DE2307158A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung rotationssymmetrischer asphaerischer beugungsoptischer elemente - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur herstellung rotationssymmetrischer asphaerischer beugungsoptischer elemente

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Description

AGFA-GEVAERT AKTIENGESELLSCHAFT « Februar 1973 Leverkusen lO-hl-sr
PO 153/MO 201
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung rotationssymmetrischer asphärischer beugungsoptischer Elemente
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung rotationssymmetrischer asphärischer beugungsoptischer Elemente.
In der modernen kohärenten und inkohärenten Optik gewinnt die Verwendung asphärischer Bauelemente zunehmende Bedeutung. Ihre Einsatzmöglichkeiten erstrecken sich von der einfachen Beleuchtungsoptik über Korrekturglieder in Abbildungssystemen bis zur Realisierung spezieller mathematischer Transformationen im kohärent-optischen Analogrechner, Da grundsätzlich jede Lichtwellenfront beugungsoptisch rekonstruiert werden kann, läßt sich im Prinzip jedes optische Element durch ein entsprechendes Hologramm ersetzen. Die Herstellung des Hologramms setzt aber die Existenz der gewünschten Wellenfront voraus, so daß das zu realisierende Element bis auf Maßstabsfaktoren bereits vorliegen muß. Einen bekannten Ausweg im Falle glasoptisch schwer herstellbarer Profile bietet die Computersynthese von Hologrammen, ein Verfahren, das zwar in jedem Fall zum Ziel führt, aber verhältnismäßig hohen Aufwand erfordert.
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PO 153/MO 201 - 2 -
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu£einer Durchführung zu schaffen, durch die ein einfaches Erzeugen asphärischer rotationssynuaetrischer optischer Elemente ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß aus einer der radialen Verteilung der optischen Eigenschaften des herzustellenden optischen Elementes entsprechenden eindimensional variierenden Lichtverteilung senkrecht zur Variationsrichtung ein Bereich ausgeblendet und durch Aufzeichnung auf ein rotierendes lichtempfindliches Medium und Entwickeln und gegebenenfalls Bleichen desselben in eine entsprechende rotationssymmetrische Absorptions- und/oder Phasenstruktur transformiert wird.
Dabei wird zur Ausblendung des Bereiches ein in radialer Richtung durch den Drehpunkt des Aufzeichnungsmediums verlaufender Spalt verwendet.
Um die Breite bzw. die Belichtung der aufgezeichneten. Zonen in radialer Richtung zu variieren bzw. zu korrigieren ist es vorteilhaft, einen Spalt mit einem Verlauffilter, dessen Transparenz in Richtung auf das Zentrum hin abnimmt, bzw. einen Spalt, der sich sektorförmig zum Drehpunkt hin verjüngt, zu verwenden.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Leuchtdichte des eindimensionalen Musters im Bereich des Spaltes durch eine senkrecht zur Spaltrichtung fokussierende Zylinderoptik erhöht wird.
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Die eindimensional variierende Lichtverteilung kann in bekannter Weise durch Interferenz kohärenter Wellenfelder erzeugt oder berechnet, reprografisch in Form von Transparenzschwankungen dargestellt und in die Ausblendungsebene abgebildet werden.
Wenn beispielsweise als eindimensionales Muster ein Gitter konstanter Periode verwendet wird, entsteht durch die Rotation ein optisches Element, das einem Glaskegel entspricht. Wenn ein eindimensionales Muster, das einem Schnitt durch eine Zonenlinse entspricht, bei der Rotation aufgezeichnet wird, ergibt sich eine Toruslinse.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch einen Schnitt durch eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von rotationssymmetrischen Mustern durch Abbildung von eindimensionalen Mustern,
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Aufzeichnung von rotationssymmetrischen Mustern durch Interferenz von kohärenten Wellenfeldern,
Fig. 3 perspektivisch eine Teilansicht der Aufzeichnungsvorrichtung nach Fig. 1 und 2,
Fig.3a in der Aufsicht eine alternative Ausführungsform zur Ausführung nach Fig. 3,
4 0 9 8 3 A / Ü U 9 1 "4"
Fig. 4 eine Prinzipskizze eines hergestellten Beugungsoptischen Elementes und seines brechungsoptischen Analogons,
Fig. 5 eine Prinzipskizze eines weiteren Paares von optischen Elementen.
Auf einem mittels eines Motors M angetriebenen gleichmäßig rotierenden Drehtisch 1 befindet sich eine auf einem Träger 2a aufgegossene lichtempfindliche Schicht 2b. Darüber ist eine ortsfeste Blende 3 angebracht, die einen Spalt 3s aufweist, der bezüglich der Drehachse A radial angeordnet ist. Der Spalt ist entweder wie in Fig. 3 dargestellt sektorförmig oder gemäß Fig. 3a rechteckig und mit einem Verlauffilter V, dessen Transparenz dem Drehzentrum zu abnimmt, abgedeckt.
Da die auf ein Flächenelement des lichtempfindlichen Aufzeichnungsträgers treffende Belichtungszeit mit der vom Drehpunkt aus radial zunehmenden Umfangsgeschwindigkeit abnimmt, ist zur Erzielung gleichmäßiger Schwärzung eine entsprechende sektorförmige Formgebung des Spalts bzw. abnehmende Transparenz des Verlauffilters V erforderlich.
Ferner ist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Intensitätsverteilung längs des Spaltes vorgesehen. Dieselbe kann gemäß Fig. derart ausgebildet sein, daß eine vorgegebene Transparenzverteilung auf einer Maske 4, die in bekannter Weise errechnet und zeichnerisch oder durch Interferenzen hergestellt werden kann, mittels einer Beleuchtungseinrichtung und eines Objektives durch den Spalt 3s auf die lichtempfindliche Schicht 2b abgebildet wird.
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Dabei kann die Beleuchtungsstärke durch eine längs des Spaltes 3s orientierte Zylinderlinse Z erhöht werden.
Die Abbildungsvorrichtung besteht in bekannter Weise aus einer Lichtquelle 5, einem Hohlspiegel 6, einer Kondensorlinse 7 und einem Projektionsobjektiv 8.
Eine weitere Möglichkeit ein Intensitätsmuster aufzubelichten, besteht gemäß Fig. 2 darin, durch Interferenz zweier oder mehrerer kohärenter Strahlenbündel auf der lichtempfindlichen Schicht 2b erzeugte Interferenzmuster aufzuzeichnen. Schematisch zeigt Fig. 2 einen Laser 9, einen Strahlenteiler 10, einen Umlenkspiegel 11 und zwei bekannte Aufspreizvorrichtungen 13 für den Strahl des Lasers 9. Durch die dargestellte Anordnung wird ein Interferenzgitter erzeugt. Durch Verwendung mindestens eines konvergierenden Bündels kann in bekannter Weise auch ein Muster mit verschiedenen Abständen zwischen den Intensitätsmaxima auf der lichtempfindlichen Schicht 2b hergestellt werden.
Fig. 4a zeigt einen kegelförmigen Glaskörper, ier als "Axicon" bekannt ist. Das beugungsoptische Analogon 4b ist ein System von konzentrischen Ringen, die gleichen Abstand voneinander aufweisen. Mit der beschriebenen Vorrichtung kann ein solches System durch Verwendung eines Gitters mit gleichen Strichabständen nach Fig. 1 oder durch Interferenz nach Fig. 2 aufbelichtet werden.
Fig. 5a stellt eine Toruslinse dar. Das beugungsoptische Analogon 5b dazu besteht aus einem Ringsystem, dessen Ringabstände innen und außen klein sind und nach der Mitte hin zunehmen. Zur Erzeugung dieses Systems wird mit der Vorrichtung nach Fig. 1 ein
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Schnitt durch eine Fresnel'sehe Zonenlinse abgebildet bzw. mit der Vorrichtung nach Fig. 2 durch Interferenz eines parallelen mit einem konvergenten oder divergenten kohärenten Strahlenbündel ein entsprechendes Muster erzeugt und aufbelichtet.
Die lichtempfindlichen Schichten 2b werden nach der Belichtung in bekannter Weise entwickelt und gegebenenfalls gebleicht bzw. gerbend entwickelt.
Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Beispiele beschränkt. So kann z. B. zur Herstellung einer Joruslipse auch ein Schnitt durch das Ringsystem eines Fabry-Perot-Interferometers verwendet werden oder allgemein die !.inienbreite durch Interferenz von
mehreren kohärenten Strahlen gegenüber der Zweistrahlinterferenz verringert werden.
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Claims (12)

  1. Ansprüche
    flJVerfahren zur Herstellung rotationssymmetrischer asphärischer beugungsoptiscaer Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer entsprechend vorgegebenen eindimensional variierenden Lichtverteilung senkrecht zur Variationsrichtung ein Bereich (3s) ausgeblendet und durch Aufzeichnung auf ein rotierendes lichtempfindliches Medium (2b) und Entwickeln und gegebenenfalls Bleichen desselben in eine entsprechende rotationssymmetrische Absorptions- und/oder Phasenstruktur transformiert wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausblendung des Bereiches ein in radialer Richtung durch den Drehpunkt des Aufzeichnungsmediums (2b) verlaufender Spalt (3s) verwendet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein sich sektorförmig zum Drehpunkt hin verjüngender Spalt (3s) verwendet wird.
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  4. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (3s) mit einem denselben abdeckenden Verlauffilter
    (V) mit in Richtung zum Zentrum abnehmender Transparenz verwendet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdichte des eindimensionalen Musters im Bereich des Spaltes durch eine senkrecht zur Spaltrichtung fokussierende Zylinderoptik (Z) erhöht wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eindimensional variierende Lichtverteilung durch Interferenz kohärenter Wellenfelder erzeugt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eindimensional variierende Lichtverteilung berechnet, reprografisch in Form von Transparenzschwankungen dargestellt und in die Ausblendungsebene abgebildet wird.
  8. 8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als eindimensionales Muster ein Gitter konstanter Periode verwendet wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als eindimensionales Muster ein Ausschnitt aus einer Zonenlinse verwendet wird.
    409834/0491 ~9~
    PO 153/MO 201 - 9 -
  10. 10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf einem drehbaren Tisch (1) ein lichtempfindliches Aufnahmemedium (2b) gelagert ist und daß über dem Medium (2b) eine feststehende Blende (3) mit einem durch den Drehpunkt des Tisches (1) verlaufenden Spalt (3s) und eine an sich bekannte Einrichtung (5 - 8) zum Aufbelichten eines Musters (4) durch den Spalt (3s) auf das Aufnahmemedium (2b) vorgesehen ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch IO, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (3s) sich sektorförmig zum Drehpunkt hin verjüngt.
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (3s) mit einem Verlauffilter (V) mit in Richtung zum Zentrum abnehmender Transparenz abgedeckt ist.
    Hierzu <j» Blatt Zeichnungen
    409834/0491
DE2307158A 1973-02-14 1973-02-14 Verfahren und vorrichtung zur herstellung rotationssymmetrischer asphaerischer beugungsoptischer elemente Ceased DE2307158A1 (de)

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