abmessungen des Hologramms begrenzt ist, lässt sich die Filterfunktion wie folgt schreiben:
⁽⁹⁾ Q(x) - ACx) e¹* Cx) ·

wobei -T/2<^|x|<^T/2 ist, falls das Hologramm 12 die Abmessungen -fi bis 72, hat, während ausserhalb dieses Bereichs Q(x) —0 ist.

Damit kann der Bereich ausserhalb |x| ^- T/2. ausser Betracht gelassen werden, so dass die obige Filterfunktion durch eine hypthetische Filterfunktion dargestellt werden kann:

-lo-

109831 /0974 ₀ ORIGIN«.

A % 580 b

k - 129

5. Sept. 1968 - Io -

. .W(x] * Q(x) = ACx)eⁱ⁽Kx)

für-T/2 bis T/2. Ausserhalb dieses Bereichs nimmt die Punktion W (x) für jede Periode T ähnliche Vierte an.

Da die Funktion W (x) periodisch ist, kann sie in eine Fourier-Reihe zerlegt werden nach Art der Fig. 2. Die Rechteckswelle im oberen Teil der Fig. 2 schliesst die Grundwelle und alle ungeradzahligen Harmonischen ein. In der Hit te der Fig. 2 wird die Grundv/elle und die dritte Harmonische gezeigt, aus deren überlagerung die Annäherung an eine Rechteckst/elle entsteht, wie sie im unteren Abschnitt der Fig. 2 dargestellt ist. Bekanntlich ist nun die Genauigkeit der Darstellung einer Rechteckswelle abhängig von der Zahl der hierzu verwendeten Harmonischen.

Es kann gezeigt werden, dass die periodische Funktion W (x) in ähnlicher Weise eine Zahl optischer VJellenfronten enthält. Unter der Annahne, die Periodizität der gewünschten Funktion sei p,

- Ϊ
Ic=-«

mit Cjj * — /P K(x)e¹*^c~5^x als Fourier-Reihenentwicklungs-

F "P koeffizient.

-11- ' -■-

1 O 9 8 3 1 / Π 9 7 /♦

BAD ORtG(NAU

A 36 5So b

b - 129

5. Sept. 1968 - 11 -

■!■U2TT, Nach der Theorie der Optik stellt der Ausdruck ^e "n"

eine ebene Wellenfront dar, die sich unter einem Winkel Θ^ = kX/p gemessen zur normalen der Oberfläche des Hologramms 12 ausbreitet; C. enthält Betrag und Phase jeder Wellenfront. Mit:

wird Gleichung (11) >auf Gleichung (8) reduziert; dabei kann die Funktion W (x) in einem aus einer Vielzahl ebener Wellenfronten erstellten synthetischen Hologramm nach Art der Synthese einer Rechteekwelle aus der überlagerung einer Vielzahl sinoider Wellen dargestellt v/erden. So kann jede ebene Welle als Harmonische einer Fourier-Reihe betrachtet v/erden.

Im allgemeinen ist C. eine komplexe Konstante mit einem bestimmten Betrag und Phasenwinkel für die k-te ebene Welle. Aus Glei-

chung (12) folgt, dass der Betrag von C_fc durch Einstellung der ^ Belichtungszeit t. gewonnen wird; ebenso ist zu ersehen, dass man den Phasenwinkel durch Zwischenschaltung phasendrehender Plättchen in den Bezugs- oder Objektstrahl bestimmen kann. In der praktischen Ausführung wird gewöhnlich die Phase des Bezugsstrahls verändert. Die Synthese der Funktion W (x) stösst auf Schwierigkeiten, soll der Phasenwinkel des Bezugsstrahls bei der Einstellung eines Hologramms in einem Syötem mit zwei Strahlen auf einen beliebigen Viert eingestellt werden können. Der Aus-

-12 109831/097 A

1737271

A 36 580 b

k - 129
5. Sept. 1968 - 12-

druck C, kann jedoch in Real- und Imaginärteil .so aufgeteilt werden: Cj- ^ε aj. + ib_k «= t_kcoscx_k + itjjsina^ vnife; a_k «= t_kcosa_k

b_k - t_ksina_k Damit ist also zur Erstellung einer Wellenfront mit einem .gewünschten Phasenwinkel .nur die Synthese des Real- und des Imaginär-anteils einer jeden Harmonischen für sich erforderlich. Da nun a. und b. positiv oder negativ sein können» kann die Einstellung des Phasenwinkels der Bezugswelle auf 0, 90, I80 oder 270⁰ beschränkt werden. Wie später beschrieben, lassen sich solche Winkeleinstellungen technisch relativ leicht realisieren.

Fig. 3a zeigt eine typische Filterfunktion Q (x) in den Grenzen -^T/i bis*¹"/* . Da die Filterfunktion Q (x) Teil einer periodischen Funktion ist, kann die periodische Funktion W (x) zur Synthese der gewünschten Funktion Verwendung finden. Die Dreieckswelle in Fig. 3a stelle also die Funktion Vi (x) dar. Damit stellt Fig. 3b den Intensitätsverlauf der Wellenfront dar, die durch ein Hologramm geschickt wurde, auf dem eine solche Funktion aufgezeichnet wurde. Fig. 3c zeigt den Verlauf des Phasenwinkels der rekonstruierten Welle, während Fig. 3d Betrag und Phase der zur Erstellung der Filterfunktion W (x) als notwendig erachteten Harmonischen darstellt.

-13-'109831/Π974

— ■ ' T*-

BAO ORIGINAL

A 36 58ο b

k - 129

5. Sept. 1968 - I3-

Für die mit l/k verlaufenden Fourier-Koeffizienten der verschiedenen Harmonischen bei stetigen Funktionen mit unsteti-■ gen Ableitungen genügt zur genauen Reproduktion der gewünschten Filterfunktion im Allgemeinen eine Synthese bis hoch zur siebten Harmonischen. Unstetige Funktionen mit stetiger Integralfunktion jedoch haben Fourier-Koeffizienten, die gemäss l/k verlaufen und möglicherweise die Einbeziehung zusätzlicher Harmonischer erforderlich machen.

Eine einfache Dreiecksfunktion wie in Fig. 3a kann aus der überlagerung lediglich ungeradzahliger Harmonischer erstellt werden, wobei eine Gesamtzahl von 8 Harmonischen eine ausreichende Genauigkeit herbeiführen dürfte. Jeder der acht Harmonischen wird bei der Herstellung des Hologramms 12 mit einem Bezugsstrahl zur Interferenz gebracht bei einem Winkel Ö^kX/p , bezogen auf die Normale wie in Fig. 4 gezeigt. Objektstrahlen 17 und 18 zur Erzeugung der ersten Harmonischen fallen unter einem Winkel Θ< zur Normalen ein; Objektstrahlen 19 und 21 als Repräsententen der dritten Harmonischen bilden einen Winkel 0j j Strahlen 22 und 23 der fünften Harmonischen fallen unter einem Winkel O₃ ein, während schliesslich Strahlen 24 und 26 der siebten Harmonischen im Winkel Θ, eintreffen.

-IH-109831/0974

A 36 580 b

k - 129

5. Sept. 1908

In der bisherigen Darstellung wurde ein eindimensionales Filter erläutert. In gleicher V/eise können auch zweidimensionale Filter erzeugt werden. Bezüglich Fig. 1 bedeutet die Funktion G (u,v) ein zweidimensionales Filter, so dass in diesem Falle -die obige Gleichung (11) durch die folgende Gleichung nf'Cu.v) - _ηΣ_η c_nm e^iffc~ + -^)

ersetzt wird.

Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Systems aus der überlagerung einer Ansammlung von Punktquellen zum Zwecke synthetischer Erzeugung einer Filterfunktion für die Beseitigung der Bildverzeichnungen des Musterbilds Io. Häufig v/erden Hologramme als modulierte Beugungsgitter beschrieben. In Fig. 5 wird das Hologramm 12 durch mehrfache Belichtung einer photographischen Platte erzeugt, die für jede Harmonische notwendig ist, um eine gewünschte Filterfunktion zur Erzeugung einer klaren Abbildung auf der Abbildungsfläche 14 zu erhalten. Ein Laser 27 sendet einen Lichtstrahl aus, der von einem Strahlteiler 28 teilweise zu einem Spiegel 29 abgelenkt wird. Das vom Spiegel 29 umgelenkte Licht durchläuft eine Strahlverbreiterungsoptik 31 und einen nachgeschalteten Kollimator, der als SAmmellinse 32 dargestellt ist.

Das aus der Linse 32 kommende kollimierte Licht wird nun durch

"15-109831/097A

A 36 5S0 Ό

k - 129

5. Sept. 1968 - 15 -

eine ίλ Verzögerungsvorrichtung 34 _un<j anschliessend durch eine V¹*- Verzögerungsvorrichtung 33 geschickt. Letztere Vorrichtungen sind Plättchen mit zwei senkrechten Achsen, einer Achse mit hoher und einer Achse mit geringerer Lichtgeschwindigkeit, und unterziehen einen sich durchlaufenden Lichtstrahl verschiedenerlei Phasenverzögerung, je nach der Lage der zv/ei Achsen zur Polarisationsebene des Lichts. Die "langsame" Achse verursacht eine geringere Phasenverzögerung bei einem linear polarisierten Licht, als die "schnelle" Achse. Für die Verzögerungsvorrichtung 33 ( /t· Plättchen) beträgt die Differenz der Phasenverzögerungen zwischen ihren zwei Achsen ein Viertel Wellenlänge, was einer Phasenverzögerung von 9o° entspricht. Für die lh Verzögerungsvorrichtung 34 (V-^ Plättchen) beträgt die Differenz der Phasenverzögerungen eine halbe ,Wellenlänge, oder einen Phasenwinkel von I8o°. '

So kann mit der ^/^-Verzögerungsvorrichtung 33 im Bezugsstrahl eine 9o° Phasenverschiebung durch Drehung des Plättchens erreicht werden; die Drehung erfolgt aus einer Stellung, in der die "langsame" Achse auf die Polarisationsebene eingestellt ist, in eine Stellung, in der die"schnelle" Achse auf die Polarisationsebene eingestellt ist. Durch Kintereinanderschalten der Vorrichtungen 33 und J>k können also Phasenverschiebungen von 0, 9o, I80

-16-109831/n<m

A .36 580 b

k - 129

■5. Sept. 1968 - 16 -

und, 27o° erreicht werden, indem jedes Plättchen entweder mit
seiner "schnellen" oder "langsamen Achse auf die Polarisationsebene des Laserlichts eingestellt wird. Die in der folgenden
Tabelle aufgeführten Kombinationen zeigen die adäquate Lösung
zur Synthese der Real- und Imaginärteile von C. .

Das kollimierte Licht aus der Linse 32 läuft als Bezugsstrahl im weiteren Verlauf zu einer photögraphisehen Platte 36, um dort
ein 'Interferenzmuster zu bilden.Ein Spiegel 37 erhält das vom
Strahlteiler 28 dureingelassene Licht und schickt es durch eine Strahlverbreitungsoptik 38, eine nachgeschaltete Sammellinse 39 als Kollimator und über einen darauffolgenden einstellbaren
Spiegel 41 ebenfalls zur photographischen Platte 36. Letzterer Lichtstrahl heisse Objektstrahl; er bildet'zusammen init dem Bezugsstrahl das gewünschte Inferferenzmuster auf der Platte 36.

Zur Arbeitsweise der in Fig. 5 gezeigten Vorrichtung ist zu sagen, dass die photographische Platte 36 jeweils einmal pro Harmonischer belichtet wird. Für alle zur Erzeugung der gewünschten Filterfunktion herangezogenen Harmonischen wird der Bezugsstrahl konstant gehalten, während der Winkel zwischen der Normalen zur

-17-1 0 9 8 3 1 / f) ^ 1 h

BAD ORIGINAL

A 36 58ο b

k - 129

5. Sept. 1968 - 17 -

Ebene der photographischen Platte 3o mit dem Objektstrahl vermittels des variablen Spiegels ¹H von Fall zu Fall entsprechend eingestellt wird. Obwohl der Einfallswinkel des Bezugsstrahls auf die photographische Platte 36 konstant bleibt, wird die Orientierung der V4 und */2 Vorrichtungen 33 bzw. J>k entsprechend den Erfordernissen zum Erhalt der Real- und Imaginärkomponenten jeder Harmonischen gemäss Gleichung 13 eingestellt. Ein nach Fig. 5 erzeugtes Hologramm wird im Einsatz gemäss Fig. 1 eine bemerkenswert gute Bildauflösung erreichen.

Mit der Vorrichtung gemäss Fig. 5 wurde ein synthetisches Hologramm für eine Dreieckswelle gemäss Fig. 3a erzeugt; dabei wurde eine Synthese bis zur siebten Harmonischen durchgeführt. Die folgende TAbelle zeigt die Werte der verschiedenen Parameter für jede Harmonische:

-? -5 -3 -4 4 1 5" ? JE»«.Vr<*.<) cUr AwnpivtocU ⁴^?- *l*fl */xs '/9 λ i *k

[*] 0 4SJo O . 4*o . 0 . 4?o. ο

0,16 O₁V. «,«? 7,3 *,3 «,?* O₁U 0,4t

Die Belichtungszeiten beziehen sich auf den Gebrauch einer Kodak 6^9 F Photoplate und eines 15 mW Helium-Neon-Lasers. Obwohl der Laser eine Kugelwellenfront erzeugte, wurde mit ausreichender Genauigkeit eine ebene Wellenfront an der photographischen Platte

-18-

109831 /0974

Π97271

A 36 58ο b

k - 129

5. Sept. 1968 - 18 -

36 dadurch erreicht, dass der Laser 27 etwa 2 m von der Photoplatte entfernt war. Es wurde ein Filter von ungefähr 3o mm erzeugt. Der Winkel 9_kwurde zwischen jeder Harmonischen ungefähr um 7ⁿ vergrössert.

-19-

109831/0974

Claims (1)

1597271

A 3o 58o b

k - 129

5. Sept. i960 - 19 -

Patentansprüche :

1. Verfahren zur Herstellung eines Filters mit einer bestimmten Filterfunktion, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer strahlungsempfindlichen Fläche mittels zweier kohärenter Energiestrahlen mehrere Interferenzmuster erzeugt werden, wobei der Einfallswinkel mindestens eines der beiden Strahlen sowie der Phasenwinkel und die Intensität eines oder beider Strahlen für jedes Interferenzmuster auf vorherbestimmte Werte eingestellt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einfalls- und Phasenwinkel wie auch die Intensität entsprechend

der Gleichung W(x) — Σ C t ^P

eingestellt v/erden. ~~*°

3. Einrichtung zur Herstellung eines Filters nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch zwei optische Systeme (28,29,31, 32,33»3^ί 37,38,39,^1) zur Erzeugung mehrerer Interferenzmuster auf der strahlungGempfindlichen Fläche (36) mittels zweier unter verschiedenen Einfallswinkeln auf diese Fläche auftreffender Strahlen unterschiedlicher Intensität, wobei durch die optischen Systeme für jedes Interferenzmuster

-19-

A 56 58o b

k - 129 Zo

5. Sept. 1968 - 19 -

Einfallswinkel oder Intensität auf einen vorgegebenen Wert einstellbar ist.

k. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein

Quelle ' Laser (27) und ein nachgeschalteter Strahlteiler (28) die/für die beiden als Bezugs- und Objektstrahl dienenden Strahlen bilden.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder *J, dadurch gekennzeichnet, dass durch
kxn optisches System (29,31,32,33,3¹O der Phasenwinkel des Be-

zugsBtrahls einstellbar ist.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch einen Spiegel (29) sur Einstellung des Einfallswinkels des Bezugsstrahls auf der strahlungsempfindlichen Fläche.

7. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch ein optisches System (37, 38,39,41) die Intensität des Objektstrahls für jedes Interferenzmuster einstellbar ist.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der Angprftehe 5 bis 7,

109831/0974

A 36 58o b

k - 129 ,

5. Sept. 1968 - 2ή -

gekennzeichnet durch eine elektro-optische Vorrichtung (33j 3*0 zur Einstellung des Phasenwinkels.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektro-optische Vorrichtung eine /+ und/oder eine /1 Platte (3²J bzw. 33) ist.

Io. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 9» gekennzeichnet durch einen einstellbaren Spiegel (*J1) vor der strahlungsempfindlichen Fläche (36) zur Einstellung des Einfallswinkels des Objektstrahls.

109831/0974