DE1472071B2 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung aberrationsfreier optischer systeme - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung aberrationsfreier optischer systeme

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DE1472071B2 DE19651472071 DE1472071A DE1472071B2 DE 1472071 B2 DE1472071 B2 DE 1472071B2 DE 19651472071 DE19651472071 DE 19651472071 DE 1472071 A DE1472071 A DE 1472071A DE 1472071 B2 DE1472071 B2 DE 1472071B2
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Description

1 2
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und d) die Platte wird entwickelt und in Zuordnung zu
eine Vorrichtung zur Herstellung aberrationsfreier ' dem optischen System wieder eingesetzt, und
optischer Systeme. zwar in der gleichen Stellung, in der sie durch
Der Erfindung liegt eine neuartige Anwendung so- das kohärente Licht belichtet wurde, und das
genannter Hologramme oder der sogenannten HoIo- 5 durch dieses System erzeugte, auf Aberrationen
graphie zugrunde. korrigierte Bild wird an einer Stelle entworfen,
•Es sei vorausgeschickt, daß das Gebiet der HoIo- die gegen die Achse des optischen Systems ver-
graphie zur Zeit des effektiven Anmeldedatums der setzt ist.
Erfindung wenig mehr als ein Jahrzehnt alt war und
hauptsächlich durch folgende Veröffentlichungen be- ίο Während bisher Hologramme zur Erzeugung bzw.
kannt wurde: USA.-Patentschriften 2492 738 und Wiedergabe von Bildern verwendet wurden, wird
2 770166 von Dennis Gabor; USA.-Patentschrift also erfindungsgemäß ein zu korrigierendes optisches
3 083 615 von Hussein-El-Sum; Artikel von System an Stelle des zu holographierenden transpa-Dr. Ing. D. Gabor »Microscopy by reconstructed renten Gegenstandes gesetzt und dann das HoIowave-fronts«; im Journal of the Optical Society of 15 gramm mit dem gleichen optischen System zur Er-America, Bd. 51 (1961), S. 454 bis 487, und »A New zeugung eines korrigierten Bildes eines Gegenstandes Microscopic Principle« in der Zeitschrift »Nature« verwendet.
vom 15. Mai 1948, S. 777/778; und der Artikel »Re- Anders ausgedrückt: das erfindungsgemäße Ver-
constructed Wavefronts and Communication Theory« fahren läßt die Linse oder das optische System sich
im Journal of the Optical Society of America, Bd. 52 20 »selbst korrigieren«, indem ein Hologramm des
(1962), S. 1123 bis 1130, E. N. Leith und J. Up at- Systems einschließlich seiner Aberrationen herge-
nicks. stellt und dieses Hologramm, das als »Phasenplatte«
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein bezeichnet wird, dann als Beugungsgitter zur Herstel-
optisches System frei von Aberrationen zu machen. lung eines stark aberrationskorrigierten optischen
Ein breites Strahlenbündel, das auf eine übliche 25 Systems verwendet wird. Hierbei entstehen selbstver-
Linse parallel zu deren Achse auftrifft, wird nicht an ständlich nur Kosten für die photographische Platte
einem einzigen Punkt fokussiert. Flaue und verzerrte und die zur Herstellung des Hologramms aufgewen-
Bilder ergeben sich bei üblichen optischen Systemen dete Zeit.
infolge von bestimmten Aberrationsfehlern. Sowohl Über Versuche, die die behaupteten, durch die Erchromatische als auch monochromatische Aberratio- 30 findung erreichbaren Wirkungen untermauern, ist in nen erhöhen die bei optischen Systemen auftretenden folgenden Veröffentlichungen berichtet: »Program Schwierigkeiten, und unter diesen beiden verursachen the 1965 Spring Meeting« of the Optical Society of die monochromatischen Aberrationen für gewöhnlich America, S. 595, Applied Optics, April 1966, S. 589 die kostspieligsten Probleme bei der Herstellung von bis 593; Physics Letters, 25. März 1968, S. 443 und Linsen. Gemäß der Theorie der monochromatischen 35 444.
Aberrationen wird die Abweichung eines Lichtstrahls Zum leichteren Verständnis der erfindungsgemävon seiner vorgeschriebenen Bahn in fünf Summen S1 ßen Systeme, Einrichtungen und Verfahren wird auf bis Sn ausgedrückt, die Seideische Summen genannt die nachfolgende Beschreibung einer Ausführungswerden. Wenn eine Linse keinerlei Aberrationen auf- form der Erfindung und auf deren Darstellung in der weisen würde, müßten alle fünf Summen gleichzeitig 40 Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt
und einzeln gleich Null sein. In der geometrischen F i g. 1 diagrammatisch eine Einrichtung bzw. AnOptik läßt sich kein optisches System herstellen, das Ordnung zur Herstellung eines Hologrammes oder allen diesen Bedingungen gleichzeitig entspricht. Die einer Phasenplatte unter Verwendung des optischen Summen werden daher getrennt behandelt. Die Aber- Systems, dessen Aberrationen korrigiert werden rationen, die als die fünf monochromatischen Aber- 45 sollen, und
rationen bezeichnet werden, heißen sphärische Aber- F i g. 2 diagrammatisch ein das gemäß F i g. 1 her-
rationen, Koma, Astigmatismus, Bildfeldkrümmung gestellte Hologramm umfassendes, aberrationskorri-
und Verzerrung. Das übliche Verfahren zur Beseiti- giertes optisches System sowie eine Anordnung bzw.
gung solcher Aberrationen besteht darin, eine Linse Einrichtung zur Verwendung desselben,
zu verwenden, die aus mehreren Einzellinsen besteht, 50 Wie aus Fig.l ersichtlich, wird eine kohärente
wobei Doublet-, Triplet- oder dergleichen Linsen Lichtquelle 165 in der Objektebene 167 in einem Ab-
oder beispielsweise Schmidtsche Errektionsplatten stand Z1 von der Linse oder dem optischen System
entstehen. 169 angeordnet. Das einfallende Strahlenbündel 171
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird mittels fol- beleuchtet das optische System 169 und ein Prisma
gender Verfahrensschritte gelöst: 55 173. Der Abstand Z1 bestimmt die Ebene, in der ein
reelles Bild mit einem bestimmten optischen System
a) kohärentes Licht wird durch ein optisches Sy- entsteht, so daß die Ebene des reellen Bildes 175 in
stem »eleitet; einer Entfernung d2 vom optischen System 169 liegt.
len Bildes angeordnet ist, das durch dieses Teleskop Nachdem d bestimmt wurde, wird eine optische System erzeugt wird; , ^graphische Platte 177 zwischen dem optischen r J & > 65 System 169 und der Ebene 175 des reellen Bildes in c) ein Teil des kohärenten Lichtes wird um das einem Abstand Ci1 vom optischen System 169 angeoptische System herum abgelenkt und auf die ordnet; dabei ist U1 kleiner als d.2. Das von dem photographische Platte geleitet; optischen System 169 kommende objekttragende
Strahlenbündel 174 und das Bezugsstrahlenbündel 181, das vom Prisma 173 in einem Winkel Θ abgelenkt wird, erzeugen auf der photographischen Platte 177 zusammen ein Muster aus Interferenzstreifen.
Nach dem Entwickeln der photographischen Platte 177 wird das Hologramm oder die Phasenplatte 177' wieder in praktisch die gleiche Lage in bezug auf das optische System 169 angeordnet, d. h. in einem Abstand Cl1 vom optischen System 169, wie in F i g. 18 gezeigt. Wenn sich die Phasenplatte 177' in dieser Lage befindet, erzeugt jeder Gegenstand 183, der in der Objektebene 167' in einem Abstand z2 vom optischen System liegt, ein nicht korrigiertes reelles Bild 185 im üblichen System und ein korrigiertes reelles Bild 187, das im Winkel β zur Achse versetzt erscheint. Die Ebene 175' des reellen Bildes hat einen Abstand άΆ, der von dem Abstand Z2 abhängt. Als Licht zum Beleuchten des Gegenstandes 183 kann jedes beliebige Licht verwendet werden, das auch sonst für das optische System 169 benutzt werden würde und natürlich nicht kohärent zu sein braucht. Die Phasenplatte 177' enthält die aufgezeichneten Aberrations-»Muster« des optischen Systems 169, und diese »Muster« beugen das Licht des optischen Systems von der Achse weg, wodurch die Aberrationen vermieden werden. Die Phasenplatte 177' kann nun als Teil des optischen Systems 169 zur Herstellung eines aberrationskorrigierten optischen Systems 169' angesehen werden.
30

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung aberrationsfreier optischer Systeme, dadurch gekennzeichnet, daß es unter Verwendung eines Hologramms oder einer Phasenplatte durchgeführt wird, mittels folgender Verfahrensschritte:
a) kohärentes Licht wird durch ein optisches System geleitet;
b) eine photographische Platte wird so angeordnet, daß sie das durch das optische System hindurchgeleitete Licht aufnimmt, und zwar zwischen dem optischen System und der Ebene des reellen Bildes angeord-
. net ist, das durch dieses optische System erzeugt wird;
c) ein Teil des kohärenten Lichtes wird um das optische System herum abgelenkt und auf die photographische Platte geleitet;
d) die Platte wird entwickelt und in Zuordnung zu dem optischen System wieder eingesetzt, und zwar in der gleichen Stellung, in der sie durch das kohärente Licht belichtet wurde, und das durch dieses System erzeugte, auf Aberrationen korrigierte Bild wird an einer Stelle entworfen, die gegen die Achse des optischen Systems versetzt ist.
2. Phasenplatte oder Hologramm zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (177') ein Interferenzfigurenmuster aufweist, wie es durch die Interferenz eines Lichtstrahles, der durch ein optisches System (169) hindurchgeht, mit einem Bezugsstrahl von Licht (181) entsteht, wobei sämtliche diese Lichtstrahlen auf eine photographische Platte (177) geworfen wurden, und daß die Platte (177') die Aberrationen einer Linse (169) wiedergibt und zur Korrektur dieser Aberrationen bei Zuordnung zur Linse (169) bestimmt ist.
3. Auf Aberrationen korrigiertes optisches System, gekennzeichnet durch eine Linse (169) und eine derselben zugeordnete und mit derselben unter Verwendung kohärenten Lichtes hergestellte Phasenplatte (177') gemäß Anspruch 2.
4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens für die Herstellung aberrationsfreier optischer Systeme unter Anwendung einer Phasenplatte nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Quelle (165) kohärenten Lichtes; eine im Pfad des kohärenten Lichtes angeordnete Linse (169); eine in einem Abstand (^1) zwischen der Linse (169) und der in einem Abstand (d2) von der Linse angeordneten Ebene (175) ihres reellen Bildes angeordnete photographische Platte (177); eine Einrichtung (173) zum Ablenken eines Teiles (181) des kohärenten Lichtes um die Linse (169) herum und zum Richten dieses Teiles auf die photographische Platte (177), und ein Mittel zum Halten der entwickelten Platte (177') im gleichen Abstand (J1) von der Linse (169), wobei die Linse (169) und die Platte (177') ein aberrationskorrigiertes optisches System bilden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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