DE1940656C3 - Verfahren zur interferometrischen Vermessung eines Objektes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur interferometrischen Vermessung eines Objektes durch Erzeugung und Aufzeichnung eines Hologramms des zu vermessenden Objektes.

Bei Verfahren dieser Art werden interferierende Lichtstrahlen durch das Objekt beeinflußt nach Maßgabe phasenverschiebender Eigenschaften dieses Objektes und diese Eigenschaften werden dann in einem Interferenzraster sichtbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, die phasenbeeinflussenden Eigenschaften des Objektes mit möglichst hohem Auflösungsvermögen zur Anzeige zu bringen und kenntlich zu machen.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des aufgezeichneten Hologramms ein Interferenzraster erzeugt wird, derart, daß von zwei kohärenten abbildenden Strahlen ein virtuelles und ein reelles Bild des Hologramms auf einem Schirm zur Interferenz gebracht wird, wobei die abbildenden Strahlen einen Winkel mit dem Hologramm im Scheitelpunkt einschließen, der doppelt so groß ist wie der Hologrammwinkel, unter dem der abbildende Strahl und der Bezugsstrahl bei der Aufzeichnung des Hologramms in dieses eingefallen sind.

Gegenüber einer unmittelbaren interferometrischen ^ft5 Abbildung des Objektes ergibt sich nach der Erfindung aufgrund der gekennzeichneten Winkelbeziehungen eine Verdoppelung des Auflösungsvermögens hinsichtlich der phasenbeeinflussenden Eigenschaften des Objektes.

Die Erfindung und ihre Vorteile sowie vorteilhafte Vorrichtungen zur Ausübung der Erfindung werden anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 einen Holographen,

F i g. 2 ein Interferometer zur Ausübung des erfinderischen Verfahrens in Verbindung mit dem Holographen nach Fig. 1,

F i g. 3 ein anderes Ausführungsbeispie! eines Interferometers zur Ausübung des erfinderischen Verfahrens in Verbindung mit dem Holographen nach F i g. 1,

Fig.4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Holographen,

Fig.5 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Interferometers zur Ausübung des erfinderischen Verfahrens in Verbindung mit dem Holographen nach F i g. 4,

F i g. 6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Hologra phen,

F i g. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Intsrfe· rometers zur Ausübung des erfinderischen Verfahren; in Verbindung mit dem Holographen nach F i g. 6.

Bei der Herstellung eines Interferogramms nach dei Erfindung wird zunächst ein Hologramm erzeugt unc aufgezeichnet, und dann wird mit Hilfe diese! aufgezeichneten Hologramms das Interferogramn erzeugt. Zunächst wird anhand der F i g. 1 di(

Erzeugung des Hologramms erläutert und dann wird anhand der Fig.2 erläutert, wie aufgrund dieses Ϊ ;ologramms ein !nterferogramm erzeugt wird.

Der Holograph nach Fig. 1 ist in bekannter Weise aufgebaut und dient dazu, ein Hologramm eines Objektes 18 zu erzeugen. Mit 10 ist eine kohärentes Licht abstrahlende Lichtquelle bezeichnet, mit U eine Linse und mit 12 ein Strahlenspalter. Der Strahlenspalter 12 teilt den einfallenden Lichtstrahl in zwei Stranlen 12Aund 125. Der Lichtstrahl 125 durchsetzt das Objekt 18 und fällt dann zusammen mit dem Lichtstrahl 12/4 auf das Aufzeichnungselement 20, um dort ein Hologramm zu erzeugen. Die beiden Linsen 22 und 23 bilden ein ielezentrisches optisches System und sind in die Bahn des Strahls 125zwischen Objekt 18 und Aufzeichnungselement 20 eingesetzt. Mit 14 ist ein Spiegel bezeichnet, der den Lichtstrahl 12A auf das Aufzeichnungselement reflektiert. Der Spiegel 14 ist so angeordnet, daß der Vereinigungswinkel s, unter dem die beiaen Strahlen 12A und 125 auf das Aufzeichnungselement 20 fallen, etwa 45° beträgt. Der Abstand der einzelnen Elemente voneinander ist nicht kritisch mit der einzigen Ausnahme, daß die Linsen 22 und 23 so angeordnet sein müssen, daß das Objekt 18 auf das Aufzeichnungselement 20 oder dicht daneben abgebildet wird. Das Aufzeichnungselement 20 kann eine fotografische Platte und die Lichtquelle ein He-Ne-Laser sein. Zweckmäßig ist es, vor dem Aufzeichnungselement einen Verschluß vorzusehen, aber da solche Verschlüsse üblich sind, ist er hier nicht besonders eingezeichnet.

Nachdem das Hologramm 20 mittels des Holographen gemäß F i g. 1 aufgezeichnet worden ist, wird die fotografische Platte beziehungsweise die Aufzeichnung entwickelt und dann wird das Aufzeichnungselement nunmehr als Hologramm 20 in das Interferometer aus Fig.2 eingesetzt. Gemäß Fig.2 ist mit 210 eine Lichtquelle bezeichnet, die kohärentes Licht abstrahlt und mit 211 ist eine Kollimatorlinse bezeichnet, die das Licht aus der Lichtquelle 210 zu einem parallelen Strahlenbündel zusammengefaßt auf das Hologramm 20 richtet. Der Lichtstrahl passiert das Hologramm und erzeugt zwei Abbildungen, von denen eine orthoskopisch und die andere pseudoskopisch ist. und diese beiden Bilder werden zusammengeführt, so daß ein Interferenzmuster entsteht, das die Phasenvariationen des Objektes 18 wiedergibt, und zwar mit verdoppeltem Auflösungsvermögen.

Das Licht, das das Hologramm 20 durchsetzt wird in drei Strahlen aufgespalten, nämlich die Strahlen 200A 2005, 200C Der Winkel zwischen den Strahlen 200.4 und 2005 ist zweimal so groß wie der Vereinigungswinkel s aus Fig. 1. Der Strahl 200C durchsetzt das Hologramm direkt und wird nicht weiter benötigt, deshalb wird er in der undurchsichtigen Blende 218 ausgeblendet. Mittels des Spiegels 212 wird der Strahl 200A über den Strahlspalter 215 und die Linse 216 auf den Schirm 217 gerichtet. Die optische Weglänge vom Hologramm 20 über den Spiegel 212, den Strahlspalter 215, die Linse 216 zum Schirm 217 ist in Verbindung mit der Brennweite der Linse 216 so gewählt, daß die Ebene, in der das Hologramm 20 angeordnet ist, auf dem Schirm 217 abgebildet wird. Der Lichtstrahl 2005 wird durch die Spiegel 213 und 214 und über die Linse 216 auf den Schirm 217 gespiegelt. Die optische Weglänge für den Strahl 2ööS ist genauso groß wie die für den Strahl 200A so daß beide Lichtstrahlen das Hologramm 20 auf dem Schirm 217 abbilden. Die Linse 216 wird mithin ein einfaches Abbildungssystem.

Der Strahl 2005 erzeugt ein orihoskopisches Bild des Objekts 18 auf dem Schirm 217, während der Strahl 200A ein pseudoskopisches Bild des Objektes 18 auf dem Schirm 217 erzeugt. Das Licht, das diese beiden Bilder erzeugt, interferiert in der Schirmebene 217 und bildet so ein Interferenzmuster auf dem Schirm 217. Dieses Interferenzmuster zeigt die Phase des Objektes 18 an.

Die Spiegel 213 und 214 drehen das eine der Bilder so, daß das orthoskopische und das pseudoskopische Bild mit gleicher Seitenorientierung auf den Schirm 217 geworfen werden. Aufgrund dieser Spiegel ist die Anzahl der Rechts-links-Inversionen für beide Strahlen 200A und 2005 die gleiche. Diese Tatsache kann man leicht verifizieren, indem man die beiden Begrenzungen der eingezeichneten Lichtstrahlen aus Fig. 2 verfolgt. Wenn man die zusätzliche durch die Spiegel 213 und 214 hervorgerufene Inversion nicht vorsieht, dann fallen die Strahlen mit umgekehrtem Rechts-links-Verhältnis in den Strahlspalter 215 ein. Durch diese zusätzliche Inversion wird also sichergestellt, daß die rechte Seite des orthoskopischen Bildes mit der rechten Seite des pseudoskopischen Bildes interferiert und daß mithin jeder Punkt des Interferogramms einem Punkt des Objektes entspricht. Wenn man diese zusätzliche Rechts-links-Inversion nicht vorsieht, dann zeigt jeder Punkt des Interferogramms eine Phasendifferenz zwischen einem Punkt des realen Bildes und dem entsprechenden Punkt auf der gegenüberliegenden Seite des virtuellen Bildes an.

Wenn die Spiegel bei dem Interferometer nach F i g. 2 sämtlich stillstehen, dann besteht das Interferenzmuster aus Linien, die den Linien gleicher Phase des Objektes entsprechen. Zwischen benachbarten Linien des Interferogramms liegt eine Phasendifferenz von einer halben Wellenlänge Wenn dagegen einer der Spiegel in Richtung des Pfeiles 231, also um die y-Achse, geschwenkt oder gedreht wird, dann entsteht ein Strichmuster auf dem Schirm 217 nach Maßgabe der Phasenvariationen des Objektes, das heißt also, daß die tatsächlichen Kurven- oder Linienzüge, die dann auf dem Schirm 217 erscheinen, die Phasenvariationen anzeigen.

Bei dem zweiten in F i g. 3 dargestellten Interferometer wird das Hologramm von zwei Bezugsstrahlen 300A und 3005 durchsetzt. Die Strahlen 300A und 3005 schließen beim Einfallen einen Winkel ein, der doppelt so groß ist wie der Vereinigungswinkel 5 aus Fig. 1. Jeder der beiden Strahlen erzeugt zwei Bilder, aber nur das orthoskopische Bild des Bezugsstrahls 300A und das pseudoskopische Bild, das vom Bezugsstrahl 3005 erzeugt wird, werden benutzt.

Die Linse 316 bildet die Ebene, in der das Hologramm 20 angeordnet ist, auf dem Schirm 317 ab. Die Winkel zwischen der Achse der Linse 316 einerseits und den Achsen der beiden Strahlen 300A und 3005 sind gleich und zwar genau so groß wie der Vereinigungswinkel j aus Fig. 1. Dadurch wird sichergestellt, daß die Linse

316 das orthoskopische Bild des Strahls 300A und das pseudoskopische Bild des Strahls 3005 auf den Schirm

317 abbildet. Die zwei Bilder interferieren auf dem Schirm 317 miteinander entsprechend wie im Text zu F i g. 2 erläutert. Die beiden Bilder aus F i g. 3 sind in gleicher Weise seitenorientiert, so daß eine besondere Inversion nicht nöti^ ist.

Zur Erzeugung der beiden Strahlen 300A und 3005 ist eine Lichtquelle 310 vorgesehen, deren Licht in einer Kollimatorlinse 311 zu einem Parallelstrahl zusammen-

gefaßt wird und dann auf den Strahlspalter 312 gerichtet wird. Die beiden aus dem Strahlspalter ausfallenden Strahlen werden in den Spiegeln 320 beziehungsweise 321 und 322 gespiegelt. Wie auch beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 wird einer der Spiegel, zum Beispiel der Spiegel 322, um eine Schwenkachse parallel zur y-Achse geschwenkt oder gedreht, wodurch ein Strichmuster erzeugt wird, das die Phasenvariationen des Objektes 20 anzeigt.

Fig.4 zeigt einen Holographen und Fig.5 ein Interferometer zur Weiterverarbeitung des in dem Holographen gemäß Fig.3 erzeugten Hologramms. Gemäß Fig.4 wird ein Objekt 418 mit einem kohärenten Lichtstrahl aus der Lichtquelle 410, der in der Kollimatorlinse 411 parallelisiert wurde, durchstrahlt. Dieser Strahl wird in einem Beugungsgitter 415, das unmittelbar hinter dem Objekt 428 angeordnet in zwei Strahlen aufgespalten. Das Objekt 418 wird mittels eines telezentrischen Linsensystems, bestehend aus den Linsen 422 und 423, auf ein Aufzeichnungselement 420 abgebildet. In der Fraunhoferschen Brechungsebene der Linse 422 ist eine Blende 421 angeordnet. Die Blende 421 ist mit Ausnahme von zwei öffnungen 42 XA und 421B undurchsichtig. Die Öffnung 421Λ ist so angeordnet, daß eines der Beugungsmuster erster Ordnung des Beugungsgitters 415 passieren kann, während die öffnung 421B so angeordnet ist, daß das zentrale Beugungsmuster beziehungsweise das Beugungsmuster nullter Ordnung passieren kann. Die Oifnung 4215 ist also in der optischen Achse angeordnet. Die Blende 421 blende! aile Beugungsmuster mit Ausnahme des Beugungsmusters erster Ordnung, das die öffnung 421Λ passiert und des Beugungsmusters nullter Ordnung, das die öffnung 421B passiert, aus. Das Licht, das die öffnung 421Λ passieren kann, interferiert mit dem Licht, das die Öffnung 421B passiert, zu einem Hologramm in dem fotografischen Element 420. Das Licht, das die öffnung 4213 passiert, dient dabei als Bezugsstrahl ähnlich dem Strahl 12-4 aus Fig. 1, während das Licht, das die öffnung 421Λ passiert, die Abbildung des Objektes 418 ähnlich dem Strahl 12ßaus Fig. 1 bewirkt. Die beiden Strahlen schließen im Anschluß an das Beugungsgitter einen Divergenzwinkel s'ein. In der Praxis verwendet man zusätzlich noch einen Verschluß aber der ist nicht dargestellt, da ein solcher Verschluß bei Holographen bekannt und üblich ist.

Zur Erzeugung des Interferenzmusters nach Maßgabe der Aufzeichnung auf dem fotografischen Element wird diese Aufzeichnung zunächst entwickelt und dann das fotografische Element 420 nunmehr als Hologramm 420 in das Interferometer gemäß F i g. 5 eingesetzt. Das Interferometer gemäß Fig.5 ist ähnlich aufgebaut wie der Holograph gemäß F i g. 4 mit dem Unterschied, daß einerseits kein Objekt 418 vorgesehen ist und daß andererseits die Blende 421 durch eine Blende 425 ersetzt wurde und daß schließlich ein optisches Abbildungssystem bestehend aus der Linse 516 und dem Schirm 517 zusätzlich vorgesehen sind. Die Blende 521 hat zwei öffnungen 521/4 und 521B. Die Beugungsmuster erster Ordnung aus dem Beugungsgitter 515 passieren die öffnungen 521/4 und 521B. Diese beiden Strahlen durchsetzen das Hologramm 420 und erzeugen wie die Strahlen 300Λ und 300B aus F i g. 3 zwei Bilder, die miteinander zu dem gewünschten Interferenz-Strichmuster interferieren. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 war der Winkel zwischen den beiden Strahlen 300#und 300-4 beim Einfall in das Hologramm 20 »2s«. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.5 schließen die beiden Strahlen beim Einfall in das Hologramm einen Winkel 2s' ein, der also doppelt so groß ist wie der Winkel zwischen diesen beiden Strahlen im Anschluß an das Beugungsgitter.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel kann man durch Schwenken der interferierenden Wellenfronten das Interferenzstrichmusler vervielfachen, indem man das Hologramm 420 um eine Achse senkrecht zur optischen

ίο Achse dreht oder hin und her schwenkt.

Für den Holographen gemäß F i g. 6 wird zunächst mit dem Holographen gemäß F i g. 4 ein Hologramm 420 erzeugt, genauso wie es im Text zu Fig.4 beschrieben wurde. Dieses Hologramm 420 wird dann in den Holographen gemäß F i g. 6 eingesetzt und es wird ein zweites Hologramm 620 erzeugt. Der Holograph gemäß Fig. 6 ist genauso ausgebildet wie der Holograph gemäß F i g. 4 mit der Ausnahme, daß das Beugungsgitter 415 fehlt und daß anstelle des Objektes 418 das Hologramm 420 eingesetzt ist und daß die Blende 421 durch eine Blende 621 mit zwei öffnungen 621Λ und 6215 ersetzt wurde. Durch die öffnungen 621Λ und 621B passieren die beiden Beugungsmuster erster Ordnung. Die beiden Strahlen, die das HoIogramm erzeugen, schließen im Anschluß an das Hologramm 420 einen Winkel 2s'ein. Die Beugung wird erzeugt durch die Linien des Hologramms 420. Die Linien des Hologramms 420 sind so dicht beieinander gelegen, daß sie wie die Linien eines Beugungsgitters wirken.

Die Lichtquelle 610, die Linsen 611, 622 und 623 und das Aufzeichnungselement 620 sind genauso ausgebildet wie die entsprechenden Teile aus F i g. 4 und auch mit den gleichen Abständen zueinander angeordnet wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.4. Nachdem auf dem Aufzeichnungselement 620 ein Hologramm aufgezeichnet worden ist und dies entwickelt wurde, wird das Element 620 nunmehr als Hologramm 620 in das Interferometer gemäß F i g. 7 eingesetzt.

Das Interferometer gemäß F i g. 7 ist genauso aufgebaut wie das Interferometer gemäß F i g. 5, mit der Ausnahme, daß anstelle der Blende 521 die Blende 721 mit den beiden öffnungen 721Λ und 721B vorgesehen ist. Die beiden öffnungen 721A und 721B lassen das

Beugungsmuster zweiter Ordnung des Beugungsgitters 715 passieren. Die Lichtquelle 710, die Linsen 711, 716. 722 und 723, das Beugungsgitter 715 und der Schirm 717 sind genauso ausgebildet wie bei dem Ausführungsbeispicl nach Fig. 5 und auch genauso wie tion

angeordnet. Nach F i g. 7 wird das Hologramm 620 mit zwei Lichtstrahlen bestrahlt, die den Winkel 4s' miteinander einschüpßen. Die Aufzeichnung des HoIo gramms 620 erfolgt gemäß F i g. 6 unter dem Winkel 2s' und die Beleuchtung erfolgt nun unter dem doppelten

Winkel, nämlich As'. Bei dem Interferometer gemäß Fig. 7 werden zwei Bilder erzeugt, die in der gleichen Weise wie bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen miteinander interferieren, da jedoch das Hologramm 620 aus dem Hologramm 420 hergestellt

fto wurde, welch letzteres wiederum aufgrund des Objektes 418 erzeugt wurde, kennzeichnen die Interfercnzlinien. die nach Fig. 7 entstehen, die Phasenvariationen des Objektes 418 vierfach. Die mathematischen Gründe dafür werden weiter unten noch dargelegt. Mit dem

('S Holographen nach Fig.6 kann man entsprechend wie man aus dem Hologramm 420 ein Hologramm 620 hergestellt hat, aus dem Hologramm 620 ein Hologramm 620' und so fort herstellen. Verwendet man c'iis

Hologramm 620' bei dem Interferometer gemäß F i g. 7, dann kennzeichnen die Interferenzlinien die Phasenvariationen des Objektes 418 sechsfach. Auf diese Weise kann man, wenn man gemäß F i g. 6 Hologramme höherer Ordnung erzeugt, Vielfache der Phasenvariationen höherer Ordnung gemäß F i g. 7 darstellen.

Auf diese Weise ist es also gemäß Fig.6 und 7 möglich, Interferenzmuster zu erzeugen, deren Linien von höherer Ordnung als zweifach die Phasenvariationen eines Objektes darstellen. Dies kann auch noch auf andere Weise erfolgen, indem man wie folgt vorgeht: Man stellt zunächst ein Hologramm her, wie im Text zu F i g. 4 erläutert, dann wird dieses Hologramm in nichtlinearer Weise weiterbehandelt und entwickelt, so daß die Beugungen höherer Ordnung verstärkt werden. Dies kann man erreichen durch jede Art von Nichtlinearität während des Entwicklungsprozesses. Dann wird dieses Hologramm wie im Text zu F i g. 7 beschrieben, weiterbehandelt, wobei durch die Blende 721 die Brechungsmuster zweiter Ordnung passieren. Das Interferenzmuster, das dann auf dem Schirm 717 gebildet wird, ist ein in Längsrichtung umgekehrtes Teilinterferogramm mit vierfacher Phasenmultiplikation. Statt dessen kann man auch die beiden Beugungsmuster dritter Ordnung zur lnteferenz bringen und erhält dann eine sechsfache Phasenmultiplikation. Weitere Alternativen ergeben sich, wenn man diee Prinzipien auf höhere Ordnung überträgt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ist zur Abbildung die Linse 316 vorgesehen, während bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 5 zu dem gleichen Zweck die Linse 516 vorgesehen ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Interferenzmuster auf einen fotografischen Film aufzuzeichnen, wenn man dagegen nur eine Beobachtung wünscht, dann kann man auf die Linsen 316,516 beziehungsweise 716 sowie auf die nachgeordneten Schirme 317, 527 und 717 verzichten. Bei Beobachtung erscheinen die Interferenzen unmittelbar in der Ebene, in der die Hologramme 20, 420 beziehungsweise 620 angeordnet sind. Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist die Inversion durch die Spiegel 213 und 214 vorgesehen, und aus diesem Grunde benötigt man die Abbildung durch die Linse 216, da andernfalls die Inversion nicht durchführbar wäre.

Im folgenden werden noch einige mathematische Grundlagen der oben beschriebenen Erfindung angegeben:

Wenn man ein Hologramm mit einem Bezugsstrahl durchleuchtet, entsteht ein reelles und ein virtuelles Bild. Das virtuelle Bild ist ein Abbild der Objektwcllen u(x, y, z^undorthoskopisch, während das reelle Bild

u*(x,y,-z) (I)

in der Tiefenrichtung umgekehrt, beziehungsweise pscudoskopisch ist. Bei den angegebenen Ausdrücken ist ζ die Richtung zwischen der Hologrammebene und dem Objekt.

Die Amplitudenübertragung eines Hologramms, aus einem Beugungsfeld ν eines Objektes u in einer Ebene außerhalb der Achslage einer Bczugswelle e*" ist proportional zu

ν 4- c'

- vv* -I- I 4- ν c

+ V* C"¹

in dieser Gleichung bedeuten die Sterne den komplexen konjugierten Wert. Bei den oben beschriebenen Vorrichtungen wird das Hologramm gleichzeitig mit zwei Planwcllen e"* und c^ny bestrahlt.

Auf diese Weise entstehen zwei Wellen ν und v* die das Hologramm in der gleichen Richtung verlassen und für deren Wellenfronten gilt:

(e'°-M- c^iax){vv* + 1 + vc'^iax+ v*c^ixx) 5

= I- + V* + {VV*+ 1) C^iaJr + (VV* + \)C ^iax

ίο Für die Intensität gilt:

/ = \ac^ie + ae~^ie\² = a²\e^i2<1 + l|². (4)

Die Intensität wird in der Hologrammebene wiedergegeben, wenn für das Objekt gilt ae«. Beim dreidimensionalen Objekt ergibt sich Umkehr in der Tiefenrichtung um die Ebene des Objektes, die auf das Hologramm fokussiert ist. Gleichung 4 kann man dann umschreiben zu Gleichung 5.

= «²|e'^2e4- l|² =

Es ergibt sich also destruktive Interferenz für

= η

(2p 4- l)~ .

wobei ρ eine ganze Zahl ist.

Durch Pendeln oder Schwingen der einen der

wiederhergestellten Wellenfronten kann man die Phasenvariationen über das ganze Objekt wiedergeben.

Es gilt dann e<»-P>* und e-«\ wobei ß< <«. Für das Interferogramm gilt dann:

und die Interferenzstrichc treten auf unter

2(i = j! :< + (2 p + 1) 71. (1)

Die Gleichungen 5 und 7 zeigen, daß die Phase des Objektes bei einem solchen Interferogramm zweifach wiedergegeben wird. Das ist besonders vorteilhaft bei der Untersuchung von Objekten mit geringen Phasenvariationen. Man kann auch eine noch größere Phasenmultiplikation als mit dem Faktor 2 erzielen, wie 4_S dies oben bereits dargelegt ist. Gleichung 8

exp j ι ((ι -λ λ)! 4- exp j — ί (<_> -<\ x)i|² = 1 4- exp I j 2 (η -λ .ν) I cxpl -1 2 (_ti -,x .v) (8)

beschreibt die Amplitudenverhältnissc bei Verwendung des zweiten Hologramms 620 aufgrund des HoIo gramms 420. In Gleichung 8 bedeutet exp (ijo) dit Objektwellenfront und exp (/αχ) die Beugung aus dei Hologrammachse. Blendet man nun jeweils die Beugun; zweiter Ordung aus, dann ergibt sich ein Intcrfcro gramm nach der Gleichung 9.

Bei diesem Hologramm wird die Objcktphasi vierfach wiedergegeben.

(hi Bei den Ausführungsbeispiclcn wurde davon ausgc gangen, daß das Objekt 418 durchstrahlt wurde. Di Erfindung ist auch anwendbar bei Reflexion am Objck Der einzige Unterschied bei der Verwendung rcflektic render Objekte liegt darin, daß man dann ein optische

hs System verwenden muß, daß das reflektierende Lieh zusammen mit einem Bezugsstrahl auf die Hologramm ebene abbildet, um dort durch Interferenz ei Hologramm zu erzeugen.

Man kann Hologramme in Verbindung mit der Erfindung auch auf der Basis der Fraunhofer Beugung erzeugen. In einem solchen Fall wird ein Fraunhofer Beugungsmuster des Objektes aufgezeichnet. Beim Auslesen wird eine Fourier-Transformation vorgenommen, zwischen dem Hologramm und der Ebene für das endgültige ünterferogramm. In einem solchen Fall kann man das Interferometer gemäß Fig.2 zur Widergabe

10

verwenden, wenn man die Brennweite der Linse auf die Länge der verschiedenen Wege so abstimmt, daß die Fourier-Tranformation zwischen dem Hologramm 20 und dem Schirm 217 stattfindet und einen Bildwender zum Beispiel ein telezentrisches zylindrisches Linsensystem in den Strahlengang des Strahles 200Λ einfügt, der eines der Bilder um 180° gegenüber den anderen wendet.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur interferometrischen Verm("^r"ng eines Objekts durch Erzeugung und Aufzeic .ig eines Hologramms des zu vermessenden Oi jckis, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe des aufgezeichneten Hologramms (20) ein Interferenzraster erzeugt wird, derart, daß von zwei kohärenten abbildenden Strahlen (200A B; 3O0A, B; 521 A, B; '° 721Λ B) ein virtuelles und ein reelles Bild des Hologramms (20, 420, 620) auf einem Schirm (217, 317, 517, 717) zur Interferenz gebracht wird, wobei die abbildenden Strahlen einen Winkel (2s) mit dem Hologramm im Scheitelpunkt einschließen, der '5 doppelf so groß ist wie der Hologrammwinkel (s), unter dem der abbildende Strahl (12ß, 421A) und der Bezugsstrahl (12/4, 4215) bei der Aufzeichnung des Hologramms (20,420) in dieses eingefallen sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ^2Ü zeichnet, daß die virtuelle Abbildung des Hologramms (20, 420, 620) orthoskopisch und die reelle Abbildung pseudoskopisch erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm (20) zur virtuellen und reellen Abbildung mit einem einzigen Parallelstrahlenbündel bestrahlt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die das Hologramm (20) gebrochen durchsetzenden Strahlanteile (200A, B) durch Spiegelung (212,213,214) sich wieder vereinigend auf die Abbildung (217) gelenkt werden und daß der eine dieser Strahlen (2005) im Zuge der Spiegelungen seitenverkehrt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch

gekennzeichnet, daß das Hologramm {>()) zur virtuellen und reellen Abbildung mit zwei an einer Stelle einfallenden Strahlen (300A, B) die den doppellen Hologrammwinkel (2s) einschließen, bestrahlt wird, und daß diese beiden Strahlen (3CKM, B) durch Aufspaltung (312) und Spiegelung (320,32!, 322) aus einem einzigen Parallelstrahlenbünrlel abgeleitet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Spiegelebenen (231, 320, 322) um an eine senkrecht zur optischen Achse in der Spiegelebene gelegene Achse pendelnd geschwenkt oder gedreht wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abbildungen für das Interferenzraster (517) durch zwei in einem gleichen Beugungsgitter (515) aus einem einfallenden Parallelstrahl gewonnenen Beugungsstrahlen (521A, B) erster Ordnung erfolgen.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Hologramm (420) des Objektes durch Bestrahlen mit einem kohärenten Parallelstrahl zu einem Hologramm (620) zweiter Ordnung durch die das Hologramm erster Ordnung (420) gebeugt durchsetzenden Beugungsstrahlen erster Ordnung abgebildet wird und aus dem Hologramm (620) ein weiteres Hologramm (620') hergestellt wird und so weiter, und daß dann das Hologramm höherer Ordnung (620) zum Interferenzraster (717) abgebildet wird unter Benutzung der Beugungsstrahlen entsprechend höherer Ordnung.