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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Kontaktkopie eines Hologramms, bei dem ein Master und ein Film aus zwei oder mehr Strahlungsquellen mit Laserstrahlung von jeweils gleicher Wellenlänge bestrahlt werden, die sich auf dem Master und dem Film zumindest teilweise überlappen. Sie betrifft ferner eine Vorrichtung zur Herstellung einer Kontaktkopie eines Hologramms von einem Masterhologramm mit zwei oder mehr Strahlungsquellen für Laserstrahlung von jeweils gleicher Wellenlänge zum Bestrahlen eines Masters und eines Films, deren Strahlungen sich auf dem Master und dem Film zumindest teilweise überlappen.
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Bei der Herstellung von Hologrammen, insbesondere bei der Herstellung eines Hologramms durch Kontaktkopie, muß eine Laserstrahlung mit einer bestimmten Stärke bzw. Energie verwendet werden, um das Hologramm mit ausreichender Helligkeit erzeugen zu können. Ferner ist es oftmals, insbesondere bei der Serienproduktion, wünschenswert, kurze Belichtungszeiten und damit eine hohe Produktionsgeschwindigkeit und Produktleistung zu erreichen. Auch hierfür sind verhältnismäßig leistungsstarke Strahlungsquellen bzw. Laser erforderlich.
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Die bisher verwendeten, großen, leistungsstarken Laser sind allerdings sehr teuer. Sie benötigen eine ebenfalls teure und aufwendige Starkstromversorgung sowie eine teure und aufwendige Wasserkühlung (bis zu 20 l/min. und mehr). Auch die Lebensdauer der großen, leistungsstarken Laser ist nicht sehr hoch. Beispielsweise wurden bisher Krypton-Laser mit einer Leistung von einem Watt eingesetzt, bei denen allein die Röhre, die eine Lebensdauer von maximal 2000 Stunden hat, Kosten in Höhe von DM 60.000,-- verursacht.
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Aus der
WO 97/01133 A1 sind ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6 bekannt.
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Die
US 4 904 033 A offenbart ein weiteres Verfahren zur Herstellung einer Kontaktkopie eines Hologramms von einem Masterhologramm.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine qualitätvolle Kopie eines Hologramms bei kurzer Belichtungszeit herstellen zu können, ohne einen teuren leistungsstarken Laser einsetzen zu müssen.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren der eingangs angegebenen Art durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein Master und ein Film werden aus zwei oder mehr Strahlungsquellen mit Laserstrahlung von jeweils gleicher Wellenlänge bestrahlt, die sich auf dem Master und dem Film zumindest teilweise überlappen. Damit kann auf preisgünstigere Weise derselbe Effekt wie mit einer einzigen großen, leistungsstarken Strahlungsquelle erreicht werden. Beispielsweise können drei kleine Helium-Neon-Laser mit einer Leistung von jeweils 25 Milliwatt eingesetzt werden, die etwa DM 5.000,-- pro Stück kosten und bei denen die Röhre eine garantierte Lebensdauer von etwa 20 000 Stunden hat.
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Die Strahlungen werden aufgeweitet. Dies kann durch eine Aufweitungsoptik geschehen. Vorzugsweise wird eine gemeinsame Aufweitungsoptik verwendet. Die Ausgestaltung wird vorzugsweise derart getroffen, daß jede aufgeweitete Strahlung den gesamten Bildbereich (Master/Film-Bereich) bzw. Hologrammbereich überdeckt. Hierdurch wird eine gleichmäßige Ausleuchtung des gesamten Bildbereichs mit sämtlichen Strahlungen erzielt.
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Die Strahlungen treffen zur Erhöhung der Belichtungsenergie jeweils im gleichen Bragg-Winkel auf die Master/Film-Ebene auf. Die Strahlungen nehmen also gegenüber der Senkrechten zur Master/Film-Ebene jeweils denselben Winkel ein. Damit ist es möglich, auf einfache Weise eine gleichmäßig gute Qualität des Hologramms zu erreichen.
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Durch die Überlappung mehrerer leistungsschwächerer Strahlungen kann eine genauso gute Qualität des Hologramms erreicht werden wie mit einem einzigen leistungsstarken Laser.
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Wenn mehrere Strahlungen auf den Master und den Film gelenkt werden, können diese im allgemeinen nicht alle senkrecht auf die Master/Film-Ebene gelenkt werden. Sie treffen dort in einem Winkel gegenüber der Senkrechten zur Master/Film-Ebene auf. Damit das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert, müssen die Bragg'schen Netzbedingungen erfüllt sein, die unter anderem von der Stärke des Films, dem Einfallswinkel und der Wellenlänge der Strahlung abhängen.
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Die verschiedenen Strahlungen haben alle dieselbe Wellenlänge. Es ist allerdings nicht erforderlich, daß die Strahlungen auch jeweils dieselbe Phasenlage besitzen. Die Phasenlagen der Strahlungen können also voneinander abweichen. Jede einzelne Strahlung erzeugt aufgrund des Masters (Masterhologramms) in dem Film ein eigenes, neues, kopiertes Interferenz-Hologramm. Um dies zu bewirken ist es nicht erforderlich, daß die verschiedenen Laser zueinander dieselbe Phasenlage haben. Trotzdem stimmen dann die neuen Bragg'schen Netzebenen identisch überein. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es bei der Verwendung mehrerer Strahlungen von jeweils gleicher Wellenlänge nicht auf die Phasenlagen der Strahlungen zueinander ankommt bzw. daß es zur Durchführung des Verfahrens nicht erforderlich ist, daß die verschiedenen Strahlungen auch dieselbe Phasenlage haben. Der Grund hierfür liegt letztlich darin, daß das Masterhologramm und das kopierte Hologramm in dem Film örtlich zueinander fixiert sind. Dies ist bei der Herstellung einer Kontaktkopie eines Hologramms der Fall.
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Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Vorzugsweise verlaufen die Strahlungen zunächst in einem Winkel, vorzugsweise einem rechten Winkel, zur Richtung senkrecht zur Master/Film-Ebene und werden die Strahlungen anschließend entsprechend der bei der Masterherstellung benutzten Referenz-Geometrie um diesen Winkel umgelenkt und senkrecht oder nahezu senkrecht (bzw. dem Brewster-Winkel entsprechend) auf die Master/Film-Ebene gelenkt. Hierdurch kann auf einfache Weise erreicht werden, daß die Strahlungen, die auf den Master und den Film auftreffen, verhältnismäßig nahe zueinander verlaufen, so daß der Winkel, den die Strahlungen gegenüber der Senkrechten zur Master/FilmEbene einnehmen, verhältnismäßig klein gehalten werden kann, was wiederum dazu führt, daß die Bragg'schen Netzbedingungen gut eingehalten werden können.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung überlappen sich die Strahlungen in einem Linienbereich. Der Linienbereich wird vorzugsweise in einer senkrecht zu ihm verlaufenden Richtung über den Master und den Film gescannt. Die Anordnung kann derart getroffen sein, daß sich die mehreren Strahlungen nur teilweise überlappen. Wenn ohne Strahlaufweitung gearbeitet wird, kann die Anordnung derart getroffen werden, daß die Strahlungen im wesentlichen senkrecht zur Master/Film-Ebene verlaufen und daß sich diese Strahlungen teilweise auf dem Master und dem Film überlappen. Durch die Überlappungen wird im wesentlichen eine Linie bzw. ein Linienbereich abgedeckt. Dieser Linienbereich wird dann in einer Richtung, die senkrecht zu dem Linienbereich verläuft, über den Bildbereich gescannt. Dies kann durch eine Ablenkung der Strahlungen erfolgen. Man kann allerdings auch statt dessen oder zusätzlich den Master und den Film entsprechend bewegen. Das Verfahren ohne Strahlaufweitung soll vorzugsweise nur bei einem Filmmaterial angewendet werden, das auch überbelichtet werden kann, wie beispielsweise Fotopolymer. Das Fotopolymer-Material kann überbelichtet werden, ohne die Hologrammqualität zu beeinträchtigen (bei anderen Materialien ist eine Überbelichtung möglicherweise auch zulässig, beeinträchtigt aber normalerweise die Qualität).
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art durch die Merkmale des Anspruchs 6 gelöst. In der Vorrichtung zur Herstellung einer Kontaktkopie eines Hologramms von einem Masterhologramm sind zwei oder mehr Strahlungsquellen für Laserstrahlung von jeweils gleicher Wellenlänge zum Bestrahlen eines Masters und eines Films vorgesehen, deren Strahlungen sich auf dem Master und dem Film zumindest teilweise überlappen. Die Vorrichtung ist gekennzeichnet durch eine Aufweitungsoptik zum Aufweiten der Strahlungen, die sich zwischen den Strahlungsquellen bzw. den Spiegeln einerseits und dem Master und dem Film andererseits befindet, wobei die Strahlungen zur Erhöhung der Belichtungsenergie jeweils im gleichen Bragg-Winkel auf die Master/Film-Ebene auftreffen. Vorzugsweise sind zwischen den Strahlungsquellen und dem Master und dem Film Spiegel zum Umlenken der Strahlungen angeordnet.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigt die
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einzige Figur eine Vorrichtung zur Herstellung eines Kontakthologramms mit mehreren Lasern und einer Aufweitungsoptik in einer schematischen Seitenansicht.
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Die in der einzigen Figur dargestellte Vorrichtung besteht aus drei Lasern 1, 2, 3, die Laserstrahlungen 4, 5, 6 von gleicher Wellenlänge aussenden. Die Strahlungen 4 einerseits und 5 und 6 andererseits sind gegenläufig aufeinander zugerichtet. Sie verlaufen zunächst parallel zur Ebene des Masters 7 und des Films 8 und werden dann von Spiegeln 9, 10, 11 um 90° umgelenkt, so daß sie dann parallel zur Senkrechten 12 der Master/Film-Ebene 13 verlaufen.
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Die abgelenkten Laserstrahlungen 14, 15, 16 werden von einer gemeinsamen Aufweitungsoptik 17, deren Hauptebenen mit H und H' bezeichnet sind, aufgeweitet. Die Anordung ist derart getroffen, daß alle drei aufgeweiteten Strahlungen den gesamten Bildbereich auf dem Film 8 überdecken. Dort überlappen sich die drei aufgeweiteten Strahlungen vollständig, so daß eine vollständige und gleichmäßige Ausleuchtung des Bildbereichs auf dem Film 8 erzeugt wird.
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Die abgelenkten Laserstrahlungen 14, 15, 16 nehmen gegenüber der Senkrechten 12 zur Master/Film-Ebene 13 jeweils denselben Winkel ein, so daß sie bzw. ihre aufgeweiteten Strahlungen auch jeweils im gleichen Winkel auf die Master/Film-Ebene 13 auftreffen. Um dies zu erreichen, wird die mittlere Laserstrahlung 16 um das entsprechende Maß aus der Zeichenebene herausverlagert.
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Die Abmessungen der Spiegel 9, 10, 11 werden verhältnismäßig klein gehalten, um die Laserstrahlungen 14, 15, 16 möglichst nahe an die Mittelsenkrechte 12 zur Master/Film-Ebene 13 heranbringen zu können, wodurch wiederum der Einfallswinkel der Laserstrahlungen 14, 15, 16 bzw. der zugehörigen aufgeweiteten Strahlungen gegenüber der Senkrechten 12 verhältsnismäßig klein werden, so daß die Bragg'schen Netzbedingungen gut eingehalten werden können.
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Das Ausführungsbeispiel zeigt die Herstellung einer Kontaktkopie aus einem Masterhologramm, das ein Reflexionshologramm ist. In diesem Fall wird die fotoempfindliche Schicht 8 direkt auf das Masterhologramm 7 gelegt, so daß sich die fotoempfindliche Schicht 8 im Strahlengang vor dem Masterhologramm 7 befindet. Es kann natürlich auch eine Kontaktkopie von einem Master hergestellt werden, welches ein Transmissionshologramm ist. In diesem Fall würde die fotoempfindliche Schicht im Strahlengang hinter dem Masterhologramm liegen.
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Wenn ein Reflexionshologramm als Masterhologramm verwendet wird, bildet der auftreffende Strahl den Referenzstrahl, der aus dem Reflexionshologramm die Objektwelle rekonstruiert, die dann in der fotoempfindlichen Schicht interferiert, so daß die Hologrammkopie entsteht.
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Wie aus der Zeichnungsfigur ersichtlich, wird das Verfahren beim Ausführungsbeispiel in der Weise durchgeführt, daß die Strahlen der drei kleinen Laser parallel geleitet und durch die Aufweitungsoptik 17 auf die Kopiereinheit gelenkt werden, wobei drei Hologramme entstehen, die identisch sind, wenn die Bragg'schen Netzbedingungen und damit in etwa der Rekonstruktionswinkel eingehalten werden.
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Bei der Kopie treffen nach dem Ausführungsbeispiel die drei Strahlenbündel der drei Laser unter unterschiedlichen Winkeln auf die lichtempfindliche Schicht 8 und den Master 7. Damit werden drei unterschiedliche Objektwellen rekonstruiert, so daß drei Hologramme entstehen. Diese drei Hologramme sind inkohärent zueinander. Damit ”sieht” der eine Referenzstrahl das rekonstruierte Bild des anderen Referenzstrahls nicht. Es gibt also bei der Aufnahme keine widersprechende Interferenz zwischen den drei rekonstruierten Hologrammen. Jedes Strahlenbündel bildet somit ein eigenes Hologramm in der fotografischen Trägerschicht.
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Eine Rekonstruktion des Hologramms ist grundsätzlich nur möglich, wenn bei der Rekonstruktion im wesentlichen die Aufnahmebedingungen eingehalten werden. Diese Bedingung ist vorwiegend erfüllt.
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Die drei neuen aus dem Masterhologramm kopierten Hologramme haben die gleichen Bragg'schen Netzebenen wie das Masterhologramm. Damit erhöht sich die Belichtungsenergie um den Faktor drei, so daß mit den leistungsschwächeren Lasern eine gute Hologrammkopie erstellt werden kann, die in ihren Eigenschaften, trotz der drei einander überlagernden Hologramme, eine echte Kopie des Masters ist.
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Aufgrund der drei einander störungsfrei überlagernden Hologramme ergibt sich eine Addition, so daß die Kopie in ihren Eigenschaften identisch ist mit einer Kopie, die mit einem leistungsstarken Laser aufgenommen worden ist.
