DE2364516A1

DE2364516A1 - Vorrichtung zur herstellung von hologrammen

Info

Publication number: DE2364516A1
Application number: DE2364516A
Authority: DE
Inventors: Fumio Imagawa; Yoshito Tsunoda
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-01-10
Filing date: 1973-12-24
Publication date: 1974-07-11
Also published as: JPS4994347A; DE2364516C3; DE2400965A1; DE2400965B2; US3909102A; DE2400965C3; JPS5234460B2; FR2213509A1; DE2364516B2; FR2213509B1

Description

Dr.D.Thomsen PATE NTANWALTS BÜRO

W. Weinkauff τβίβωη am, 530211

Dr. I. Ruch ^ <·> η / c 1

Telex S-24303 topat 2 0 0 4 0 I

PATENTANWÄLTE

München: Frankfurt/M.:

Or. rer. nat. D. Thomsen Dipl.-Ing. W. Weinkauff

Dr. rer. nat I. Ruch (Fuchshohl 71)

8 0 0 0 München 2 Kalser-Ludwlg-Plafz 6

2 k DEZ. 1373

Matsushita Electric Industrial Company, Limited Osaka, Japan

Holographisches Aufnahmesystem

Die Erfindung betrifft im allgemeinen die Holographie und im besonderen die achsenentfernte Holographie. Noch spezieller betrifft sie die Verbesserung in der achsenentferaten Holographie, die das hochgradig redundante Aufnehmen eines zweidimensionalen Hologramms mit kontinuerlichem Ton bei auf ein Minimum verringertem Tüpfelgeräusch -ermöglicht.

Verschiedene Verfahren zum Erzeugen von achsenentfernten Hologrammen sind bekannt. Die Verwendung eines ein-

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zigen Strahles zum Beleuchten eines Objektes erzeugt ein Hologramm mit geringerer Redundanz in der aufgenommenen Information. Somit ist größere Empfindlichkeit gegen Beeinträchtigung infolge Flecken oder Staub auf der Hologrammebene vorhanden. Versuche zur Überwindung solcher Nachteile sind gemacht worden. Ein erstes bekanntes Verfahren umfaßt die Verwendung einer mattierten Glasplattenum Licht in allen Richtungen an deren. Ausgangsseite zu zerstreuen und ein Objekt mit dem diffusen Licht zu beleuchten,, Obgleich dieses Verfahren das Aufnehmen einer hochgradig redundanten visuellen Information zulaßt, wird ein zu beanstandendes Tüpfelgeräuschmuster erzeugt, weil das mattierte Glas räumlich zufällige Phaseninformation des Breitbandspektrums enthält und eine solche Phaseninformation durch die endliche Größe einer in dem Ho logramm syst em vorgesehenen Apertur aufgefangen wird. Da das Tüpfelgeräusch bei Verkleinerung der Hologrammgröße zunehmend unangenehmer wird, wird die Verwendung von mattiertem Glas zum Aufnehmen eines Hologramms hoher Dichte als nicht geeignet betrachtet. In einem zweiten bekannten Verfahren wird ein Objekt hinter einer Kombination einer Sampling-Maske und einer Phasenmaske angeordnet. Die Sampling-Maske besteht aus einem Muster einer regelmäßigen Schar kleiner transparenter !lachen. Die Phasenmaske besteht aus willkürlich angeordneten Phasenverschiebungsflachen, so daß die Hälfte der Flächen dem darauffallenden Licht eine Phasen-

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verschiebung von 180° erteilt, während die übrigen Flächen eine Phasenverschiebung von 0° ausüben. Das Objekt wird mit den ausgemusterten Lichtstrahlen beleuchtet und überträgt eine Vielzahl modulierter Strahlen auf eine Hologrammebene, Obgleich diese Anordnung für Anwendungsfälle geeignet ist, in denen die aufzunehmende Information in Form eines diskreten Bit-Musters vorliegt, ist sie zum Aufnehmen von Bildern mit kontinuierlichem Ton nicht geeignet, da Moire-Muster zwischen der Sampling-Sehar und dem Objektmuster erzeugt werden. Wenn die Größe jeder transparenten Fläche in der Sampling-Maske vergrößert wird, um den Kontrast des Moire-Streifens zu vermindern, tritt ein bedenklicher Interferenzeffekt an den Verbindungsstellen benachbarter Phasenverschiebungsflächen auf.

Erfindungsgemäß wird ein holographisches Aufnahmesystem geschaffen, das aufweist eine Lichtquelle zum Liefern eines Lichtstrahls, eine Vorrichtung zum Beugen dieses Strahles, wobei diese Beugungsvorrichtung ein holographisch aufgenommenes Sampling-Muster enthält, "um aus Vellenfronten der Ordnung Null und der ersten Ordnung bestehende, gebeugte, ausgemusterte Strahlen herzustellen, eine der Beugungsvorrichtung benachbarte Bildbildungslinse abseits der Lichtquelle, eine Lochmaske,- die an einer Ebene angeordnet ist, in der die genannten ausgemusterten Strahlen als Bild wiedergegeben werden, eine der Bildbildungslinse benachbarte HoIo-

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grammaufnahmeplatte abseits der Lichtquelle, wobei die Hologrammaufnahmeplatte und die Beugungsvorrichtung in konjugierter Beziehung mit Bezug auf die Bildbildungslinse angeordnet sind, ein Objekt-Transparentbild, das in einer ersten Öffnung der !lochmaske so angeordnet ist, daß die genannte Wellenfront erster Ordnung das Objekt-Transparentbild beleuchtet, wobei die Lochmaske eine' zweite Öffnung hat,' die so angeordnet ist, daß sie die genannte Wellenfront der Ordnung Null hindurchläßt, wodurch die Wellenfront erster Ordnung in Übereinstimmung mit der Durchlässigkeit des Objekt-Transparentbildes intensitätsmoduliert und mittels der Bildbildungs_ linse auf der Hologrammaufnahmeplatte fokussiert wird, wo sie mit der Wellenfront der Ordnung Null in Wechseiifirkung tritt, um ein Interferenzstreifenmuster des Objekt-Transparentbildes zu erzeugen.

Erfindungsgemäß wird ein Fourier-Transformations™ Hologramm erzeugt durch Aufnehmen des Interferenzstreifenmusters, das sich aus der Beleuchtung eines Paares Masken mit einem Bezugsstrahl ergibt, auf einem photographischen Film. Das Maskenpaar bestellt aus einer Sampling-Maske, die aus regelmäßig angeordneten, Iichtübertragend en Flächen oder Punkten besteht, und aus einer Phasenmaske, die aus willkürlich angeordneten Phasenverschiebungsflächen besteht, die dem darauftreffenden Licht eine beliebig zwischen

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O und 360 gewählte Phasenverschiebung erteilen, wobei jede der transparenten Flächen vollständig mit jeder der Phasenverschiebungflächen ausgerichtet ist. Beispielsweise erteilen 50% der Phasenverschiebungsflächen eine Phasenverschiebung von 180 und die übrigen Flächen eine Phasenverschiebung .von O . Das so hergestellte Hologramm dient als ein Strahlteiler und ist in einem parallelen Strahl von einer räumlich inkohärenten, breiten Lichtquelle angeordnet, um zum Beleuchten eines Objekt-Transparentbildes verwendete Sampling-Strahlen zu erzeugen. Von dem Strahlteiler ausgesandte Wellenfronten bestehen aus einer Wellenfront der Ordnung Null, einem Paar Wellenfronten -erster Ordnung und anderen Wellenfronten, die "Verzeichnungs-Terms" genannt werden, und wird von einer Sammellinse oder einer Fourier-Transformationslinse auf einer Objektebene fokussiert, die um eine Brennweite von der Linse entfernt angeordnet ist. Die Wellenfront der Ordnung Null verläuft als ein Bezugsstrahl durch eine auf der Objektebene angebrachte Öffnung. Ein Teil der Wellenfronten erster Ordnung erzeugt das rekonstruierte Bild der ursprünglichen Sampling-Naske an der Brennebene der Linse, wo ein Objekt-Transparentbild angeordnet ist. Die ausgemusterten Strahlen, die das-Objekt-Transparentbild beleuchten, werden in Übereinstimmung mit der Durchlässigkeit des Transparentbildes moduliert. Ein Hologramm wird dadurch erzeugt, daß eine zweite Fourier-

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Transformationslinse verwendet wird und die Wellenfront der Ordnung Null sowie die modulierte Wellenfront erster Ordnung auf einem photοgraphischen Film nachfokussiert werden, der an. der konjugierten Ebene oder der Bildebene des Strahlteilers mit Bezug auf das Bildbildungssystem angeordnet ist.

In der Zeichnung, zeigen:

Fig, 1 eine schematische Veranschaulichung einer Interferometeranordnung mit achromatischen Streifen nach der Erfindung;

Fig. 2 einen Grundriß einer erfindungsgemäß auf-

. gebauten Sampling-Maske; ■ .

» ■

Fig, 3 einen Querschnitt der Sampling-Maske nach nach der Linie 3-3 der Fig— 1;

Fig, 4 einen Grundriss einer Phasenmaske nach der Erfindung zur Veranschaulichung des Musters von Phasenverschiebungsflächen;

Fig. 5 einen Querschnitt der Phasenmaske nach der Linie 5-5 der Fig. 4-;

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Fig. 6 einen Grundriß der Sampling-Maske der Fig. 2, die über der Phasenmaske der Fig. 4-liegt;

Fig. 7 einen Querschnitt der übereinanderliegenden Masken der Fig. 6 nach der Linie 7-7 der Fig. 6;

Fig. 8 eine schematische Veranschaulichung eines herkömmlichen Systems zum Aufnehmen von Fourier-Transformationshologrammen der übereinanderliegenden Sampling-Maske" und Phasen-Maske der Fig. 6;

Fig. 9a und 9b Teilansichten einer Lochmaske gemäß der Erfindung;

Fig. 10 eine schematische Veranschaulichung einer Anordnung zum Herstellen von zweidimensionalen abgetasteten Laserstrahlen als räumlich inkohärente Lichtquellen; und

Fig. 11a bis 11d Darstellungen zum Veranschaulichen eines Verfahrens zum Herstellen einer kombinierten Sampling- und Phasenmaske in einer .einstückigen Konstruktion.

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Unter Bezugnahme auf die Zeichnung, im besonderen auf Fig. 1, ist als Beispiel eine Anordnung von Interferometern mit achromatischen Streifen nach der Erfindung schematisch dargestellt. Ein solches Interferometer wird im allgemeinen zum Aufnehmen von achsenentf ernten Hologrammen verwendet und ist durch seine Fähigkeit gekennzeichnet, ein scharf "begrenztes Interferenzstreifenimister auch dann zu erhalten, wenn eine räumliche Irientquelle der Art verwendet wird, die Licht mit breitem Spektrumbereich emittiert. Das im besonderen durch die Erfindung definierte Interferometer 10 umfaßt eine Lichtquelle 11 zur Aussendung eines monochromatischen, jedoch räumlich inkohärenten Strahles, eine Kollimationslinse 12, einen holographischen Strahlteiler 13» der später ausführlich beschrieben wird, eine erste und zweite Fourier-Tränsformationslinse oder Sammellinsen 14 bzw.15? eine mit öffnungen versehene Maske 16, die an einer Objektebene mit dem Abstand einer Brennweite von der Muse 14- angeordnet ist, und eine Hologrammaufnahmeplatte, die an der konjugierten Ebene des Strahlteilers 13 mit Bezug auf das Linsensystem liegt. Die Verwendung von monochromatischem Licht ist nicht erforderlich für Anwendungsfälle» in denen eine kräftige, kohärente Lichtquelle nicht verfügbar ist, wie aus der weiteren Beschreibung verständlich wird» Der Lichtstrahl von einem gegebenen Punkt der inkohärenten, breiten Lichtquelle 11 wird durch die Linse 12 aur Kollima-

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tion gebracht und dringt an der Außenseite des Strahlteilers als Wellenfront (a) der Ordnung Null und als ein Paar Wellenfronten (b) erster Ordnung heraus. Die Wellenfront der Ordnung ETuIl wird durch die erste Sammellinse 14- an einer Bezugsstrahlöffnung R fokussiert, die sich am Brennpunkt der Linse 14- "befindet, die am zentralen Teil der mit Öffnungen versehenen Maske 16 angebracht ist, und trifft auf die Hologrammaufnahmeplatte. Andererseits wird ein Teil der Wellenfronten erster Ordnung von dem unteren halben Abschnitt der mit Öffnungen versehenen Platte aufgefangen, und der anderen Wellenfront erster Ordnung wird ermöglicht, durch eine Objektapertur O zu verlaufen, die an dem oberen · halben Abschnitt der mit öffnungen versehenen Platte vorgesehen ist, in der ein aufzunehmendes Objekt-Transparentbild angeordnet ist. Daher wird dieses mit einer der Wellenfronten erster Ordnung beleuchtet, um diese in Übereinstimmung mit der Durchlässigkeit des Objekt-Transparentbildes zu modulieren. Die modulierte Wellenfront wird zum Auftreffen auf dem photographischen Film gebracht, um mit dem Bezugsstrahl zu interferieren. Der Interferenzeffekt erfolgt zwischen den zwei auf den Film auftreffenden Wellenfronten, so daß ein Hologramm erzeugt wird. Die Lichtstrahlen von anderen Punkten der -Quelle 11 erzeugen auch entsprechende Interferenzstreifen an der Hologrammebene 17. Der Streifenkontrast an der Hologrammebene wird jedoch überhaupt nicht reduziert,

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wie später ausführlich beschrieben wird. Es wird bemerkt, daß die Erfindung nicht auf eine Fourier-Holographie unter Verwendung eines Interferometers mit achromatischen Streifen begrenzt ist. Die Erfindung ist auch auf andere Arten der Holographie, wie die Fresnel-Holographie und die Bildebenenholographie, anwendbar«, Es ist verständlich, daß der Strahlteiler 13 nicht nur mit einem achsialen zur Kollimation gebrachten Strahl, sondern auch mit einem achsenentfernten zur Kollimation gebrachten Strahl beleuchtet werden kann. Daher ist die Erfindung nicht auf die Anordnung begrenzt, die dargestellt und mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben ist.

Gemäß der Erfindung wird der holographische Strahlteiler 13 folgendermaßen hergestellt? Eine Sampling-Kaske aus lichtundurchlässigem Material mit einer regelmäßigen Schar, transparenter Flächen oder öffnungen 19 wird über eine Phasenmaske 20 aus übertragendem Material gelegt, die mit diskret variierenden, willkürlich angeordneten Vertiefungen 21 versehen ist, um dem darauf fall end en Licht eine Phasenverschiebung von 180 (weiße Flächen) zu geben, während der übrige Teil (schraffierte Flächen) eine Phasenverschiebung von 0° erteilt. Die Fig. 2 bis ? veranschaulichen Teile der Sampling-Maske 18 und der Phasenmaske 20. 50% der Gesamtfläche der Phasenmaske liefern eine Phasenverschiebung von-180°, während die übrigen Flächen eine Phasenverschiebung

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von 0° hervorrufen. Die Sampling-Maske und die Phasenmaske sind so ausgerichtet, daß jede der transparenten Flächen der erstgenannten vollständig in eine diskrete Phasenverschiebungsfläche der letztgenannten fällt. Wie in Fig» 6 und 7 gezeigt ist, sieht die Kombination der beiden Masken wie eine neue Maske aus, in der das durch die Hälfte der transparenten Flächen übertragene licht einer Phasenver- ' Schiebung von 180° unterliegt, während das durch die übrigen Flächen übertragene Licht eine Phasenverschiebung von 0° erfährt.. In Fig. 8 ist die Kombination dieser Masken in der vorderen Brennebene einer Fourier-Transformationslinse 22 angeordnet und wird mit einem kohärenten, parallelen Lichtstrahl beleuchtet. Ein Bezugslicht ist so vorgesehen, daß es auf die Hologrammebene 23 fällt, so daß ein Hologramm entsteht. Es ist verständlich, daß das so erzeugte Hologramm zum Fourier-Transformationstyp gehört. Bas Fourier^Transformations-Hologramm ist in der Position des Strahlteilers 13 in der Fig. 1 angeordnet. Das Hologramm erzeugt das rekonstruierte Bild des ursprünglichen Sampling-Musters, wenn es mit einer Punktlichtquelle beleuchtet -wird. Wie zuvor im Zusammenhang mit Fig.· 1 beschrieben wurde, wird die der Punktlichtquelle entsprechende Wellenfront erster Ordnung . auf der Objektebene 0 fokussiert und beleuchtet diese, wie mit gestrichelten Kreisen in Fig. 9a in vergrößertem Maßstab zwecks Verdeutlichung gezeigt ist. In Fig. 9a und 9b ist die

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Bezugsapertur in einem Abstand 3a von der Mitte der ObJektapertur angeordnet und hat eine Breite 2a, um vollständige Trennung, der rekonstruierten Bilder zu gewährleisten.

Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung ist die Größe der Bezugsstrahlöffnung R vergrößert, wie in Fig. 9a und 9b gezeigt ist, so daß der räumlich zerstreute Strahl hindurchverlaufen kann, wobei in Verbindung damit eine Lichtquelle verwendet wird, die eine im wesentlichen quadratisch geformte Lichtemissionsfläche hat und räumlich inkohärentes Licht aussendete Diese Anordnung bewirkt auch, daß das rekonstruierte Sampling-Muster auf der Objektebene 0.verwischt wird, so daß der Umfang Jedes Flächenelementes des Musters sich nach außen auf angrenzende Flächen ausbreitet. Die Beleuchtung eines Objektes mit solchen ausgemusterten Strahlen unter Verwendung eines kombinierten Effektes der vergrößerten Bezugsstrahlapertur und des räumlich inkohärenten Strahles hat die Wirkung, ein zu beanstandendes Moire-Streifenmuster zu vermeiden, das entsteht, wenn das Objekt-Transparentbild ein wiederkehrendes Muster enthält, wie ein beim Fernsehen verwendetes Fernsehtestmuster, das wiederholt in einem Intervall auftritt₉ das nahe dem Intervall liegt, in dem das Sampling-Muster auftritt. Mit anderen Worten, diese Anordnung dient zum Vergrößern der auf den Gegenstand treffenden Liehtmenge» so daß eine größere

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Menge an .Objektinforraation aufgenommen werden kann, als wenn eine Punktlichtquelle in Kombination mit der kleinen Bezugsöffnung verwendet wird. Die Verwendung von räumlich inkohärentem Licht vermindert auch den unerwünschten Interferenzeffekt an dem Objekt. Räumlich inkohärentes Licht wird beispielsweise dadurch erhalten, daß ein kohärentes, monochromatisches Licht, wie ein Laserstrahl, durch eine rotierende Mattglasscheibe verläuft, um eine räumliche Störung der Kohärenz zu veranlassen. Ein zerstreuter Strahl stärkerer Intensität kann erhalten werden, wenn ein monochromatisches Licht zweidimensional über eine zu der Lichtrichtung senkrechte Ebene abgetastet wird. Zum Durchführen der zweidimensionalen Abtastung des Lichtes wird ein Laserstrahl mittels des Braggschen Beugungsprinzips unter Verwendung eines herkömmlichen Überschalldeflektors oder mittels einer Gruppe von rotierenden oder vibrierenden Prismenoder Linsensystemen abgelenkt, wie in Fig. 10 gezeigt ist. In Fig. 10 ist als Beispiel eine Strahlabtastanordnung schematisch dargestellt/ in der eine Laserlichtquelle 30 einen kohärenten, monochromatischen Lichtstrahl 31 emittiert, der von dem Deflektor 32 abgelenkt wird. Dieser besteht aus einer Gruppe eindimensionaler Überschallablenker^ die rechtwinklig angeordnet sind, um ein zweidimensionales Ablenksystem zu schaffen, oder aus einer Gruppe rotierender oder vibrierender Linsen- oder Prismensysteme. Der Lichtstrahl 31

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wird von einer Linse 33 auf der Ebene der Lichtemissionsöffnung 35 einer Platte 34- fokussiert, die als Lichtquellenebene dient. Der monochromatische, kohärente Lichtstrahl tastet auf diese Weise die Apertur 35 ab und tritt als räumlich inkohärenter, zerstreuter Lichtstrahl aus. Die öffnung 35 dient zur Beschränkung der Lichtmenge des austretenden Strahles und ist gegebenenfalls entbehrlich.

Aus dem vorstehenden ist ersichtlich, daß die Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Hologramm auf einer Hologrammaufnahmeplatte dadurch erzeugt wird, daß ein Objekt-Transparentbild mit einer Wellenfront erster ,Ordnung, die mittels eines holographischen Strahlteilers durch eine ■erste Fourier-Transformationslinse gebeugt ist, beleuchtet und der Wellenfront der Ordnung Hull die Wellenfront erster Ordnung überlagert wird, die von dem Objekt-Transparentbild moduliert und durch eine zweite Fourier-Transformationslinse ausgesandt wird. Obgleich jeder Punkt der Lichtquelle zu dieser Bildung individueller Interferenzstreifenmuster beiträgt, wurde gezeigt,'daß sich diese Interferenzmuster genau überlappen, so daß ein scharf begrenzter Bildkontrast des Interferenzmusters entsteht. Es ist wichtig zu bemerken, daß das erzielbare Auflösungsvermögen von der Größe der Lichtquelle und dem Sampling-Abstand oder der Anzahl transparenter Flächen pro Flächeneinheit auf der Sampling-Maske abhängt. Daher wird die Größe der Lichtquelle durch den

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Sampling-Abstand bestimmt, wie in Fig. 9b gezeigt ist.

In Anwendungsfällen, in denen eine kohärente Lichtquelle nicht leicht verfügbar ist, kann die Erfindung ein nützliches Verfahren schaffen zum Erzeugen von Hologrammen hoher Qualität, obgleich die' erzielbare Auflösung über die Gesamtfläche der rekonstruierten Bildebene wegen des breiten Spektrums der in der Aufnahmephase des Hologramms verwendeten temporalen Frequenz nicht gleichmäßig ist. Die Lichtintensität eines einzelnen Bildpunktes des aus dem fertigen Hologramm rekonstruierten Bildes ist der durchschnittlichen Lichtintensität proportional, die durch die Durchlässigkeit des entsprechenden Flächenelementes (d^j χ d^j) des Objektes moduliert wird. Der durchschnittliche Vorgang in der Aufnahmephase des Hologramms ergibt die Rekonstruktion eines Bildes mit weniger Moire-Streifen sowie mit vermindertem Tüpfelgeräusch. Die Erfindung hat den weiteren Vorteil, daß die Verwendung der räumlich zerstreuten, inkohärenten Quelle zum Beleuchten eines Objektes ermöglicht, daß die transparenten Flächenelemente der Sampling-Maske 18 in einem größeren Abstand Cd_x. - ä^) als der Aperturdurchmesser (&o) angeordnet werden können, wie in Fig. 6 gezeigt ist, so daß deshalb keine hohe Genauigkeit der Maskenausrichtung erforderlich ist. Die Verkleinerung der Größe der transparenten Flächenelemente ohne Einführung

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von Moire-Mustem in die rekonstruierten Bilder ergibt den weiteren Vorteil, daß die Beugungseffektivität in der Se— konstruktionsphase des fertigen Hologramms vergrößert wird, da das räumliche Fregtienzspektrum der Sampling-Schao? vergrößert wird.

Die Sampling-ffaske 18 und die Phasenmaske 20 können als einstückige Konstruktion unter Verwendung der Baotoätztechnik folgendermaßen hergestellt werden: Wie in Fig. 11a bis 11 d veranschaulicht ist, wird auf einem Glassulbstra"fc 40 ein dünner Film 41 aus Chrom mit einer Schar öffnungen 42, die mit einem Abstand d^ zwischen ihren Mittelpunkten angeordnet sind, niedergeschlagen. Bann wird ein Film 4-3 ans Katerial mit lichtelektrisehem Widerstand auf dem Chromfilm aufgebracht und eine Maske 44- aus transparenten Quadraten aufgedruckt, die willkürlich in gleichen Abständen angeordnet und so ausgerichtet sind, daß jede der Hälfte der öffnungen 42 vollständig in jedes der Quadrate fällt.. Bann wird die nicht exponierte Fläche in eine Ammoniumf luoridlösung getaucht, so daß nur die ^eile des Grlassubstrates, die in die nicht exponierte Fläche fallen, auf eine Siefe weggeätzt werden, die gleich der halben Wellenlänge des darauf treffenden Lichtes ist. Ba die Öffnungen in einem zum Öffnungrsdurchmesser verhältnismäßig größeren Abstand zwischen den Kitten angeordnet sind, kann die Maske 44 mit willkürlichem Muster

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mit der öffnungsmaske 41 mit geringerer Genauigkeit ausgerichtet werden. Zur Erzielung leistungsfähiger Zerstreuung des auf- den Strahlteiler treffenden Lichtes wird die Gesamtfläche der öffnungsmaske in vier willkürlich angeordnete, diskrete Phasenverschiebungsflächen geteilt, von denen jeweils eine von der anderen einen Abstand von einer viertel Wellenlänge hat. Zur Erzielung dieses Zweckes wird der Photoätzprozess dreimal in der oben beschriebenen gleichen Weise wiederholt. In dem ersten Itzprozess wird die öffnungsmaske 41 auf dem Glassubstrat 40 niedergeschlagen und mit einem Überzug eines photοempfindlichen Filmes 43 überzogen, und dann wird eine erste Phasenmaske, auf der die Hälfte ihrer gesamten lichtübertragenden', quadratisch geformten Flächen willkürlich angeordnet sind, auf den Film gebracht und einer gleichförmigen Bestrahlung unterworfen. Danach wird das Substrat auf eine Tiefe geätzt, die X/2 (n - 1) entspricht, wobei X die Wellenlänge des darauffallendes Lichtes und η der Brechungsindex des Substrates sind, so daß die geätzten Teile des Substrates dem auftreffenden Licht eine Phasenverschiebung von 90° erteilen. In dem zweiten Ätzprozess wird dasselbe Verfahren mit der Ausnahme wiederholt, daß die erste Phasenmaske durch eine zweite Phasenmaske ersetzt wird, bei der die Hälfte ihrer gesamten Quadrate willkürlich, jedoch unterschiedlich zu der Anordnung der Quadrate der ersten Maske angeordnet sind,

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so daß die geätzten Teile dem auftreffenden Licht eine Phasenverschiebung von 180 erteilen. In gleicher Weise wird in dem dritten Ätzprozess das Verfahren wiederholt, wobei die zweite Maske durch eine dritte Maske ersetzt wird, die ein unterschiedlich angeordnetes willkürliches Muster von lichtübertragenden Quadraten hat, so daß die geätzten Teile dem auftreffenden Licht eine Phasenverschiebung von 270 erteilen. Daher übt jede der vier willkürlich angeordneten Phasenverschiebungsflächen eine Phasenverschiebung von 0°, 90°, 180° bzw. 270° auf das auf treffende Licht aus. Es Wird bemerkt, daß die Phasenmaske so ausgebildet sein kann,, daß sie Phasenverschiebung bei allen gewünschten Phasenwinkeln im Bereich von 0° bis 360 der auftreffenden Lichtwellenlänge bewirkt, falls sie eine Gruppe gleicher Anzahlen von entgegengesetzt gerichteten Amplituden bilden, so daß sie einander aufheben, wenn sie an der Hologrammebene miteinander kombiniert werden. In dem oben beschriebenen Teil bilden 0° und 180° ein Paar entgegengesetzt gerichtete Amplituden, und 90° und 270 bilden ein anderes Paar.

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Claims

Patentansprüche

Holographisches Aufnahmesystem, gekennzeichnet durch eine Lichtquelle zum Liefern eines Lichtstrahls, eine Vorrichtung zum Beugen dieses Strahles, wobei diese Beugungsvorrichtung ein holographisch aufgenommenes Sampling-Muster enthält, um aus Wellenfronten der Ordnung Hull und der ersten Ordnung bestehende, gebeugte, ausgemusterte Strahlen herzustellen, eine der Beugungsvorrichtung benachbarte Bildbildungslinse abseits der Lichtquelle, eine Lochmaske, die an einer Ebene angeordnet.ist, in der die genannten ausgemusterten Strahlen als Bild wiedergegeben werden, eine der Bildbildungslinse benachbarte Hologrammaufnahmeplatte abseits der Lichtquelle, wobei die Hologrammaufnahmeplatte und die Beugungsvorrichtung in konjugierter Beziehung mit Bezug auf die BiIdbildungslinse angeordnet sind, und ein Objekt-Transparentbild, das in einer ersten öffnung der Lochmaske so angeordnet ist, daß die genannte Wellenfront erster Ordnung das Objekt-Transparentbild beleuchtet, wobei die Lochmaske eine zweite Öffnung hat, die so angeordnet ist, daß sie die genannte Wellenfront der Ordnung Null hin-. durchläßt, wodurch die Wellenfront erster Ordnung in Übereinstimmung mit der Durchlässigkeit des Objekt-Transparentbildes intensitätsmoduliert und mittels der Bildbildungs-

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linse auf der Helogrammaufnahmeplatte fokussiert wird, wo sie mit der Wellenfront der Ordnung .Null in Wechselwirkung tritt, um ein Interferenzstreifenmuster des Objekt-Trans- . parentbildes zu erzeugen.
2. Holographisches Aufnahmesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beugungsvorrichtung durch ein Verfahren hergestellt wird, daß folgende Sehritte umfaßt:

a) daß eine Sampling-Maske vorgesehen wird, die eine Schar Lichtübertragungsflächen hat;

b) daß auf die Sampling-Maske eine Phasenmaske gelegt wird, auf der willkürlich angeordnete Gruppen von im wesentlichen gleichen Anzahlen von diskret variierenden Phasenverschiebungsflächen angeordnet sind, so daß jede der genannten transparenten Flächen mit jeder der Phasenverschiebungsflächen ausgerichtet ist;

c) daß die übereinandergelegten Masken mit einem kohärenten Lichtstrahl beleuchtet werden, um ausgemusterte Lichtstrahlen herzustellen; ·

d) daß ein photographischer Film mit den ausgemusterten Strahlen belichtet wird; und

e) daß der photographische Film mit einem Bezugsstrahl belichtet wird, um darauf ein Interferenzstreifenmuster der genannten Sampling-Schar zu erzeugen„

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3. Holographisches Aufnahmesystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Interferenzstreifenmuster ein I? our i e r-Tr an s forma ti on sho logramm ist.
A. Holographisches Aufnahmesystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Linse, die sich zwischen der Lichtquelle und-der Beugungsvorrichtung zwecks Kollimation des Lichtstrahls befindet, wobei die mit Öffnungen versehene Maske in dem Abstand einer Brennweite von der Bildbildungslinse angeordnet ist.
5. Holographisches Aufnahme system nach Anspruch 2,. dadurch gekennzeichnet, daß auf der Phasenmaske eine Vielzahl Gruppen von diskret variierenden Tiefen willkürlich angeordnet ist, um eine Phasenverschiebung in dem Bereich von 0° bis $60 zu erteilen, wobei diese Gruppen jeweils komplementäre Phasenverschiebung in dem genannten Bereich haben. --.-._
6.. Holographisches Aufnahmesystern nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine räumlich inkohärente Lichtquelle ist. - - '
7· Holographisches Aufnahmesystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inkohärente Lichtquelle

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zweidimensional gestreut ist, um jeden der ausgemusterten Strahlen nach außen auf die benachbarten ausgemusterten Strahlen zu streuen.
8, Holographisches Aufnahme sys tem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inkohärente Lichtquelle durch zwexdimensxonales Abtasten einer kohärenten Lichtquelle erhalten wird.
9.. Holographisches Aufnahme syst em nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die inkohärente Lichtquelle dadurch erhalten wird, daß ein kohärenter Lichtstrahl durch ein vibrierendes Licht diffundierendes Medium verläuft.
10. Holographisches Aufnahme sys tem nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet,. daß die zweite öffnung quadratisch ausgebildet ist und eine Fläche hat, die gleich der Querschnittsflache jedes der zerstreuten ausgemusterten Strahlen ist.
11. Holographisches Aufnahme sy st em nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die übereinanderliegenden Masken durch ein Verfahren hergestellt werden, das folgende Schritte umfaßt: '

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a) daß eine erste Maske, die eine regelmäßige Schar Idchtübertragungsflächen hat, auf einem Glassubstrat niedergeschlagen wird;

b) daß die er-ste Maske mit einem photoempfindlichen Film überzogen wird;

c) daß auf dem FiIm eine zweite Maske niedergeschlagen wird, die ein komplementär willkürlich angeordnetes Muster aus lichtübertragenden und lichtundurchlässigen Flächen hat;

d) daß der Film einer gleichförmigen Bestrahlung ausgesetzt wird;

e) daß das Substrat auf eine vorbestimmte Tiefe geätzt wird; und

f) daß der photoempfindliche Film entfernt wird.
12. Holographisches Aufnahmesystem nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Maske eine Mehrzahl Masken aufweist, von denen jede eine Mehrzahl Gruppen von im wesentlichen gleichen Anzahlen von komplementär willkürlich angeordneten lichtübertragenden und richtundurchlässigen Flächen hat, wobei die genannten Schritte (b) bis (f) wiederholt werden, so daß jede der genannten Masken für jede Reihe der genannten Schritte zum Ersatz einer anderen Maske verwendet wird.

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