DE2217899C2 - Abbildendes optisches Element - Google Patents

Description

Objektivs nach der Erfindung, F i g. 3 eine erläuternde Figur,

Fig.4, 5 und 6 verschiedene Formen des Betriebs eines erfindungsgemäßen Objektivs und

Fig.7 ein Beispiel einer Vorrichtung, mit der die Herstellung eines Objektivs nach der Erfindung möglich ist

F i g. 1 zeigt das Schema einer Vorrichtung, die für die Herstellung einer holographischen Sammellinse klassierter Art verwervdet wird. Ein kohärentes paralleles Lichtbündel 1, das von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Laserquelle abgegeben wird, wird von einem Sirahlenteiler 2 in zwei parallele Bündel 10 und 11 zerlegt, aus denen Objektive 200, 210 und 211 zwei Kugelwellen bilden, nämlich eine Kugelwelle 20, die zentrisch zu einem Punkt C₀ ist, und eine Kugelwelle 21, die zentrisch zu einem Punkt Ci ist Mit einer halbreflektierenden Platte 3 ist es möglich, diese beiden Wellen zur Interferenz zu bringen. Eine lichtempfindliche Vorrichtung 4, beispielsweise eine photographische Platte, ermöglicht die Aufzeichnung der so erzeugten Inierferenzstreifen.

Im Interferenzbereich ist der geometrische Ort der Punkte, die gleichen Werte der Lichtintensität entsprechen, eine Schar von Rotations-Ellipsoiden mit den Brennpunkten Co und Q, die nach der Aufzeichnung in dem lichtempfindlichen Medium aus diesem ein dreidimensionales Gitter von halbdurchlässigen Spiegeln ausschneiden.

Wenn die Dicke des Mediums einige Wellenlängen der verwendeten Strahlung nicht überschreitet, ist der Dickeneffekt vernachlässigbar, und das Gitter kann als zweidimensionales gezontes Gitter angesehen werden, das, je nach der angewendeten Behandlung, aus konzentrischen Ringen mit veränderlicher Lichtdurchlässigkeit oder mit veränderlichem Brechungsindex gebildet ist und eine klassische holographische Linse darstellt

je größer jedoch die Dicke des lichtempfindlichen Mediums in bezug auf die Wellenlänge wird, um so größer wird die .Vinkelselektion, die auf dem Braggschen Effekt beruht und sich aus den Mehrfachreflexionen an der Folge der so gebildeten durchlässigen Spiegel ergibt Eine dicke holographische Linse weist also gegenüber den klassischen dünnen holographischen Linsen zwei wichtige Unterschiede auf. Einerseits liefert sie nicht mehr drei gebeugte Bündel, sondern ein einziges, wodurch Lichtwirkungsgrade in der Nähe von 100% erhalten werden kennen. Andererseits ist ihr Bildfeld um so mehr beschränkt, je größer ihre Dicke ist. Das gebeugte Bündel löscht sich nämlich aus, sobald sich die punktförmige Quelle von den Punkten Co oder C\ entfernt, also von den Zentren der Kugelwellen, die zur Bildung der Linse gedient haben; eine dicke holographische Linse überträgt also das Licht nur in der unmittelbaren Nähe der Punkte, an denen die Stigmatismus-Bedingungen erfüllt üind.

Eine dünne holographische Linse weist also einen geringen Lichtwirkungsgrad und ein ausgedehntes Bildfeld auf, ist aber mit beträchtlichen Aberrationen behaftet. Durch Vergrößerung ihrer Dicke erhöht man den Lichtwirkungsgrad, und man engt das Bildfeld auf den Bereich ein, in dem die Stigmatismus-Bedingungen erfüllt sind.

Bei der Erfindung werden diese Eigenschaften von dicken holographischen Linsen dazu ausgenutzt, ein holographisches Objektiv mit großem Lichtwirkungsgrad, hoher Auflösung and ausgedehntem Bildfeld dadurch zu schaffen, daß im Innern eines dicken Materials eine beträchtliche Anzahl von Elementarlinsen überlagert werden, von denen jede einem besonderen Bereich des Bildfelds zugeordnet ist

s Fig.2 zeigt die Schnittansicht eines nach der Erfindung ausgeführten Objektivs, wobei des leichteren Verständnisses wegen die Anzahl der dicken holographischen Eiementarlinsen auf zwei beschränkt ist In dem Medium 4 der Dicke e sind zwei Interferenzstrei-

to fengitter in Form der Änderungen des Realteils oder des Imaginärteils des Index aufgezeichnet worden; in der Zeichnung sind nur die Orte der maximalen Änderungen des Index dargestellt Das die erste Elementarlinse bildende Interferenzstreifengitter 40 ist durch die Schnittflächen zwischen dem Medium 4 und einer Schar von Rotations-Ellipsoiden 50 mit den Brennpunkten CjJ. C? gebildet wobei CjJ und Cf die Zentren der Kugelwellen sind, deren aufgezeichnete Interferenzen das Gitter 40 bilden. In gleicher Weise ist das die zweite Elementarlinse bildende zweite Interferenzstreifengitter 41 durch eine Schar von Rotations-E-'üpsoiden 51 mit den Brennpunkten C^und C\ gebildet, «'obei Cjund C) die Zentren der Kugelwellen sind, welche die Aufzeichnung des Gitters 41 ermöglicht haben. Die Punkte Cg

C^ einerseits und C?,· Cj andererseits liegen jeweils in

einer von zwei Ebenen Pq, P\, die parallel zu den beiden das lichtempfindliche Medium begrenzenden Ebenen liegen.

Die beiden Punkte Cg; Cj sind bei der Aufzeichnung

des Gitters so gewählt worden, daß der Winkel zwischen den beiden Richtungen O—C JJ und O—C\ (wobei O der Schnittpunkt der Mittelebene des lichtempfindlichen Mediums mit den Geraden CjJ-C? oder C₀- C \ ist) größer als ein Wert ΔΘ ist; dieser Wert ΔΘ entspricht der Winkelselektion, die infolge des Braggschen Effekts von der Gesamtheit der halbdurchlässigen Spiegel bewirkt wird, die dem in dem dicken Medium aufgezeichneten Interferenzstreifengitter entsprechen. Der Wert des Winkel ΔΘ ist umgekehrt proportional zu der Dicke e des lichtempfindlichen Mediums.

Uv.ter diesen Bedingungen liefert die von dem Interferenzstreifengitter 40 gebildete Linse von jedem Quellenpunkt SjJ, der auf einer Fläche Σ {J lieg;, die durch die Schnittlinie zwischen der Ebene F₀ und dem Rotationskegel mit der Achse O—C$ und dem Scheitelwinkel ΔΘ begrenzt ist, ein Bild 5?, das in der Ebene P\ liegt, und zwar so, daß die Punkte S% O und 5? in einer Linie liegen. Die Entsprechung zwischen den

Punkten S |J und 5 f erfüllt die Stigmatismus-Bedingungen, wenn sie mit dem Punktepaar CjJ, Cfzusammenfallen, und sie entfernt sich davon um so weniger, je näher die Gerade Sjj-Sf bei der Geraden Cy-C] liegt Dagejwj liefert die hier von dem Gitter 41 gebildete zweite Linse, im Unterschied zu einer dünnen holographischen Linse, von diesem gleichen Quelienpunkt Sgkein Bild; der Punkt 5b Hegt nämlich außerhalb der Braggschen Sclektionszone der Linse 41, welche die Fläche ΣI ist, die von der Schnittlinie zwischen der Ebene Po und dem F.otationskegel mit dem Scheitelwinkel ΔΘ und dsr Achse O— C^begrenzt ist

Wenn mit Z? die Fläche bezeichnet wird, die durch die Schnittlinie zwischen der Ebene I\ und dem Rotationskegel mit der Achse C%— O— C? und dem Scheitelwinkel ΔΘ begrenzt ist, ist zu erkennen, daß die von dem InterferenzsUeifengitter 40 gebildete Elementarlinse unter Bedingungen, die in der Nähe der Stigmatismus-Bedingungen liegen, die beiden Flächen

' Σ% und Σΐ einander zuordnet, unter Ausschluß aller übrigen Punkte der Ebenen P₀ und P\. In gleicher Weise werden die beiden Flächen Σ\ und Σ\ von der Elementarlinse 41 einander zugeordnet.

Es ist offensichtlich, daß in der Praxis ein Objektiv eine große Anzahl von Elementarlinsen nach Art der Elementarlinse 40 enthalten kann, die Elementarflächen Σ ξ und Σ" einander paarweise zuordnen. Die Elementarflächen Σξ liegen so nebeneinander, daß das für das Objektiv geforderte Bildfeld bedeckt wird.

Die Anzahl η der Elementarlinsen, aus denen sich das Objektiv zusammensetzt, ist nur durch die maximale Änderung ΛΛ/des Index begrenzt, die das lichtempfindliche Medium noch aufzeichnen kann. Für jede Elementarlinse ist nämlich, damit sie einen ausreichenden Lichtwirkungsgrad aufweist, eine elementare Indexänderung von ON erforderlich, was für die Gesamtheit der η Elementarlinsen die folgende Gesamtindexänderung ΔNzur Folge hat:

ΔΝ~η-ON

Die Aufzeichnung der Interferenzstreifen erfolgt vorzugsweise in Form von Änderungen des Realteils des Index des lichtempfindlichen Mediums (oder Änderungen des Brechungsindex), wodurch es möglich ist, für das Objektiv Gesamtlichtwirkungsgrade zu erzielen, die in der Nähe von 1 liegen, während die Aufzeichnung in Form von Änderungen des Imaginärteils des Index (oder Änderungen des Übertragungsfaktors) diese Gesamtwirkungsgrade auf einige Prozent beschränkt.

Beispielsweise kann man, um diese Aufzeichnung in Form von Änderungen des Brechungsindex zu erhalten, das klassiche Verfahren gebleichter Gelatine anwenden; eine dicke photographische Emulsion wird nach dem Belichten und Entwickeln einer Chlorierungsbehandlung unterworfen, in deren Verlauf die absorbierenden metallischen Silberkcrner in Süberchloridkörner umge wandelt werden, die lichtdurchlässig sind, deren Index aber demjenigen der sie umgebenden Gelatine verschieden ist. Die maximale Änderung ΔΝ des Brechungsindex, die man für eine gebleichte Gelatine erhalten kann, liegt in der Größenordnung von 0,1.

Die Bemessung der Dicke des lichtempfindlichen Mediums wird durch das für das Objektiv vorgeschriebene Auflösungsvermögen diktiert Der Winkel ΔΘ der vom Braggschen Effekt verursachten Winkelselektion, der die Abmessung der Elementarflächen Σξ und Σ" festlegt, die jeder Elementarlinse entsprechen, ändert sich nämlich mit dem Kehrwert der Dicke des Mediums, und die Aberrationen für jede Elementarfläche dürfen die durch das Auflösungsvermögen vorgeschriebene Grenze nicht überschreiten. Diese Bemessung ergibt jedoch ein Problem in dem Maße, wie der Maximalwert der Aberrationen für eine zentrisch zu einem Punkt Cjj liegende Elementarfläche Σ ξ von der Lage dieses Punktes im Bildfeld des Objektivs abhängt, was meistens der Fall ist Wie F i g. 3 zeigt, ist nämlich für eine dem Punkt C? zugeordnete Elementarlinse 4„ der geometrische Ort der Punkte minimaler Aberrationen eine Kugelfläche Σ'ξ mit dem Radius O—CS; die Aberrationen an einem Punkt SS der Elementarfläche Σο sind also in Bezug auf die am entsprechenden Punkt 5'oder Kugelfläche Σ'ο bestehenden Aberrationen um so größer, je großer der Abstand Sf—S'gist.

Als Beispiel soll der in F i g. ■* dargestellte sehr häufige Fall betrachtet werden, daß eine quasi stigmatische Entsprechung zwischen zwei parallelen Ebenen Pc und P\ mit Hilfe eines dicken holographischen Objektivs nach der Erfindung erreicht werden soll, dessen lichtempfindliches Medium durch zwei Ebenen Λο, jx, begrenzt ist, die parallel zu den ersten Ebenen sind; die Gerade Ci-O-C₀ ist die Achse der das holographische Objektiv bildenden Scheibe, und es wird angenommen, daß das Bildfeld des Objektivs zentrisch zu dieser Achse liegt. Die Aberrationen auf dem Umfang der zentrisch zum

ίο Punkt Co liegenden Elementarfläche Σ ο sind im Vergleich zu denjenigen am Umfang der zentrisch zum Punkt C% liegenden Fläche 2jj um so größer, je größer der Abstand CjJ-CS ist; im übrigen wachsen bei der Elementarfläche Σο die Aberrationen schneller, wenn

is man sich vom Punkt CS, wo sie Null sind, zu den auf der Achse C8—CJliegenden Punkten A und /!'entfernt als wenn man sich zu den Punkten ßund B' entfernt, die auf der Senkrechten zu dieser Achse liegen.

Man müßte also streng genommen, den Winkel ΔΘ

dann so wählen, daß die am Rand des Bildfelds liegenden Elementarflächen so klein sind, daß die Aberrationen dort den Grenzwert nicht überschreiten, der durch die für das Objektiv vorgeschriebene Auflösung festgelegt ist Zur Verringerung der Anzahl der Elementarlinsen ist es jedoch günstiger, den Winkel ΔΘ in Abhängigkeit von dem Radius zu wählen, der durch dh Aberrationen für die mittlere Elementarfläche Σΐ vorgeschrieben ist Man geht dann so vor, daß sich die übrigen Elementarflächen teilweise derart überdek ken, daß jedem Punkt des Bildfelds wenigstens eine Elementarlinse zugeordnet ist, die dessen Bild mit der geforderten Auflösung liefert.

Als praktisches Ausführungsbeispiel kann in der zuvor angegebenen Weise ein Sammelobjektiv mit der Vergrößerung (oder Verkleinerung) um den Faktor 10 hergestellt werden, das die folgenden Eigenschaften hat:

Gcgcr.standswsite: A₀= !00 mm

Bildweite:xi«10mm ^o Abmessung des gegenstandsseitigen Bildfelds:

Φο=5 cm

Abmessung des bildseitigen Bildfelds:

Φ\—5 mm

öffnung: /78 Wellenlänge: λ = 6328 A

Wirkungsgrad: 0,5 Auflösungsvermögen im Bildraum:

200 Linien pro mm

mit einem Kontrast von 10%.

Das Auflösungsvermögen des Objektivs ist also durch die Beugung begrenzt Das lichtempfindliche Medium ist eine gebleichte Gelatine mit einer Dicke von 400 μπι, die Änderungen des Brechungsindex von 0,1 aufzeich nen kann. Das Objektiv ist aus 181 Elementarlinsen gebildet, die durch 181 aufeinanderfolgende Belichtungen des lichtempfindlichen Mediums gebildet worden sind. Wie F i g.4 zeigt, liegen die Zentren CJ, Cf der beiden für die Aufzeichnung jeder Elementarlinse dienenden kohärenten Kugelwellen (wobei sich π von /7=0 bis /?= 180° ändert) auf zwei parallelen Ebenen Po. Pt, für die gilt:

O-Cl = X₀ = 10 cm

Das System hat die Rotationssymmetrieachse C%—C*{. Die Cj, C" sind auf zwei Reihen von /

konzentrischen Kreisen verteilt, die zentrisch zum Punkt C'8 bzw. zum Punkt C? liegen und durch den Winkel u, definiert sind, den die Achse CS-Cf mit der Achse CjJ-Cf bildet; auf jeden Kreis sind p, Punkte C S bzw. Ct angeordnet, welche sie in p, gleiche Teile unterteilen. Die folgende Tabelle gibt für jeden Wert von /die entsprechenden Werte von u,-und p,an:

I	O	I	2	3	4	5	6	7	8	9	10
U1 D:	O 1	2,7° 6	4,65° 6	5,40° 6	7,10° 18	8,3° 18	9,5° 20	10,6° 22	11,6° 24	12,6° 28	13,6° 32

Die Erfindung ist zwar insbesondere für din Fall eines Sammelobjektivs erläutert worden, doch eignet sie sich ebensogut für Zerstreuungsobjektive. Im letzten Fall liegen die beiden Ebenen P₀ und P\ von F i g. 4 dann nicht mehr zu beiden Seiten der lichtempfindlichen Schicht, sondern auf der gleichen Seite.

F i g. 5 läßt einen nicht vernachlässigbaren Vorteil der beschriebenen Objektive erkennen, den die Objektive kiässiscncr Art nicht aufweisen, und der dar;" besteh'., daß nicht nur zwei Ebenen, wie die Ebenen Po und P\ einander zugeordnet werden können, sondern, falls erforderlich, auch zwei beliebige Flächen Φο und Φ\. Wie F i g. 5 zeigt, werden die Flachen Φο und Φ\ dann in ebenso viele Paare von Elementarflächen 2j| und 2? ..., Σο und Σ" unterteilt, wie benötigt werden, wobei dann jedem dieser Paare eine Elementarlinse entspricht. Die Zentren der beiden für die Aufzeichnung der Elementarlinsen dienenden kohärenten Kugelwellen liegen dann

der Reihe nach an den Punkten C%und Cf CjJ und

Cider Flächen Φο bzw. Φ,.

Bei Beleuchtung mit polychromatischem Licht übertragen diese verschiedenen Ausführungsformen von Objektiven nur ein schmales Spektralband, in dessen Mitte die Wellenlänge der für die Herstellung verwendeten Laserlinie liegt Sie können also auch als schmalbandige Filter verwendet werden.

Fig.6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung nach der Erfindung, welche die Herstellung eines holographischen Objektivs durch Überlagerung von in einem dicken Medium aufgezeichneten Interferenzstreifengittern ermöglicht. Die in F i g. 4 gezeigte Ausführungsform betrifft insbesondere den Fall der Herstellung eines Sammelobjektivs, das zwei parallele Ebenen einander zuordnet, wie an Hand von F i g. 4 beschrieben worden ist. Ein paralleles kohärentes Lichtbündel 1, das von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Laserquelle abgegeben wird, wird von einem Strahlenteiler 2 in zwei horizontale Bündel aufgeteilt, die nach Ablenkung durch die ebenen Spiegel 100 und 110 zwei zueinander senkrechte horizontale Bündel 10 und 11 ergeben. Auf Grund dieser beiden Bündel wird mit einer optischen Vorrichtung, die einerseits das Objektiv 200 und andererseits die Objektive 210 und 211 sowie die halbreflektierende Platte 3 enthält, ein Bereich von Interferenzen zwischen zwei Kugelwellen 20 und 21 erhalten, die zentrisch zum Punkt Co bzw. zum Punkt C\ liegen. Eine Scheibe 4 aus lichtempfindlichem Material zeichnet in ihrem Inneren die so erzeugten Interferenzstreifen auf.

Die Scheibe 4 ist auf einer konzentrischen Alhidade 6 angeordnet, die in einer vertikalen Ebene angebracht ist und die Drehung der Scheibe 4 um eine durch ihren Mittelpunkt O gehende horizontale Achse X—O—X' ermöglicht Diese Alhidade ist ihrerseits fest mit der Platine 7 eines Goniometers verbunden, das die Einstellung der Scheibe um eine vertikale Achse ermöglicht die senkrecht zu der Zeichenebene durch den Punkt O geht Auf der Platine 7 sind auch zwei Lineale 80 und 81 senkrecht zueinander angeordnet; eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung ermöglicht die Verschiebung des Lineals 80 parallel zu sich selbst in der Richtung X—O—X', und eine gleichartige Vorrichtung ermöglicht die Verschiebung des Lineals 81 in der Richtung Y-O- Y'.

Die Objektive 200 einerseits und 210 und 211 andererseits sind auf einem Schlitten 220 bzw. 221 sn^ecrdnst, die 2'jf einer optischen Psnk b^pw^|*^or!!^r'h und fest mit zwei Rollen 230 bzw. 231 verbunden sind, die auf den sorgfältig abgerichteten Flächen der Lineale 80 bzw. 81 rollen; Andrückfedern 240 bzw. 241 halten die Rollen in Berührung mit den Linealen. Die Schlitten verschieben sich in der Richtung der Bündel 10 bzw. 11.

Wenn man die Platine 7 und demzufolge die Scheibe 4 dreht, beschreibt die Achse der Rolle 230 die Gerade Db, die senkrecht zu der Achse X—O—X' steht und im Abstand xo von der durch den Punkt O gehenden vertikalen Achse liegt; in gleicher Weise beschreibt die Achse der Rolle 231 auf der Platine 7 die Gerade D\ die senkrecht zur Achse Y—O— Y'steht und im Abstand x\ von der durch O gehenden vertikalen Achse liegt. Das Objektiv 200 ist auf dem Schlitten 220 so angeordnet, daß sein Brennpunkt Co mit der Achse der Rolle 230 zusammenfällt Wenn sich die von der Platine 7 angetriebene lichtempfindliche Scheibe 4 um eine durch ihren Mittelpunkt O gehende vertikale Achse dreht, beschreibt der Punkt Co in bezug auf die Platine 7 eine Gerade Db. die parallel zu der Ebene der Scheibe und in einem einstellbaren Abstand Xo vom Punkt O liegt. Ebenso ist es durch eine geeignete Einstellung des Objektivs 211 auf dem Schlitten 212 möglich, den Punkt G die Gerade D\ beschreiben zu lassen, die gleichfalls parallel zu der Ebene der Scheibe und im einstellbaren

Abstand x\ vom Punkt O liegt. Die Gerade A ist aus der Geraden D\ durch eine Drehung um 90° um die durch den Punkt 0gehende vertikale Achse abgeleitet.

Mit der beschriebenen Vorrichtung ist es daher möglich, ohne daß die Laserbündel 1, 10 und 11

so verschoben werden müssen, die Zentren C₀ und Q der für die Aufzeichnung der das Objektiv bildenden Elementarlinsen verwendeten Kugelwellen in einem mit der Scheibe 4 verknüpften Bezugssystem zwei Ebenen Po bzw. P\ beschreiben zu lassen, die senkrecht zu der Achse X—O—X'der Scheibe stehen. Wenn mit « der Winkel bezeichnet wird, den die Achse X—O—X' mit der Richtung des Bündels 10 einschließt und wenn CjJ und Cfdie Schnittpunkte der Achse X-O-X'mit den Geraden Db bzw. D\ sind, ist zu erkennen, daß jede Drehung der Alhidade 6 die Punkte Co und Ci in der Ebene Po bzw. P\ konzentrische Kreise beschreiben läßt die zentrisch zum Punkt CjJ bzw. zum Punkt Cf liegen und den Radius xo tg « bzw. x\ tg <x haben. Die durch das Verhältnis der Strecken xo und x\ gegebene Vergrößerung des Objektivs wird durch die Einstellung der Lineale 80 und 81 erhalten. Wie bereits zuvor erwähnt worden ist, werden nacheinander so viele Belichtungen vorgenommen, wie das Objektiv Elementarlinsen

enthalten soll, wobei die Punkte Cj und Q mit Hilfe der Alhidade 6 auf konzentrischen Kreisen verstellt werden, und die Radien der Kreise nacheinander durch die Einstellung des Winkels et mit Hilfe der Platine 7 verändert werden.

Die beschriebene Vorrichtung eignet sich ebensogut für die Bildung eines Zerstreuungsobjekivs. Zu diesem Zweck brauche.· nur die Objektive 210 und 211 durch ein dem Objektiv 200 entsprechendes Objektiv ersetzt zu werden, das Lineal 81 gegenüber der in Fig.6 dargestellten Lage in eine in bezug auf den Punkt O dazu symmetrische Lage gebracht zu werden und die Lage der Andruckfeder 241 entsprechend geändert zu werden.

Mit der beschriebenen Vorrichtung kann auch ein Objektiv gebildet werden, das nicht zwei Ebenen

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einander zuordnet, sondern zwei beliebige Flächen, die in bezug auf die Achse des Objektivs rotationssymmetrisch sind, wenn die Lineale M und 81 durch Kurvenscheiben geeigneten Profils ersetzt werden. Diese beiden Kurvenscheiben lassen die Punkte Co und Ci in einer mit der Platine 7 verknüpften Ebene zwei Kurven beschreiben, die symmetrisch in bezug auf die Achse Cg- Cfsind und so beschaffen sind, daß sie durch Drehung um diese Achse die beiden rotationssymmetrischen Flächen auf der Gegenstandsseite bzw. auf der Bildseite erzeugen. Die Profile dieser Kurvenscheiben müssen also zwei Kurven sein, die parallel zu den so definierten Kurven liegen und von diesen Kurven Abstände haben, die gleich den Radien der Rollen 230 bzw. 231 sind.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   t. Abbildendes optisches Element mit einer planparallelen Aufzeichnungsschicht, deren Dicke wesentlich größer als die Wellenlänge des zur Aufzeichnung verwendeten Lichts ist, und in deren Innerem mehrere einander überlagerte Interferenzstreifengitter aufgezeichnet sind, die sich aus der Interferenz von je zwei kohärenten Kugelwellen ergeben, wobei jedes Interfereinzstreifengitter einer anderen Stellung der Kugel Wellenzentren relativ zur Schicht entspricht und eine holographische Elementarlinse darstellt, deren Bildfeld! durch die Dicke der Schicht begrenzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die die Kugelwellenizentren jeweils eines Interferenzstreifengitters verbindenden Geraden in den den verschiedenen Inteiferenzstreifengittern zugeordneten Stellungen der Kugelwellenzentren alle durch denselben Punkt gehen und dieser Punkt im Inneren der Schicht Hegt.
2. 2. Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Punkt, durch den alle die Kugelwellenzentren verbindenden Geraden hindurchgehen, der Mittelpunkt der Aufzeichnungs- schicht ist
3. 3. Element nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Interferenzstreifengitter im Inneren der Aufzeichnungsschicht in Form von Änderungen des Brechungsindex aufgezeichnet sind.
4. 4. Element ^ach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichne», daß i*^:e Interferenzstreifengitter im Inneren der Aufzeichnungsschicht in Form von Änderungen der Lrjitdurchlässigkeit aufgezeichnet sind.
5. 5. Optisches System zur Erzeugung eines abbildenden optischen Elementes nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die beiden ineinander abzubildenden Flächen Umdrehungsflächen sind, mit einer kohärenten Strahlungsquelle und optisehen Einrichtungen, welche aufgrund der Strahlungsquelle zwei Kugelwellenzentren bilden, von denen zwei Lichtbündel ausgehen, die einen Interferenzbereich aufweisen, in dem die Aufzeichnungsschicht liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Einstellvorrichtungen für die Aufzeichnungsschicht vorgesehen sind, die es ermöglichen, sie um zwei Rotationsachsen zu drehen, von denen die eine in der Ebene der Schicht enthalten ist und die andere senkrecht zu dieser Ebene steht, daß Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Verschiebung jedes der beiden Lichtbündel parallel zu seiner Achse ermöglichen, daß zwei Kurvenführungen vorgesehen sind, deren Profile Kurven sind, die parallel zu den Erzeugenden der beiden ineinander abzubildenden Umdrehungsflächen sind, und daß die beiden Kurvenführungen mit der die Drehung der Aufzeichnungsschicht um die in ihrer Ebene enthaltene Achse bewirkenden Einstellvorrichtung fest verbunden sind und über diese Einstellvorrichtung die beiden Kugelwellenzentren im einem auf die Aufzeichnungsschicht bezogenen Raum die eine bzw. die andere der beiden Flächen beschreiben lassen, die als gemeinsame Umdrehungsachse die senkrecht zu der Ebene der Schicht stehende Drehachse haben.

   Die Erfindung betrifft ein abbildendes optisches Element nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein optisches System zur Erzeugung dieses Elements.

   Aus »Journal of the Optical Society of America«, VoL 57, Nr. 5, Mai 1967, S. 699, ist ein abbildendes optisches Element mit einer planparallelen Aufzeichnungsschicht bekannt, deren Dicke wesentlich größer als die Wellenlänge des zur Aufzeichnung verwendeten Lichtes ist und in deren Innerem mehrere einander überlagerte Interferenzstreifengitter aufgezeichnet sind. Die Interferenzstreifengitter werden in diesem »dicken Aufzeichnungsmedium« hergestellt, indem je zwei kohärente Kugelwellen im Inneren des Mediums zur Interferenz gebracht werden und zur Herstellung jedes Interferenzstreifengitters das Medium in eine andere Stellung relativ zu den Kugelwellenzentren gebracht wird. Auf diese Weise entsteht eine holographische Elementarlinse, deren Bildfeld durch die Dicke der Aufzeichnungsschicht begrenzt ist Die bei der Herstellung des Intencrenzsiretfengiüers verwendeten kohärenten Kugelwellen, von denen die eine ihr Zentrum im Unendlichen hat, haben auf verschiedenen Achsen liegende Kugelwellenzentren. Durch diese Maßnahme wird eine Schwierigkeit vermieden, die bei sogenannten »dünnen« Hologrammen auftritt die z. B. aus »Applied Optics«, 6,1967, S. 317—322, bekannt sind; diese Schwierigkeit besteht darin, daß bei »dünnen« Hologrammen eine Vielzahl von den verschiedenen Beugungsordnungen entsprechenden Abbildungen entsteht Die verschiedenen Abbildungen liegen auf einer gemeinsamen Achse, die auf der Hologrammebene senkrecht ist Eine solche Hologrammlinse liefert also von einem Objektpunkt eine Reihe von Bildpunkten, die alle auf der Achse der Linse liegen. Aus diesem Grund können die verschiedenen Abbildungen nicht voneinander getrennt werden. Wenn nun bei einem optischen Abbildungselement der eingangs genannten Art die Kugelwellenzentren der für die Herstellung des Interfererizstreifengitters verwendeten kohärenten Kugelwellen auf verschiedenen Achsen gewählt werden, so kann leicht erreicht werden, daß nur die erste Beugungsordnung ausgewählt wird. Eine solche Holographische Linse hat jedoch kein optisches Zentrum und kann daher nicht wie ein gewöhnliches Objektiv verwendet werden.

   Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines abbildenden optischen Elementes, das zwar nur eine einzige Beugungsordnung liefert jedoch ein optisches Zentrum aufweist und daher bei Anwendung von monochromatischem Licht wie ein herkömmliches optisches Objektiv arbeitet

   Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

   Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

   Ein optisches System zur Erzeugung einer besonderen Ausführungsform des abbildenden optischen Elementes, bei dem die beiden ineinander abzubildenden Flächen Umdrehungsflächen sind, ist im Anspruch 5 angegeben.

   Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

   F i g. 1 eine bekannte Vorrichtung, die für die Herstellung einer holographischen Linse verwendet wird,

   F i g. 2 die Schnittansicht eines holographischen