DE1547339C - Anordnung zur Erhöhung des Auflosungs Vermögens optischer Systeme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erhöhung des Auflösungsvermögens optischer Systeme mit einer die Höhe der übertragbaren räumlichen Frequenzen begrenzenden Aperturblende.

Ein bestimmtes optisches System überträgt nur einen bestimmten Bereich räumlicher Frequenzen. Im allgemeinen wird dieser Bereich desto größer sein, je höher die Qualität des optischen Systems ist. Der Begriff »räumliche Frequenz« ist aus der Filtertheorie der optischen Abbildung entlehnt und bezieht sich auf den Abstand zweier abzubildender Punkte. Im gleichen Zusammenhang wird unter dem Begriff Grenzfrequenz die obere Grenze des Frequenzbereiches verstanden, die ein bestimmtes optisches System vom Objekt zur Bildebene übertragen kann.

Der so definierte Begriff der Grenzfrequenz fällt mit dem in der üblichen Darstellungsweise gebrauchten Begriff Auflösungsvermögen weitgehend zusammen. Diese Tatbestände werden in der Veröffentlichung »Applied Optics«, Bd. 3, Nr. 7, September 1964, S. 1037 bis 1043, Superresolution for Nonbirefringent Objects, von A. W. Lohmann und D. P. Paris näher erläutert..

Es sind eine Reihe von Verfahren zur Erhöhung des Auflösungsvermögens optischer Systeme oder, in anderer Ausdrucksweise, zur Erhöhung der Grenzfrequenz solcher Systeme bekannt, bei denen Elemente des Systems mechanisch bewegt werden müssen. Ein derartiges Verfahren wird in der obengenannten Literaturstelle beschrieben.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Anordnung zur Erhöhung des Auflösungsvermögens optischer Systeme mit einer die Höhe der übertragbaren räumlichen Frequenzen begrenzenden Aperturblende anzugeben, bei der keine mechanisch bewegten Teile erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine Anordnung zur Erhöhung des Auflösungsvermögens optischer Systeme mit einer die Höhe der übertragbaren räumlichen Frequenzen begrenzenden Aperturblende gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß vor dem optischen System ein erstes Beugungsgitter zur Erzeugung von Summen- und Differenzfrequenzen der räumlichen Frequenzen des Beugungsgitters und des abzubildenden Objektes angeordnet ist, wobei die Richtungen der Periodizitätsachsen des Beugungsgitters und des Objektes unterschiedlich sind, daß ferner im hinteren Brennpunkt der ersten Linse eine Blende angeordnet ist, die nur die Beugungsfiguren der dem Beugungsgitter entsprechenden Raumfrequenz sowie, die Beugungsfiguren der Differenzfrequenz durchläßt, und daß ein zweites, die gleichen räumlichen Frequenzen erzeugendes und in gleicher Weise orientiertes Beugungsgitter zwischen den Linsen des optischen Systems angeordnet ist, das die räumlichen Frequenzen des zu übertragenden Bildes wiederherstellt.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Systemausganges eine vorzugsweise als Schlitzblende ausgebildete Maske zum Ausblenden störender räumlicher Frequenzen angeordnet ist.

Eine andere besonders vorteilhafte Äusführungsform des Erfindungsgedankens ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zu übertragenden Bild und der die Abbildung aufnehmenden Unterlage eine Relativbewegung stattfindet, um durch die Übertragung erzeugte periodische Störungen zu verwischen.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Erfindungsgedankens ist schließlich dadurch gekennzeichnet, daß das abzubildende Objekt Änderungen seiner Beschaffenheit, beispielsweise seiner Transparenz, nur in einer Richtung aufweist und daß diese Richtung von den Richtungen der periodischen Änderungen der besagten modulierten Elemente abweicht.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Figuren näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes dienende schematische Darstellung eines optischen Systems,

F i g. 2 ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2A und 2B Darstellung der Strahlungszustände in den verschiedenen Ebenen des in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels,

F i g. 3 eine Darstellung zur Veranschaulichung der Arbeitsweise eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels,

F i g. 3 A, 3 B und 3 C Darstellungen der Strahlungszustände in einzelnen Ebenen der Anordnung gemäß F i g. 3,

F i g. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens,

Fig. 4A, 4B, 4C und 4D Darstellungen von Strahlungszuständen in einzelnen Ebenen der Anordnung gemäß F i g. 4.

Bevor auf eine nähere Beschreibung der Erfindung eingegangen wird, werden im Zusammenhang mit der in F i g. 1 dargestellten Anordnung die Nachteile der bisher bekannten optischen Systeme beschrieben.

Die Elemente des in F i g. 1 dargestellten optischen Systems sind entlang der optischen Achse OX angeordnet. Zur Vereinfachung der Darstellungen sind zwölf zur optischen Achse senkrecht liegende Ebenen vorgesehen, die mit den Bezugszeichen Pl bis P12 bezeichnet sind. Eine nahezu punktförmige Lichtquelle 20 ist in der Ebene Pl angeordnet. Zur Vereinfachung der folgenden Erklärung wird angenommen, daß die Lichtquelle 20 monochromatisches Licht erzeugt. Ein Objekt 21 ist in der Ebene P 3, fünf Linsen Ll bis L 5 sind auf der optischen Achse OX in den Ebenen P2, P5, P1, P9 und Pll angeordnet, während der Schirm 24 in der Ebene P12 und eine Maske oder eine Blende 25 in der Ebene P 6 angeordnet ist. Die Blende 25 besteht aus undurchlässigem Material und weist in ihrer Mitte einen durchlässigen Bereich auf. Zur weiteren Vereinfachung der Darstellung wird angenommen, daß das Objekt 21 aus einem einfachen Beugungsgitter besteht. Die Richtung der periodischen Änderungen dieses Gitters ist senkrecht. Das heißt, die undurchsichtigen linienförmigen Bereiche des Objektes 21 stehen senkrecht zu einer horizontalen Achse, die als Periodizitätsachse bezeichnet wird. Die Linsen Ll bis L5 haben gleiche Brennweiten. Die Entfernung zwischen den Ebenen Pl und P 2, zwischen den Ebenen P 5 und P6, c zwischen den Ebenen P6 und Pl, zwischen den Ebenen P 9 und PlO und zwischen den Ebenen PlO und Pll sind gleich den Brennweiten dieser Linsen. Die Abstände zwischen den anderen Ebenen sind so gewählt, daß auf den Schirm 24 die Abbildung des Objektes 21 erscheint. Insbesondere sind die Abstände zwischen den Ebenen P 3 und P 5 (mit α bezeichnet), zwischen den Ebenen Pl und P 9 (mit (2/ bezeichnet) und zwischen den Ebenen Pll und P12 (mit b bezeichnet) so gewählt, daß die Gleichung a + b = 2/ gilt. Es sei noch darauf hingewiesen, daß zur Vereinfachung der Darstellung die Abstände zwischen den einzelnen Elementen der F i g. 1 nicht maßstäblich sind. Die Öffnung in der Maske 25 wird als Aperturblende des Systems bezeichnet. Durch diese Blende wird eine Vignetrierung vermieden, da der Durchmesser der Öffnung geringer als der Durchmesser der Linse L 2 ist. In vielen optischen Systemen fehlt ein die Apertur bestimmendes Element, da die Apertur in diesen Systemen durch die Eigenschaften der anderen Elemente, beispielsweise durch die äußeren Begrenzungen verschiedener Linsen, bestimmt wird. Zur Vereinfachung der Darstellung und der besseren Übersicht halber ist in diesem Ausführungsbeispiel ein besonderes die Apertur bestimmendes Element 25 vorgesehen. Es ist jedoch einzusehen, daß ein besonderes, die Apertur bestimmendes Element nicht erforderlich ist. Die Linsen L 2 und L 3 und die Blende 25 bilden ein telezentrisches optisches System, mit dessen Hilfe die vorliegende Erfindung erläutert wird. Es ist jedoch leicht einzusehen, daß die vorliegende Erfindung auch im Zusammenhang mit anderen optischen Systemen beliebiger Kompliziertheit von Nutzen ist.

Mit Hilfe des in F i g. 1 dargestellten optischen Systems wird ein Bild des Objektes 21 auf den in der

ίο Ebene P12 liegenden Schirm 24 projiziert. Dabei erscheint eine Beugungsfigur in der Ebene P 6. Das Objekt 21 ist dabei so ausgeführt, daß die in der Ebene P 6 erscheinende Beugungsfigur aus einer Reihe von Punkten besteht. Dieses Beugungsgitter ist weiterhin so ausgebildet, daß die Beugungsmaxima erster Ordnung vorherrschen, was beispielsweise bei einem Sinusgitter der Fall ist. Es erscheinen daher drei Punkte in der Ebene P 6, die auf einer horizontalen Geraden liegen. Diese Gerade ist mit der Periodizitätsachse des Objektes 21 parallel. Der Abstand zwischen den Punkten in der Ebene P 6 hängt von der räumlichen Frequenz, d. h. von dem Abstand der undurchsichtigen Linien des Objektes 21 ab. Hat das Gitter eine hohe räumliche Frequenz, d. h., liegen die undurchsichtigen Linienbereiche sehr nahe aneinander, so liegen die Punkte in der Ebene P 6 weiter auseinander, während bei einer niedrigen räumlichen Frequenz, d.h., bei größeren Abständen zwischen den undurchsichtigen Bereichen des Gitters die Punkte näher beieinanderliegen. Die Ausnehmung in der Blende 25 hat einen vorgegebenen Durchmesser, so daß bei einer zu hohen räumlichen Frequenz des Gitters 21 die auf Maxima der ersten Ordnung beruhenden Punkte in der Ebene P 6 außerhalb dieser Öffnung liegen, so daß kein Licht mit Informationsinhalt durch die Ebene P 6 zum Schirm 24 übertragen werden kann. Es wird dabei zwar das Licht der Maxima nullter Ordnung der Beugungsfigur übertragen, dieses Licht enthält aber keinerlei Informationen. Die Frequenz des Objektes 21, die den durch die Maxima erster Ordnung in der Ebene P 6 erzeugten Punkten entsprechen, deren Abstand größer als der Durchmesser der Blendenöffnung ist, wird als die obere Grenzfrequenz des optischen Systems bezeichnet. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übertragung von räumlichen Frequenzen, die oberhalb der Grenzfrequenz des Systems liegen.

Eine erste einfache Ausführungsform des Erfindungsgedankens wird in F i g. 2 wiedergegeben. Das in dieser Figur dargestellte optische System ist dem in F i g. 1 dargestellten ähnlich. Es sind jedoch zusätzliche Elemente vorgesehen, die es ermöglichen, ohne Vergrößerung der Blendenöffnung in der Ebene P 6 ein breiteres Frequenzband als mit der in der F i g. 1 dargestellten Anordnung zu übertragen. Diese zusätzlichen Elemente sind Beugungsgitter 26 und 27, die in den Ebenen P 4 und P 8 liegen. Die Beugungsgitter 26 und 27 haben eine Periodizitätsachse, die mit der Periodizitätsachse des Objektes 21 in der Ebene P 3 einen Winkel von 45° einschließt. Die Abstände zwischen den Ebenen P 4 und P 5 und den Ebenen P 7 und P 8 sind gleich der mit / bezeichneten Brennweiten der Linsen, wobei ein Bild des Elementes 26 auf dem Element 27 erzeugt wird. Bei den dargestellten Beugungsgittern handelt es sich der Einfachheit halber um Gitter, bei denen die Maxima der ersten Ordnung vorherrschen. Wie noch im einzelnen zu erläutern sein wird, gestattet die gemeinsame Wir-

kung der Beugungsgitter 26 und 27 die Übertragung eines breiteren räumlichen Frequenzbandes.

Die Anordnung gemäß F i g. 2 weist auch eine zusätzliche Maske 28 auf, die in der Ebene PlO angeordnet ist. Die in der Ebene P10 angeordnete Maske besteht aus undurchsichtigem Material und weist einen relativ schmalen durchsichtigen horizontalen Schlitz auf. Wie noch später erläutert wird, dient diese Maske dazu, die Abbildung des Objektes in einer zur Periodizitätsachse senkrechten Richtung zu verwischen.

Zur Verdeutlichung dieser Vorgänge wird die in der Ebene P6 auftretende Beugungsfigur in Fig. 2A und die in der Ebene P10 auftretende Beugungsfigur in der Fig. 2B vergrößert dargestellt. Die Objekte 21 und 26 erzeugen in der Ebene P 6 eine Beugungsfigur, die folgende Elemente enthält:

a) Eine vom Objekt 21 allein erzeugte Beugungsfigur;

b) eine vom Objekt 26 allein erzeugte Beugungsfigur;

c) die Beugungsfigur eines Objektes, dessen räumliche Frequenzen gleich der vektoriellen Summe der räumlichen Frequenzen der Objekte 21 und 26 sind;

d) die Beugungsfigur eines Objektes, dessen räumliche Frequenzen gleich der vektoriellen Differenz zwischen den räumlichen Frequenzen der Objekte 21 und 26 sind.

Die diese Figuren bildenden Punkte sind in Fig. 2A dargestellt. Die Punkte B und B' stellen eine Beugungsfigur dar, die durch das Objekt 21 allein erzeugt würde. Es wird darauf hingewiesen, daß diese Punkte sich außerhalb der Öffnung in der Maske 25 befinden. Die Punkte C und D stellen eine Beugungsfigur dar, die durch die Maske 26 allein dargestellt würde. Die Punkte A, A', C und D' stellen die vektoriellen Summen- und Differenzfrequenzen dar. C" stellt die Vektorsumme von B und C dar, wobei A die Vektorsumme von C und B' ist. D' ist die Vektorsumme von D und B', und A' ist die Vektorsumme von D und B. Die vektorielle Addition der Frequenzen B und C zur Erzeugung des Punktes C wrid in der Fig. 2A durch die dickpunktiert dargestellten Pfeile (Vektoren) in Richtung auf die Punkte B, C und C dargestellt. Die durch die Punkte A, A', C und D dargestellten Verbindungen können abwechselnd als Differenzfrequenzen dargestellt werden. Beispielsweise ist der Vektor A die vektorielle Differenz zwischen C-B.

Es wird darauf hingewiesen, daß die mit C, D, A und A' bezeichneten Punkte innerhalb der Öffnung in der Maske 25 liegen. Das durch die Punkte A, A', C und D verlaufende Licht enthält die gesamte zur Rekonstruktion des Bildes des Objektes 21 erforderliche Information. Die Frequenz und die Orientierung des Gitterelements 26 müssen so gewählt werden, daß sich die ergebenden, die Bildinformation enthaltenden Summenfrequenzen (das sind die Frequenzen A und A') innerhalb der öffnung der Blende verlaufen. Bestimmte Werte betreffend die Richtung und die Frequenz des Gitters und die dabei erreichten Verbesserungen werden weiter unten wiedergegeben.

Die in der Ebene PlO auf auftretende Beugungsfigur ist das Ergebnis der Summe der durch die Ebene P 6 hindurchtretenden Frequenzen und der durch das Element 27 erzeugten räumlichen Frequenzen. Die durch das Element 27 bedingten Frequenzen bestehen aus der Frequenz dieses Elements und den vektoriellen Summen dieser Frequenz mit jeder der anderen vorhandenen Frequenzen. Auf diese Weise werden in der Ebene P10 Punkte erzeugt, die den Punkten A und A', C und D entsprechen, da diese Frequenzen in den Licht, das durch die Ebene P 6 hindurchtritt, enthalten ist. Es treten jedoch keine

ίο Punkte auf, die den Punkten B, B', D' und C entsprechende Frequenzen enthaltende Licht nicht durch die Ebene P 6 hindurchtreten konnte. Außer den den Punkten A, A', C und D entsprechenden Punkten treten noch weitere Punkte in der Ebene PlO auf, die durch die räumlichen Frequenzen des Beugungsgitters 27 selbst und der vektoriellen Summe und Differenz zwischen der Frequenz dieses Gitters und der den Punkten A, A', C und D entsprechenden Frequenzen entstehen.

Da die Frequenz und die Orientierung des Beugungsgitters 27 gleich der Frequenz und Orientierung des Beugungsgitters 26 ist, werden die durch das Beugungsgitter 27 selbst eingeführte Frequenzen darstellenden Punkte von den Punkten C und Ό überlagert. Die folgenden vier durch die vektoriellen Summen- und Differenzfrequenzen erzeugten Punkte erscheinen zusätzlich in der Ebene PlO:

a) Der durch die räumliche Frequenz erzeugte Punkt E', der auf der vektoriellen Summe der die Punkte A und D erzeugenden räumlichen Frequenzen beruht;

b) der durch die räumliche Frequenz erzeugte Punkt E, der auf der vektoriellen Summe der die Punkte A' und C bewirkenden räumlichen Frequenz beruht;

c) der auf der räumlichen Frequenz beruhende Punkt F', der auf der vektoriellen Summe der die Punkte A' und D bewirkenden räumlichen Frequenzen beruht;

d) der auf der räumlichen Frequenz beruhende Punkt F, der auf der die Punkte A und C bewirkenden räumlichen Frequenzen beruht.

Die Blende 28 bewirkt, daß die Ebene PlO nur in den Punkten E und E' von Licht durchsetzt werden kann. Es wird darauf hingewiesen, daß die Punkte E und E' die gleiche Lage wie die Punkte B und B' in der Ebene P 6 haben. Daher ist das auf dem Schirm 24 erscheinende Bild eine genaue Abbildung des Objektes 21.

In F i g. 2 wird, wie schon vorhin erwähnt, ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Vereinfachungen beziehen sich auf die Tatsache, daß die Lichtquelle 20 eine punktförmige monochromatische Lichtquelle ist und daß das Objekt 21 mit kohärentem parallelem Licht beleuchtet wird. Darüber hinaus besteht das Objekt 21 aus einem einfachen Beugungsgitter. Es wird im folgenden noch gezeigt, wie die Erfindung auch auf Objekte mit jeder beliebigen Veränderung der Transparenz ausgedehnt werden kann. Es ist jedoch zu bemerken, daß nur Objekte mit Veränderungen der Transparenz in einer Richtung übertragen werden können.

In F i g. 3 wird eine Anordnung wiedergegeben, die es erlaubt, ein relativ kompliziertes Objekt 29 von der Ebene P 3 zur Ebene P12 zu übertragen. Aus

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dieser Figur geht auch hervor, weshalb die Apertur- der Maske 36 in der Ebene P 6 gebildet wird. Wie im blende des Systems es unmöglich macht, ein genaues zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfin-Abbild des Objektes zu übertragen. Das System ge- dung ist auch das Beugungsgitter 36 so ausgebildet, maß F i g. 3 enthält die gleiche Linsenanordnung wie daß die Maxima der ersten Ordnung vorherrschen, die in den vorherigen Figuren dargestellten Systeme. S Auf diese Weise erscheinen an Stelle eines Lichtin der Ebene P 6 ist ebenfalls eine Aperturblende 25 punktes in der Darstellung nach Fig. 3B.jeweils drei vorgesehen. Das Objekt 29 weist Veränderungen sei- Lichtpunkte in der Beugungsfigur gemäß der ner Transparenz nur in X-Richtung auf. Diese Trans- Fig. 4B. Da die tatsächliche Beugungsfigur aus parenzänderungen des Objektes 29 in X-Richtung einem Punktkontinuum besteht, besteht die tatsächwerden in der Fig. 3A dargestellt, in der die Trans- ίο liehe Beugungsfigur auf Grund des Vorhandenseins parenz des Objektes 29 über der X-Achse aufgetra- der Maske 36 aus drei Punktkontinua. Es wird dargen ist. Im folgenden wird die Achse, in deren Rieh- auf hingewiesen, daß diese drei Kontinua gegeneintung sich die Transparenz des Objektes 29 verändert, ander in X-Richtung verschoben sind. Das hat zur d. h. die X-Achse, als Periodizitätsachse des Objektes Folge, daß die Information der gesamten Beugungs-29 bezeichnet. 15 figur durch die kleine Öffnung der Maske 25 gelangt,

Das Objekt 29 erzeugt eine Beugungsfigur in der obwohl die Randbereiche der mit G bezeichneten

Ebene P 6. Da das Objekt 29 ein Kontinuum von Figur und der rechte bzw. der linke Teil der mit /

räumlichen Frequenzen enthält, erscheint in der bzw. mit H bezeichneten Figur diese Maske nicht

Ebene P 6 an Stelle einer Mehrzahl von Punkten ein durchsetzen können. Es ist aber zu ersehen, daß

Lichtstreifen. Die Intensität dieses Lichtstreifens ver- 20 durch die seitliche Versetzung der Beugungsfiiguren

ändert sich in Längsrichtung als Funktion der im H, G, J bewirkt wird, daß sowohl der rechte, der

Objekt 29 enthaltenen räumlichen Frequenzen. Die in mittlere und der linke Bereich der Beugungsfiguren

Fi g. 3 dargestellte räumliche Verteilung der Licht- im Bereich der Öffnung der Maske 25 liegen.

Intensitäten ist nur beispielsweise und stellt keine Die Randbereiche der Figuren / und H entspre-

genaue Wiedergabe der Frauenhofer-Figuren eines 25 chen den in Fig. 2A dargestellten Punkten A und

Objektes mit der in Fig. 3 A dargestellten Transpa- A'. Diejenigen Teile der Beugungsfigur, die durch die

renzverteilung dar. Die genaue Form mit der von Ebene P 6 hindurchtreten, enthalten die ganze zur

einem bestimmten Objekt erzeugten Beugungsfigur Erzeugung eines genauen Abbildes des Objektes 29

wird durch die Fouriertransformation und die Trans- erforderliche Information. Diese Information liegt

parenzverteilung des Objektes bestimmt. 30 aber wegen des Vorhandenseins des Beugungsgitters

Die Anwesenheit der Maske 25 bewirkt, daß nur 36 in modulierter Form vor. Sie wird durch das Beu-

ein Teil des Beugungsbildes durch die Ebene P 6 hin- gungsgitter 37, wie im Zusammenhang mit der Be-

durch übertragen wird. Die Maske 25 verhindert, Schreibung des ersten Ausführungsbeispiels gezeigt,

daß die Randbereiche (die Informationen mit hohen demoduliert. Dieses Beugungsgitter bewirkt, daß die

Frequenzen enthalten) durch die Ebene P 6 übertra- 35 in der Ebene PlO auftretenden Beugungsfiguren alle

gen werden, so daß das in der Ebene P12 erzeugte in der Ebene P 6 vorliegenden räumlichen Frequen-

BiId kein genaues Abbild des Objektes 29 ist. In zen, die durch die Maske 37 eingeführten Frequen-

F i g. 3 C wird die räumliche Lichtverteilung der Ab- zen und die vektoriellen Summen und Differenzen

bildung entlang der X-Achse wiedergegeben. Aus dieser Frequenzen enthalten. Dieser Tatbestand ist

dieser Figur ist eine Verschlechterung der Abbildung 40 aus der Fig. 4C ersichtlich, die der Fig. 2B im

auf Grund des Verlustes der höheren räumlichen ersten Ausführungsbeispiel entspricht. Es wird darauf

Frequenzen zu ersehen. Diese Erscheinung kann man hingewiesen, daß in Fig. 2B die mittlere Gerade

bei jedem optischen System beobachten, bei dem ver- drei Punkte, die darunter- und darüberliegenden

sucht wird, ein Bild zu übertragen, dessen räumliche horizontalen Geraden zwei Punkte und die oberste

Frequenzen oberhalb der räumlichen Grenzfrequen- 45 und unterste Gerade jeweils einen Punkt aufweisen,

zen des übertragenden Systems liegen. Die Gründe für das Vorliegen jeder dieser Punkte

In der Anordnung nach F i g. 4 sind die Beugungs- wurden im vorgehenden erläutert. In ähnlicher Weise

gitter 36 und 37 in den Ebenen P 4 und P 8 angeord- weist in F i g. 4 C die mittlere Gerade die vollständige

net. Die Periodizitätsachsen der Beugungsgitter 36 Beugungsfigur auf (entsprechend den drei Punkten in

und 37 sind zueinander parallel und schließen mit der 50 Fig. 2B), während die darüber- und darunterliegen-

Periodizitätsachse des Objektes 29 einen Winkel ein. den Geraden jeweils zwei Drittel der vollständigen

Wie im zuerst beschriebenen Ausführungsbeispiel ist Figur (entsprechend den zwei Punkten in Fig. 2B)

in der Ebene PlO eine Schlitzblende angeordnet, die und die obersten und untersten Geraden jeweils ein

verhindert, daß unerwünschte Signale zur Ebene P12 Drittel der Figur (entsprechend einem Punkt in

gelangen. In Fig. 4A wird die räumliche Verteilung 55 Fig. 2B) aufweisen.

der Transparenz des Objektes 29 in Richtung der Die Maske 28 bewirkt, daß nur bestimmte Teile

X-Achse und in Fig. 4C die Verteilung der Hellig- der Beugungsfigur durch die Ebene PlO hindurchtre-

keit des Bildes in der Ebene P12 in Richtung der ten können, wodurch ein genaues Abbild des Objek-

X-Achse dargestellt. Durch das Vorhandensein der tes 29 auf dem Schirm 24 erzeugt wird. Die durch

Beugungsgitter 36 und 37 ist die Fig. 4 Dim wesent- 60 die Maske 28 unterdrückten Frequenzen weisen

liehen gleich der Fig. 4A, woraus hervorgeht, daß Komponenten auf, die von der X-Richtung abwei-

ein genaues Bild des Objektes 29 in der Ebene P12 chen. Diese zusätzlichen Komponenten wurden durch

erscheint. das Vorhandensein der Masken 36 und 37 eingeführt.

Aus den Fig. 4B und 4C kann entnommen wer- Die Maske 28 stellt nur eine Möglichkeit dar, diese den, weshalb das optische System ein Bild übertragen 65 von der X-Richtung abweichende Komponente entkann, dessen räumliche Frequenzen über der norma- haltenden räumlichen Frequenzen zu unterdrücken, len Grenzfrequenz des Systems liegen. In Fig. 4B ist Andere Verfahren zur Verwischung dieser störenden die Beugungsfigur dargestellt, die durch die Wirkung Komponenten bestehen in der Verwendung von

Zylinderlinsen oder eines photogräphischen Filmes, der während der Aufnahme senkrecht zur .Y-Richtung bewegt wird. Die in den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen verwendeten Elemente zur Modulation und Demodulation des die Bildübertragung bewirkenden Lichtes sind Beugungsgitter.

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Bei Verwendung einer flächenhaftenden Lichtquelle können bestimmte Schwierigkeiten vermieden werden, wenn die Entfernungen und die Brennweiten so gewählt werden, daß das modulierende Element und das ursprüngliche Objekt (bzw. dessen Abbildung) im wesentlichen in der gleichen Ebene liegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Erhöhung des Auflösungsvermögens optischer Systeme mit einer die Höhe der übertragbaren räumlichen Frequenzen begrenzenden Aperturblende, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem optischen System (L 2, L 3, LA, LZ) ein erstes Beugungsgitter (26 bzw. 36) zur Erzeugung von Summen- und Differenzfrequenzen der räumlichen Frequenzen des Beugungsgitters (26 bzw. 36) und des abzubildenden Objektes (21 bzw. 29) angeordnet ist, wobei die Richtungen der Periodizitätsachsen des Beugungsgitters (26 bzw. 36) und des Objekts (21 bzw. 29) unterschiedlich sind, daß ferner im hinteren Brennpunkt der ersten Linse (L2) eine Blende (25) angeordnet ist, die nur die Beugungsfiguren (C, D) der dem Beugungsgitter (26) entsprechenden Raumfrequenz sowie die Beugungsfiguren (A, A') der Differenzfrequenz durchläßt, und daß ein zweites, die gleichen räumlichen Frequenzen erzeugendes und in gleicher Weise orientiertes Beugungsgitter (27 bzw. 37) zwischen den Linsen (L 3, L 4) des optischen Systems angeordnet ist, das die räumlichen Frequenzen des zu übertragenden Bildes (E, E') wieder herstellt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe des Systemausganges eine vorzugsweise als Schlitzblende ausgebildete Maske (28) zum Ausblenden störender räumlicher Frequenzen angeordnet ist.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zu übertragenden Bild und der die Abbildung aufnehmenden Unterlage eine Relativbewegung stattfindet, um durch die Übertragung erzeugte periodische Störungen zu verwischen.

4. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das abzubildende Objekt (21 bzw. 29) Änderungen seiner Beschaffenheit, beispielsweise seiner Transparenz nur in einer Richtung aufweist und daß diese Richtung von den Richtungen der periodischen Änderungen der besagten modulierenden Elemente (26 bzw. 27) abweicht.