NL8102357A - Werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens en hologramlens, vervaardigd onder toepassing van die werkwijze. - Google Patents

Description

4 4 X Sch/Se/Sony-1263

Werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiele hologram-lens en hologramlens, vervaardigd onder toepassing van die werkwijze.

De uitvinding betreft in het algemeen een werkwijze voor het vervaardigen van een hologramlens en in het bijzonder op een werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens.

5 Tot op heden is nog geen werkwijze voorgesteld met behulp waarvan gemakkelijk een coaxiale hologramlens met een grote numerieke apertuur kan worden vervaardigd.

De uitvinding stelt zich daarom ten doel een nieuwe werkwijze te verschaffen voor het vervaardigen van 10 een coaxiale hologramlens.

Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een nieuwe methode voor het langs eenvoudige weg vervaardigen van· een coaxiale hologramlens.

' Een verder doel van de uitvinding is het ver- 15 schaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens zonder gebruikmaking van een niet-coaxiale hologramlens als moederlens.

Volgens een aspekt van de onderhavige uitvinding wordt een werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale 20 hologramlens verschaft , omvattende de volgende stappenr (A) het opwekken van een gebogen golfbundel door een buigingselement ? (B) het opwekken van een bolgolf door een optisch element? (C) het toevoeren van de gebogen golfbundel met loodrechte 25 inval op een fotogevoelige laag als referentiegolfbun del? (D) het tegelijkertijd toevoeren van de bolgolfbundel met loodrechte inval op de fotogevoelige laag als voor-werpsgolfbundel via het buigingselement? en 30 (E) het ontwikkelen van de fotogevoelige laag ter verkrij ging van de genoemde coaxiale hologramlens.

81 0 2 357 tr * _21 " -

Verdere kenmerken en bijzonderheden van de uitvinding zullen worden toegelicht aan de hand van de bijgevoegde tekening, waarin dezelfde elementen steeds met dezelfde verwijzingssymbolen zijn aangeduid.

5 In de tekening tonen:

Fig.1 t/m 4 schema's ter toelichting van de opneem-en weergeefwerkwijzen voor gebruikelijke hologram-1enzen.

Fig. 5 een schema ter toelichting van de opneem-10 werkwijze bij een gebruikelijke coaxiale hologramlens;

Fig.6 een schema van een voorbeeld van de regi-stratiewerkwijze van de vroeger reeds voorgestelde werkwijze voor vervaardiging van een coaxiale hologramlens;

Fig.7 een schema van een ander voorbeeld van de 15 registratiewerkwijze van de reeds eerder voorgestelde werk wijze ter verkrijging van een coaxiale hologramlens;

Fig.8 een schema ter toelichting van een voorbeeld van de werkwijze voor het vervaardigen van een niet-,· coaxiale hologramlens, die wordt toëgepast in de voorbeelden 20 volgens figuren 6 en 7;

Fig.9 een dwarsdoorsnede door de hologramlens, die is vervaardigd onder toepassing van de registratiewerkwi jze volgens de figuren 6,7 of 8;

Fig.10 en 11 schema's van voorbeelden van de 25 duplikatie-registratiewerkwijzen voor een coaxiale hologramlens ;

Fig.12 en 13 schema's van voorbeelden van de registratiewerkwi j zen van de werkwijzen ter vervaardiging van coaxiale hologramlenzen volgens de uitvinding; en 30 Fig.14 een schema van een voorbeeld van de optische informatie- of signaalweergeefinrichting.

Alvorens de onderhavige uitvinding te beschrijven, zal een hologramlens worden beschreven. Als hologramlens zijn reeds een coaxiale hologramlens en een niet-coaxi-35 ale hologramlens voorgesteld. Nu zal een korte beschrijving worden gewijd aan de registratie- en uitlees-theorie voor die twee hologramlenzen.

8102357 -3-

Allereerst zal die van de niet-coaxiale hologram— lens worden beschreven. Zoals in fig.1 is weergegeven, wordt op een registratie-oppervlak (fotogevoelig oppervlak) r van een holografisch registratiemedium HR een registratie-5 voorwerpsgolfbundel (bolgolfbundel) A en een registratie- referentiegolfbundel (vlakke golf of bolgolf) B gericht, elk met een invalshoek van ongeveer 45° ten opzichte van de normaal op het oppervlak r en ter weerszijden van die normaal, namelijk op een van de optische as van het sys-10 teem afwijkende as (engels: the off-axis ), zodanig, dat een niet-coaxiaal hologramlensgedeelte HL' ,bijvoorbeeld een schijfvorm of ellipsvorm, bestaande uit een grafisch interferentiebeeld of -patroon, wordt geregistreerd. De beschrijving van de ontwikkelingsbehandeling van het van 15 registratie voorziene oppervlak r zal achterwege worden gelaten. In dit geval wordt de registratievoorwerpsbundel A verkregen door gebruikmaking van een optische lens en is een bundel van het type, die convergeert of focuseert op een punt P en vanaf dat punt P divergeert. Verder zijn bei-20 de bundels A en B afkomstig van de van dezelfde laser afkomstige laserbundel. Zo wordt een niet-coaxiale hologram-lens OX-L vervaardigd.

Wanneer de niet-coaxiale hologramlens OX-L wordt weergegeven, zoals in fig.2 is getekend, wordt een repro-25 duktiereferentiebundel BJ_ gelijk aan de in fig.1 getoonde bundel B , gericht op het niet-coaxiale hologramlensgedeelte HL' van de zijde, tegengesteld aan het registratieopper-vlak r langs de voortplantingslijn van de in fig.1 getoonde registratiereferentiebundel B. Vervolgens wordt een 30 reproduktievoorwerpsbuiidel AV_ gereproduceerd van de zijde van het registratie-oppervlak r^ welke bundel A[_ wordt geconvergeerd of gefocuseerd op een punt P'. Wanneer daarentegen de reproduktiereferentiebundel B_^ wordt gericht op het registratieoppervlak r van het registratiemedium HR, 35 gelijk aan de registratiereferentiebundel B volgens fig.1, maar afwijkend van die van fig.2, wordt een reproduktie-voorwerpsbundel gereproduceerd vanaf het oppervlak van het 81 023 57 -4- registratiemedium HRr tegengesteld aan het registratie-oppervlak r, die divergeert langs de voortplantingslijn van de in fig.1 getoonde registratievoorwerpsbundel A.

Nu zal de coaxiale hologramlens worden beschre-5 ven. Zoals in fig.3 is getoond, worden de registratievoorwerpsbundel (bolgolf) A en de registratiereferentiebundel (vlakke golf of bolgolf) B gericht op het registratieopper-vlak r van hët holografische registratiemedium HR, van welke bundels A en B de optische assen samenvallen met de 10 normale richting op het oppervlak r, d.w.z. onderling coaxiaal, voor vorming of registratie van een coaxiaal holo-gramlensgedeelte HL, bestaande uit een grafisch interferen-tiebeeld of -patroon. Voor het overige is de coaxiale hologramlens in hoofdzaak gelijk aan die volgens fig.1. Aldus 15 is een coaxiale hologramlens IN-L verkregen.

Indien op de infig.4 getoonde wijze bij repro-duktie van de coaxiale hologramlens IN-L een reproduktie-referentiebundel Bj_, gelijk aan de in fig.3 getoonde registratiereferentiebundel B, wordt gericht op het coaxiale 20 hologramlensgedeelte HL vanaf de zijde, tegengesteld aan het registratieoppervlak r van het registratiemedium HR langs de voortplantingslijn van de bundel B, wordt een reproduk-tievoorwerpsbundel' A[_ gerproduceerd vanaf het registratieoppervlak r welke bundel convergeert of is gefocuseerd op 25 een punt PJ_. In dit geval is het eveneens mogelijk, dat de reproduktiereferentiebundel wordt gericht op het registra-tie-oppervlak r van het holografische registratiemedium HR voor het reproduceren van de divergerende voorwerpsbundel. Voor het overige korrespondert fig.4 in hoofdzaak met fig.

30 2.

De aldus vervaardigde hologramlens vertoont een gering gewicht en geringe afmetingen. Verder kan door het op de juiste wijze kiezen van een moederlens, die de voorwerpsbundel moet verschaffen, een lens worden vervaardigd 35 met een gewenste numerieke apertuur en bedrijfsafstand, en de lens kan in massaproduktie worden vervaardigd door 8102357 IF * -5- duplikatie, waarbij alle exemplaren dezelfde eigenschappen vertonen.

Opgemerkt wordt, dat een objektieflens die wordt toegepast als bijvoorbeeld optische signaalweergeef-5 kop in een optische signaalweergeefinrichting een betrekkelijk grote numerieke apertuur’ bezit en volgens de bekende techniek wordt een optische lens, bestaande uit een aantal lenselementen overeenkomstig de objektieflens van eei microscoop veel toegepast. Een dergelijke objektieflens kan even-10 wel niet klein en licht worden vervaardigd, zodat bij een focuseringsservosysteem tengevolge van de op en neerwaartse verplaatsing van de objektieflens een betrekkelijk grote hoeveelheid mechanische energie vereist is, waardoor de ser-voinrichting groot en ingewikkeld wordt.

15 Het is daarom gewenst, de bovenbeschreven holo- gramlens te gebruiken als objektieflens voor een optische signaalweergeefkop. Een niet-coaxiale hologramlens is evenwel niet gewenst als objektieflens voor de optische signaalweergeefkop, en wel om de volgende redenen.

20 De eerste reden. Aangezien de objektief lens om hoog en omlaag wordt verplaatst door de bovenbeschreven focuseringsservo, is het noodzakelijk dat de reproduktie-referentiebundel tegelijkertijd evenwijdig omhoog en omlaag wordt verplaatst om positief te worden gericht op het lens-25' gedeelte van de niet-coaxiale hologramlens. Indien in het geval van eencoaxiale hologramlens de optische as evenwijdig is aan de normaal op het coaxiale hologramlensgedeelte HL, is het, aangezien de verplaatsingsrichting van de lens samenvalt met de richting van de reproduktiereferentiebundel, 30 niet noodzakelijk om de reproduktiereferentiebundel tegelijkertijd te bewegen.

De tweede reden. Het is noodzakelijk, dat de niet-coaxiale hologramlens wordt geroteerd en ingesteld voor de reproduktiereferentiebundel rond drie onderling loodrecht 35 assen met een nauwkeurigheid van ongeveer +0,5 ° teneinde het focuserings-of convergentie-punt en de optische as van 8102357 ·' -6- de reproduktievoorwerpsbundel naar een voorafbepaalde positie te brengen. Deze instelling is evenwel zeer ingewikkeld en bijna onmogelijk, indien de numerieke apertuur van de lens groot is. De coaxiale hologramlens is nagenoeg vrij 5 van de bovengenoemde problematische instelling.

Het zal uit het bovenstaande duidelijk zijn, dat de coaxiale hologramlens gewenst is als objektieflens voor een optische signaalweergeefkop.

De registratiemethode voor de coaxiale hologram-10 lens is kort beschreven aan de hand van fig.3; aan de hand van fig.S.zal hij meer in detail worden uiteengezet. De re-gistratievoorwerpsbundel A en de registratiereferentiebun-del B, waarvan de optische assen samen vallen met de normaal op het registratieoppervlak r van het holografische 15 registratiemedium HR, worden gericht op een cirkelvormig gebied van het registratieoppervlak (fotogevoelig oppervlak) r van het holografische registratiemedium HR voor vorming van het coaxiale hologramlensgedeelte HL, dat bestaat uit grafische interferentiepatronen. In dit geval 20 zijn beide bundels A en B afkomstig van de van dezelfde laser LS afkomstige laserbundel.

De registratievoorwerpsbundel A wordt op de volgende wijze verkregen. Een gedeelte van de van de laser LS afkomstige laserbundel (vlakke golven) wordt via twee bundel-25 splitsers SPI en SP2 gericht op een moederlens (optisch convexe:.·lens) LI ter verkrijging van een bolgolf, die is gefocuseerd op een punt P( dat korrespondeert met het achterste brandpunt van de lens LI) en vanaf dat punt divergeert. Deze bolgolf wordt gebruikt als registratievoorwerps-30 bundel A. De registiatiereferentiebundel B wordt op de volgende wijze verkregen. Een gedeelte van de van de laser LS afkomstige laserbundel wordt gereflecteerd op de bundel-splitser SPI, verder gereflecteerd op twee spiegels Ml en M2 en valt daarna op een hulplens (optische convexe lens)L2. 35 Na het doorlopen van de lensL2 wordt de bundel gefocuseerd op een middelpunt Q van de bundelsplitser SP2(welk punt Q

8102357 4t 9 -7- korrespondeert met het achterste brandpunt van de lens L2), wordt vervolgens weerspiegeld op de bundelsplitser SP2 en doorloopt de moederlens LI om dienst te doen als registra-tiereferentiebundel B (evenwijdig vlakke golven).

5 In dit geval is de numerieke apertuur van de aldus vervaardigde coaxiale hologramlens IN-L afhankelijk van de numerieke apertuur van de moederlens LI, zodat ,indien deze coaxiale hologramlens IN-L wordt gebruikt als objektief lens voor de bovengenoemde optische signaalweer-10 geefkop, het noodzakelijk is om de numerieke apertuur van de coaxiale hologramlens IN-L betrekkelijk groot te kiezen.

In dit geval dienen daarom natuurlijk lenzen met een grote numerieke apertuur te worden gebruikt als de lenzen LI en L2.

Indien een gebruikelijke optische lens wordt ge-15 bruikt als elk van de lenzen LI en L2, dient een lens, bestaande uit een aantal lensstellen, te worden gebruikt zoals het geval is in de objektieflens van de microscoop. Wanneer de numerieke apertuur groot wordt, bevinden de brandpunten van de lenzen LI en L2 zich binnen de spiegelcylin-20 der, waardoor de onmogelijkheid ontstaat, de registratiewijze voor de coaxiale hologramlens volgens fig.5 uit te voeren.

Voor het omzeilen van dit probleem is de volgende registratiewijze voor een coaxiale hologramlens met grote 25 numerieke apertuur voorgesteld. Een bundelsplitser wordt tegenover een holografisch registratiemedium geplaatst, een optische lens, bestaande uit een aantal lenselementen, wordt aan de tegengestelde zijde van de bundelsplitser als objektief lens aangebracht, de van een laser afkomstige bundel 30 wordt gericht op de objektief lens, de daarvan afkomstige divergerende bundel wordt gericht op het holografische registratiemedium via de bundelsplitser als registratievoorwerps-bundel, de laserbundel valt eveneens op een hulplens om dienst te doen als registratiereferentiebundel, deze regi-35 stratiereferentiebundel wordt weerkaatst op de bovengenoem de bundelsplitser, en vervolgens wordt de weerkaatste bundel gericht op het holografische registratiemedium.

8102357 * t ♦ -8-

Aangezien volgens de bovenbeschreven registratiewijze de registratievoorwerpsbundel (bolgolven) van de ob-jektieflens de bundelsplitser passeren, is hij onderworpen aan aberratie. Om dit gebrek te remedieren is het:>nood-5 zakelijk, dat een bijzonder objektieflens wordt gebruikt voor het korrigeren van de aberratie van de registratievoorwerpsbundel, ofwel dat een soortgelijke bundelsplitser aanwezig is, bij weergave. Met het oog op praktisch gebruik wordt hier evenwel niet de voorkeur aan gegeven.

10 Met het oog op het bovenstaande heeft de onder havige aanvraagster een werkwijze voorgesteld voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens met grote numerieke apertuur, met behulp waarvan gemakkelijk een coaxiale hologramlens kan worden vervaardigd.

15 Nu zal aan de hand van fig.6 een voorbeeld van de werkwijze voor het vervaardigen van de bovenbeschreven coaxiale hologramlens worden beschreven. In dit geval wordt een niet-coaxiale hologramlens OX-L, die is vervaardigd door gebruikmaking van een registratievoorwerpsbundel en een 20 daarmee niet-coaxiale registratiereferentiebundel, gebruikt als moederlens (objektieflens). De werkwijze voor het vervaardigen van de niet-coaxiale hologramlens OX-L, in het bijzonder de registratiewijze, zal later aan de hemd van fig.8 worden beschreven. De niet-coaxiale hologramlens OX-L 25 is gevormd door een holografisch registratiemedium HR2, bestaande uit een glazen substraat BS en een fotogevoelige laag (registratielaag) K, die als deklaag op het glazen substraat BS is aangebracht. Op het middengedeelte van de fotogevoelige laag K is een schijfvormig niet-coaxiaal hologram-30 lensgedeelte HL‘ geregistreerd, dat op later te beschrijven wijze vervolgens is ontwikkeld.

In dit geval is de niet-coaxiale hologramlens OX-L zodanig gevormd, dat, wanneer een reproduktiereferentiebundel (vlakke golf of een bolgolf, terwijl in dit geval een 35 vlakke golf is toegepast) B^ wordt gericht op het lensgedeelte HL' in de fotogevoelige laag K via het glazen substraat BS

81 0 2 3 5 7 * 4 -9- onder de hoek van ongeveer 45° ten opzichte van de normaal op het lensgedeelte HL', een reproduktievoorwerpsbundel A’ wordt gereproduceerd door de fotogevoelige laag K waarvan de optische as langs de normaal is gericht en die 5 is gefocuseerd op een punt P.

In fig.6 duidt HR1 een holografische registratiemedium aan, waarop een coaxiale hologramlens IN-L dient te worden gevormd en die bestaat uit een glazen substraat BS en een daarop aangebrachte fotogevoelige laag K.

10 De niet-coaxiale hologramlens OX-L, die als moe- derlens dienst doet, is gericht naar het holografische registratiemedium HR1. In dit geval is de niet-coaxiale hologramlens OX-L zodanig geplaatst ten opzichte van het holografische registratiemedium HR1, dat de fotogevoelige laag K 15 evenwijdig is geplaatst aan en is gericht naar de fotogevoelige laag K op een vooraf bepaalde afstand daarvan.

De van een laser LS afkomstige laserbundel (evenwijdige vlakke golven) wordt gedeeltelijk weerkaatst op een bundelsplitser SP, verder gereflecteerd op een spie-20 gel M, en de gereflecteerde bundel (evenwijdige vlakke golven) wordt gericht op de fotogevoelige laag K van de niet-coaxiale hologramlens OX-L via het glazen substraat BS daarvan als reproduktiereferentiebundel B*. Vervolgens wordt vanaf de niet-coaxiale hologramlens QX-L de reproduktievoor-25 werpsbundel AJ_ gereproduceerd, die is gefocuseerd op punt P en vanaf dat punt divergeert. Deze bundel valt op de fotogevoelige laag K van het holografische registratiemedium HRl als registratievoorwerpsbundel A.

De van de laser LS afkomstige laserbundel door-30 loopt gedeeltelijk de bundelsplitser SP, vandaar de niet- coaxiale hologramlens OX-L en valt op de fotogevoelige laag K van het holografische registratiemedium HRl als registratie-referentiebundel B, die coaxiaal is met de registratievoorwerpsbundel A(de bundels A en B vertonen samenvallende op-35 tische assen). Aldus wordt een schijfvormig coaxiaal holo-gramlensgedeelte HL gevormd op het middengedeelte van de 81 0 2 3 5 7 -10- - < * fotogevoelige laag K van het registratiemedium HR1.

Dit registratiemedium HR1 wordt vervolgens op nader te beschrijven wijze ontwikkeld tot een coaxiale hologramlens IN-L.

5 Een ander voorbeeld van de registratiewijze zal aan de hand van fig.7 worden beschreven. In dit voorbeeld'is de niet-coaxiale hologramlens OX-L , die dienst doet als moederlens, zodanig geplaatst ten opzichte van het holografische registratiemedium HR1, dat het glazen sub-10 straat BS van eerstgenoemde in kontakt verkeert met de fotogevoelige laag K van laatstgenoemde, welke op dezelfde wijze als in fig.6 zijn geplaatst. Vervolgens vindt registratie als coaxiale hologramlens IN-L plaats. In dit geval worden de reproduktie- en registratievoorwerpsbundel 15 Aj_ en A bolgolven, die divergeren vanaf een virtueel punt P.

Nu zal een beschrijving worden gewijd aan de wijze voor het vervaardigen van de niet-coaxiale hologramlens OX-L, die als moederlens wordt gebruikt, onder ver- t 20 wijzing naar fig.8. Een registratievoorwerpsbundel (bolgolven) A wordt gericht op de fotogevoelige laagK van het holografische registratiemedium HR2, dat verder het glazen, substraat BS omvat, zodanig, dat de optische as van de bundel A samenvalt met de normaal op de fotogevoelige laag 25 K, en een registratiereferentiebundel (evenwijdige vlakke golven) B worden eveneens gericht op de fotogevoelige laag K, en wel zodanig, dat de optische as de normaal onder on-o een geveer 45 snijdt. Aldus wordt/ schijfvormig niet-coaxiaal hologramlensgedeelte HL' geregistreerd in het middenge-3Q deelte van de fotogevoelige laag K. Vervolgens wordt de fotogevoelige laag K ontwikkeld tot de niet-coaxiale hologramlens OX-L. In dit geval is de registratievoorwerpsbundel A op de volgende wijze verkregen. De van een laserbron LS afkkomstige laserbundel (evenwijdige vlakke golven) 35 doorloopt gedeeltelijk een bundelsplitser SP, valt vervolgens op een hulplens (optische lens) L2, en wordt vervol- 81 023 5 7 -11- gens gefocuseerd op eenpunt Q (achterste brandpunt van de lens L2). De vanaf het punt Q divergerende bolgolven vallen op een moederlens LI (objektief lens en vervaardigd van een aantal lenselementen) voor focusering van de bun-5 del op het punt P. De vanaf het punt P divergerende bolgolven worden gebruikt als registratievoorwerpsbundel A.

De registratiereferentiebundel B wordt op de volgende wijze verkregen. De van de laser LS afkomstige laserbundel wordt gedeeltelijk weerkaatst op de bundel-splitser SP en vervolgens gereflecteerd op een spiegel M.

De op de spiegel M gereflecteerde bundel wordt gebruikt als een registratiereferentiebundel B.

Een objektieflens van een microscoop met een numerieke apertuur van bijvoorbeeld 0,4 of 0,5 wordt als moederlens LI gebruikt. De diameter van de apertuur van het niet-coaxiale hologramlensgedeelte HL* wordt bijvoorbeeld 2mm gekozen en de bedrijfs gekozen en de bedrijfsafstand daarvan is bijvoorbeeld 2,3 mm. Dienovereenkomstig worden in dit geval de apertuur en de bedrijfsafstand van het 2q coaxiale hologramlensgedeelte HL van de coaxiale hologram-lens IN-L volgens fig.6 bepaald door een voorafbepaalde afstand tussen het punt P en het coaxiale hologramlensgedeelte HL volgens fig.6.

Als lasers LS, die kunnen worden toegepast in 22 de voorbeelden volgens fig.6,7 en 8 komen die lasers in aanmerking, die laserbundels van onderstaande eigenschappen kunnen afgeven:

Argonlaser(f\= 4880 A

Λ O

Kryptonlaser- (fl = 6471 a 3q KleurlaseriA = 6330 A)

He-Ne-laser (# = 6328 A )

Het type fotogevoelige laag K van het holografische registratiemedium HR1 en HR2 volgens de figuren 6,7 en 8 wordt in overeenstemming met de laserbundel ge-25 kozen.

Nu volgt de beschrijving van een voorbeeld van het vervaardigen van een de holografische registratiemedia 81 0 23 5 7 “12- -

« V

HR1, HR2 en de hologramlen2en IN-L, OX-L.

Een geschikte hoeveelheid laagharder, bijvoorbeeld een waterige oplossing van gelatine, waaraan formaldehyde of glyoxal is toegevoegd, wordt op ongeveer 40°C gehouden, 5 terwijl een glazen substraat met een dikte van 1 mm en een spinner eveneens op ongeveer 40°Cworden gehouden.

Vervolgens wordt de waterige oplossing van gelatine door de spinner als deklaag op het glazen substraat aangebracht. In dit geval is de laagdikte van de waterige gelatine-10 oplossing op het glazen substraat zodanig gekozen, dat de dikte van de gedroogde deklaag 5 micrometer bedraagt voor het holografische registratiemedium voor de niet-coaxiale hologramlens en I5^um voor die van de coaxiale hologram-lens. De op het glazen substraat aangebrachte waterige 15 gelatine-oplossing wordt'gedroogd tot een gelatinelaag, die moedermateriaal is voor de fotogevoelige laag.

Nu volgt een beschrijving van het procédé om de gelatinelaag lichtgevoelig te maken.

De fotogevoeligheid voor blauw of groen wordt 20 aan de gelatinelaag op de volgende wijze gegeven. De gelatinelaag wordt gedurende ongeveer 10 min. ondergedompeld in een waterige oplossing van 2 tot 10 gew., % ammoniumbi-chromaat, vervolgens daaruit geleidelijk verwijderd, vertikaal gehouden en daarna in een donkere kamer gedroogd.

25 De fotogevoeligheid voor rood wordt aan de gela tinelaag zodanig gegeven, dat een waterige oplossing van -3 2 gew.% ammoniumbichromaat en 1 x 10 mol per liter van de kleurstof methyleenblauw wordt toegevoegd aan ammonia, totdat een pH van 10 wordt bereikt, vervolgens wordt de gelati-30 nelaag in deze waterige oplossing gedurende 10 min. ondergedompeld en daarna gedroogd in een stromende atmosfeer, waarin zich ammoniak en gedroogde stikstof bevinden.

Aldus wordt het holografische registratiemedium, bestaande uit een glazen substraat en de fotogevoelige laag 35 K daarop vervaardigd.

De belichting van de fotogevoelige laag K van 81 023 57 -13- het holografische registratiemedium wordt uitgevoerd als beschreven aan de hand van de figuren 6,7 en 8.

In dit geval is de stralingsenergiedichtheid van de laserbundel gekozen in het gebied tussen ongeveer 100 en 5 1000 mJ/cm^.

Het holografische registratiemedium, waarvan de fotogevoelige laag is belicht, wordt in water ondergedompeld. Wanneer de fotogevoelige laag gevoelig is voor Hauw of groen, wordt hij gedurende ongeveer 1 uur in stromend 10 water met een temperatuur van ongeveer 20°C ondergedompeld, terwijl daarentegen, wanneer de fotogevoelige laag gevoelig is voor rood, hij gedurende ongeveer 30 min. in water van ongeveer 40°C wordt ondergedompeld. Daarna wordt het holografische registratiemedium gedurende ongeveer 10 min. on-15 dergedompeld in een waterige oplossing van 50% isopropanol vervolgens enkele sekonden in een waterige oplossing van' 90% isopropanol gehouden, vervolgens ondergedompeld gedurende 10 min. in 100% isopropanol, en tenslotte snel gedroogd door warme wind.

20 Aldus is het ontwikkel- procédé voltooid.

De fotogevoelige laag, waarvan het moedermateri-aal gelatine is , bezit het vermogen tot vochtabsorptie, zodat , indien het onbehandeld wordt gelaten, het risiko bestaat dat de hologramlens verdwijnt. Om dit risiko te 25 vermijden, wordt op de in fig.9 getoonde wijze een dek-glas CG met een dikte van ongeveer 150^um gehecht op de fotogevoelige laag door middel van kunststof, die wordt uitgehard onder invloed van ultraviolette stralen. Zo worden de hologramienzen OX-L en IN-L vervaardigd. In de an-30 dere figuren dan fig.9 is het dekglas CG weggelaten.

Nu volgt een beschrijving van de wijze van dupli-katie van een coaxiale slaaf-hologramlens IN-L‘ onder gebruikmaking van de op bovenstaande wijze verkregen coaxiale hologramlens IN-L als moederlens.

35 Zoals in fig.10 is weergegeven, zijn de hologra fische registratiemedia HR1 en HR11 zodanig geplaatst, dat 81 0 23 57 Λ

% V

-léde fotogevoelige K van de laatste, die een coaxiale slaaf-hologramlens IN-L' moet worden, is gericht naar de foto-gevoeligelaag K van eerstgenoemde, hetgeen een buigingsren-deraent van 50% met zich meebrengt, op een voorafbepaalde 5 afstand. Vervolgens wordt de van de laser LS afkomstige laserbundel op het glazen substraat BS van het holografische registratiemedium HR1 gericht. In dit geval wordt een deel van de bundel (50%) gebruikt als reproduktiereferentiebun-del B^_ en wordt het overige deel van de bundel (50%) ge -.10 bruikt als registratiereferentiebundel B voor het holografische registratiemedium HR1'. Aldus wordt van de coaxiale moederhologramlens IN-L een reproduktievoorwerpsbundel A' gereproduceerd, die op een punt' P is gefocuseerd, en die op zijn beurt wordt gericht op het holografische registra-15 tiemedium HR1* als registratievoorwerpsbundel A voor het registreren of vormen van een hologramlensgedeelte HL op de fotogevoelige laag K daarvan.

Een coaxiale slaaf hologramlens IN-L’ kan even-, eens op de in fig.11 getoonde wijze worden gedupliceerd.

20 In dit geval verkeert de fotogevoelige laag' K van het holografische registratiemedium HR11 in rechtstreeks kontakt met het glazen substraat BS van de coaxiale moederhologramlens IN-L. In dit geval zijn zowel de reproduktie- als de registratievoorwerpsbundel A|_ en A van het type, bestaande 25 uit bolgolven die divergeren vanaf een virtueel punt P.

Volgens de bovenbeschreven werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale hologramlens wordt een vooraf vervaardigde niet-coaxiale hologramlens gebruikt als moederlens voor het vervaardigen van de coaxiale hologram-30 lens. Indien dus een dergelijke moederlens wordt vervaardigd, kan de coaxiale.hologramlens gemakkelijk worden gefabriceerd.

Bij de bovenbeschreven methode doet zich evenwel het volgende probleem voor. Het extra procédé voor vervaar-35 diging van de niet-coaxiale hologramlens, die dienst doet als moederlens, is noodzakelijk.

8102357 -15-

Verder is het noodzakelijk, dat de als moeder-lens dienst doende niet-coaxiale hologramlens voor de reproduktiereferentiebundel roteert rond drie onderling loodrechte assen, die ten opzichte van elkaar een richtings-5 nauwkeurigheid van +0,5° bezitten en wordt ingesteld voor het brandpunt en de optische as van de reproduktievoorwerps-bundel om in een vooraf bepaalde positie te worden gebracht. Een dergelijke instelling is zeer problematisch en moeilijk, in het bijzonder indien de numerieke apertuur groot is.

10 Dit is het gevolg van het feit , dat de verdeling van de grafische interferentiepatronen van de niet-coaxiale hologramlens geen puntsymmetrie vertonen, anders dan bij de coaxiale hologramlens, maar de steek van de grafische interferentiepatronen varieert van klein tot groot in radiale 15 richting.

Wanneer verder als gevolg van de bovengenoemde verdeling van het grafische interferentiepatroon de dikte vaide fotogevoelige laag toeneemt gedurende het bevochtigings-proces na belichting van de fotogevoelige laag waarvan het 20 moedermateriaal gelatine is, varieert de helling van het grafische interferentiepatroon in de dwarsdoorsnede daarvan waardoor de lens andere eigenschappen verkrijgt. Dit verschijnsel neemt sterke vormen aan wanneer de numerieke apertuur van de niet-coaxiale hologramlens groot wordt, hetgeen 25 tot gevolg heeft, dat de hologramlens in de praktijk niet kan worden gebruikt.

Aan de hand van fig.12 zal nu een voorbeeld worden beschreven van de wijze van vervaardiging van een coaxiale hologramlens volgens de uitvinding, bij welke werkwijze 30 geen niet-coaxiale hologramlens wordt toegepast.

In fig.12 verwijst het verwijzingssymbool HR1 naar een holografisch registratiemedium, waarop een coaxiale hologramlens IN-L is geregistreerd en die bestaat uit een glazen substraat BS en een daarop aangebrachte fotogevoelige 35 laag (registratielaag) K.

Een eerste optisch element (moederlens)LI is aan- 81 0 2 3 5 7 * -16- ~ wezig voor afgifte van een bolgolf/ welke lens bijvoorbeeld een objektief lens van een microscoop is met een numerieke apertuur van 0,4 of 0,5.

Een tweede optisch element DG is aanwezig voor 5 het afgeven van de gebogen golf. In het algemeen kan een . buigings-tralie worden toegepast als tweede optisch element DG, maar in dit voorbeeld is een vlakke-golfhologram gebruikt als tweede optisch element DG. Dit hologram DG is vervaardigd op basis van een holografisch registratiemedium -10 HR3, bestaande uit een glazen substraat BS en een daarop aangebrachte fotogevoelige laag (registratielaag) K, waarbij een schijfvormig niet-coaxiaal vlakke -golfhoiogram-gedeelte HL’' is geregistreerd in het midden van de fotogevoelige laag K , waarna hij is onderworpen aan het zelfde 15 ontwikkelprocédé als bovenbeschreven. In dit geval zijn zowel de registratievoorwerpsbundel als de registratiereferen-tiebundel van het type met vlakke golven. De optische as van de registratievoorwerpsbundel is zodanigcpkozen, dat hij samenvalt met de normaal op de fotogevoelige laag K en 20 een hoek Θ van <fe optische as van de registratiereferentie-bundel ten opzichte van die van de registratievoorwerpsbundel is op later te beschrijven wijze gekozen.

De moederlens LI is tegenover het holografische registratiemedium HR1 geplaatst en het vlakke golfhologram 25 DG is daartussen aangebracht. In dit geval zijn het holografische registratiemedium HR1 en het vlakke golfhologram DG zodanig geplaatst, dat hun fotogevoelige lagen K zich beide onderling evenwijdig aan de zijde van de moederlens LI bevinden.

30 De laserbundel (van het type met vlakke golven) van een gewone laser (b.v. een niet-getekende argon-, krypton-, kleur-, He-Ne-laser) convergeert op een punt Q onder invloed van een (niet-getekende) lens, waardoor hij wordt omgevormd tot een divergerende bolgolfbundel vanuit 35 het punt Q, die vervolgens op de moederlens LI valt voor convergentie op het punt P, van waaruit een bolgolf zonder 81 0 2 3 5 7 S 41 -17- sferische aberratie divergeert. Deze divergerende bolgolf-bundel wordt als registratievoorwerpsbundel A gericht op de fotogevoelige laag K van het holografische registratiemedium HR1 via het vlakke golf hologram DG, waarbij de op-5 tische as X van de divergerende bolgolfbundel samenvalt met de respektieve normalen op de fotogevoelige lagen K van het vlakke-golfhologram DG en het holografische registratiemedium HR1.

Verder wordt de richting.van de van de gemeen-.10 schappelijke laser afkomstige laserbundel (evenwijdige vlakke golven) gewijzigd door een bundelsplitser, spiegel of dergelijke (nietgetekend) en vervolgens als reproduktie-referentiebundel Bj_ gericht op het holografische gedeelte HL·1* van de fotogevoelige laag K van het vlakke golfhologram 15 DG, waarbij de optische as X' van de vlakke golven met gewijzigde richting de optische as X snijden onder de hoek Θ (een zodanige hoek, dat de moederlcns LI geen obstakel wordt voor de vlakke-golfbundel) b.v. 70°).

De van het vlakke golfhologram DG afkomstige voorwerpsbundel 20 (vlakke golven) worden gericht op de fotogevoelige laag K van het holografische registratiemedium HR1 als registra-tiereferentiebundel Deze registratiereferentiebunde1 B korrespond®:t met de reproduktiereferentiebundel B*, waarvan de richting van de optische baan is gewijzigd. De registra-25 tievoorwerpsbundel A en de registratiereferentiebundel B zijn coaxiaal, d.w.z. , hun optische assen X vallen samen met de normaal op de fotogevoelige laag K van het holografische registratiemedium HR1, en eveneens met elkaar,zoals in fig.12 is weergegeven, of zij zijn onderling evenwijdig.

30 Op deze wijze wordt een coaxiaal hologramlens- gedeelte HL met de vorm van een schijf gevormd in het midden van de fotogevoelige laag K van het holografische registratiemedium HR1, dat vervolgens wordt onderworpen aan het ontwikkelprocédë, gelijk aan het hiervoor beschreven 35 procédé, ter verkrijging van een coaxiale hologramlens IN-L.

Aan de hand van fig.13 zal nu een ander voor- 81 023 5 7 -18- beeld van de uitvinding worden beschreven. In dit voorbeeld wordt als tweede optisch element DG een niet-coaxiale hologramlens met geringe numerieke apertuur gebruikt. In dit geval wordt de van een gewone laser (b.v. een halfgelei-5 derlaser) afkomstige vlakke-golfbundel als reproduktie- referentiebundel B_|_ gericht op een holografisch lensgedeelte · HL" van de fotogevoelige laag K (die is aangebracht op een glazen substraat BS) van. een niet-coaxiale hologramlens DG.

De reproduktievoorwerpsbundel (die een bolgolfbundel nabij 10 een vlakke golf bundel is en convergeert naar het holografische registratiemedium HRI), afkomstig van de niet-coaxiale hologramlens DG , wordt als registratiereferentiebundel B gericht op de fotogevoelige laag K van het holografische registratiemedium HRI. De overige processtappen zijn in hoofd-15 zaak gelijk aan de in samenhang met fig.12 beschreven stappen. Op deze wijze wordt een coaxiale hologramlens IN-L vervaardigd.

Nu zal aan de hand van fig.14 een optische informatie (signaal)reproduktie-inrichting worden beschreven, 20 waarbij gebruik wordt gemaakt van de coaxiale hologramlens difèis verkregen door toepassing van de werkwijze volgens de' uitvinding volgens de fig.12 of 13, en een op een optisch registratiemedium (schijf) geregistreerd informatie (signaal) reproduceert, en eveneens zal de relatie tussen het Έ optische registratiemedium en de coaxiale hologramlens worden beschreven. In fig.14 duiden de verwijzingsletters RD in het algemeen een optisch registratiemedium aan, dat bestaat uit een transparant substraat DB,(b.v. van vinyl-chloride), een reflectiemembraan of -laag RL(b.v. een alu 30 miniummembraan), dat als deklaag is aangebracht op het gehele oppervlak van verdiepingen en uitsteeksels, die zijn gevormd op het ondervlak van het transparante substraat DB en een beschermingsmembraan of -laag, (b.v. PVA)GL, dat als deklaag is aangebracht op het onderoppervlak van het 35 reflectiemembraan RL voor bedekking daarvan.

81 0 2 3 5 7 * » -19- . De coaxiale hologramlens IN-L (die dienst doet als van reproduktiemiddelen deel uitmakende objektieflens) die is vervaardigd met de werkwijze volgens de uitvinding volgens de figuren 12 of 13, is zodanig geplaatst, dat de 5 fotogevoelige laag K evenwijdig verloopt aan en is gericht naar het substraat DB van het registratiemedium RD. Vervolgens wordt de reproduktiereferentiebundel (een vlakke-golfbundel B' in het geval van de werkwijze volgens fig.12; een divergerende bolgolfbundel B" in het geval van de ver-10 vaardigingswijze volgens fig.13) gericht op het coaxiale hologramlensgedeelte HL van de zijde van het glazen substraat BS van de coaxiale hologramlens IN-L, en de repro-duktievoorwerpsbundel of convergerende dan wel focuserende bolgolfbundel A' ter plaatse van de verdieping of verhoging 15 van het reflectiemembraan (laag) RL, afkomstig van het coaxiale hologramlensgedeelte HL wordt als reproduktiebundel gericht op het reflectiemembraan (laag) RL via het substraat DB van het registratiemedium RD. De aan het re-flectiemem-braan (laag) RL weerkaatste bundel loopt terug via de baan 20 van de bundels A'- bundels B’ (of B") en valt op een foto-elektrisch omzetelement (dat eveneens volstaat wanneer de laser van het halfgeleidertype is, hoewel een en ander niet is weergegeven) en wordt als elektrisch signaal weergegeven.

In het geval waarin het registratiemedium RD 25 optisch wordt uitgelezen vanaf de zijde van het transparante substraat DB volgens fig.14, wordt, indien de reproduktie-voorwerpsbundel A' een bolgolfbundel is zonder sferische aberratie, deze bundel beinvloed door sferische aberratie wanneer hij het transparante substraat DB met de dikte t 30 zijnde de optische baanlengte, passeert. Aldus verkrijgt de weerkaatste bundel sferische aberratie.

Indien derhalve in het geval van de fig.12 en 13 bolgolfbundels worden gevormd zonder sferische aberratie vanaf de moederlens LI en verder de dikte van het tweede 35 optische element DG, zijnde de optische baanlengte, ongeveer t wordt gekozen, wordt de registratievoorwerpsbundel 81 0 2 3 5 7 * -20- A volgens de fig.12 en 13 een bolgolfbundel met sferische aberratie. Aldus wordt de reproduktievoorwerpsbundel AJ die is gericht op het. registratiemedium RD, een bundel met sferische aberratie. Wanneer derhalve deze bundel het 5 transparante substraat DB passeert, wordt de bundel aberra-tie-vrij, waarbij de door het transparante substraat DB van het registratiemedium RD veroorzaakte sferische aberratie kan worden gekorrigeerd.

Aldus kan een weerkaatste bundel zonder sferische aberratie 10 worden verkregen. In dit geval zijn de praktische dikte t van het tweede optische element DG en die t van het transparante substraat DB van het registratiemedium RD beide 1,1 mm en is de brekingsindex ervan ongeveer 1,5.

Indien de reproduktiebundel wordt gericht op het 15 optische registratiemedium RD vanaf de voorzijde, dient de reproduktiebundel praktisch aberratievrij te zijn. In dit geval is het voldoende dat bij het beschouwen van de optische baanlengte of dikte t van het tweede optische element een bolgolfbundel met sferische aberraties kan worden ge-20 richt vanaf de moederlens LI en vervolgens het tweede optische element .DG passeert voor het korrigeren van de sferische aberratie.

Volgens de werkwijze van de uitvinding zoals bovenbeschreven, kan een coaxiale hologramlens met een goede 25 nauwkeurigheid gemakkelijk worden vervaardigd. M.a.w, het wordt overbodig een als moederlens dienst doende niet-coaxiale hologramlens te vervaardigen of te gebruiken, zodat het aantal processtappen kan worden verminderd. Om de zelfde reden wordt verder een nauwkeurige moederlens, b.v.

30 een objektieflens van een microscoop, gebruikt als eerste optisch element, zodat een zeer nauwkeurige coaxiale hologramlens kan worden vervaardigd.

Zelfs indien het tweede optische element een buigingstralie is, een vlakke-golfhologram of een niet-35 coaxiale hologramlens met een kleine numerieke apertuur, vindt wijziging plaats van de richting van de optische baan 81 023 5 7 »* δ * -21- " van een vlakke golfbundel of die nabij een bolgolfbundel. Daarom kan de relatieve positie van het tweede optische element ten opzichte van het eerste optische element en het holografische registratiemedium waarop de coaxiale holo-5 gramlens is geregistreerd gemakkelijk worden vervaardigd.

Indien de uitvoering verder zodanig plaatsvindt dat het eerste optische element een bolgolfbundel afgeeft zonder sferische aberratie en de dikte of optische wegleng-10 te van het tweede optische element in hoofdzaak gelijk wordt gekozen aan de dikte of optische weglengte van het transparante lichaam van het optische registratiemedium waardoorheen de reproduktiebundel loopt, kan de gereflecteerde golfbundel zonder sferische aberratie worden verkregen, zelfs 15 indien er een transparant lichaam is waardoorheen de reproduktiebundel voor het registratiemedium passeert.

De uitvinding beperkt zich niet tot ^.beschreven en de getekende uitvoeringsvoorbeelden. Diverse wijzigingen in de onderdelen en hun onderlinge samenhang kunnen worden 20 aangebracht, zonder dat daardoor het kader van de uitvinding wordt overschreden.

8102357

Claims (7)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een coaxiale holograralens, gekenmerkt door de volgende stappen: (A) het opwekken van een gebogen golfbundel door een buigingselement; 5 (B) het opwekken van een bolgolfbundel door een optisch element; (C) het met loodrechte inval richten van de gebogen golfbundel op een fotogevoelige laag als referentie-golfbundel; 10 (D) het tegelijkertijd met loodrechte inval toe voeren van de bolgolfbundel op de fotogevoelige laag als voorwerpsgolfbundel via het buigingselement; . en (E) het ontwikkelen van de fotogevoelige laag ter 15 verkrijging van de coaxiale hologramlens.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het optische element een objektieflens met grote numerieke apertuur is.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, gekenmerkt door 20 de volgende stappen bij het opwekken van een gebogen golfbundel: (a) het registreren op een verdere fotogevoelige laag van een grafisch interferentiepatroon, dat wordt veroorzaakt door de gelijktijdige belichting van die laag 25 aan een eerste vlakke golfbundel als referentiebundel en een tweede vlakke golfbundel als voorwerpsbundel welke bundels niet onderling evenwijdig verlopen, terwijl de genoemde voorwerpsbundel loodrecht invalt op de verdere fotogevoelige laag; 30 (b) het ontwikkelen van de verdere fotogevoelige laag voor vorming van een niet-coaxiaal hologram; (c) het evenwijdig positioneren van het niet-coaxiale hologram aan de fotogevoelige laag; en (d) het doen vallen op het niet-coaxiale hologram van een 35 niet-coaxiale referentiebundel. 81 023 57 τ » -23-

4. Werkwijze volgens conclusie 2, gekenmerkt door cte volgende stappen bij het opwekken van een gebogen golfbundel: (i) het registreren op een verdere fotogevoelige laag van een 5 grafisch interferentiepatroon, dat ontstaat door de gelijktijdige belichting van de verdere fotogevoelige laag door een eerste vlakke-golfbundel als referentie-bundel en een bolgolfbundel, die afkomstig is van een lens met geringe numerieke apertuur als voorwerpsbundel, 10 welke bundels onderling niet-evenwijdig verlopen, ter wijl de voorwerpsbundel loodrecht invalt op de verdere fotogevoelige laag; (ii) het ontwikkelen van de verdere fotogevoelige laag voorvorming van een niet-coaxiale hólogramlens; 15 (iü)het evenwijdig positioneren van de niet-coaxiale hologramlens aan de fotogevoelige laag; en (iv)het richten van een niet-coaxiale referentiebundel op de niet-coaxiale hologramlens.

5. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, 20 dat het buigingselement een buigingstralie is.

6. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de referentiebundel en de voorwerpsbundel coherent zijn.

7. Coaxiale hologramlens , vervaardigd onder toepassing van een der voorgaande conclusies. 8102357