NL8002589A

NL8002589A - Werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens, alsmede met die werkwijze verkregen lens.

Info

Publication number: NL8002589A
Application number: NL8002589A
Authority: NL
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1979-05-07
Filing date: 1980-05-06
Publication date: 1980-11-11
Also published as: AU535350B2; GB2049986A; CA1127886A; US4312559A; FR2456343B1; AU5804980A; DE3017491A1; GB2049986B; FR2456343A1

Description

t i X Sch/Se/Sony 1128

Werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale holo-gramlens, alsmede met die werkwijze verkregen lens.

De uitvinding betreft een werkwijze voor het vervaardigen van een hologramlens en in het bijzonder een coaxiale hologramlens.

Tevens betreft de uitvinding een met deze werkwijze 5 verkregen, coaxiale hologramlens.

Verder heeft de uitvinding betrekking op een nieuwe weergeefkop, waarin gebruik wordt gemaakt van de coaxiale hologramlens volgens de uitvinding.

Tot op heden is geen werkwijze voorgesteld, waarmee 10 op gemakkelijke wijze een coaxiale hologramlens kan worden vervaardigd met een grote numerieke apertuur.

Een gebruikelijke optische weergeefkop is niet vrij van bepaalde nadelen, bijvoorbeeld zijn gewicht, zijn duurte , enz.

15 De uitvinding stelt zich daarom ten doel, een nieuwe werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van een hologramlens, die vrij is van de gebreken volgens de stand der techniek.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaf-20 fen van een nieuwe werkwijze ter vervaardiging van een coaxiale hologramlens.

Een verder doel van de uitvinding is het verschaffen van een coaxiale hologramlens.

Weer een verder doel van de uitvinding is het ver-25 schaffen van een optische weergeefkop.

Volgens een aspekt van de uitvinding wordt een werkwijze verschaft voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens, welke werkwijze de volgende stappen omvat:

Het registreren op een eerste fotogevoelige laag van het 30 holografische interferentiepatroon dat resulteert uit de gelijktijdige bestraling van de genoemde laag met een re-ferentiegolfbundel en een voorwerpsgolfbundel, welke twee bundels niet coaxiaal zijn, waarbij de laatstgenoemde bundel loodrecht op de laag staat;

fi η π 9 R

-2-

Het vormen van een niet - coaxiale hologramlens door het ontwikkelen van de eerste fotogevoelige laag;

Het richten van een tweede fotogevoelige laag naar de genoemde niet-coaxiale hologramlens; 5 Het bestralen van de genoemde hologramlens met een referentiegolfbundel voor weergave;

Het tegelijkertijd bestralen van de tweede fotogevoelige laag in loodrechte richting door een weergegeven voor-werpsgolfbundel als voorwerp vanaf de genoemde niet-coaxia-10 le hologramlens en een referentiegolfbundel via de genoemde niet-coaxiale hologramlens; en

Het ontwikkelen van de tweede fotogevoelige laag.

Volgens een ander aspekt van de uitvinding wordt een met deze beschreven werkwijze verkregen Coaxiale holo-15 gramlens verschaft.

Volgens een verder aspekt van de uitvinding wordt een optische weergeefkop verschaft, door welke een van een laser-bron afkomstige laserbundel wordt gericht op een optisch registratiemedium en waardoorheen een door dat registratie-20 medium gereflecteerde bundel naar een fotodetector wordt geleid, welke optische weergeefkop omvat: (a) een bundelsplitser; (b) een kwart-golflengteplaat; (c) een coaxiale hologramlens, die is verkregen door 25 een werkwijze, die de volgende stappen omvat:

Het registreren op een eerste fotogevoelige laag van het holografische interferentiepatroon dat ontstaat door de gelijktijdige bestraling van de genoemde laag met een referen-tiegolfbundel en een voorwerpsgolfbundel, welke twee stra-30 len niet-coaxiaal zijn, waarbij de laatste straal loodrecht op de genoemde laag staat;

Het vormen van een niet-coaxiale hologramlens door het ontwikkelen van de eerste fotogevoelige laag;

Het richten van een tweede fotogevoelige laag naar 35 de niet-coaxiale hologramlens;

Het bestralen van de niet-coaxiale hologramlens met een referentiegolfbundel voor weergave;

Het tegelijkertijd bestralen van de tweede fotoge- 800 2 5 89 -3- voelige laag in loodrechte richting met een weergegeven voorwerpsgolfbundel als voorwerp vanaf de niet-coaxiale hologramlens en een referentiegolfbundel via de genoemde niet-coaxiale hologramlens; en 5 Het ontwikkelen van de tweede gevoelige laag; en (d) middelen voor het door middel van een transparant kleefelement onderling verbinden van de bundelsplitser, de kwart-golflengteplaat en de coaxiale hologramlens.

Verdere kenmerken en bijzonderheden van de uitvinding 10 zullen worden genoemd en toegelicht aan de hand van de tekening. Hierin tonen:

Figuren 1 t/m 4 schematische weergaven ter toelichting van de registratie en de weergave, zoals die plaatsvindt bij gebruikelijke hologramlenzen? 15 Figuur 5 een schema ter toelichting van de registra tie met een gebruikelijke coaxiale hologramlens;

Figuur 6 een schema van een voorbeeld van de werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens volgens de uitvinding; 20 Figuur 7 een schema van een ander voorbeeld van de werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens volgens de uitvinding;

Figuur 8 een schematisch aanzicht ter toelichting van de werkwijze voor het vervaardigen van een niet-coaxia-25 le hologramlens, die wordt toegepast in de uitvoeringsvoor-beelden volgens de figuren 6 en 7;

Figuur 9 een dwarsdoorsnede aanzicht van de hologramlens, die is vervaardigd door de registratie werkwijze volgens de figuren 6,7 of 8; 30 Figuur 10 en 11 schema's van de weergeef-werkwijzen voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens;

Figuur 12 een schematische weergave van een gebruikelijk optisch signaalweergeefkopsysteem;

Figuur 13 een dwarsdoorsnede-aanzicht van een uit-35 voeringsvoorbeeld van een coaxiale hologramlens volgens de uitvinding, die wordt toegepast in een optisch signaalweergeefkopsysteem; en

Figuur 14 een dwarsdoorsnede aanzicht van een ander »0112589 -4- uitvoeringsvoorbeeld van de volgens de uitvinding vervaardigde hologramlens, die wordt toegepast in de optische sig-naalweergeefkop.

Alvorens een beschrijving van de onderhavige uitvin-5 ding te geven, zal een hologramlens worden beschreven.

Als hologramlens zijn voorgesteld een coaxiale hologramlens en een niet-coaxiale hologramlens.

Nu volgt een summiere beschrijving van de registratie-en weergeef theorie van deze twee hologramlenzen.

10 Eerst volgt die van de niet-coaxiale hologramlens.

Zoals in fig.l is weergegeven, wordt op het (fotogevoelige) registratie-oppervlak r van een holografisch registratiemedium HR, twee bundels gericht, namelij- een registratie-voorwerpsgolfbundel (bolgolf) A en een regi^tratie-referen-15 tiebundel (vlakke golf of bol golf) B , elk onder een invalshoek van ongeveer 45° ten opzichte van de normaal van het .oppervlak r, namelijk onder een hoekverdraaiing ten opzichte van de optische as, zodanig, dat een niet-coaxiaal holo-gramlensgedeelte HL' met bijvoorbeeld een schijfvorm, be-20 staande uit een interferentiebeeld of - patroon, wordt geregistreerd. Een beschrijving van de ontwikkeling van het registratie-oppervlak r zal niet worden gegeven, in dit geval wordt de registratie-golf A verkregen door toepassing van een optische lens en deze golf convergeert of focuseert 25 ter plaatse van een punt P en divergeert vanaf dat punt P. Verder zijn beide bundels A en B afkomstig van dezelfde laser. Op deze wijze wordt een niet-coaxiale hologramlens OX-L vervaardigd.

Bij het weergeven van de niet-coaxiale hologramlens 30 OX-L , zoals, in fig.2 is weergegeven, wordt een weergeef-bundel B', die in principe gelijk is aan de bundel B volgens fig.l, gericht op het niet-coaxiale hologramlensgedeel-te HL', vanaf de zijde, gericht naar het registratieopper-vlak R, langs de voortplantingslijn van de in fig.l weer-35 gegeven bundel B. Vervolgens wordt een weergeef-voorwerps-golf A* weergegeven vanaf de zijde van het registratie-oppervlak r, welke bundel A' wordt gefocuseerd op punt P1. Wanneer daarentegen de weergeefreferentiebundel wordt ge- 800 2 5 89 / ·* -5- richt op het registratie-oppervlak r van het registratiemedium HR, op dezelfde wijze als de registratiereferentie-bundel B volgens fig.l, maar anders dan fig.2, wordt een weergeefvoorwerpsbundel weergegeven door het oppervlak van 5 het registratiemedium HR, tegengesteld aan het registratie-oppervlak r, die divergeert langs de voortplantingslijn van de in fig.l weergegeven registratievoorwerpsbundel A.

Nu volgt een beschrijving van de coaxiale hologram-lens. ZOals in fig.3 is weergegeven, worden de registratie-10 voorwerspbundel (bolgolf) A en de registratiereferentie- bundel (vlakke golf of bolgolf) B gericht op het registra-tie-oppervlak r van het holografische registratiemedium HR, welke bundels A en B een voortplantingsrichting hebben, die samenvalt met de optische as in normale richting, d.w.z.

15 coaxiaal, voor vorming van een coaxiaal hologramlensgedeel-te HL, bestaande uit een interferentiepatroon. De andere coaxiale hologramlens is in hoofdzaak gelijk aan de in fig.

1 getoonde lens. Op deze wijze wordt een coaxiale hologramlens IN-L verkregen.

20 Bij weergave van de coaxiale hologramlens IN-L wor den, indien op de in fig.4 weergegeven wijze een weergeef-referentiebundel B1, soortgelijk aan de registratiereferen-tiebundel B volgens fig.3, wordt gericht op het coaxiale hologramlensgedeelte HL vanaf de zijde, tegengesteld gericht 25 aan het registratie-oppervlak r van het registratiemedium HR langs de voortplantingslijn van de bundel B, wordt een weergeefvoorwerpsbundel A' uitgelezen vanaf het registratie-oppervlak r, die focuseert ter plaatse van het punt A'.

In dit geval is het ook mogelijk, dat de weergeefreferentie-30 bundel wordt gericht op het registratie-oppervlak R van het holografische registratiemedium HR voor het weergeven van een divergerende voorwerpsbundel. De rest van fig.4 is in hoofdzaak gelijk aan fig.2.

De aldus vervaardigde lens is licht en klein. Verder 35 kan door het op de juiste wijze kiezen van een moederlens, die een voorwerpsbundel moet verschaffen, een lens worden vervaardigd met een gewenste numerieke apertuur en bedrijfs- 800 2 5 89 -6- afstand, welke lens met gelijke eigenschappen in massa-produktie kan worden vervaardigd door duplikatie.

Opgemerkt wordt, dat een objektief lens die b.v. wordt toegepast als optische signaalweergeefkop in een 5 optische signaalweergeefinrichting een betrekkelijk grote numerieke apertuur bezit en dat een optische lens, bestaande uit een aantal lensstellen, soortgelijk aan de objektief lens van de microscoop, algemeen wordt toegepast. Een dergelijke objektief lens kan evenwel niet klein en licht wor-10 den uitgevoerd, zodat bij het met servobesturing focuseren onder omhoog en omlaag verplaatsing van de objektief lens een betrekkelijk grote hoeveelheid mechanische energie vereist is, waardoor de servo-inrichting groot wordt.

Het is daarom gewenst, de bovenbeschreven hologram-15 lens toe te passen als objektief lens voor een optische signaalweergeefkop. Een niet-coaxiale hologramlens is evenwel niet gewenst als objektief lens voor de optische signaalweergeefkop, en wel om de volgende redenen ;

De eerste reden is de volgende. Aangezien de objektief 20 lens op de bovenbeschreven wijze op en neer wordt verplaatst door de focuseringsservo is het noodzakelijk, dat de weergeef referentiegolfbundel tegelijkertijd evenwijdig wordt op en neer verplaatst, zodat hij steeds op de juiste wijze is gericht op het lensgedeelte van de niet-coaxiale holo-25 gramlens. In het geval van een coaxiale hologramlens is het niet noodzakelijk, de weergeefreferentiebundel tegelijkertijd te verplaatsen, aangezien de verplaatsingsrichting van de lens samenvalt met de richting van de weergeefreferentiebundel.

30 De andere reden is de volgende. Het is noodzakelijk, dat de niet-coaxiale hologramlens rond drie onderling loodrechte assen wordt geroteerd en ingesteld voor de weergeefreferentiebundel, teneinde het brandpunt van de weergeef-voorwerpsbundel op een vooraf bepaalde positie te krijgen.

35 Deze instelling is zeer gecompliceerd en zelfs nagenoeg onmogelijk, indien de numerieke apertuur van de lens groot is. De coaxiale hologramlens is nagenoeg vrij van de bovenbeschreven moeilijke instelling.

800 2 5 89 » # -7-

Het zal aan de hand van het voorgaande duidelijk zijn, dat de coaxiale hologramlens gewenst is als objek-tieflens voor een optische signaalweergeefkop.

Hoewel de wijze van registratie van de coaxiale holo-5 gramlens aan de hand van fig.3 kort beschreven is, zal hij nu meer in detail aan de hand van fig.5 worden bespro-ken. De registratievoorwerpsbundel A en de registratie-referentiebundel B, waarvan de optische assen samenvallen met een normaal op het registratieoppervlak r van het 10 holografische registratiemedium HR, zijn. gericht op een cirkelvormig gebied van het registratie-oppervlak (foto-gevoelig oppervlak) r van het hologram-registratiemedium HR voor de vorming van het coaxiale hologramlensgedeelte HL, dat bestaat uit interferentiepatronen. In dit geval 15 zijn beide bundels A en B verschaft door de van een laser of lichtbron LS afkomstige laserbundel

De opneem-voorwerpsbundel A wordt op de volgende wijze verkregen. Een deel van de laserbundel (vlakke golf) die afkomstig is van de laserbron LS, wordt via twee bun-20 delsplitsers BS1 en BS2 gericht op een moederlens (optische convexe lens) LI voor focusering op punt P (korrespon-derend met het achterste brandpunt van de lens LI) en voor divergentie daarvandaan ter verkrijging van een bol-golf (korresponderend met de registratievoorwerpsbundel A).

25 De opneem-referentiebundel B wordt op de volgende wijze verkregen. Een deel van de van. de laserbron LS afkomstige laserbundel wordt gereflecteerd door de bundelsplitser BS1, verder gereflecteerd op twee spiegels Ml en M2 en valt vervolgens op een hulplens (optische convexe lens)L2.

30 De van de lens L2 afkomstige bundel wordt gefocuseerd op een middenpunt Q op de bundelsplitser BS2 (korresponderend met het achterste brandpunt van de lens L2) , vervolgens gereflecteerd op de bundelsplitser BS2, waarna hij de moederlens LI doorloopt en dienst gaat doen als de registra-35 tie-referentiebundel B(die bestaat uit een evenwijdige vlakke golf).

In dit geval is de numerieke apertuur van de aldus vervaardigde coaxiale hologramlens IN-L afhankelijk van de -8- nuraerieke apertuur van de moederlens LI/ zodat, wanneer deze coaxiale hologramlens IN-L wordt toegepast als objek-tieflens van een optische signaalweergeefkop, het noodzakelijk is, de numerieke apertuur van de coaxiale hologram-5 lens IN-L betrekkelijk groot te kiezen. In dit geval dienen voor de lenzen LI en L2 vanzelfsprekend lenzen met een grote numerieke apertuur te worden toegepast.

Wanneer een gewone optische lens wordt gebruikt voor elk van de lenzen LI en L2, dient een lenzenstelsel, be-10 staande uit een aantal lenzen, te worden toegepast, zoals in het objektief van een microscoop. Als de numerieke apertuur groot wordt, komen de brandpunten van de lenzen LI en L2 binnen de spiegelcilinder terecht, waardoor het registreren met de coaxiale hologramlens volgens fig’. 5 onmogelijk 15 wordt.

Ter voorkoming van dit probleem, is de volgende registratiewijze met een coaxiale hologramlens met een grote numerieke apertuur voorgesteld. Een bundelsplitser wordt gericht naar een hologram-registratiemedium opgesteld, 20 een optische lens, bestaande uit een aantal lenselementen wordt aan de andere zijde van de bundelsplitser geplaatst als objektief lens, de van een laser afkomstige bundel wordt gericht op de objektief lens, de daarvan afkomstige divergerende bundel wordt gericht op het hologram-registra-25 tiemedium via de bundelsplitser als registratie-voorwerps- bundel, de laserbundel valt eveneens op een hulplens om te dienen als registratiereferentiebundel, deze registratiere-ferentiebundel wordt gereflecteerd op de genoemde bundelsplitser, en vervolgens wordt de gereflecteerde bundel op 30 het hologram-registratiemedium gericht.

Aangezien volgens deze methode de registratievoor-werpsbundel (bolgolf) van de objektieflens de bundelsplitser passeert, is hij onderhevig aan aberratie. Ter voorkoming van dit gebrek is het noodzakelijk , dat een speciale 35 objektieflens wordt toegepast voor het korrigeren van deze aberratie van de registratievoorwerpsbundel, terwijl ook een gelijke bundelsplitser bij weergave aanwezig kan zijn. Met het oog op praktische toepassing wordt hier evenwel 800 2 5 89 * * -9- niet de voorkeur aan gegeven.

Nu volgt een beschrijving van de werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens met een grote numerieke apertuur volgens de uitvinding, die vrij is van 5 de gebreken van de stand der techniek en waarmee op gemakkelijke wijze een coaxiale hologramlens kan worden vervaardigd.

Aan de hand van fig.6 volgt nu een beschrijving van een voorbeeld van de uitvinding. In dit voorbeeld wordt als moederlens (objektief lens) een niet-coaxiale hologram- 10 lens OX-L toegepast, die is vervaardigd door toepassing van een registratievoorwerpsbundel en een daarmee niet-coaxiale registratie-referentiebundel met een brekingsrendement van minder dan 100%. De werkwijze voor het vervaardigen • * van de niet-coaxiale hologramlens OX-L, en in het bijzon-15 der de registratiewijze, zal later aan de hand van fig.8 worden beschreven. De niet-coaxiale hologramlens OX-L is gevormd van een hologram-registratiemedium HR2 , bestaande uit een glassubstraat GS en een fotogevoelige laag (re-gistratielaag)K, die als deklaag is aangebracht op het glas-20 substraat GS. Op het middengedeelte van de fotogevoelige laag K is een schijfvormig, niet-coaxiaal hologramlensge-deelte HL geregistreerd, dat op later te beschrijven wijze vervolgens wordt ontwikkeld. In dit geval is de niet-coaxiale hologramlens OX-L zodanig gevormd, dat, wanneer een weergeef-25 referentiebundel (vlakke golf of bolgolf? in dit voorbeeld wordt de vlakke golf gebruikt) B' wordt gericht op het lensgedeelte HL' op de fotogevoelige laag K door het glassubstraat GS onder een hoek van ongeveer 45° met de normaal op het lensgedeelte HL', een weergeef-voorwerpsbundel A' 30 wordt weergegeven vanaf de fotogevoelige laag K, waarvan de optische as gericht langs de normaal en die is gefocu-seerd op een punt P.

In fig.6 duidt het symbool HR1 een hologram-registratiemedium aan, waarop een coaxiale hologramlens IN-L dient 35 te worden gevormd en die bestaat uit een glassubstraat GS en een fotogevoelige laag K.

De niet-coaxiale hologramlens OX-L, die dienst doet als moederlens, is gericht naar het hologram-registratiemé-A Λ Λ Λ COO

-10- dium HR1. In dit geval is de niet-coaxiale hologramlens OX-L zodanig geplaatst voor het hologramregistratiemedium HR1, dat de fotogevoelige laag K van de lens OX-L evenwijdig loopt met de fotogevoelige laag K van het medium HR1, 5 en een vooraf bepaalde afstand ten-opzichte daarvan bezit.

De laserbundel (vlakke golf) van de laserbron LS wordt gedeeltelijk gereflecteerd cp een bundelsplitser BS, verder gereflecteerd op een spiegel M, waarna de gereflecteerde bundel (evenwijdige vlakke golf) wordt gericht op 10 de fotogevoelige laag K via het glassubstraat GS van de niet-coaxiale hologramlens OX-L als weergeef-referentiebun-del B'. Vervolgens wordt vanaf de niet-coaxiale hologramlens OX-L de weergeef-voorwerpsbundel A' weergegeven, die • $ is gefocuseerd op een punt P en vanaf dat punt divergeert.

15 Deze bundel A' valt in op de fotogevoelige laag K van het hologram-registratiemedium HR1 als registratie-voorwerps-bundel A. De van de laserbron LS afkomstige laserbundel passeert gedeeltelijk de bundelsplitser BS, doorloopt vervolgens de niet-coaxiale hologramlens OX-L en valt op de.

20 fotogevoelige laag K van het hologram-registratiemedium HR1 als registratie-referentiebundel B, die coaxiaal verloopt met de registratievoorwerpsbundel A(de optische assen van de respektieve bundels A en B vallen samen). Op deze wijze wordt een schijfvormig coaxiaal hologramlensgedeelte 25 HL op het middengedeelte van de fotogevoelige laag K van het registratiemedium HR1 gevormd. Dit registratiemedium HR1 wordt vervolgens onderworpen aan een ontwikkelingspro-cede, dat later zal worden beschreven, voor vorming van een coaxiale hologramlens IN-L.

30 Aan de hand van fig.7 zal een ander voorbeeld van de uitvinding worden beschreven. In dit voorbeeld is de als moederlens dienst doende niet coaxiale hologramlens OX-L zodanig voor het hologram-registratiemedium HR1 geplaatst, dat het glassubstraat GS daarvan in contact verkeert met de 35 fotogevoelige laag K van het substraat, die op dezelfde wijze zijn gerangschikt als in fig.6. Vervolgens wordt het registreren van de coaxiale hologramlens IN-L uitgevoerd.

800 2 5 89 -11-

In dit geval worden de weergeefbundel A' en de registratie-voorwerpsbundel A gevormd door een zodanige bolgolf, dat hij divergeert vanaf een virtueel punt P.

Nu zal aan de hand van fig.8 worden beschreven, hoe 5 de als moederlens gebruikte niet-coaxiale hologramlens OX-L kan worden vervaardigd. Een registratie-voorwerpsbundel (bolgolf)A wordt gericht op de fotogevoelige laag K van het hologram-registratiemedium HR2, dat verder het glassubstraat GS omvat, zodanig, dat de optische as van de 10 bundel A samenvalt met de normaal op de fotogevoelige laag K, terwijl tevens een registratiereferentiebundel (evenwijdige vlakke golf) B wordt gericht op de fotogevoelige laag K, zodanig, dat zijn optische as de normaal .onder ongeveer 45° snijdt. Op deze wijze wordt een schijf vormig, niet.-co-15 axiaal hologramlensgedeelte HL' geregistreerd op het middengedeelte van de fotogevoelige laag K. Vervolgens wordt de fotogevoelige laag K ontwikkeld, waardoor de niet-coaxiale hologramlens OX-L wordt verkregen. In dit geval wordt de registratievoorwerpsbundel A op de volgende wijze verkre-20 gen. De van een laser LS afkomstige laserbundel (evenwijdige vlakke golf) passeert gedeeltelijk een bundelsplitser BS, valt vervolgens op een hulplens (optische lens) L2, en wordt vervolgens gefocuseerd op een punt Q (achterste brandpunt van de lens L2). De vanaf het punt Q divergerende bol-25 golf valt op een moederlens LI (objektief lens, bestaande uit een aantal lenselementen) en wordt gefocuseerd op een punt P. De vanaf het punt P divergerende bolgolf wordt gebruikt als registratie-voorwerpsbundel A.

De registratiereferentiebundel B wordt op de volgende 30 wijze verkregen. De van de laserbron LS afkomstige laserbundel wordt gedeeltelijk gereflecteerd op de bundelsplitser BS en vervolgens verder gereflecteerd op de spiegel M,

De daarvandaan gereflecteerde bundel wordt gebruikt als de registratiereferentiebundel B.

35 Een objektief lens van een microscoop met een numerie ke apertuur van b.v. 0,4 of 0,5 owrdt gebruikt voor de moederlens LI. De diameter van de apertuur van het niet-coaxia- flö O 2 5 89 -12- le hologramlensgedeelte HL' wordt bijvoorbeeld 2mm gekozen met een bedrijfsafstand van bijvoorbeeld 2,3 mm. Dienovereenkomstig bezit het coaxiale hologramlensgedeelte HL van de in fig.6 getoonde coaxiale hologramlens IN-L een aper-5 tuur van 2 mm en een bedrijfsafstand van 2,3 mm.

Als laser LS, toegepast in de voorbeelden van de figuren 6,7 en 8, kunnen de volgende lasers met de daarbij vermelde lichtgolflengte worden toegepast:

Argon -laser (^ = 4880 2) 10 Krypton-laser ( /} = 6471 2)

Kleurlaser ( = 6330 2)

He-Ne-laser (λ = 6328 2)

Het type fotogevoelige laag K van de in de figuren 6,7 en 8 van de hologram-registratiemedia HRl, HR2 wordt • * 15 gekozen in overeenstemming met de eigenschappen van de betreffende laser.

Nu volgt de beschrijving van een voorbeeld van het vervaardigen van de hologramregistratiemedia HRl,HR2 en de hologramlenzen IN-L , OX-L.

20 Een geschikte hoeveelheid laag-harder, bijvoorbeeld een waterige oplossing van gelatine, waaraan formaldehyde-glyoxal is toegevoegd, wordt op een temperatuur van ongeveer 40°C gehouden, terwijl een glassubstraat met een dikte van 1 mm en een "spinner" op een temperatuur van ongeveer 25 40°C worden gehouden. Vervolgens wordt de waterige gelatine oplossing in de vorm van een deklaag op het glassubstraat aangebracht door de spinner. In dit geval wordt de dikte van de laag waterige gelatine-oplossing op het glassubstraat zodanig gekozen, dat de dikte van de gedroogde deklaag 5mm 30 bedraagt voor het hologramregistratiemedium voor de niet- coaxiale hologramlens en 15 mm voor de coaxiale hologramlens. De als deklaag op het glassubstraat aangebrachte waterige gelatine-oplossing wordt gedroogd tot een gelatine laag, die het moedermateriaal voor de fotogevoelige laag 35 vormt.

Nu volgt een beschrijving van het procédé voor het fotogevoelig maken van de gelatinelaag.

De gelatinelaag wordt fotogevoelig gemaakt voor de blauwe of groene bundel op de volgende wijze.

800 2 5 89 -13-

De gelatinelaag wordt ondergedompeld in een waterige oplossing met 2-10 gew.% ammoniumbichrornaat gedurende ongeveer 10 minuten, vervolgens daaruit geleidelijk verwijderd, vertikaal gehouden en vervolgens in een donkere kamer ge-5 droogd.

De gelatinelaag wordt gevoelig gemaakt voor de rode bundel op de volgende wijze: Een waterige oplossing met -.3 2 gew.% ammoniumbichromaat en 1 x 10 mol per liter van de kleurstof methyleenblauw wordt aangevuld met ammonia/ 10 totdat een pH van ongeveer 10 is bereikt, waarna de gelatinelaag wordt ondergedompeld in deze waterige oplossing gedurende 10 min. en daarna gedroogd in een stromende atmosfeer met ammoniak en gedroogde stikstof.

Op de bovenbeschreven wijze wordt het hologram-regi-15 stratiemedium, bestaande uit het glassubstraat en de foto-gevoelige laag K daarop, vervaardigd.

De belichting van de fotogevoelige laag K van het hologram-registratiemedium wordt uitgevoerd op de in samenhang met de figuren 6,7 en 8 beschreven wijze. In dit ge- 20 val wordt de bestralingsenergie van de laserbundel gekozen 2 in het gebied van ongeveer 100 tot 1000 mJ/cm .

Het hologram-registratiemedium, waarvan de fotoge -voelige laag is belicht, wordt ondergedompeld in water. Wanneer de fotogevoelige laag gevoelig is voor de blauwe 25 of groene bundel, wordt hij ondergedompeld in stromend water met een temperatuur van ongeveer 20°C gedurende ongeveer een uur, en indien de fotogevoelige laag gevoelig is voor de rode bundel, wordt hij ondergedompeld in water met een temperatuur van ongeveer 40°C gedurende ongeveer 30 min.

30 Vervolgens wordt het hologram-registratiemedium ondergedom-peld in een waterige oplossing van 50% isopropanol gedurende ongeveer 10 min., vervolgens kort ondergedompeld in een waterige oplossing van 90% isopropanol gedurende enige se-konden, daarna ondergedompeld in 100% isopropanol gedurende 35 10 min., en tenslotte snel gedroogd door een warme lucht stroom. Hiermee is de ontwikkelingsbehandeling beëindigd.

De fotogevoelige laag, waarvan het moedermateriaal a η n 9«; «o -14- een gelatinelaag is, bezit vochtabsorberende eigenschappen zodat, indien geen maatregelen worden genomen, het gevaar bestaat, dat de hologramlens verdwijnt. Om dit risiko op te heffen, wordt op de in fig.9 getoonde wijze een dekglas CG 5 met een dikte van ongeveer 150^um op de fotogevoelige laag K gehecht door middel van een kunststof, die wordt gehard onder invloed van ultraviolette straling. Op deze wijze worden de hologramlenzen OX-L en IN-L vervaardigd. In de andere figuren dan fig.9 is het dekglas CG weggelaten.

10 Nu volgt een beschrijving van de wijze van vervaar diging van een coaxiale slaaf-hologramlens IN-L' onder toepassing van de op de bovenbeschreven wijze vervaardigde coaxiale hologramlens IN-L.

Zoals in fig.10 is weergegeven zijn hologram-registra-15 tiemedia HR1 en HR2 zodanig geplaatst, dat de fotogevoelige laag K van de laatste, die een coaxiale slaafhologramlens IN-L' dient te zijn , is gericht naar de fotogevoelige laag K van het medium HR1 met een brekingsrendement van 50%, en wel op een vooraf bepaalde afstand. Vervolgens wordt de 20 van een laserbron LS afkomstige laserbundel gericht op het glassubstraat GS van het hologramregistratiemedium HR1.

In dit geval wordt een deel van de bundel (50%) gebruikt als weergeefreferentiebundel B' , terwijl de rest van de bundel (50%) wordt gebruikt als registratiereferentiebundel 25 B voor het hologram-registratiemedium HR1'.

Op deze wijze wordt op basis van de coaxiale moederhologram-lens IN-L een weergeef·voorwerpsbundel A* weergegeven, die is gefocuseerd op een punt P, en dien op zijn beurt is gericht naar het registratiemedium HR1' als registratie-30 voorwerpsbundel A voor vorming van een hologramlensgedeelte HL op de fotogevoelige laag K daarvan.

Een coaxiale slaafhologramlens IN-L’ kan eveneens worden vervaardigd op de in fig.ll getoonde wijze. In dit geval verkeert de fotogevoelige laag K van het hologram-35 registratiemedium HR1' in rechtstreeks kontakt met het glassubstraat GS van de coaxiale moederhologramlens, waarbij beide hologramregistratiemedia HR1 en HR1' in dezelfde volgorde zijn geplaatst als in fig.10. In dit geval bestaan de 800 2 5 89 -15- weergeefbundel A' en de registratievoorwerpsbundel A uit bolgolven, die divergeren vanuit een virtueel punt P.

Volgens de bovenbeschreven werkwijze volgens de uitvinding kan de coaxiale hologramlens met een grote numerie-5 ke apertuur gemakkelijk worden vervaardigd.

Nu volgt een beschrijving van een optische signaal-weérgeefkop, waarin gebruik wordt gemaakt van een in schuine stand geplaatste hologramlens, vervaardigd onder toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding. 10 Aan de hand van fig.12 zal een beschrijving worden gegeven van een gebruikelijke optische signaalweergeefkop. In fig.12 verwijst het getal 1 naar een laser, b.v. een heliumneonlaser, die bijvoorbeeld P-gepolariseerd licht ·* (lineair gepolariseerd licht) in de vorm van een laserbun-15 del uitzendt. Deze bundel wordt gereflecteerd op een spie-* gel 2, waardoor hij over 90° van richting wordt veranderd en vervolgens via een bundelsplitser 3 invalt op een —^--plaat 4. Door deze --- ^— plaat 4 wordt de P-ge polariseerde laserbundel omgezet van lineair gepolariseerd 20 naar circulair gepolariseerd, welke bundel via een objek- tief lens 5 is gefocuseerd op het registratievlak van een schijfvormig optisch registratiemedium 6, waarop informa- tiesignalen, b.v. een audiosignaal, een videosignaal of dergelijke in pulskodemodulatie zijn geregistreerd in de 25 vorm van een spiraalvormig spoor, bestaande uit een rij kleine uitsparingen. Het door het registratiemedium 6 gereflecteerde licht valt via de objektieflens 5 opnieuw op de — plaat 4. Door deze plaat 4 wordt het circulair gepolariseerde licht omgezet in S-gepolariseerd licht (lineair gepolariseerd licht) en de aldus ontstane laserbundel valt op de bundelsplitser 3, die de invallende bundel in de in fig.12 laterale richting reflecteert en de gereflecteerde laserbundel binnenleidt in een als licht ontvangend element dienst doende fotodiode 7. Deze fotodio-35 de 7 geeft daardoor een uitgangssignaal af.

In de bovenbeschreven, bekende optische signaalweergeefkop wordt een optische lens, bestaande uit een aantal -16- lenselementen, evenals die welke bij een microscoop worden toegepast, gebruikt als de objektief lens 5, en deze lens 5 wordt door elektromagnetische middelen of een lineaire motor (in fig.12 niet weergegeven) langs zijn optische as 5 op en neer bewogen voor het uitvoeren van de focuserings-servo. Verder wordt voor de spiegel 2 een galvano-spiegel gebruikt, die wordt geroteerd onder besturing van de spoor-verplaatsing voor het in het algemeen bereiken van de spoor-volg-servowerking.

10 Zoals bovenbeschreven, worden volgens de stand der techniek de optische lens, bestaande uit een aantal lenselementen, als de objektief lens 5 gebruikt, zodat deze lens 5 betrekkelijk zwaar is. Op deze wijze .is voor het omhoog en omlaag verplaatsen van de optische lens 5 langs 15 zijn optische as voor de focuseringsservo een betrekkelijk . grote mechanische energie vereist, terwijl lens 5 bovendien erg duur is. Verder bestaat het risiko, dat de relatieve positie van de optische elementen met het verstrijken. van de tijd gaat veranderen, aangezien het optische 20 systeem in de ruimte is geplaatst. Op deze wijze kan niet worden voorkomen, dat bij de gebruikelijke techniek alle optische systemen een betrekkelijk grote hoeveelheid ruimte in beslag nemen.

Indien een coaxiale hologramlens, vervaardigd door 25 toepassing van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding, wordt toegepast in plaats van de objektief lens 5 van de optische signaalweergeefkop, wordt het bovenbeschreven gebrek van de stand der techniek geremedieerd.

Aan de hand van fig.13 zal nu een voorbeeld van de 30 optische signaalweergeefkop worden beschreven, waarin een hologramlens (van het coaxiale type) die is vervaardigd door toepassing van de onderhavige uitvinding, wordt gebruikt .

In het voorbeeld volgens fig.13 wordt een hologram-35 lens gebruikt als de objektief lens 5 in de bovenbeschreven bekende optische signaalweergeefkop, en de bundelsplitser 3, de —ξ— plaat 4 en de hologramlens 5 zijn met elkaar 800 2 5 89 -17- verbonden door een lichtdoorlatende (transparante) kleefstof.

In het voorbeeld volgens fig.13 wordt de bundelsplit-ser (geplariseerd-lichtbundelsplitser) 3 bijvoorbeeld op de 5 volgende wijze vervaardigd. Op elk van de hellende oppervlakken van de 45° -prisma's 3a en 3b is een uit meerdere lagen bestaande film 3c gevormd, die dienst doet voor het samenvoegen van de prisma's 3a en 3b tot de bundelsplitser 3, die een kubisch lichaam is met een doorsnede van Ongeel 10 veer 5 mm en een gewicht van 300 mg. De ~ plaat 4 bestaat uit een gestrekte film (engels:extension film) van een polymeer (b.v. polypropyleen), waarvan de dikte 15 micrometer is gekozen, welke keuze is bepaald aan de hand van de golflengte van 6328 2 van de heliumneonlaserbundel, 15 het gewicht van welke laag verwaarloosbaar is in vergelijking met die van de bundelsplitser 3.

De hologram-(objektief)lens 5 is een co-axiale holo-gramlens, die volgens de uitvinding als volgt wordt vervaardigd. B.v. wordt op het oppervlak van een vierkante 20 glasplaat of substraat 5b met een doorsnede van 5 mm en een dikte van Imm een fotogevoelige laag 5a gevormd, en wordt een schijfvormig lensgedeelte 5a' gevormd op het middengedeelte van de fotogevoelige laag 5a. In dit geval is de numerieke apertuur vanhet lensgedeelte 5a' ongeveer 25 0,4 gekozen, de bedrijfsafstand 2,3 mm en de apertuur on geveer 2mm.

De plaat 4 is door een lichtdoorlatende klevende laag 8 vastgehecht aan het ondervlak van het prisma 3b van de bundelsplitser 3, de glasplaat 5b van de coaxiale holo-30 gramlens 5 is vastgehecht aan het ondervlak van de —1— plaat 4 d.iji.v. een andere lichtdoorlatende klevende laag 8 en een glazen dekplaat 9 is aan het onderoppervlak van de fotogevoelige laag5a van de hologramlens 5 gehecht door middel van een verdere lichtdoorlatende klevende laag 8.

35

Voor de lichtdoorlatende klevende laag 8 kan een onder invloed van ultraviolette straling hardbare kleefstof (bijvoorbeeld een onder de handelsnaam photo-bond verkrijgbaar produkt) worden gebruikt, waarvan de brekingsindex -18- nagenoeg gelijk is aan die van glas.

De glazen dekplaat 9 is een vierkante glasplaat met een doorsnede van 5 mm en een dikte van 0,15 mm. Het totale gewicht van de hologramlens 5 en de glazen dekplaat 5 9 is ongeveer 70 mg en het totale gewicht van de bundel- splitser 3, de plaat 4 , de hologramlens 5 en de glazen glasplaat 9, die op de in fig.13 getoonde wijze zijn samengevoegd, is kleiner gekozen dan ongeveer 400 mg.

Verder is als lichtontvangend element 7 in dit uit-10 voeringsvoorbeeld een fotodiode toegepast, die is bevestigd aan het zijvlak van de prisma 3b van de bundelsplit-ser 3. In dit geval kan ook een lichtdoorlatende kleefstof worden toegepast voor het hechten van het lichtontvan-gende element 7 aan het prisma 3b van de bundelsplitser 3.

15 Aangezien bij de aan de hand van fig.13 beschreven op tische signaalweergeefkop de hologramlens het glazen substraat en eveneens het dekglas bezit, wordt, wanneer de fotogevoelige laag in hoofdzaak uit gelatine bestaat ter vermijding van het risiko van verdwijnen van de hologramlens 20 tengevolge van de vochtabsorberende eigenschappen van gelatine de kop gecompliceerd in constructie, terwijl hij slechts in een groot aantal produktiestappen kan worden vervaardigd.

Nu volgt de beschrijving van een ander voorbeeld van de optische signaalweergeefkop, die licht is, een eenvoudige 25 opbouw vertoont en gemakkelijk kan worden vervaardigd. In dit uitvoeringsvoorbeeld wordt een hologramlens gebruikt als de objektief lens 5 in de in fig.12 getoonde optische signaalweergeefkop en wordt de plaat 4 gebruikt als het substraat of de beschermingsplaat voor de hologram-30 lens.

Aan de hand van fig.14 zal nu een uitvoeringsvoorbeeld van het bovenstaande principe worden geschetst, waarbij de onderdelen of elementen, korresponderend met die van fig.

13, met dezelfde verwijzingssymbolen zullen worden aangeduid 35 waarbij zij niet verder zullen worden beschreven.

In het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig.14 is als objektief lens 5 een hologramlens gebruikt en is als het substraat (transparant substraat) van de hologramlens 5 de een plaat 4 toegepast. De fotogevoelige laag 5a, 800 2 5 89 -19- waarop het hologramlensgedeelte 5a' is gevormd, van de hologramlens 5 is vastgehecht aan het ondervlak van het prisma 3b van de bundelsplitser 3, door middel van de lichtdoorlatende klevende laag 8, zodanig, dat een uit één 5 geheel bestaand lichaam is verkregen. Evenals bij het uit-voeringsvoorbeeld volgens fig.13 is verder het lichtontvan-gende element 7 vastgehecht aan het zijvlak van het prisma 3b van de bundelsplitser 3, door een lichtdoorlatende stof.

Wanneer de hologramlens 5 wordt beschouwd als een o 10 enkelvoudige eenheid, kan de j-plaat worden gebruikt als dekglas 9 van het uitvoeringsvoorbeeld volgens fig.13.

De uitvinding beperkt zich niet tot de beschreven uitvoeringsvoorbeelden. Diverse wijzigingen in de onderdelen en hun onderlinge samenhang kunnen worden aangebracht,.

·» 15 zonder dat daarmee het kader van de uitvinding wordt overschreden .

800 2 5 89

Claims

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens, gekenmerkt door de volgende stappen: a) het registreren op een eerste fotogevoelige laag van een holografisch interferentiepatroon, dat ontstaat 5 door de gelijktijdige bestraling van de genoemde laag door een referentiebundel en een voorwerpsbundel, welke twee bundels niet-coaxiaal zijn, en welke laatste bundel loodrecht staat op de genoemde laag; b) het vormen van een niet-coaxiale hologramlens door 10 het ontwikkelen van de eerste fotogevoelige laag? c) het richten van een tweede fotogevoelige laag naar de genoemde niet-coaxiale hologramlens? d) het bestralen van die niet-coaxiale hologramlens door een referentiebundel voor weergave? 15 e) het tegelijkertijd bestralen van de tweede foto gevoelige laag in loodrechte richting door een weergegeven voorwerpsbundel als voorwerp vanaf de genoemde niet-coaxiale hologramlens en een referentiebundel via de niet-coaxiale hologramlens en 20 f) het ontwikkelen van de tweede fotogevoelige laag.

2. Werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat alle referentiebundels en voorwerpsbundels coherent zijn.

3. Werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale 25 hologramlens volgens conclusie 2 , met het kenmerk, dat de voorwerpsbundel wordt vervormd door het laten doorlopen van de coherente bundel van een objektief lens met een grote numerieke apertuur.

4. Coaxiale hologramlens, vervaardigd door toepassing 30 van de werkwijze volgens een der voorgaande conclusies.

5. Optische weergeefkop, waardoorheen een van een laser afkomstige laserbundel op een optisch registratiemedium wordt gericht, en waardoorheen van dat registratiemedium gereflecteerd licht aan een fotodetector wordt toege- 35 voerd, gekenmerkt door: a) een bundelsplitser; 800 2 5 89 -21- b) een —plaat; c) een coaxiale hologramlens, die is vervaardigd door een werkwijze , die de volgende stappen omvat: - het registreren op een eerste fotogevoelige laag 5 van het holografisch interferentiepatroon dat ont staat door de gelijktijdige bestraling van die laag door een referentiebundel en een voorwerpsbun-del, welke twee bundels niet-coaxiaal zijn, terwijl de laatstgenoemde bundel loodrecht op de genoemde 10 laag staat; - het vormen van een niet-coaxiale hologramlens door het ontwikkelen van de eerste fotogevoelige laag; - het richten van een tweede fotogevoelige laag naar de genoemde niet-coaxiale hologramlens; 15. het bestralen van de niet-coaxiale hologramlens door een referentiebundel voor het weergeven; - het tegelijkertijd bestralen van de tweede fotogevoelige laag in loodrechte richting door een weergegeven voorwerpsbundel als voorwerp van de niet- 20 coaxiale hologramlens en referentiebundel via de niet-coaxiale hologramlens; en - het ontwikkelen van de tweede fotogevoelige laag. en d) middelen voor het door middel van een transparante 25 kleefstof onderling hechten van de bundelsplitser, de —plaat en de coaxiale hologramlens. 4

6. Optische weergeefkop volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de coaxiale hologramlens is voorzien van een basisplaat en een beschermingsplaat.

^ 7. Optische weergeefkop volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de A -plaat tevens dienst doet als basis- 4 plaat van de hologramlens.

8. Optische weergeefkop volgens conclusie 6, met het Cl 25 kenmerk, dat de plaat tevens dienst doet als bescher mingsplaat voor de hologramlens. 800 2 5 89