DE2055785A1 - - Google Patents

Description

IBM Deutschland Internationale Büro-Matchinen Gtiellschaft mbH

Böblingen, 4. November 1970 pr/fr

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504

Amtl. Aktenzeichen: Neuanraeldung

Aktenzeichen der Anraelderin: Docket EN 968 036

Verfahren und Anordnung zur Vervielfältigung von in Form von Hologrammen vorliegenden Aufzeichnungen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vervielfältigung von in Form von Hologrammen vorliegenden Aufzeichnungen sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

In vielen Fällen ist es erforderlich, eine holographische Aufzeichnung, insbesondere eine aus vielen nebeneinanderliegenden Einzelhologrammen bestehende Aufzeichnung zu vervielfältigen.

Die Vervielfältigung von Hologrammen wurde bisher im allgemeinen durch sogenanntes Kontaktkopieren durchgeführt. Dabei war es, insbesondere bei fein strukturierten Hologrammen oft schwierig, das zu kopierende Hologramm und die die Aufzeichnung der Kopie bewirkende lichtempfindliche Schicht in so enger Nachbarschaft nebeneinander anzuordnen, daß Beugungserscheinungen mit Sicherheit vermieden werden konnten. Bei sehr fein strukturierten, d.h. eine sehr große Anzahl von Linien je Millimeter aufweisenden Hologrammen war das Auftreten von Beugungserscheinungen niemals ganz zu vermeiden, so daß die Kopien stets ein schlechteres Auflösungsvermögen hatten als die Originalhologramme. Ein anderes Verfahren zur Herstellung von Hologrammen bestand darin, die Hologramme als sogenannte

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Amplituden- oder Phasenhologramme auszubilden und mittels einer durch einen Computer gesteuerten Zeichenanordnung herstellen zu lassen. Dieses Verfahren war sehr umständlich und zeitaufwendig und erlaubte darüber hinaus nur die Herstellung von Hologrammen mit ganz bestimmten, nicht allen Anforderungen gerecht werdenden Eigenschaften.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, ein einfaches Verfahren und eine einfache Anordnung zur Reproduktion oder zur Vervielfältigung von Originalhologrammen mit hohem Auflösungsvermögen anzugeben, insbesondere soll es möglich sein, eine Vielzahl von in Matrixform nebeneinander angeordneten Einzelhologrammen kleiner Apertur mit großer Genauigkeit zu kopieren.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zur Vervielfältigung von in Form von Hologrammen vorliegenden Aufzeichnungen gelöst, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die von den nachzubildenden Hologrammen ausgehenden Strahlen mit einem Bezugsstrahl zur Interferenz gebracht und das sich ergebende Interferenzmuster auf einer lichtempfindlichen Schicht aufgezeichnet wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird ein Verfahren zur Vervielfältigung von in Form von Hologrammen vorliegenden Aufzeichnungen angegeben, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die zu vervielfältigende Aufzeichnung mit einem ersten Teilstrahl eines kohärenten Strahls beleuchtet, mittels einer Linse auf eine lichtempfindliche Schicht übertragen und dort mit dem zweiten Teilstrahl zur Interferenz gebracht wird.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die zu vervielfältigende Aufzeichnung aus einer Vielzahl von getrennt nebeneinander angeordneten Einzelhologrammen besteht.

Eine weitere besonders vorteilhafte Fortbildung des erfindungs-Docket EN 968 036 1 09823/ 1 6S8

gemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die zu vervielfältigende Aufzeichnung mit einem holographischen Seitenbandverfahren unter Verwendung räumlich gefilterter Objekt·: und Bezugsstrahlen hergestellt wird.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß die Aufzeichnung der zu vervielfältigenden.ein Vielfachhologramm bildenden Einzelhologramme mit einem jeweils unter einem anderen Winkel auffallenden Objektstrahl erfolgt.

Eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Anordnung ist gekennzeichnet durch eine Quelle kohärenten Lichtes, einen die zu vervielfältigende Aufzeichnung beleuch- " tenden Teilstrahl und einen als Bezugsstrahl· dienenden zweiten Teilstrahl erzeugenden Strahlenteiler, eine lichtempfindliche Schicht und eine zwischen dieser und der zu vervielfältigenden Aufzeichnung angeordnete Linse.

Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse der Linse in den Mittelpunkten der zu vervielfältigenden Aufzeichnung und der lichtempfindlichen Schicht liegt.

Eine andere besonders vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung ist gekennzeichnet durch im Objektraum einer | Linse angeordnete schrittweise senkrecht zur optischen Achse dieser Linse von Aufnahmeposition zu Aufnahmeposition bewegbare Lochblende und eine entsprechend der Bewegung dieser Lochblende vor der zur Aufzeichnung des zu verfielfältigenden Vielfachhologramms dienenden lichtempfindlichen Schicht bewegbar angeordnete zweite Lochblende.

Die Erfindung wird anschließend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung Docket en 968 036 10 9 8 2 3/1658

des erfindungsgemäßen holographischen Seitenbandverfahrens zur Aufzeichnung eines Originalholograinins ,

Fig. 2 eine zweite schematische Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen holographischen Seitenbandverfahrens zur Aufzeichnung eines Originalholograinms,

Fig. 3 die schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Vervielfältigung von mit

^ Hilfe der in den Fign. 1 und 2 veranschaulichten

Verfahren aufgezeichneten Hologramme.

Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung besteht beispielsweise aus einer als Laser 1 ausgebildeten Quelle eines kohärenten Strahles 2, der in einem Strahlenteiler 3 in Objekt- und Bezugsstrahlen. 2a und 2b aufgespalten wird. Der Objektstrahl 2a wird mit Hilfe eines Spiegels 4 durch sammelnde Linsen 5 und hindurch reflektiert, wobei der Brennpunkt der Linse 5 in der Brennebene der Linse 6 abgebildet wird. Ein Bezugsstrahl 2b¹ wird mit Hilfe von Spiegeln 7 und 8, einer Linse 9, eines räumlichen Filters 9a und einer Kollimator-Linse 10 in den Bereich des Bildfeldes des Brennpunktes der Linse 5 übertragen ψ und mit der in diesem Bereich durch die Linse 6 übertragenen Strahlung zur Interferenz gebracht. Der von der Kollimator-Linse IO ausgehende Teilstrahl 2b¹ besteht aus ebenen Wellenfronten. Im Strahlengang des Objektstrahles ist entweder vor oder hinter der sammelnden Linse 6 eine Objektfunktion, beispielsweise ein durchsichtiger Körper angeordnet. Der Objekt-'strahl 2a und der Bezugsstrahl 2b¹ interferieren im Bereich einer mit einer lichtempfindlichen Schicht überzogenen Hologrammplatte 12, die in der Brennebene der Linse 6 liegt. Zur Verbesserung der Eigenschaften des Hologramms 12 sind Raumfilter 5a und 9a vorgesehen, die im Verlauf der Objekt- und Bezugsstrahl-Koju\oonenten 2a und 2b angeordnet sind. Die Raum-

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filter bewirken eine einheitlichere Ausleuchtung der Objekt- und Bezugsstrahlkomponenten. Mit Hilfe des Raumfilters 5a wird eine punktförmige Lichtquelle erzeugt, die über die Linse 6 die Objektfunktion 11 beleuchtet. Der Raumfilter 9a erzeugt eine punktförmige Quelle für räumlich kohärentes Licht, durch das mit Hilfe der Linse 10 der aus ebenen Wellenfronten bestehende Bezugsstrahl 2b' erzeugt wird.

In Fig. 2 wird eine Anordnung zur Erzeugung eines aus vielen Einzelhologrammen bestehenden Vielfachhologramm-Originals wiedergegeben, daß der in Fig. 1 dargestellten Anordnung ähnelt und bei dem gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen f

bezeichnet sind. In der in Fig. 2 dargestellten Anordnung werden die Bezugs-Teilstrahlen 2b und 2b¹ in der gleichen Weise wie in Fig. 1 angegeben erzeugt. Die Anordnung zur Erzeugung eines Objektstrahls ist gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Anordnung durch Einführung einer Anordnung zur geradlinigen Verschiebung abgeändert. Diese Anordnung besteht aus einer undurchsichtigen Maske 14 mit einer kleinen Ausnehmung 14a vor der eine mit der Maske 14 fest verbundene Linse 15 mit einer sehr kurzen Brennweite angeordnet ist. Eine zweite durchsichtige Maske 16 mit einer Öffnung 16a ist an der linken Seite der zu belichtenden Vielfachhologrammplatte 12 angeordnet. Beide Masken 14 und 16 sowie die Linse 15 können zueinander |

parallel und zur optischen Achse einer zwischen ihnen angeordneten Linse 17 senkrecht verschoben werden. Mit Hilfe der Linse 17 wird ein die Öffnung 16a durchsetzender fokussierter Objektstrahl erzeugt. Die Linse 6¹ ist in bezug auf die Maske 14 so angeordnet, daß ein kollimierter Objektstrahl 2a mit großer Apertur entsteht. Bei Abwesenheit einer Objektfunktion im Wege eines Objektstrahls bildet die Linse 17 die Punktquelle 15', die im Brennpunkt der Linse 15 als Beugungsscheibchen erzeugt wird, in der Ebene der Vielfachhologrammplatte 12 ab. Eine Feldlinse hoher Qualität mit einer Korrektur für die Erzeugung einer in einer konjugierten Ebene liegenden Abbildung im Maßstab 1 : 1 bewirkt, daß die Koordinaten der Punktquelle

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15' und ihrer Abbildung auf der Vielfachhologrammplatte 12 im Maßstab 1 : 1 übereinstimmen. Für jedes auf dem Vielfachhologramm-Original 12 aufzuzeichnende Einzelhologramm ist eine bestimmte Ausrichtung der die Stellungen der Masken 14 und 16 und der Linse 15 bestimmenden Anordnung erforderlich. Der Vorteil der in Fig. 2 wiedergegebenen Anordnung zur Erzeugung einer verschiebbaren Punktlichtquelle, im gegebenen Ausführungsbeispiel der Punktlichtquelle 15'_r liegt darin, daß am Ausgang der Linse 6' möglicherweise vorliegende räumliche Intensitätsänderungen weitgehend ausgeschlossen werden und eine einheitliche Beleuchtung für die Aufzeichnung jedes Einzelhologramms des VieIfach- ^ hologramm-Originals 12 gewährleistet wird. Die wichtigste Anforderung an die Feldlinse 17 ist, daß diese im wesentlichen frei von Coma und sphärischen Aberrationen innerhalb des Fokussierbereiches des Objektstrahls 2a¹ ist.

In Fig. 3 wird eine Vorrichtung zur Vervielfachung eines aus vielen diskreten Einzelhologrammen bestehenden Vielfachhologramm-Originals wiedergegeben.

Die in Fig. 2 dargestellte punktförmige Lichtquelle 15' wird während der Aufzeichnung des Vielfachhologramm-Originals in der mit H₂ bezeichneten Ebene verschoben. Mit H. wird die lichtempfindliche Seite der Platte bezeichnet, auf der das Vielfach- W hologramm-Original aufgezeichnet wird. Mit O wird die Lage der Objektfunktionen bezeichnet, während R. die Richtung des auf das aufzuzeichnende Vielfachhologramm-Original auffallenden Bezugsteilstrahls ist. Die Anordnung ähnelt bis auf die Lage der Objektfunktion der in Fig. 2 dargestellten Anordnung.

Während der Vervielfachung 1st H₂ die lichtempfindliche Seite der Platte auf der die von dem Vielfachhologramm-Original projizierten Interferenzmuster abgebildet werden. Mit H. wird die Lage des Vielfachhologramm-Originals, mit R₁ der Lesestrahl für das Vielfachhologramm-Original und mit R₂ der Referenzteilstrahl bezeichnet, der mit den vom Vielfachholo-

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gramm-Original projizierten Strahlen interferiert. Selbstverständlich wird vor der Wiedergabe, die durch O dargestellte Objektfunktion entfernt. In der Ebene von O werden die Überlagerungen der Abbildungen des in H₁ angeordneten Vielfachhologr amm-Originals projiziert.

Während der Vervielfachung oder der Wiedergabe konvergieren die den rekonstruierten Abbildungen zugeordneten Strahlen in Richtung der Ebene HL. Liegen die Ebenen EL und H in konjugierten Brennebenen der Feldlinse 17, so werden die Beugungsmuster des Originalobjektstrahls von H. in der Ebene H,

"abgebildet". Interferieren diese Strahlen bei H₂ mit dem ^

aus ebenen Wellenfronten bestehenden Bezugsteilstrahl R₂ t so wird auf der die lichtempfindliche Emulsion tragenden Seite der Platte H₂ gleichzeitig eine Anordnung von Hologrammen aufgezeichnet, die nach ihrer Entwicklung die ursprünglich in der Ebene O gelegenen Objekte ohne Linsen wiedergeben. Nachdem jedes gewünschte Verhältnis zwischen den Intensitäten des Objekt- und Bezugsstrahles im Bereich der Ebene H₂ eingestellt werden kann, in dem entweder der Bezugsstrahl R₂ oder die Objektstrahlen geschwächt werden, können die sogenannten vervielfältigten Hologramme, die in der Ebene H₂ aufgezeichnet werden, die gleichen Wirkungsgrade wie mit den Originalobjektstrahlen aufgezeichnete Hologramme aufweisen.

Während der Vervielfältigung bildet die Feldlinse das ganze den Objektstrahlen des Vielfachhologramms in der Ebene H₂ zugeordnete Feld ab. Da bei der Vervielfältigung keine nichtlinearen optische Elemente verwendet werden, kann zwischen den ursprünglich verschiedenen Objektfeldern keine Interferenz auftreten, da die Linse 17 wegen der verschiedenen Winkellagen der einzelnen Objektstrahlen für jedes einzelne Teilhologramm einen besonderen optischen Kanal bildet. Da die Linse ein lineares Element ist, kann keine Wechselwirkung zwischen den einzelnen Strahlen auftreten. Mit Hilfe der angegebenen Mittel kann eine Wiedergabe oder eine Vervielfältigung großer Viel-

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fachhologramme in einfacher und billiger Weise durchgeführt werden. Dieses Verfahren stellt insbesondere gegenüber dem bei der Wiedergabe von Hologrammen verwendeten sogenannten Kontaktdruckverfahren einen großen Fortschritt dar, da die mit diesem Verfahren wiedergegebenen Hologramme einen sehr niedrigen Wirkungsgrad haben.

Es wurde schon erwähnt, daß bei der Herstellung des Vielfachhologramms 12 mit der in Fig. 2 angegebenen Anordnung die Objektfunktion 11 wahlweise an einer von beiden Seiten der Feldlinse 17 angeordnet sein kann. Befindet sich die Objektfunktion 11 in der in Fig. 2 eingezeichneten Stellung, nämlich rechts von der Feldlinse 17, so entsteht im Bereich der Ebene 12 ein Interferenzmuster, dessen Kopie nur mit Hilfe einer Linse eine Abbildung der Objektfunktion 11 liefern kann. Ist jedoch bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung die Objektfunktion 11 an der linken Seite der Feldlinse 17 angeordnet, so entsteht im Bereich der Ebene 12 ein Interferenzmuster, dessen Kopien ohne Linsen rekonstruiert werden können. Die mit einer links der Linse 17 liegenden Objektfunktion aufgezeichneten Interferenzmuster sind demnach von den mit einer rechts von der Feldlinse 17 angeordneten Objektfunktion aufgezeichneten Interferenzmustern verschieden.

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Claims (9)

1. PATENTANSPRÜCHE

   Verfahren zur Vervielfältigung von in Form von Hologrammen vorliegenden Aufzeichnungen, dadurch gekennzeichnet, daß die von den nachzubildenden Hologrammen ausgehende Strahlung mit einem Bezugsstrahl zur Interferenz gebracht und das sich ergebende Interferenzmuster auf einer lichtempfindlichen Schicht aufgezeichnet wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die % zu vervielfältigende Aufzeichnung mit einem ersten Teilstrahl eines kohärenten Strahls beleuchtet, mittels einer Linse auf eine lichtempfindliche Schicht übertragen und dort mit dem zweiten Teilstrahl zur Interferenz gebracht wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vervielfältigende Aufzeichnung aus einer Vielzahl von getrennt nebeneinander angeordneten Einzelhologrammen besteht.
4. 4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis

   3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu vervielfältigende λ Aufzeichnung mit einem holographischen Seitenbandverfahren unter Verwendung räumlich gefilterter Objekt- und Bezugsstrahlen hergestellt wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Aufzeichnung der zu vervielfältigenden Einzelhologramme mit einem jeweils unter einem anderen Winkel auffallenden Objektstrahl erfolgt.
6. 6. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Quelle kohärenten Lichtes, einen die zu vervielfältigende Aufzeichnung beleuchtenden ersten Teilstrahl und einen als Bezugsstrahl· dienenden

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   zweiten Teilstrahl erzeugenden Strahlenteiler, eine lichtempfindliche Schicht (H₂) und eine zwischen der zu vervielfältigenden Aufzeichnung (H.) und der lichtempfindlichen Schicht angeordnete Linse (17).
7. 7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse der Linse (17) in den Mittelpunkten der zu vervielfachenden Aufzeichnung (H.) und der lichtempfindlichen Schicht (H₂) liegt.
8. fc 8. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine im Objektraum einer Linse (17) angeordnete, schrittweise senkrecht zur optischen Achse dieser Linse von Aufnahmeposition zu Aufnahmeposition bewegbare Lochblende (14) und eine entsprechend der Bewegung dieser Lochblende vor der zur Aufzeichnung des zu vervielfachenden Vielfachhologramms dienenden lichtempfindlichen Schicht bewegbar angeordnete zweite Lochblende 16.
9. 9. Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine vor einer Ausnehmung (14a) der Lochblende (14) befestigte Linse (15) , wobei die in ihrem Brennpunkt fokussierte Strahlung als bewegbare punktförmige Lichtquelle dient,

   ™ die durch die Linse (17) jeweils durch eine Ausnehmung (16a) der entsprechend bewegten Lochblende (16) fokussiert wird.

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