CN1047402A - 制作反射全息图的方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制作反射全息图的方法和系统，特别是从模版的圆柱形表面制作反射全息图的方法和系统。它设置了一些装置，以便把大致为单色的光化学辐射投射使之通过对该辐射敏感而且被耦合到模版圆柱表面上的记录介质，以使该辐射在模版上的入射角大致恒定。

Description

本发明涉及制作反射全息图的方法与系统，特别是从具有圆柱形表面的模版（mas    ter）制作反射全息图的方法和系统。

全息摄影术是一种光学信息存贮方式。其一般原理在许多参考文献中均有叙述，诸如E.N.Leith与J.Upatniaks在“科学美国人”杂誌212，第6期，24-35页（1965年6月）上发表的“激光摄影术”一文就有介绍。位于佛罗里达州奥兰多的科学院出版社1987年出版的由R.A。迈耶编辑的物理科学与技术百科全书的第6卷507-519页上发表的由C.C.盖斯特撰写的“全息摄影术”一文对全息摄影术进行了有益的讨论。

简言之，被摄影或成象的物体由相干光（例如激光器发出的光）照明，光敏记录介质（例如摄影底片）置于能接收到从该物体上反射的光的位置上。此反射光束被称之为物光束。与此同时，该相干光的一部分从该物体旁路通过并投向记录介质，这束光被称为参考光束。照射到记录介质上的参考光束与物光束相互作用产生的干涉图样记录在记录介质上。随后，当对经过这种处理的记录介质适当地照明并从适当的角度进行观察时，则来自照明光源的光线被全息图衍射，并对从物体发来最初到达记录介质的波前加以再现。这样，全息图就象一个窗口，通过它可以观察到物体的三维实象或虚象。

通过让参考光束与物光束从同一侧进入记录介质而形成的全息图，被称为透射全息图。在记录介质上物光束与参考光束的相互作用形成具有变化折射率的材料的条纹，而这些条纹与记录介质平面近乎垂直。当这种全息图通过使用透射光观看而被重现时，这些条纹就对该透射光折射以产生实象或虚象。这样的透射全息图可以用技术上众所周知的方法来产生，例如颁发给Leith和Upatnieks的美国专利3，506，327，3，838，903，及3，894，784就公开了这种技术。

美国专利4，209，250公开了从静止的平面透射模版全息图来制作多个复制件的系统。复制介质的传输方式为：保证一部分复制介质能与模版耦合。然后让一束光通过模版投射到复制介质上以使该复制介质部分曝光。曝光以后，这部分已曝光的复制介质被传输而离开模版。这一过程被重复就可制作多个透射全息图复制品，并被认为是步进和重复过程。

通过让参考光束与物光束从两侧进入记录介质而形成的全息图，被称作反射全息图。物光束与参考光束在记录介质上相互作用而形成具有变化折射率的材料的条纹，这些条纹几乎处在与记录介质平面平行的平面内。当该全息图被重现时，这些条纹起到部分反射镜的作用，将入射光反射回观察者方向。因此，这种全息图以反射方式而不是以透射方式被观看。

反射全息图可以用同轴或离轴方法产生。当采用同轴方法产生反射全息图时，相干辐射光束通过记录介质投射到后面的物体上，在这种情况下，从物体反射回来的光束与投射光束在记录介质中相交，从而产生大致与该介质平行的条纹。这种产生反射全息图的同轴方法在Yu    N.Denisyuk所写的文章中作了叙述，其文章题名为“物体的光学性质在其自己的散射辐射场中的摄影重视”，发表在苏联物理通报1962年7期543-5页上。也可以参看Clark    N.Kurtz写的篇名为“复制反射全息图”的文章，它发表于“美国光学学会杂誌（JOSC）1968年58期856-857页上。当反射全息图是用离轴方法产生时，参考光束从记录介质的一侧投射而物光束从记录介质的相反一侧投射。在这种情况下，物光束借助不通过记录介质的相干辐射对物体照明来产生。例如初始的相干辐射光束可分成两部分，一部分投射到记录介质上，另一部分通过巧妙的控制投射到记录介质背面的物体上。采用离轴方法产生反射全息图，已在美国专利3，532，406中公开。

形成反射全息图的大致水平的条纹要比形成透射全息图的垂直条纹难以记录得多。这有两个原因，一是它需要较高的分解率，即在每单位长度上要求记录更多的条纹，因此需要如实地记录更密的条纹。与透射全息图相比，水平的反射全息图需要的单位长度内的条纹数是其3倍到6倍。第二个原因与光聚合物有关，即在曝光期间水平条纹对记录介质收缩的敏感度。记录介质在曝光期间的收缩将会洗掉条纹，如果这种效应严重，则将影响全息图的形成。这一点与透射全息图的情况形成对照，在透射全息图情况下，当条纹大致或完全与记录介质平面垂直时，几乎没有收缩，既使有也不影响条纹的形成;如果透射条纹与记录介质平面的倾斜角超过45°，则只产生比较小的象畸变。

本发明的目的之一是提供一种系统，它能利用同轴方法从圆柱形模版上制作反射全息图。

本发明的另一个目的是提供一个系统，除了步进与重复方式外，它还能以连续方式制作反射全息图。

本发明涉及一个用于制作反射全息图的系统，它由以下部分组成：

一个具有轴对称的圆柱形表面的模版;

一种全息摄影记录介质，当它被辐射曝光并与模版的圆柱形表面耦合时，能产生变化;

用来将实质上相干的辐射通过记录介质投射到模版的圆柱形表面上的装置，该投射装置包括用于将该辐射聚焦从而使其在模版上的入射角大致恒定的装置。

本发明还涉及一种制作反射全息图的方法，该方法包括以下几个步骤：

将全息摄影记录介质耦合到模版的圆柱形表面上;

将实质上为相干辐射的参考光束通过全息摄影记录介质投射到模版的圆柱形表面上，以使该辐射在模版上的入射角大致恒定，从而使参考光束和物光束对记录介质曝光，而物光束就是由参考光束经模版反射或衍射后形成的。

本发明从下面结合构成本申请一部分的附图所作的详细描述中可以得到更充分的理解，

其中：

图1是制作反射全息图的系统的示意图，该系统包括本发明的第一个聚焦装置实施例;

图2是部分全息摄影记录台及用于识别各种变量的聚焦装置的侧视图;

图3是图2视图的局部放大;

图4是能用于图1所示系统中的全息摄影记录台的详细示意图;

图5a是用于制作反射全息图的第二个系统的俯视示意图，这个系统包括本发明的第二个聚焦装置实施例;

图5b是图5a所示系统的侧视示意图;

在以下整个的详细叙述中，所有插图中同样的编号代表同样的另件。

请参见图1，该图提供了按照本发明制作反射全息图的系统的示意图。该系统包括一个具有圆柱形表面4的模版2;一个当曝露于实质上相干的辐射（例如光化学的，电磁的，声波的等）时能产生化学或物理变化的全息摄影记录介质6，该介质6与模版2的圆柱形表面4相耦合;一个能发出实质上是相干辐射束10的辐射源8;以及一个将辐射束10通过记录介质6聚焦到模版2上的聚焦装置12，它使光束在模版2上的入射角大致恒定。就本发明而言，“大致上恒定”这个词的含意中包括光束入射在模版上的角度完全恒定的情况。

模版2至少必须是部分反射和/或衍射的，作为实际物品来说，意味着它实际上可以用任何材料制造。模版2必须有圆柱形表面4，例如它可以是圆柱体14的圆柱形表面、在圆柱体14的圆柱形表面上的镀层或层2、一块反射镜或全息图。适用的模版的一个例子是镀金属的薄膜，例如镀铝的聚酯（例如聚酯密拉）薄膜。镀金属的薄膜可以是在薄膜内或薄膜上包含的浮雕或隆起式的浮雕全息图。

这里所用的记录介质6，可以用各种材料制作。其中最重要的是：卤化银乳剂、重铬酸盐明胶、热塑性材料、铁电晶体、光聚合物、光色材料，光致抗蚀剂和光二向色性材料。这些材料的特点在科学院出版社（纽约）1981年出版的“体积全息摄影术和体积光栅”（由L.Solymar和D.J.Cook撰写）一书的第10章254-304页中给出。记录介质6最好是卤化银乳剂或由能光致固化的合成物制作的薄膜，当对光化学辐射曝光时，它能形成具有较高分子量的交联键或聚合物，从而改变该合成物的折射率和流变特征。最好的光致固化合成物是可以光致聚合的合成物，诸如美国专利3，658，526所公开的材料，而且更好的材料在共同转让的美国专利申请系列号07/144，155和07/144，840中有介绍，两者都是在1988年1月15日提交的，而且还有系列号为07/288，916的专利申请，是在1988年12月23日提交的，所有这些文献均列在本文中作为参考。光致固化薄膜的一侧或两侧可以有一个保护膜，诸如聚酯片（例如聚酯密拉）。此外，光致固化薄膜还可以镀到或者层压到一个膜的金属涂层上。正如前面提到的那样，该金属涂层可以是在薄膜上或薄膜内包含的浮雕或隆起式的浮雕全息图。然后模版2和记录介质6可以同时绕圆柱体14缠绕和旋转。参见图5b。

用于发出实质上是相干辐射束10的辐射源8可以是一台激光器。该激光器最好能发出具有圆形截面的光束，该光束基本上准直的、相干的、单色的和偏振的光束。激光器的选择取决于记录介质6的敏感波长。例如，光源8可以是氩离子激光器，如由位于加里福尼亚州的Palo    Alto的相干辐射公司制造的I-100-20型氩离子激光器，当记录介质对这种激光器发出的兰绿光曝光时，它就被会感光产生化学变化。然而，具有其他形状截面的光束也可以使用，诸如具有大致上被准直的椭圆形或拉长的矩形截面的光束。

聚焦装置12将光束10通过记录介质6投射到模版2上，以使该光束的光线在模版2上的入射角保持大致上为恒定，如前所述它包括该光束光线的入射角完全恒定的情况。

光源8和聚焦装置12的作用是作为将实质上相干的辐射通过记录介质6投射到模版的圆柱形表面4上的装置。

最好是使光束10的与模版2的圆柱形表面4相交的所有光线的入射角都是恒定的。这一条件使所形成的反射全息图最接近于模版原型的状态。

一般说来，为了聚焦光束10的光线，以使其所有光线在模版2的圆柱形表面4上是恒定的，该聚焦装置12可以包括：（1）一个非圆柱形或非球面圆柱形透镜，（2）一个非圆柱形或非球面圆柱形反射镜，（3）一个起（1）或（2）作用的全息摄影元件，或者（4）其它等效装置。此外，一个圆柱形消色差透镜或其等效装置可以将光束10的光线聚焦到圆柱体14的旋转轴上，从而使所有的光线以恒定的角度与圆柱表面4相交。每个这种聚焦装置12仅能提供某一特定角度的一个恒定入射角。换言之，对每个所需要的入射角均要求这些透镜、元件或装置12中的不同的一种。如果这些特定的聚焦装置12不能相对于模版2正确地放置，那么此光束的光线在模版2上的入射角将会改变。在这种情况下，此光束的光线在模版2上的入射角仍能保持大致上的恒定。本领域的一般技术人员都可以在给出一定的因素后制作这种透镜，诸如透镜的口径，要用的光束的直径或者最大光束直径，对透镜所要求的功能（即将光束10通过记录介质6聚焦到模版2上，使其光束的光线在模版2上的入射角恒定）以及光线在模版上要求的入射角。这种类型的典型透镜12必定要定做，这使其费用提高。

其他透镜或装置也可以用作聚焦装置12，它们不必以保证所有光线在模版2的圆柱表面4上的入射角恒定的方式来使光束的光线聚焦，但仍要以使光束10的光线在模版2上的入射角大致恒定的方式将其聚焦。这些其它透镜或装置12的说明性例子包括：（1）圆柱形的平凸透镜，（2）消色差圆柱形透镜，（3）最好形式的圆柱形透镜，（4）全息摄影元件，它被设计成起到与圆柱形平凸透镜、消色差圆柱形透镜或最好形式的圆柱形透镜功能相似的形式，（5）圆柱形反射镜或（6）其它等效装置。这些特定的聚焦装置12能将光束10聚焦或大体聚焦到模版的圆柱表面4内的焦线上。与能将光束以准确恒定的入射角聚焦到模版2上的那些透镜相比，这些透镜12要便宜得多，并且容易制造。

聚焦装置12的直径应该大于或等于所要求的成象区域的宽度。该宽度平行于模版的圆柱表面的旋转轴。

如果光束10的光线对模版表面4上的入射角φ不是或不能保持恒定，那么最好是使从所要求的入射角

得出的均方根偏差△φ为最小，或者至少将这个偏差△φ减少到低于某一可接受的水平。只要偏差△φ低于或等于5°左右，那么就可得到可以接受的反射全息图。进一步说，最好是使从所要求的入射角求得的均方根偏差△φ小于或等于1°左右。因此，作为本发明的目的，将大约5°或更小，而且最好是大约1°或更小的偏差△φ定义为基本恒定。

如上所述，聚焦装置12并不是把光束10的光线聚焦成使其所有光线在模版2的圆柱形表面4上的入射角都恒定，但是仍要将这些光线聚焦使光束10的光线在模版2上的入射角基本恒定，大致将光束聚焦到一条焦线上。涉及到这条焦线的最佳定位的某些通则也可以定出来。首先，该焦线应该处于模版的圆柱形表面之下，并与模版的圆柱形表面4平行或重合。

图2和图3表示全息摄影记录台34相对聚焦装置12的一种可能性定向的侧视示意图，它有助于说明与焦线最好定向有关的其他通则，解释是什么因素影响偏差△φ，以及怎样将偏差△φ化成最小或如何将偏差△φ减小到某一可接受的水平以下。以下的讨论可以参照图2和图3的两维结构，但是应当理解，这个结构是沿与纸面垂直的方向扩展的三维结构。为了易于理解，假定聚焦装置12将准直光束10聚焦到一条线上。实际工作中，这可以用一消色差球面透镜作为准直装置28和用一消色差柱面透镜作为聚焦装置12来完成。

参照图2，模版的圆柱外表面4的直径为R。此表面4的中心在X、Y、Z座标系中定在O点，而X、Y、Z座标是互相垂直的，X、Y轴位于图面内，而且Z轴与图面垂直。还建立了一个极座标系，其极点在X与Y轴的交点上，沿X轴的正方向取为0°，Y轴的正方向取为90°。光束10由聚焦装置12聚焦到通过焦点P（X_p，Y_p）的与图面垂直的一条线上，透镜12具有与X轴平行并与焦点P（X_p，Y_p）相交且与模版的圆柱形表面4交于B点的光轴OA。光束10的极端光线即图2中所示的最高和最低光线部分，分别用边缘光线MR₁和MR₂表示。最高部分的边缘光线MR₁与模版的圆柱形表面4交于A点。最低部分的边缘光线MR₂与模版的圆柱形表面4交于C点。光线的每一部分在模版的表面4上的入射角标记为φ，这个角度就是入射光线（例如MR₁）和通过点O及在模版的圆柱形表面4上与该入射光线相交的点（例如点A）的连线之间的夹角。如前所述，最好是使φ对于光束10中的每一条光线都是相同的，但是对于光束10中的每条光线的φ角大致相同也属于本发明的范围。

边缘光线MR₁和MR₂的交角定为α，它与反映透镜特性的焦比（f1）有关，其关系式为：

α/2＝arctan〔 1/(2f1) 〕 方程式（1）

图3是图2的局部放大视图，它表示了模版2的表面4上的一点Q，Q被定义在点A和C之间包括点A和C。通过Q点的光线入射角记为φQ，它等于角γ和角β之和，而且γ是X轴和通过Q点和O点的直线之间的夹角，而β是光线 和

之间的夹角。

为了确定焦线应该置于何处，必须把从所需要的入射角

求得的均方根偏差△φ减到最小。均方根偏差△φ和所需要的入射角

均被定义为γ角的函数，其关系式为：

其中，I（γ）表示光束10的强度，它是γ角的函数。

还有，φ_Q可以表示成γ角的函数如下：

${\phi }_Q\mathrm{=r\; +arc\; tan\; 〔}\frac{\mathrm{Yp-Rsin(\gamma \; )}}{{\mathrm{Rcos(\gamma \; )-X}}_P}\mathrm{〕\; 方程式（4）}$

方程式（4）在以下条件下是正确的：

γ最小≤γ≤γ最大    方程式（5）

其中：

$\mathrm{r\; 最小＝arcsin\; 〔}\frac{Y_C}{R}\mathrm{〕\; 方程式（6）}$

而且

$\mathrm{r\; 最大＝arcsin\; 〔}\frac{Y_A}{R}\mathrm{〕\; 方程式（7）}$

将△φ化为最小的完成步骤为：（A）将由方程式4，6和7求得的φ_Q代入方程式2，（B）将偏差△φ分别相对于X_p和Y_p求导数，（C）然后令这些导数为零。这导出了下述方程式8和9：

同时从方程式8和9联立解出X_p和Y_p，就给出了焦线P（X_p，Y_p）的最佳位置。

实际上，一旦选定了特定的圆柱体和透镜，圆柱体14和透镜12的特征也就确定了。也就是固定了R和f1。换句话说，一种个体存在状态一般将只有一个圆柱体14和一个透镜12，或者有有限数量的圆柱体14和透镜12，而此个体存在状态将需要使用不同的模版从它们中制作反射全息图。每个模版可以要求参考光束10的光线有几个最好的或所要求的不同的入射角，如25°，33°等。

在I（γ）为恒定的情况下，X_p为零，它对所有要求的入射角 均给出最小的偏差△φ。表Ⅰ给出了恒定的I（γ）情况下的几个最佳结果，其中R和f1的固定值分别假定为2吋（0.051米）和6。

表Ⅰ

X_pY_p△φ 范围（度）

（度） （吋） （吋） （度） φ_Q最大-φ_Q最小

0    0    0    0    0

22.5    0    0.77    0.03    0.08

45    0    1.42    0.06    0.20

60    0    1.73    0.11    0.34

70    0    1.88    0.18    0.54

80    0    1.97    0.40    1.11

表1中所列情况的数字说明，对所有要求的入射角 来说，偏差△φ都小于1°。这个数据表明，当光轴OA与X轴平行或重合时，最适合于将焦线定向成与Y轴相交即X＝0。换一种方式说，最好是使焦线位于包含模版的圆柱表面4的轴线又与聚焦装置12的光轴垂直的平面内。

当光强I（γ）不恒定时，X_p和Y_p的解不同于上面给出的解。对于模版圆柱表面上的光强I（γ）来说，在入射角φ_Qmax到φ_Qmin｛即I（γ）＝Cos〔^φQ（γ）〕｝范围内入射光束在模版圆柱表上的投影而产生的小的强度变化以及入射光束截面上的束分布G（γ）的不均匀性（例如高斯分布）｛如I（γ）＝Cos〔^φQ（γ）〕G（γ）｝都包括在本发明的范围内。

图5a和5b涉及制作反射全息图的系统。该系统包括按照本发明提供的聚焦装置120的第二个实施例。图5a是该系统的俯视原理示意图。图5b是该系统的侧视原理示意图。

除了其聚焦装置120由第一柱面透镜122和第二柱面透镜124组成外，该第二系统可与第一系统相同。第一柱面透镜122的作用是用来接收从激光器8发出的锥形光束102并将该光束102沿一维方向扩束使其形成发散的扇形光束104。第二个柱面透镜124的作用是接收从第一柱面透镜122来的扩束或发散的扇形光束104，并将此扩束的扇形光束104准直而形成准直的幕帘状光束106。这个准直的幕帘式光束106通常通过记录介质6被投射到模版的圆柱形表面4上，光轴OA大致垂直于模版的圆柱形表面4的旋转轴A。光轴OA可以与模版的圆柱形表面4的旋转轴A相交或者离开一定距离。此外，该光束在模版的圆柱形表面4上的入射角φ，可以通过改变光轴OA与模版的圆柱形表面4的旋转轴A之间的距离加以改变。在图5a和5b所示的这种第二系统中，准直的幕帘式光束106的光轴OA可垂直于也可以不垂直于模版的圆柱形表面4的旋转轴A。

激光器8发出的锥形光束102的截面是直径为d的圆形。从扩束或发散的扇形光束104及准直的幕帘式光束106的上表面108到其下表面110的厚度或距离也为d。

在图5a和5b所示的实施例中，只要厚度或距离d足够薄或短，则聚焦装置120就将把光束106通过记录介质6聚焦到模版2上，这样此光束的光线在模版2上的入射角就大致恒定。正如对图1所示的实施例所解释的那样，就图5a和5b所示的实施例而言，只要偏差△φ小于或等于大约5°，那么就可以制作出可以接受的反射全息图。进一步说来，最好是使从需要的入射角得到的均方根偏差△φ小于或等于1°左右。

再参见图1，如果光源8发出的是偏振光，则系统中最好包括一个偏振旋转器16，它可以沿光束10的光路随意放置。在图1中，偏振旋转器16画在靠近光源8的地方。该偏振旋转器16可用来将光线调节到最佳偏振取向。

为了符合空间要求，控制光束10方向的装置18可以加进来用以对光束10改变方向。此控制方向的装置18可以包括全息反射镜在内的反射镜、棱镜或分束镜等。

该系统也可以包括用于从光束10中空间滤除无用光的装置20。此滤光装置20可以包括透镜系统22，诸如显微镜的物镜系统，它将光束聚焦到一点，然后使其通过针孔24，以阻挡散射光使其不能通过该空间滤波器。滤光装置20还可以包括一个可变光栏26，它具有可变孔径以便允许被空间滤波器24所发散的光束的有用部分通过它。

如果该系统所包括的滤光装置20中包含球面透镜22，该透镜22用来将光束10聚焦到一点，那么该系统将需要准直装置28，将从该点发出的发散光束10加以准直。准直装置28的直径应比所要求的成象区域的宽度大些或与其相等，这个宽度应与模版的圆柱表面的旋转轴平行。图示的准直装置包括球面透镜、非球面透镜、球面反射镜或抛物面反射镜。

准直装置28可以将准直光束10投射到聚焦装置12上去。

记录介质6可以被卷在模版的圆柱表面4上或通过某种装置朝向或离开模版的圆柱表面4输运。图1表明，未曝光的记录介质6可以绕在送料辊30上，被传输到与模版的圆柱表面4接触，曝光后的记录介质6可以绕在收卷辊32上。图5b表示压覆在模版2上的未曝光记录介质6，2是在-胶片上包含有金属镀层5，这种记录介质6可以被缠到送料辊30上，并能传输到与园柱体14接触，形成模版2的园柱形表面4，而曝光后的记录介质6随模版2的运动缠到收卷辊32上。

参见图4，该图给出用于本发明的全息摄影记录台34的最佳实施例的详细原理示意图。

此全息摄影记录台34包括圆柱体14、送料辊30和收卷辊32，其配置要求是，当记录介质6被提出送料辊30而送往收卷辊32时，一部分记录介质6被包在部分圆柱表面4上。

此全息摄影记录台34还可包括一个装置36，用来提供折射率匹配的耦合液体，诸如二甲苯的，使在曝光前，记录介质6与模版2之间的光学耦合并使其反射最小。供液装置36可以是一个放在圆柱体14下面的容器40，当容器40内装有液体时，圆柱体14、模版2和记录介质6的一部分能浸入液体37，使液体37能在模版2和记录介质6之间流动。在这种情况下，当圆柱体14沿图4中的箭头A方向转动时，就会运送模版2和记录介质6，使液体37的一层38被封闭在模版2与记录介质6之间，并在曝光期间起到将模版2与记录介质6光学耦合起来的作用。

除去记录介质6的外表面的液体37的装置42应设置在曝光之前。此除液装置42可以是任何装置，诸如刮水器或压辊。这个系统可以包括去除液体37的装置43，在曝光后且在记录介质6缠到收卷辊32以前从记录介质6的一侧或两侧将液体37除去。除液装置43也可以是诸如刮水器或压辊一类的任何装置。

此外，在模版2与记录介质6互相接触地方的附近，可以通过滴下，喷洒，滚动或其他方式将液体从某一装置提供给模版2和/或记录介质6。

某些记录介质6具有与模版2光学耦合的固有能力，不需要耦合液体。例如粘性的记录介质6就显示出与模版有足够的耦合能力，诸如敷以金属的聚酯薄膜，因此不需要耦合液体。

定位压辊44和45可以直接置于记录介质的通路上以确保记录介质6与模版2在曝光区域的妥当耦合。如果使用如上所述盛液体37的容器40，则定位压辊之一44可以浸在容器40γ的液体37中，以便曝光期间附加计量模版2与记录介质6之间的液体层38的厚度。

可控驱动机构48用于把记录介质6从送料辊30绕圆柱体14输送到收卷辊32。最好，该驱动机构在可变速度和可变时间内工作。该驱动机构可以由电机构成，该电机通过电机轴或其延伸部分直接与收卷辊连接。此外，这个电机也可以通过齿轮、齿轮与链条、皮带或其他等效装置与收卷辊和/或曝光后的记录介质6连接。

拉紧机构50可以有选择地连接到诸如送料辊30或记录介质6上，以便控制记录介质6的拉力和避免过量的记录介质6从送料辊30上松开。

操作时，是利用所述的系统制作反射全息图的过程如下。

首先，将全息摄影记录介质6耦合到模版2的圆柱表面4上。然后，将参考光束10通过全息摄影记录介质6投射到模版2的圆柱形表面4上，这样，在模版2上即与之相交的参考光束10的光线的入射角大致上是恒定的，因而使记录介质6被参考光束10和物光束曝光，而此物光束也就是经过模版2反射或折射后回来的参考光束。

全息摄影记录介质6和模版2可以绕轴旋转，①与参考光束10通过记录介质6进行投射的同时转动，或者②投射参考光束和旋转步骤交替进行。

参考光束最好以下列方式聚焦，即它要大致聚焦到一条焦线上，该焦线与模版的圆柱表面的轴线大致平行或复合。最好是使该焦线大致处于包含模版的圆柱表面4的轴线且与光束聚焦装置12的光轴OA垂直的平面内。

本领域的技术人员，从上述本发明的说明中收益，可能做出许多改进。这些改进均应算作本发明所附权利要求所提出的范围之内。

Claims (25)

1、一种制作反射全息图的系统，它包括：

一个具有绕其轴线对称分布的圆柱形表面的模版；

一种全息摄影记录介质，当它被基本相干的辐射曝光并与模版的圆柱形表面耦合时，能够产生变化；

将基本相干辐射通过记录介质投射到模版的圆柱形表面上的装置，该投射装置包括一个能将该辐射聚焦从而使其在模版上的入射角大致恒定的装置。

2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该模版由带有金属化镀层的聚酯薄膜构成。

3、根据权利要求2所述的系统，其特征在于，记录介质是由镀在金属化镀层或压覆在金属化镀层上的光致固化薄膜构成。

4、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，记录介质由卤化银乳胶或光致固化合成物制成的薄膜构成。

5、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，它进一步还包括一个用来使模版的圆柱形表面绕其轴旋转的装置。

6、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，它进一步还包括：

用来存贮记录介质的未曝光部分的装置;以及

用来接收记录介质的已曝光部分的装置;

因此，该旋转装置将未曝光的记录介质从存贮装置运送到圆柱表面面供投射装置曝光，然后再将已曝光的记录介质运送到接收装置。

7、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当记录介质由投射装置对其曝光时，该旋转装置是对模版的圆柱表面进行连续运转的。

8、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，该旋转装置用来将模版的圆柱表面旋转到使记录介质曝光的位置，而在记录介质被曝光时模版的圆柱表面是不旋转的。

9、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统还包括将记录介质与模版进行光学耦合的装置。

10、根据权利要求9所述的系统，其特征在于，该耦合装置包括：

用来在曝光前提供具有匹配折射率液体的装置，使记录介质和模版光学耦合;

用于在曝光前从模版与记录介质之间除去过剩的液体，及在曝光前从距离模版最远处的记录介质表面上除去液体的装置。

11、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该聚焦装置用来将辐射大致聚焦成一条线，这条线与模版的圆柱表面的轴线大致平行或与其重合。

12、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该聚焦装置将辐射聚焦到与模版的圆柱表面的轴线大致平行或重合的一条线上，这条线大致处于与光束聚焦装置的光轴相垂直的平面内。

13、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该聚焦装置将辐射聚焦到与模版的圆柱表面的轴线大致平行或重合的一条线上，这条线大致处在一个与光束聚焦装置的光轴垂直并且包含模版的圆柱表面的轴线的平面内。

14、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该聚焦装置包括有：

用来将辐射光束沿一维方向扩束，使其成为发散的扇形光束的装置;以及

用来接收来自扩束装置的发散扇形光束，将其准直形成准直的幕帘光束及通过记录介质将其投射到模版的圆柱形表面的装置。

15、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该聚焦装置对辐射聚焦，以使该辐射在模版上的最大入射角与最小入射角之间的差值小于或等于5°左右。

16、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，该光束投射装置还包括：

一台激光器，它发出的光辐射至少是大致准直的、相干的、单色的和偏振的光;

一个可变起偏器，用来选择光的最佳偏振状态;

用于对光进行扩束的第一个球面透镜;

用来对被扩束的光进行准直并将这个准直的扩束光线投射到聚焦装置上去的第二个球面透镜。

17、根据权利要求16所述的系统，其特征在于该光束投射装置还包括：

用于控制光的装置;以及

用于减少光线不均匀性的空间滤波器。

18、一种制作反射全息图的方法，它包括以下步骤：

将全息摄影记录介质耦合到模版的圆柱形表面上;

将基本为相干辐射的参考光束通过全息摄影记录介质投射到模版的圆柱形表面上，以使该辐射在模版上的入射角大致恒定，从而使参考光束和物光束对记录介质曝光，而物光束就是由参考光束经模版反射或衍射后形成的。

19、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，进一步还包括以下步骤：

将耦合到模版的圆柱形表面上的全息摄影记录介质绕其轴旋转。

20、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，投射参考光束与使全息记录介质和模版旋转的步骤是同时发生的。

21、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，投射参考光束与使全息记录介质的模版旋转的步骤是交替发生的。

22、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，它进一步还包括以下步骤：

将参考光束大致聚焦成一条线，这条线大致平行或重合于模版的圆柱形表面的轴线。

23、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，它进一步还包括以下步骤：

将参考光束大致聚焦成一条线，该线大致平行于或重合于模版的圆柱形表面的轴线，并大致处于与光束聚焦装置的光轴垂直的平面内。

24、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，它进一步还包括以下步骤：

将参考光束大致聚焦成一条线，这条线与模版的圆柱形表面的轴线大致平行或重合，并大致处于与光束聚焦装置的光轴垂直并包含该模版的圆柱形表面的轴线的平面内。

25、根据权利要求18所述的方法，其特征在于，它进一步还包括以下步骤：

在一维方向将辐射光束扩展成发散的扇形光束;以及

将该发散的扇形光束加以准直，以形成准直的幕帘式光束作为参考光束。

Images