DE1497631B2 - Optische vorrichtung zum gleichzeitigen erzeugen einer mehrzahl bilder von einem einzigen objekt - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen einer Mehrzahl Bilder von einem einzigen Objekt auf einer Bildebene.

Facettenlinsen, die auch als Retikularlinsen oder — anschaulicher — als »Mückenauge«-Linsen bezeichnet werden, sind zur gleichzeitigen Erzeugung mehrerer Bilder von einem einzigen Objekt bekannt. Derartige Linsen, die beispielsweise bei der Halbleiterbauelementfertigung mit Vorteil verwendet werden (s. IBM Journal of Research and Development, Band 7, Nr. 2, April 1963, S. 146 ff.), 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 wegen der allgemeinen Unfähigkeit, verzeichnungsfreie Bilder mit einer Linse eines bestimmten Brechungsindexes für Lichtstrahlen zu erhalten, die unter verschiedenen Winkeln einfallen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine weitgehend fehler- und verzeichnungsfreie Abbildung bei Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird von dem uralten Huygensschen Demonstrationsversuch zur Darstellung der Polarisation in Kalzit Gebrauch gemacht. Hiernach wird die Lage des Lichts von einem ersten Kalzitkristall durch Beobachten des Ausgangslichts 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, S. 499.

Die Erfindung ist für die einleitend beschriebene Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß zur weitgehend verzeichnungsfreien Erzeugung der Mehrzahl Bilder in weitgehend gleicher Intensität die Bildererzeugungseinrichtung η > 2 doppelbrechende Kristalle (Pl. P 2, P 3, P 4) aufweist, die im Strahlengang (L) zu diesem quer verlaufend angeordnet sind, wobei die aufeinanderfolgenden Kristalle in einer gegenseitigen fixierten Winkelbeziehung relativ zur Achse des einfallenden Strahls so angeordnet sind, daß der Strahl beim Passieren der Kristalle in eine Mehrzahl Wege (Z/1, Vl₁ L'3, U 4) abgelenkt wird, die zu einer gleichzeitig auf der Bildebene (15) erscheinenden Mehrzahl Bilder führen, wobei die Zahl der Bilder gleich 2" ist, wenn η die Zahl der Kristalle ist.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind eine Mehrzahl Wollastonprismen 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 η Wollastonprismen vorgesehen, so wird das Licht von jedem Objekt um 2" verschiedene Winkel abgelenkt. Ein gewöhnliches, konvergierendes Linsenelement fokussiert 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 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 Wollastonprismen im einzelnen beschrieben wird, können auch andere doppelbrechende Kristalle, z. B. einfache Kalzitkristalle oder komplexe Rochon- und Senamont-Prismen verwendet werden. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung einer Mehrfachprismenanordnung der Erfindung,

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

F i g. 3 bis 6 vergrößerte Enddraufsichten zur Darstellung der Ausgänge der Anordnung nach Fig. 1 an verschiedenen Stufen und

Fi g. 7 eine schematische Darstellung einer zweiten Mehrfach-Prismenanordnung nach der Erfindung.

Die in F i g. 1 dargestellte Anordnung weist vier sukzessiv dickere Wollastonprismen Pl, P 2, P 3 und P 4 sowie eine hinter dem Prisma P 4 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 P1 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 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, ferner eine Natriumlichtbogenlampe oder ein optischer Maser. Es kann polarisiertes und unpolarisiertes Licht verwendet werden. Ist polarisiertes Licht erwünscht, so kann ein (nicht dargestellter) Polari-

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sator zwischen Blende 13 und Linse 14 angeordnet der optischen Achse des Prismas P 2 ausgerichtet, sein. Zur nachfolgenden Erläuterung sei angenom- Während die Polarisationsrichtungen der beiden men, daß der Lichtstrahl L nicht polarisiert ist und Strahlen des Prismas Pl vertikal und horizontal daß seine Fortpflanzungsrichtung senkrecht zur Ober- waren, wie dies durch die Pfeile in F i g. 4 dargestellt fläche des ersten Wollastonprismas P1 orientiert ist. 5 ist, sind nun die Polarisationsrichtungen der aus dem In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß ein Prisma P 2 austretenden Strahlen, obgleich wiederum Wollastonprisma aus zwei doppelbrechenden Kri- senkrecht zueinander orientiert, um 45° gedreht, und stallen besteht, die so miteinander verkittet sind, bei- zwar im Gegenzeigersinn, wenn die Fig. 2 von links spielsweise mit Hilfe von Kanadabalsam oder syn- nach rechts betrachtet wird. Dies ist durch die Pfeile thetischen Polymeren, daß Doppelbrechung eines auf io benachbart dem PrismaP2 in Fig. 2 dargestellt. In die Oberfläche des ersten Kristalls auffallenden und diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Pfeile J sich senkrecht zur optischen Achse dieses Kristalls in Fig. 3, 4, 5 und 6 Imaginärbilder sind, wobei das fortpflanzenden Strahls auftritt. Nachstehend soll die Licht in jedem Falle in die in den Figuren dargestellte j optische Achse des ersten Kristalls eines Wollaston- Form mit Hilfe imaginärer Linsen, nämlich der Linse prismas als die optische Achse des entsprechenden 15 11, gebracht worden ist. Es erzeugt also jeder einPrismas bezeichnet werden. Das Wollastonprisma fallende Strahl ein Paar von Strahlen, deren Polari- und seine Wirkungsweise sind in dem oben angegebe- sationsrichtungen senkrecht zueinander stehen, wobei nen Buch von Jenkins und White auf S. 504 be- die eine Polarisation parallel zur optischen Achse schrieben. Die Doppelbrechung des auf das Prisma des Prismas und die andere senkrecht zu dieser orien-Pl auf treffenden Strahls führt zu zwei Ausgangs- 20 tiert ist.'Aus den einfallenden Lichtstrahlen L1 und strahlen gleicher Intensität, deren Polarisationsrich- L 2 erzeugt das Prisma P 4 demgemäß vier Ausgangstungen senkrecht zueinander stehen. Diese beiden strahlen Z/l und Z/2 bzw. TJ3 und Z/4. Eine End-Ausgangsstrahlen haben Fortpflanzungsrichtungen, draufsicht (Blickrichtung von rechts nach links in die unter einem Winkel A (Ablenkwinkel) zueinander den F i g. 1 oder 2) der Polarisationsrichtungen ist orientiert sind. Der Winkel A ist mit der optischen 25 durch die Pfeile in F i g. 5 dargestellt.
Achse des Prismas ausgerichtet und ist in Fig. 2 Das dritte PrismaP3 ist wiederum ähnlich wie das benachbart dem Prisma Pl dargestellt. Prisma Pl aufgebaut und in derselben Richtung Für unpolarisiertes Licht braucht die optische orientiert, d. h., seine optische Achse ist um 45° Achse des Prismas P1 keine spezielle Orientierung gegenüber dem Prisma P 2 im Uhrzeigersinn verzu besitzen. Zu Erläuterungszwecken sei angenom- 3° dreht. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß men, daß die optische Achse des Prismas P1 vertikal das Prisma P 3 einen Winkel (53 besitzt, der dem orientiert ist (F i g. 2), so daß die Grenzfläche zwi- Winkel δ 1 des Prismas P1 entspricht, aber aus noch sehen den beiden, das Prisma bildenden Kristallen zu erläuternden Gründen größer als dieser ist. Wieeinen »spitzen« Winkel öl mit dem unteren Ende derum wird jeder auf das Prisma P3 einfallende der vorderen Räche (Einfallsfläche) des Prismas bil- 35 Strahl in zwei Strahlen aufgespalten, deren Polaridet (Fig. 2). Das PrismaPl spaltet das einfallende sationsrichtungen entgegengesetzt sind und je um 45° Licht in zwei polarisierte Komponenten auf, die sich gegenüber der Polarisationsrichtung des zugeordneten längs zweier verschiedener Wege (in zwei verschie- einfallenden Strahls verdreht sind. Die vertikale denen Richtungen) fortpflanzen. Die beiden Polari- Orientierung der optischen Achse des Prismas P 3 sationsrichtungen sind in F i g. 2 durch den rechts 40 veranlaßt, daß jeder Strahl zwei vertikal versetzte vom Prisma Pl eingezeichneten Pfeil und Punkt dar- Ausgangsstrahlen in einer Weise erzeugt, wie diese gestellt und in F i g. 4 durch die zueinander senk- im Zusammenhang mit F i g. 4 beschrieben worden rechten Pfeile. Diese Pfeile sollen lediglich die ist. Demgemäß erzeugen die vier Strahlen (F i g. 5), Schwingungsachse des Lichts und nicht eine be- die auf das Prisma P 3 einfallen, je zwei Strahlen, stimmte Richtung angeben. Die beiden Wege 45 die gegeneinander vertikal versetzt sind und zuein-(Winkel) sind durch die strichpunktierten Linien L1 ander senkrechte Polarisationsrichtungen besitzen, und L2 in Fig. 2 dargestellt, und es ist aus Fig. 2 die ihrerseits gegenüber den einfallenden Strahlen je ersichtlich, daß sie längs der Vertikalen versetzt sind um 45° verdreht sind. Die Enddraufsicht auf die und einen Winkel A miteinander bilden, der mit der acht resultierenden Strahlen ist in F i g. 6 dargestellt, optischen Achse des Prismas ausgerichtet ist. 50 Diese acht Strahlen fallen auf das Prisma P 4 ein. Es treffen daher zwei getrennte Strahlen auf das Das Prisma P 4 ist wie das Prisma P 2 orientiert, d. h. Prisma P 2 auf. Das Prisma P 2 ist — zu Erläute- unter 45° im Gegenzeigersinn gegenüber dem Prisma rungszwecken — wiederum ein Wollastonprisma wie P3 verdreht, wenn die Fig. 1 von links nach rechts das Prisma Pl, seine Dicke t (t = fö) ist von der betrachtet wird. Ferner besitzt das Prisma P 4 einen des Prismas P1 aus noch zu erläuternden Gründen 55 Winkel δ 4 (s. F i g. 1), der vom entsprechenden Winverschieden. Die optische Achse des Prismas P 2 kel des vorausgegangenen Prismas verschieden ist, ist unter 45° gegenüber dem Prisma Pl verdreht, und wie noch erläutert werden wird. Diese Lichtstrahlen zwar im Gegenzeigersinn, wenn das Prisma P 2 in den werden also wieder je in zwei Teilstrahlen vom F i g. 1 und 2 in der Richtung von links nach rechts Prisma P 4 aufgeteilt, und zwar in ähnlicher Weise betrachtet wird. Eine solche Orientierung veranlaßt, 60 unter einer 45°-Orientierung, wie diese im Zusamdaß jeder Strahl, der auf das Prisma P2 auffällt, menhang mit dem PrismaP2 und der Fig. 5 erläuwiederum in zwei verschiedene Strahlen aufgespalten tert worden ist. Eine Enddraufsicht auf die sechzehn wird, die entgegengesetzte (senkrecht zueinander resultierenden Strahlen ist in F i g. 3 dargestellt. Es orientierte) Polarisationsrichtungen besitzen, wobei sei betont, daß die Ansicht der Bildebene 15 in die jeweiligen Ablenkungswinkel bei 45° Orientierung 65 F i g. 3 eine Enddraufsicht (in F i g. 1 von rechts nach gegenüber den einfallenden Lichtstrahlen mit A12 links gesehen) ist, die der Ansicht in F i g. 1 bei 15 und A 34 bezeichnet sind. Das heißt, der Ablenkungs- »von hinten« entspricht.
Winkel zwischen jedem Ausgangsstrahlenpaar ist mit Die Strahlen sind, wie aus F i g. 3 ersichtlich ist,

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in Zeilen und Spalten angeordnet, wobei die Zeilen unter 45° gegenüber dem eingezeichneten Koordinatensystem X, Y orientiert sind. Bei diesem Muster sind die Polarisationsrichtungen der Strahlen, die den beiden rechten Spalten der F i g. 3 entsprechen, nach 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 Fig. 6 dargestellt, in der die Strahlen, die den beiden oberen Zeilen entsprechen, senkrecht nach oben weisende Polarisationsrichtungen besitzen, wie dies durch 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 F i g. 3 und 6 mit den Fig. 4 und 5 zeigt, daß jeder Strahl der F i g. 4 zwei Strahlen (F i g. 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 F i g. 6 zwei ähnlich orientierte Strahlen, die in Fig. 3 dargestellt sind. Aus diesen Figuren ist ferner ersichtlich, daß die Ablenkungswinkel von der Vertikalen in die 45°-Orientierung übergehen (F i g. 4 bzw. 5, F i g. 6 bzw. 3).

Der Einfachheit halber sind η = 4 Wollastonprismen dargestellt worden, es wird daher ein einzelner, in die Anordnung fallender Eingangsstrahl in 2« _ 24 = 16 verschiedene Strahlen aufgespalten. Diese in den unterschiedlichen Ablenkungsrichtungen verlaufenden Strahlen werden mit Hilfe des Linsenglieds 11 in sechzehn diskreten Stellen beispielsweise auf eine fotografische Platte fokussiert, die in der Bildebene 15 angeordnet ist. Diese Endlage der Strahlen auf einer solchen Platte ist die in F i g. 1 dargestellte.

Für praktische Anwendungszwecke der Vorrichtung nach F i g. 1 ist es vorteilhaft, die Lichtstrahlen durch die Linse 11 in eine Anordnung gleichen Abstand aufweisender Bilder aufzulösen. Zu diesem Zweck sind die Winkel δ zwischen den Kristallkomponenten aufeinanderfolgender Wollastonprismen so geändert, daß, wenn man die vom Prisma Pl erzeugte Ablenkung der einfallenden Lichtstrahlen als Einheitsablenkung betrachtet, das Prisma P 2 γ1 Ablenkeinheiten erzeugt, ferner das Prisma P 3 2 Ablenkeinheiten, das Prisma P 2 2 1/2 Ablenkeinheiten usw. 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 F i g. 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 ]/2 voneinander. Der einfachste Weg zum Erhalt dieser Änderungen des Winkels ό ist der, Wollastonprismen vorzusehen, deren Dicke zunehmend größer wird, um hierdurch dem gewünschten Winkel zu entsprechen. Wollastonprismen mit geeigneten Winkeln δ sind kommerziell erhältlich. Sind die Winkel δ der Prismen gleich, so wird mehr als ein Strahl in ein 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 ändern sich.

Eine Vorrichtung der in F i g. 1 dargestellten Art, die aber acht Wollastonprismen mit den Abmessungen 2 · 2 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 δ zu erhalten. Eine Linse wurde zur Erzeugung diskreter Stellen für die Bilder verwendet.

Obgleich die Erfindung an Hand 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. Ferner können die Orientierungen und die Grenzflächen der Prismen von der beschriebenen Anordnung abweichen. So kann beispielsweise die Keilfläche eines Wollastonprismas nach unten zur Hinterfläche des Wollastonprismas geneigt verlaufen statt, wie in F i g. 2 dargestellt, nach oben zur Hinterfläche hin geneigt. Ferner kann das Wollastonprisma.

z.B. das PrismaPl, so orientiert werden, daß die Strahlen durch dasselbe horizontal und nicht, wie in F i g. 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 Orientierungs-Verdrehung aufeinanderfolgender Prismen entsteht. Alle diese Anordnungen werden als innerhalb des Erfmdungsumfangs liegend betrachtet und erzeugen nur eine Änderung der Verteilung der Ausgangsstrahlen gegenüber der in F i g. 3 dargestellten, wenn solche Änderungen in der Anordnung nach F i g. 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 Viertelwellenlängenplättchens ist dabei unter 45° gegenüber 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 nich* und können dem Einzelfall überlassen bleiben. Dii

90°-Orientierung aufeinanderfolgender Prismen dient zur Erzeugung sowohl horizontaler als auch vertikaler Ablenkungen in der Anordnung, um hierdurch eine matrixartige Bilderanordnung zu erhalten.

F i g. 7 zeigt eine Anordnung, in der vier sukzessiv dicker ausgebildete Wellastonprismen P Γ, P 2', P 3' und P 4t' vorgesehen und je übernächste Prismen gegenüber den benachbarten um 90° verdreht sind. Diese Orientierung ist durch die Lage der Winkel δ 1', 62', <53' und 64' angedeutet. Jedem Prisma ist ein io nötigt werden, sind verfügbar.

Abdeckungen (photoresist solution) im Blaulicht erfordert Intensitäten von etwa 10~⁶ Watt cm² für etwa Sekunden. Fotoätzen im Blaulicht erfordert Watt cm² für etwa 10 Minuten. Licht kürzerer Wellenlängen kann geringere Intensität besitzen, oder die Belichtungszeit kann kürzer gewählt werden. Die Lichtquellen zur Erzeugung von Licht der entsprechenden Wellenlängen und Intensitäten, wie diese im Einzelfall bei den beschriebenen Vorrichtungen be-

Wellenplättchen WPl, WP 2, WP 3 bzw. WP 4 nachgeschaltet. Die Wellenplättchen sind um die Längsachse der Vorrichtung um einen Winkel gegenüber den Prismen verdreht. Da die F i g. 7 sowohl Vorrichtungen darstellen soll, bei denen Viertelwellenlängenplättchen verwendet werden, als auch Vorrichtungen, bei denen Halbwellenlängenplättchen vorgesehen sind, ist der Verdrehungswinkel der Wellenplättchen gegenüber den Prismen lediglich als unbestimmter, 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 11' begrenzt. Die verschiedenen Prismen und Linsen sind mit ähnlichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 bezeichnet, um die Entsprechung hierzwischen anzudeuten. Die Anordnung nach F i g. 7 kann an Stelle der Linse 14, den Prismen Pl bis P 4 und der Linse 11 in die Anordnung der F i g. 1 eingesetzt werden. Hierbei resultiert lediglich eine Änderung der in F i g. 3 dargestellten Ausgangsstrahlverteilung.

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 führt, 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.

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 jedoch praktisch keinen Einfluß auf die in die Bildebene gesetzten 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 der Wellenlängen von etwa 5000 A Intensitäten von etwa 10-¹⁰ Watt cm² für etwa 10 Sekunden. Die Polymerisierung einer lichtempfindlichen Lösung zur Bildung ätzbeständiger

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Optische Vorrichtung zum gleichzeitigen Erzeugen einer Mehrzahl Bilder von einem einzigen Objekt auf einer Bildebene, dadurch gekennzeichnet, daß zur weitgehend verzeichnungsfreien Erzeugung der Mehrzahl der Bilder in weitgehend gleicher Intensität die Bilderzeugungseinrichtungen η > 2 doppelbrechende Kristalle (Pl, P 2, P 3, P 4) aufweist, die im Strahlengang (L) senkrecht zur optischen Achse angeordnet sind, wobei die aufeinanderfolgenden Kristalle in einer gegenseitig fixierten Winkelbeziehung in Drehrichtung um die optische Achse so angeordnet sind, daß der Strahl beim Passieren der Kristalle in eine Mehrzahl Wege (L'1, 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.

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 Wollastonprismen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wollastonprismen in Strahlengangrichtung zunehmend dicker ausgebildet und miteinander verkittet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß aufeinanderfolgende der Wollastonprismen 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 Polarisationsrotatoren angeordnet haben, deren Orientierungen gegenüber der Polarisationsrichtung des hierauf einfallenden Lichts fixiert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisationsrotatoren Viertelwellenlängenplättchen sind.

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

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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen