DE1497631A1

DE1497631A1 - Optische Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen einer Mehrzahl Bilder von einem einzigen Objekt

Info

Publication number: DE1497631A1
Application number: DE19661497631
Authority: DE
Inventors: Tabor William Joseph
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1965-03-08
Filing date: 1966-02-26
Publication date: 1969-07-17
Also published as: SE322069B; CH447647A; ES322872A1; AT259261B; DE1497631B2; GB1140801A; BE677456A; NL6602516A; US3438692A

Description

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Western Electric Company Incorporated P 14 97 631.9

Tabor 4 New York, N. Y. 10007 USA ( W 41 020)

Optische Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen einer Mehrzahl Bilder von einem einzigen Objekt

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Vorrichtung nach Art eines MUckenauges zum gleichzeitigen Erzeugen einer Mehrzahl Bilder von einem einzigen Objekt, mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines gebündelten Strahles und einer Einrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen einer Mehrzahl Bilder auf einer Bildebene.

Facettenlinsen, die auch als Retikularlinsen oder -anschaulicherols "jytBckenauge" -Linsen bezeichnet werden, sind zur gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Bilder von einem einzigen Objekt bekannt. Derartige Linsen, die beispielsweise bei der Halbleiterbaue lement-Fertigung mit Vorteil verwendet werden ( siehe I. B. M. Journal of Research and Development, Band 7, Nr. 2, April 1963, Seiten 146 f£)> können nur schwierig frei von Fehlern gemacht werden. Folglich sind fehlerfreie Retikularlinsen teuer. Außerdem sind solche Linsen nicht frei von Verzeichnung, und zwar hauptsächlich wegen der Änderung der Bildentfernung von der optischen Achse und auch wegender allgemeinen Unfähigkeit, verzeichnungsfreie Bilder mit einer

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Linse eines bestimmten Brechungsindexes fur Lichtstrahlen zu erhalten, die unter verschiedenen Winkeln einfallen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine einfache und relativ billige Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird von dem uralten Huygens¹ sehen Demonstrationsversuch zur Darstellung der Polarisation in Kalzit Gebrauch gemacht. Hiernach wird die Lage des Lichts von einem erstem Kalzitkristall durch Beobachten des Ausgangslichtes desselben durch einen sich drehenden zweiten Kristall hindurch analysiert. Wenn sich der zweite Kristall dreht, so erhält man eine bestimmte Orientierung desselben, bei dem ein einzelner Lichtstrahl als vier Lichtstrahlen erscheint. Dieser Versuch ist beispielsweise beschrieben in Jenkins and White, "Fundamentals of Optics", Third Edition, McGraw-Hill Book Company, Inc., 1957, Seite 499.

Die Erfindung ist für die einleitend beschriebene Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß zur weitgehend verzeichnungsfreien Erzeugung der Mehrzahl Bilder in weitgehend gleicher Intensität die Bilderzeugungseinrichtung η ζ? 2 doppelbrechende Kristalle (Pl, P2, P3, P4) aufweist, die im Strahlengang ( L ) zu diesem quer verlaufend angeordnet sind, wobei die aufeinanderfolgenden Kristalle in einer gegenseitige

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fixieften Winkelbeziehung relativ zur Achse des einfallenden Strahls so angeordnet sind, daß der Strahl beim Passieren der Kristalle in eine Mehrzahl Wege ( L¹I, L'2, L'3, L'4) abgelenkt wird, die zu einer gleichzeitig auf der Bildebene { 15 ) erscheinenden Mehrzahl Bildern führen, wobei die Zahl der Bilder gleich 2 ist, wenn η die Zahl der Kristalle ist.

Bei einem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung sind eine Mehrzahl Wo Ilaston-Prismen in bestimmter Weise so zueinander orientiert, daß das durch die Prismen laufende Licht in gleicher Weise von jedem Prisma um zwei verschiedene Winkel abgelenkt wird. Sind n-Wollasronprismen vorgesehen, so wird das Licht von jedem Objekt um 2 verschiedene Winkel abgelenkt. Ein gewöhnliches, konvergierendes Linsenelement fokusiert das Ausgangslicht in 2 diskrete Bilder, die praktisch verzerrungsfrei sind und gleiche Intensität besitzen.

Es ist ein digitales Lichtablenksystem bekannt, bei dem Licht eines einzelnen Objektes durch eine Mehrzahl doppelbrechender Kristalle mit zwischengeschobenen elektrooptischen Schaltern zu einer ausgewählten Stelle einer Vielzahl möglicher Stellen auf der Bildebene Übertragen wird. Jeder dieser Schalter weist ein Elektrodenpaar auf und leitet - im Verein mit seinem zugeordneten doppelbrechenden Kristall - das Licht längs eines von zwei möglichen Wegabschnitten in Abhängigkeit von der Gegenwart oder dem Fehlen einer Spannung

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zwischen den Elektroden. Zweck dieses bekannten Systems ist daher ausschließlich der, daß Licht zu einer vorausgewählten Stelle der Bildebene in einem gegebenen Zeitpunkt hingeleitet, aber zu einem späteren Zeitpunkt an dieser Stelle wieder ausgelöscht wird, wenn das Licht durch Änderungen im Verteilungsmuster der angelegten Elektrodenspannungen zu einer anderen Stelle hingeleitet wird. Bei dem bekannten System werden daher die Bilder des Objektes an den verschiedenen Stellen der Bildebene einzeln und nacheinander erzeugt, nicht aber wie bei der Erfindung an allen Stellen der Bildebene gleichzeitig.

Obgleich die Erfindung an Hand von Woliaston-Prismen im einzelnen beschrieben wird, können auch andere doppelbrechende Kristalle, zum Beispiel einfache Kalzitkristalle oder komplexe Rochon- und Senarmont-Prismen verwendet wenden.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische^N Darstellung einer Mehrfachprismenanprdnung der Erfindung,

Fig. 2 in auseinandergezogener Darstellung zwei benachbarte Prismen der Anordnung nach Fig. 1 zur Erläuterung von Aufbau der Prismen und der hierdurch erzeugten Mehrfachstrahlbildung,

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Fig. 3 bis 6 vergrößerte Endd rauf sichten zur Darstellung der Ausgänge der Anordnung nach Figur 1 an verschiedenen Stufen und

Fig, 7 eine schemarische Darstellung einer zweiten Mehrfach-Prismenanordnung nach der Erfindung,

Die in Figur 1 dargestellte Anordnung weist vier sukzessivdickere Wollastonprismen Pl, P2, P3 und P4 sowie eine hinter dem Prisma P4 sowie benachbart zu diesem angeordnete Linse 11 auf. Benachbarte Prismen sind unter 45 gegeneinander orientiert, wie dies nachstehend noch erläutert werden wird, und sind mit einem Kittmaterial des entsprechenden Brechungsindexes miteinander verkittet. Die Prismen sind in der Figur in Quadratform dargestellt, um die gegenseitige Orientierung der einzelnen Prismen zueinander leichter darstellen zu können. Die Prismen können aber ersichtlich auch jede andere Umfangsbegrenzung, z.B. Kreisform, besitzen. Vor dem Prisma PI liegt eine Lichtquelle 12 unter Zwischenschaltung einer mit einem Loch X versehenen Blende 13 und einer Linse 14. Eine imaginäre Bildebene 15 ist hinter der Linse 11 liegend dargestellt. In der Praxis wird ein fotografisches Bild als das Objekt an der öffnung X angeordnet.

Die Lichtquelle liefert einen Lichtstrahl L, der durch die Öffnung X sowie durch die Linse 14 läuft. Die Öffnung X definiert das Bild, die

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Linse 14 erzeugt ein paralleles Lichtstrahlenbündel. Die Lichtquelle 12 wird durch Übliche Steuerschaltmittel, die nicht dargestellt sind, betrieben. Die Lichtquelle 12 kann beispielsweise eine gewöhnliche Kolbenlampe ( einschließlich eines vorgeschalteten entsprechenden Filters, wie noch beschrieben werden wird ) sein, femer eine Natriumlichtbogenlampe oder ein optischer Maser. Es kann polarisierfe tes und unpolarisiertes Licht verwendet werden. Ist polarisiertes

Licht erwünscht, so kann ein ( nicht dargestellter) Polarisator zwischen Blende 13 und Linse 14 angeordnet sein. Zur nachfolgenden Erläuterung sei angenommen, daß der Lichtstrahl L nicht polarisiert ist und daß seine Fortpflanzungsrichtung senkrecht zur Oberfläche des ersten Wollastonprismas Pl orientiert ist. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß ein Wollastonprisma aus zwei doppelbrechenden Kristallen besteht, die so miteinander verkittet sind, beispielsweise mit Hilfe von Kanadabalsam oder synthetischen Polymeren, daß Dop-

pelbrechung eines auf die Oberfläche des ersten Kristalls auffallenden und sich senkrecht zur optischen Achse dieses Kristalls fortpflanzenden Strahls auftritt. Nachstehend soll die optische Achse des ersten Kristalls eines Wollastonprismas als die optische Achse des entsprechenden Prismas bezeichnet werden. Das Wollastonprisma und seine Wirkungsweise sind in dem oben angegebenen Buch von Jenkins und White auf Seite 504 beschrieben. Die Doppelbrechung des auf das Prisma PI auftreffenden Strahls fuhrt zu zwei Ausgangsstrahlen gleicher Intensität,

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deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander stehen. Diese beiden Ausgangsstrahlen haben Fortpflanzungsrichtungen, die unter einem Winkel A ( Ablenkwinkel ) zueinander orientiert sind. Der Winkel A ist mit der optischen Achse des Prismas ausgerichtet und ist in Figur 2 benachbart dem Prisma PI dargestellt.

Für unpolarisiertes Licht braucht die optische Achse des Prismas PI keine spezielle Orientierung zu besitzen. Zu Erläuterungszwecken sei angenommen, daß die optische Achse des Prismas PI vertikal orientier; Ist ( F'% 2 ) so daß die Grenzfläche zwischen den beiden, das Prisma bildenden Kristallen einen "spitzen" Winkel 0 1 mit dem unteren Ende der vorderen Fläche ( Einfallsfläche ) des Prismas bildet ( Fig. 2 ). Das Prisma P 1 spaltet das einfallende Licht in zwei polarisierte Komponenten auf, die sich längs zweier verschiedener Wege ( in zwei verschiedenen Richtungen ) fortpflanzen. Die beiden Polarisationsrichtungen sind in Figur 2 durch den rechts vom Prisma PI eingezeichneten Pfeil und Punkt dargestellt und in Figur 4 durch die zueinander senkrechten Pfeile. Diese Pfeile sollen lediglich die Schwingungsachse des Lichts und nicht eine bestimmte Richtung angeben. Die beiden Wege ( Winkel ) sind durch die strichpunktierten Linien Ll und L2 in Figur 2 dargestellt, und es ist aus Figur 2 ersichtlich, daß sie längs der Vertikalen versetzt sind und einen Winkel A miteinander bilden, der mit der optischen Achse des Prismas ausgerichtet ist.

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Es treffen daher zwei getrennte Strahlen auf das Prisma P2 auf. Das Prisma P2 ist - zu Erläuterungszwecken - wiederum ein Wollastonprisma wie das Prisma Pl, seine Dicke t (t= f <S ) ist von der des Prismas PI aus noch zu erläuternden Gründen verschieden. Die optische Achse des Prismas P2 ist unter 45 gegenüber den Prisma PI verdreht, und zwar im Gegenzeigersinn, wenn das Prisma P 2 in den Figuren 1 und 2 in der Richtung von links nach rechts betrachtet wird. Eine solche Orientierung veranlaßt, daß jeder Strahl, der auf das Prisma P2 auffällt, wiederum in zwei verschiedene Strahlen aufgespalten wird, die entgegengesetzte ( senkrecht zueinander orientierte ) Polarisationsrichtungen besitzen, wobei die jeweiligen Ablenkungswinkel bei 45 Orientierung gegenüber den einfallenden Lichtstrahlen mit A 12 und A34 bezeichnet sind. Das heißt, der Ablenkungswinkel zwischen jedem Ausgangsstrahlenpaar ist mit der optischen Achse des Prismas P2 ausgerichtet. Während die Polarisationsrichtungen der beiden Strahlen des Prismas Pl vertikal und horizontal waren, wie dies durch die Pfeile in Figur 4 dargestellt ist, sind nun die Polarisationsrichtungen der aus dem Prisma P2 austretenden Strahlen, obgleich wiederum senkrecht zueinander orientiert, um 45 gedreht, und zwar im Gegenzeigersinn, wenn die Figur 2 von links nach rechts betrachtet wird. Dies ist durch die Pfeile benahhbart dem Prisma P2 in Figur 2 dargestellt. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Pfeile in Figuren 3,4,5 und 6 Imaginärbilder sind, wobei das Licht in jedem

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FaIIe in die in den Figuren dargestellte Form mit Hilfe imaginärer Linsen, nämlich der Linse 11, gebracht worden sind. Es erzeugt also jeder einfallende Strahl ein Paar von Strahlen, deren Polarisationsrichtungen senkrecht zueinander stehen, wobei die eine Polarisation parallel zur optischen Achse des Prismas und die andere senkrecht zu dieser orientiert ist. Aus den einfallenden Lichtstrahlen LI und L2 erzeugt das Prisma P4 demgemäß vier Ausgangsstrahlen L¹I und L'2 beziehungsweise L¹3 und L¹ 4. Eine Enddraufsicht ( Blickrichtung von rechts nach links in den Figuren 1 oder 2 ) der Polarisationsrichtungen ist durch die Pfeile in Figur 5 dargestellt.

Das dritte Prisma P3 ist wiederum ähnlich wie das Prisma PT aufgebaut und in derselben Richtung orientiert, das heißt, seine optische Achse ist um 45 gegenüber dem Prisma P2 im Uhrzeigersinn verdreht. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß das Prisma P3 einen Winkel cf 3 besitzt, der dem Winkel <f 1 des Prismas Pl entspricht, aber aus noch zu erläuternden Gründen größer als dieser ist. .Wiederum wird jeder auf das Prisma P3 einfallende Strahl in zwei Strahlen aufgespalten, deren Polarisationsrichtungen entgegengesetzt sind und je um 45 gegenüber der Polarisationsrichtung des zugeordneten einfallenden Strahls verdreht sind. Die vertikale Orientierung der optischen Achse des Prismas P3 veranlaßt, daß jeder Strahl zwei vertikal versetzte Ausgangsstrahlen in einer Weise erzeugt, wie diese im Zusammenhang mit Figur 4 beschrieben worden ist. Demgemäß erzeugen die vier

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Strahlen ( Fig. 5 ), die auf das Prisma P3 einfallen, je zwei Strahlen, die gegeneinander vertikal versetzt sind und zueinander senkrechte Polarisationsrichtungen besitzen, die ihrerseits gegenüber den einfallenden Strahlen je um 45 verdreht sind. Die Enddraufsicht auf die acht resultierenden Strahlen ist in Figur 6 dargestellt.

Diese acht Strahlen fallen auf das Prisma P4 ein. Das Prisma P4 ist wie das Prisma P2 orientiert, das heißt, unter 45 im Gegenzeigersinn gegenüber dem Prisma P3 verdreht, wenn die Figur 1 von links nach rechts betrachtet wird. Ferner besitzt das Prisma P4 einen Winkel O 4 ( siehe Fig. 1 ), der vom entsprechenden Winkel des vorausgegangenen Prismas verschieden ist, wie noch erläutert werden wird. Diese Lichtstrahlen werden also wieder je in zwei Teilstrahlen vom Prisma P4 aufgeteilt, und zwar in ähnlicherweise unter einer 45 -Orientierung, wie diese im Zusammenhang mit dem Prisma P2 und der Figur 5 erläutert worden ist. Eine Enddraufsicht auf die 16 resultierenden Strahlen ist in Figur 3 dargestellt. Es sei betont, daß die Ansicht der Bildebene 15 in Figur 3 eine Enddraufsicht ( in Figur 1 von rechts nach links gesehen ) ist, die der Ansicht in Figur 1 bei 15 "von hinten¹¹ entspricht.

Die Strahlen sind, wie aus Figur 3 ersichtlich ist, in Zeilen und Spalten angeordnet, wobei die Zeilen unter 45 gegenüber dem

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eingezeichneten Koordinatensystem X, Y orientiert sind» Bei diesem Muster sind die Polarisationsrichtungen der Strahlen, die den beiden rechten Spalten der Figur 3 entsprechen, noch oben rechts orientiert, wie dies durch die Pfeile dargestellt ist. Die Polarisationsrichtungen der Strahlen, die den beiden linken Spalten entsprechen, ist nach links oben orientiert und durch entsprechend verlaufende Pfeile in der Figur dargestellt. Das gleiche allgemeine Muster ist in Figur 6 dargestellt, in der die Strahlen, die den beiden oberen Zeilen entsprechen, senkrecht nach oben weisende Polarisationsrichtungen besitzen, wie dies ' :rch die entsprechenden Pfeile dargestellt ist. Die Strahlen, die den beiden unteren Zeilen entsprechen, besitzen nach rechts weisende Polarisationsrichtungen, wie dies gleichfalls durch die entsprechend eingezeichneten Pfeile dargestellt ist. Ein Vergleich der Figuren 3 und 6 mit den Figuren 5 und 4 zeigt, daß jeder Strahl der Figur 4 zwei Strahlen ( Fig. 5 ) mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen erzeugt, die je gegenüber der Polarisationsrichtung des zugeordneten Einfallsstrahls um 45 gedreht sind. In entsprechender Weise erzeugt jeder Strahl der Figur 6 zwei ähnlich orientierte Strahlen, die in Figur 3 dargestellt sind. Aus diesen Figuren ist femer ersichtlich, daß die Ablenkungswinkel von der Vertikalen in die 45 -Orientierung Übergehen ( Fig. 4 bzw. 5, Fig. 6 bzw. 3).

Der Einfachkeit halber sind n= 4 Wollastonprismen dargestellt worden, es wird daher ein einzelner, in die Anordnung fallender Eingangsstrahl

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in 2 = 2 = 16 verschiedene Strahlen aufgespalten. Diese in den unterschiedlichen Ablenkungsrichtungen verlaufenden Strahlen werden mit Hilfe des Linsenglieds 11 in sechszehn diskreten Stellen beispielsweise auf eine Fotografische Platte fokusiert, die in der Bildebene 15 angeordnet ist. Diese Endlage der Strahlen auf einer solchen Platte ist die in Figur 1 dargestellte.

Für praktische Anwendungszwecke der Vorrichtung nach Figur 1 ist es vorteilhaft/ die Lichtstrahlen durch die Linse 11 in eine Anordnung gleichen Abstand aufweisender Bilder aufzulösen. Zu diesem Zweck sind die Winkel^ zwischen den Kristai!komponenten aufeinanderfolgender WoI lastonprismen so geändert, daß, wenn man die vom Prisma PI erzeugte Ablenkung der einfallenden Lichtstrahlen als Einheitsablenkung betrachtet, das Prisma P2 si Ablenkeinheiten erzeugt, ferner das Prisma P3 2 Ablenkeinheiten, das Prisma P4 2 yfl Ablenkeinheiten, und so weiter. Daß diese sukzessive Zunahme der Ablenkung gleiche Abstände der Ausgangsstrahlen liefert, ergibt sich aus einer Betrachtung des Dreiecks, das durch die drei oberen Pfeile in Figur 3 gebildet ist. Liegen die Pfeile in den Zeilen und Spalten um gleiche Entfernungen D auseinander, so haben benachbarte, längs einer Diagonale liegende Pfeile den Abstand D V2 voneinander. Der einfachste Weg zum Erhalt dieser Änderungen des Winkels Q ist der, WoIlastonprismen vorzusehen, deren Dicke zunehmend größer wird, um hierdurch dem gewünschten Winkel zu entsprechen. WoIlastonprismen mit geeigne-

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ten Winkeln (Γ sind kommerziell erhältlich. Sind die Winkel cTder Prismen gleich, so wird mehr als ein Strahl in einer und derselben Stelle der Bildebene erscheinen. Folglich werden in diesem Fall weniger als 2 Strahlen von η Prismen erzeugt, und auch die Intensitäten der erzeugten Bilder ändert sich.

Eine Vorrichtung der in Fig, 1 dargestellten Art, die aber acht WoIIastonprismen mit den Abmessungen 2x2 cm unter fixierten Orientierungen aufwies, lieferte 256 praktisch verzeichnungsfreie, gleiche Bilder gleicher Intensität. Die ersten vier Prismen waren aus Quarz aufgebaut, die zweiten vier aus Kalzit. Der Ablenkungswinkel zwischen den Ausgangsstrahlen, der von jedem der Prismen erzeugt wurde, änderte sich von 30 Winkelminuten für den ersten Kristall auf 4 Winkelgrade . für den letzten in aufeinanderfolgenden Schritten ( 30', 1 ,2,4 ), um die beschriebene Beziehung zwischen den aufeinanderfolgenden Winkeln O zu erhalten. Eine Linse wurde zur Erzeugung diskreter Stellen fUr die Bilder verwendet.

Obgleich die Erfindung anhand von Wollastonprismen bestimmter Struktur und gegenseitiger Orientierung beschrieben worden ist, können auch andere Prismen verwendet werden, und zwar sowohl ausschließlich wie auch in Kombination mit Wollastonprismen. Femer können die Orientierungen und die Grenzflächen der Prismen von der beschriebenen Anordnung abweichen« So kann beispielsweise die Keilfläche eines

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Wollastonprismas nach unten zur Hinterfläche des Wollastonprismas geneigt verlaufen, statt, wie in Figur 2 dargestellt, nach oben zur Hinterfläche hin geneigt. Ferner kann das Wo Ilastonprisma, z.B. das Prisma Pl, so orientiert werden, daß die Strahlen durch dasselbe horizontal und nicht, wie in Figur 4 dargestellt, vertikal abgelenkt werden. Auch können aufeinanderfolgende Prismen unter 45 oder unter 135 im Uhrzeigersinn oder Gegenzeigersinn gegenüber dem je nächstbenachbarten Prisma orientiert sein. Aufeinanderfolgende Prismen können ferner je um 45 im Gegenzeigersinn oder Uhrzeigersinn gegeneinander verdreht sein derart, daß eine schraubenförmige Zunahme der Orientierungsverdrehung aufeinanderfolgender Prismen entsteht. Alle diese Anordnungen wenden als innerhalb des Erfindungsumfangs liegend betrachtet und erzeugen nur eine Änderung der Verteilung der Ausgangsstrahlen gegenüber der in Figur 3 dargestellten, wenn solche Änderungen in der Anordnung nach Fig. 1 vorgenommen werden.

Andererseits kann die optische Achse jedes Prismas um 90 gegenüber dem nächstfolgenden Prisma verdreht sein, und es können beispielsweise. Viertel- oder Halbwellenlängenplättchen ( Glimmer- oder Quarzplättchen ) zwischen aufeinanderfolgenden Prismen angeordnet werden, wodurch jeder eben-polarisierte Lichtstrahl des einen Prismas in einen Strahl mit orthogonalen Polarisationsrichtungen geändert wird, wie diese zur Fortpflanzung durch das nächstfolgende Prisma benötigt werden. Die optische Achse eines Viertelwellenlängenplättchen ist dabei unter 45

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gegenUber der optischen Achse der Prismen orientiert. Die optische Achse eines Halbwellenplättchens ist unter 22,5 gegenüber der optischen Achse des unmittelbar vorausgehenden Prismas orientiert. Diese Materialien sollen nachstehend als "Rotatoren" bezeichnet werden. Andere geeignete, zwischenzuschaltende Materialien, z. B. Faraday-Rotatoren, optisch aktive Materialien, wie Quarz und Zuckerlösungen, sind gleichfalls brauchbar. Diese Materialien benötigen fixierte Orientierungen oder nicht und kann dem Einzelfall überlassen bleiben. Die 90 - Orientierung aufeinanderfolgender Prismen dient zur Erzeugung sowohl iicrizontnler als auch vertikaler Ablenkungen in der Anordnung, um hierdurch einn matrixartige Bilderanordnung zu erhalten.

Figur 7 zeigt eine Anordnung, in der vier sukzessiv dicker ausgebildete WeIlastonprismen ?V, P2', P3¹ und P4' vorgesehen und je übernächste Prismen gegenüber den benachbarten um 90 verdreht sind. Diese Orientierung ist durch die Lage der Winkel if V, 4 2', O3¹ und O 4' angedeutet. Jedem Prisma ist ein Wellenplättchen WPl, WP2, WP3 bzw. WP4 nachgeschaltet. Die Wellenplättchen sind um die Längsachse der Vorrichtung um einen Winkel gegenüber den Prismen verdreht. Da die Figur 7 sowohl Vorrichtungen darstellen soll, bei denen Viertelweilenlängenptörtchen verwendet werden, als auch Vorrichtungen, bei denen Halbwellenlängenplättchen vorgesehen sind, ist der Verdrehungswinkel der Wellenplättchen gegenüber den Prismen lediglich als unbestimmter,

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spitzer Winkel in der Figur dargestellt, der im einen Falle 45 und im anderen Falle 22,5 betragen soll. Der aus Prismen und Wellenplättchen bestehende Stapel ist von Linsen 14* und II¹ begrenzt. Die verschiedenen Prismen und Linsen sind mit ähnlichen Bezugszeichen wie in Figur 1 bezeichnet, um die Entsprechung hierzwischen anzudeuten. Die Anordnung nach Fig. 7 kann anstelle der Linse 14, den Prismen P1-P4 und der Linse 11 in die Anordnung der Figur 1 eingesetzt werden. Hierbei resultiert lediglich eine Änderung der in Figur 3 dargestellten Ausgangsstrahlvertei lung.

Eine zum Betrieb der Anordnung geeignete Lichtquelle soll einen Lichtstrahl liefern, dessen Wellenlängenbandbreite durch die an der Bildebene gewünschte Auflösung begrenzt ist. In diesem Zusammenhang sei ausgeführt, daß beispielsweise Wollastonprismen Licht bei verschiedenen Wellenlängen um verschiedene Winkel ablenken. Daher wird von jedem Prisma bei Verwendung von Licht, das innerhalb eines Bandes liegende Wellenlängen fuhrt, eine Dispersion eingeführt. Ist die Lichtquelle ein optischer Maser oder eine Natriumlichtbogenlampe, so ist der Eingangsstrahl praktisch monochromatisch und es treten keine Probleme in dieser Hinsicht auf. Ist die Lichtquelle eine normale Kolbenlampe; so wird ein den Wellenlängenbereich einschränkendes Filter benutzt. Derartige Filter sind allgemein bekannt.

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An dieser Stelle sei bemerkt, daß wegen der zur Erzeugung der Mehrfachbilder verwendeten Polarisationsmethode die einzelnen Bilder durch Licht unterschiedlicher Polarisationsrichtungen erzeugt werden. Diese unterschiedlichen Polarisationsrichtungen haben [edoch praktisch keinen Einfluß auf die in die Bildebene gesetzte Werkstückoberflächen. Alles was gefordert wird, ist, daß Wellenlänge und Intensität dafür ausgelegt sind, die gewünschten Ergebnisse in der Bildebene zu erhalten. So können im einzelnen verschiedene Wellenlängen und Intensitäten zum Erzeugen verschiedener Ergebnisse auf verschiedenen, in der Bildebene plazierten Medien ( Werkstückoberflächen ) erforderlich sein. So erfordert eine Belichtung einer typischen fotografischen Platte mit Blaulicht

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der Wellenlängen von etwa 5000 A Intensitäten von etwa 10 Watt

cm für etwa 10 Sekunden. Die Polymerisierung einer lichtempfindlichen Lösung zur Bildung ätzbeständiger Abdeckungen ( photoresist

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solution ) im Blaulicht erfordert Intensitäten von etwa 10 Watt cm

2 für etwa 120 Sekunden. Fotoätzen im Blaulicht erfordert ein Watt cm für etwa 10 Minuten. Licht kürzerer Wellenlängen kann geringere Intensität besitzen oder die Belichtungszeit kann kurzer gewählt werden. Die Lichtquellen zur Erzeugung von Licht der entsprechenden Wellenlängen und Intensitäten, wie diese im Einzelfall bei den beschriebenen Vorrichtungen benötigt werden, sind verfügbar.

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Claims

PatentansprUche

1. Optische Vorrichtungen nach Art eines MUckenauges zum gleichzeitigen Erzeugen einer Mehrzahl Bilder von einem einzigen Objekt, mit einer Einrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen einer Mehrzahl Bilder auf einer Bildebene, dadurch gekennzeichnet, daß zur weitgehend verzeichnungsfreien Erzeugung' eier Mehrzahl Bilder in weitgehend gleicher Intensität die Bilderzeugungseinrichtungen η Z>2 doppelbrechende Kristalle (PI, P2, P3, P4) aufweist, die im Strahlengang ( L ) zu diesem quer verlaufend angeordnet sind, wobei die aufeinanderfolgenden Kristalle in einer gegenseitige fixierten Winkeibeziehung relativ zur Achse des einfallenden Strahls so angeordnet sind, daß der Strahl beim Passieren der Kristalle in eine Mehrzahl Wege (Γ1, L'2, L'3, L'4) abgelenkt wird, die zu einer gleichzeitig auf der Bildebene ( 15 ) erscheinenden Mehrzahl Bildern fuhren, wobei die Zahl der Bilder gleich 2ⁿ ist, wenn η die Zahl der Kristalle ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die doppelbrechenden Kristalle komplexe Kristalle sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die komplexen Kristalle Woilaston-Prismen sind. 909829/0684

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4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wollaston-Prismen in Strohlengangrichtung zunehmend dicker ausgebildet und miteinander verkittet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende der Wollaston-Prismen unter 45 gegeneinander orientiert sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte der komplexen Kristalle unter 90 gegeneinander orientiert sind und zwischen sich Polarisations-Rotatoren angeordnet haben, deren Orientierungen gegenüber der Polarisationsrichtung des hierauf einfallenden Lichts fixiert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisations-Rotatoren Viertelwellenlängenpiättchen sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Viertelwellenlängenpiättchen unter 45 gegenüber den Orientierungen der Kristalle orientiert ist

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9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsrotatoren Halbwellenlängenplättchen sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Halbwellenlängenplättchen unter einem Winkel von 22,5 gegenüber der Orientierung des unmittelbar vorausgehenden Kristalls orientiert ist.

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