DE2016815B2 - Holographisches justierverfahren und anordnungen hierzu - Google Patents

Description

chenden, auf den Diffusor bzw. das Hologramm ge- geeignete elektrische Schaltung angeschlossen ist, die

richteten Welle das Wiedereinjustier-eo des Körpers eine die Haltevorrichtung bewegende Nacastelleffi-

dadurcli erfolgt, daß dieser in die Lage gebracht richtung automatisch steuert.

wird, in der die vom Diffusor gestreute und anschlie- An 'Hand der in der Zeichnung dargestellten Aus-

ßend durch das Hologramm tretende Strahlung bzw.- 5 führungsbeispiele soll <Ee Erfindung im folgenden

die durch das Hologramm tretende und anschließend noch näher erläutert werden. Es zeigt

den Duffusor verlassende, gerichtete oder diffuse ' Fig. 1 die schematische Darstellung der hologra-

Strahlung sin Extremum der Intensität erreicht phischen Aufnahme einer diffusen Welle,

Das erfindung5gemäße Verfahren beruhi auf dor Fig.2 und 3 eine schematische Darstellung der

beispielsweise in der Literaturstelle »Journal of the ίο Rekonstruktion der gerichteten Welle,

Optical Society of America«, 1966, Vol.56, No.4, Fig.4 ein Diagramm der Intensität der gerichte-

S. 523, beschriebenen Erscheinung, daß stets dann* ten bzw. diffusen Welle in Abhängigkeit von der De-

wenn einer der beiden kohärenten Wellenzüge, die justierung,

auf einem Hologramm zur Überlagerung und Auf- Fig.5 ein Blockschaltbild für eine automatische

zeichnung gelangen, zuvor einen Diffusor durchquert 15 Justierung.

aus diesem Hologramm durch denrelben Diffusor Die in Fig. 1 dargestellte Anordnung enthält hindurch eine gerichtete, also nichtdiffuse Wellen- einen Hologrammträger 1 und den mit dem Diffufront rekonstruiert wird, wenn die geometrische Be- sor2 fest verbundenen Körper 3. Zur Belichtung des ziehung zwischen Hologramm und Diffusor bei der Hologrammträgers wird dieser mit der Referenz-Rekonstruktion genau dieselbe ist, wie bei der Auf- 20 welle 4 und der Diffusor 2 mit der Objektwelle 5 aus nähme. Ist das nicht gewährleistet, so ist die rekon- einem nicht näher dargestellten Lasergerät bestrahlt, struierte Welle nicht mehr gerichtet, sondern läuft Die durch den Diffusor 2 modulierte Objektwelle 5 diffus in alle Richtungen auseinander. interferiert im Bereich des Hologrammträgers 1 mit

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der Referenzwelle 4. Das sich in der Ebene des HoIodie Intensität der gerichteten Welle oder der diffus as grammträgers 1 bildende Muster von Interferenzgestreuten Welle bei gleichbleibender Intensität der streifen wird in diesem aufgezeichnet. Durch die fo-Wiedergabewelle ein Maß für die Dejustferung, tografische Entwicklung des Hologrammträgers entgleichgültig in welcher Raumrichtung die Dejustie- steht das in F i g. 2 gezeigte Hologramm Γ. Der Körrung erfolgte, darstellt. Bei bestmöglicher Justierung per 3 befindet sich während der Aufnahme in der ist die Intensität der gerichteten Strahlung maximal 30 nach der nun folgenden Dejustierung wieder einzuju- und gleichzeitig die Intensität der gestreuten Strah- stierenden räumlichen Lage.

lung minimal. Durch Ausnutzung dieses Effektes ge- Bei der in F i g. 2 dargestellten Rekonstruktion der lingt es auf überraschend einfache Weise durch Opti- gerichteten Welle 4' wird der Diffusor 2 wiederum mieren einer einzigen Größe, nämlich der Intensität mit der bei der Aufnahme verwendeten Objekteiner bestimmten Strahlung, eine auf Bruchteile der 35 welle? bestrahlt. Die den Diffusor veilabende mo-Wellenlänge der verwendeten Strahlung genaue Ju- dulierte Welle wird durch die in dem Hologramm Γ stierung vorzunehmen. Durch die bereits genannte aufgezeichnete Interferenzstruktur wiederum modustarre Verbindung eines beliebigen zu justierenden liert und verläßt das Hologramm bei noch dejustier-Körpers mit dem Diffusor oder dem Hologramm, ter Lage des Diffusors 2 bzw. des Körpers 3 relativ kann dieses Verfahren zur gegenseitigen Justierung 40 zum Hologramm teils in gestreuter und teils in gevon Diffusor und Hologramm auf beliebige Körper rieh teter Form. Sowohl die Intensität der gestreuten erweitert werden. als auch der gerichteten Strahlung stellt bei gleich-

Eine einfache Anordnung zur Durchführung des bleibender Intensität der Objektwelle 5 ein Maß für Verfahrens besteht darin, daß der mit dem Diffusor die Dejustierung des Diffusors 2 bzw. des Körpers 3 oder dem Hologramm starr verbundene Körper in 45 dar. Die Justierung des Körpers 3 in diejenige Lage, einer im Raum beweglichen Haltevorrichtung gela- die er während der Belichtung des Hologrammträgert ist, und daß im Bereich der vom Diffusor ge- gers einnahm, erfolgt nun dermaßen, daß ein Maxistreuten und anschließend durch das Hologramm tre- mum der gerichteten bzw. Minimum der diffusen tenden bzw. der vom Hologramm beeinflußten und Strahlung eingestellt wird. Sowohl die gerichtete als anschließend vom Diffusor gestreuten diffusen oder 50 auch die diffuse Strahlung kann mit einem Fotodenichtdiffusen Strahlung ein Fotodetektor mit einer an tektor 6 gemessen und mit einer Anzeigevorrichtung diesen elektrisch angeschlossenen Anzeigevorrich- dargestellt werden,
tung angeordnet ist. Die in F i g. 3 schematisch dargestellte Anordnung

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Anordnung ist zur Rekonstruktion der gerichteten Welle unterschei-

dadurch gegeben, daß als Diffusor unmittelbar eine 55 det sich von der in F i g. 2 dargestellten im wesentli-

diffus streuende Fläche des Körpers vorgesehen ist. chen durch die verwendete Wiedergabewelle. In die-

Eine Erhöhung der mit dem Fotodetektor erzielten sem Beispiel wird nicht, wie in Fig. 2, die Objekt-Meßgenauigkeit kann dadurch erreicht werden, daß welle 5 zur Wiedergabe sondern die auf das HoIovor dem in der nichtdiffusen Strahlung angeordneten gramm Γ gerichtete invertierte Referenzwelle 4' be-Fotodetektor eine Richtungsblende angeordnet ist. 60 nutzt. In diesem Fall wird die Wiedergabewelle

Durch den in dem erfindungsgemäßen Verfahren zuerst durch das Hologramm 1' moduliert. Die so

gegebenen Vorteil, die Justierung eines Körpers in modulierte Welle erfährt in dem Diffusor 2 eine wei-

einem oder mehreren räumlichen Freiheitsgraden auf tere Modulation und tritt bei noch dejustierter Lage

die Optimierung einer einzigen meßbaren Größe zu- des Diffusors relativ zum Hologramm teils als gerich-

rückzuführen, läßt sich in äußerst einfacher Weise 65 tete, teils als gestreute Strahlung aus. Die Justierung

eine automatische Steuerung der Justierung durehfüh- erfolgt hier wie in dem in Fig. 2 beschriebenen Fall,

ren. Dies geschieht vorteilhafterweise dadurch, daß Zur Steigerung der Anzeigegenauigkeit des die Inten-

an dem elektrischen Ausgang des Fotodetektors eine sität der gerichteten Strahlung messenden Fotodetek-

tors 6 ist vor diesem eine Richtungsblende angeord- Das in F i g. 5 dargestellte Blockschaltbild zeigt

net. Sie besteht in dem hier gezeichneten Fall aus eine Möglichkeit, die beschriebene Justierung auto-

zwei Sammellinsen 7 und 7', in deren gemeinsamen matisch durchzuführen. Es enthält den Fotodetek-

Brennpunkt die öffnung einer Lochblende 8 an- tor 6, das Differenzierglied 9, den Signalgeber 10,

geordnet ist. Durch diese Maßnahme wird erreicht, 5 den Umschalter 11, den Zeitgeber 12, die Stellmoto-

daß die sonst vom Fotodetektor 6 zu einem geringen ren 13 a bis 13/ und den zu justierenden Körper 3 in

Teil auch registrierte Streustrahlung nahezu völlig seiner Haltevorrichtung. Die den Körper 3 in seinen

ausgeblendet wird. sechs Freiheitsgraden einzeln bewegenden Stellmoto-

AIs Diffusor kann sowohl eine Mattscheibe als ren 13 a bis 13/ verursachen bei der Bewegung des

auch eine rauhe Oberfläche verwendet werden, die io Körpers 3 in einem seiner Freiheitsgrade eine Inten-

die einfallende Strahlung diffus streut. Für den Fall sitätsänderung der als Maß für die Justierung ver-

der Justierung, indem der Körper 3, wie in den wendeten gerichteten bzw. gestreuten Strahlung. Die

Fig. 1 bis3, mit dem Diffusor2 und nicht mit dem Intensität dieser Strahlung wird in dem Fotodetek-

Hologramm 1' verbunden wird, kann die diffus streu- tor 6 gemessen und das elektrische Ausgangssignal

ende, rauhe Oberfläche von einer Oberfläche des 15 des Fotodetektors 6 dem Differenzierglied 9 zuge-

Körpers selbst gebildet werden. führt. Eine Justierung des Körpers 3 in einem seiner

In F i g. 4 ist der typische Verlauf der Intensität I Freiheiisgrade ist dann erreicht, wenn das Ausgangs-

der gerichteten Strahlung (durchgezogene Linie) und signal des Fotodetektors 6 ein Maximum, das Aus-

der diffusen Strahlung (unterbrochene Linie) als gangssignal des Differenziergliedes 9 eine Nullstelle

Funktion der Dejustierung Δ χ dargestellt. Die ge- 20 durchläuft. Der dem Differenzierglied nachgeschal-

richtete Strahlung nimmt bei optimaler Justierung ein tete Signalgeber 10 verursacht eine entsprechende

Maximum und die diffuse Strahlung ein Minimum Bewegung des gerade arbeitenden Stellmotors, der

an. Die Form der Kurve kann durch die Wahl des über den Umschalter 11 angeschaltet wird. Über den

Diffusormaterials in weitem Bereich variiert und da- Zeitgeber 12 wird der Umschalter 11 so betätigt, daß

durch den verschiedensten Aufgaben angepaßt wer- as alle Stellmotoren 13a bis 13/ der Reihe nach zur

den. Wirkung kommen-

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

1. Gegenständen exakt wieder-so einzujustieren, wie sie Patentansprüche: zu irgendeinem vorhergehenden Zeitpunkt bestanden

   hat So maß z.B. in der Präzisionsholographie, wie

   1- Verfahren zim Wiedereinjusüeren eines etwa der holographischen Interferometrie und der Körpers nach einer erfolgten Dejustierung in 5 Herstellung granulationsfreier Bilder nut diffusen seine frühere räumliche Lage mit Hilfe eines ho- Gegenstandswellen, das Hologramm nach seiner folographisch belichteten Hologrammträgers unter tografischen Entwicklung zur Rekonstruktion genau Verwendung von kohärenter Strahlung, da- in seine Aufnahmeposition zuriickjustiert werden, durch gekennzeichnet, daß die Justie- Als weiteres Beispiel sei der Fall genannt, daß irrung des Körpers (3) auf die Justierune des be- ίο gendwelche Teile aus einem Fräzisionsauföau heraus lichteten Hologrammträgeis (1) und eines Difftl· — etwa zur JBe- oder Verarbeitung — entfernt und sors (2) dadurch zurückgeführt wird, daß der anschließend' wieder einjustiert werden müssen, wie Körper (3) mit dem Diffusor (2) oder dem HoIo- es bei der Herstellung von Mikroschaltkreisen durch grammträger (1) vor der Dejustierung starr ver- Mehrfachmaskierung oder bei der Feinverarbeitung bunden wird, daß im noch justierten Zustand in 15 optischer Bauelemente der Fall ist. In all diesen Fäldem Hologrammträger (1) eine holögfäpnische len ist man bisher auf mühevolle und langwierige Aufnahme des aJs Objekt dienenden-Diffusors (2) manuelle Justierung angewiesen,
   hergestellt wird, daß nach der anschließend er- Beispielsweise ist in der Literaturstelle »Applied

   folgten Dejustierung mit Hilfe einer der bei der Physics Letters«, 1965, Vol. 7, No. 9, S. 248 und Aufnahme verwendeten Objekt- bzw. Referenz- 20 249, ein holographisch interferometrisches Verfahren welle (S bzw. 4) entsprechenden, auf den Diffusor angegeben, welches es gestattet, die Dejustierung bzw. das Hologramm gerichteten Welle das eines transparenten Körpers aus seiner Lage, die er Wiedereinjustieren des Körpers (3) dadurch er- während der Belichtung des Hologranunträgers einfolgt, daß dieser in die Lage gebracht wird, in der nimmt, festzustellen. Der dejustierte Körper — in die vom Diffusor (2) gestreute und anschließend 25 diesem Fall ein Prisma — ist durch die Überlagerung durch das Hologramm (1') tretende Strahlung der von ihm ausgehenden und der aus dem HoIo- bzw. die durch das Hologramm (1') tretende und gramm rekonstruierten Wellen seines virtuellen vor anschließend den Diffusor (2) verlassende, ge- der Dejustierung aufgenommenen Bildes von mehr richtete oder diffuse Strahlung ein Extremum der oder weniger dicht liegenden Interferenzstreifen Intensität erreicht. 30 durchzogen. Durch Vergrößern des Abstandes der
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- Interferenzstreifen kann eine genaue Justierung des kennzeichnet, daß als Diffusor (2) unmittelbar Körpers in seine Lage während der Aufnahme des eine diffus strahlende Fläche des Körpers (3) ver- Hologramms herbeigeführt werden.

   wendet wird. Ein derartiges Verfahren läßt jedoch die Justie-
3. 3. Anordnung zur Durchfuhrung des Verfah- 35 rung nur von Körpern mit bestimmten optischen rens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- Eigenschaften, beispielsweise transparenten und lichtzeirhnet, daß der mit dein Diffusor (2) starr ver- ablenkenden Körpern zu. Außerdem ist eine derarbundene Körper (3) in einer im Raum bewegli- tige Justierung, bei der ein Muster von Interferenzchen Haltevorrichtung gelagert ist und daß im streifen möglichst ganz zum Verschwinden gebracht Bereich der vom Diffusor (2) gestreuten und an- 4° werden muß, für den Beobachter äußerst mühsam, schließend durch das Hologramm (1') tretenden . da die Justierung des Körpers in allen sechs Freibzw, der vom Hologramm beeinflußten und an- heitsgraden erfolgen muß und eine Verschiebung in schließend vom Diffusor (2) gestreuten diffusen einer Richtung oft mit einer Abnahme von Interfe- oder nichtdiffusen Strahlung ein Fotodetektor (6) renzstreifen an seiner Stelle und einer Zunahme an mit einer an diesen elektrisch angeschlossenen 45 anderer Stelle verbunden ist.
   Anzeigevorrichtung angeordnet ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein ho-
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch ge- lographisches Justierverfahren anzugeben, welches es kennzeichnet, daß vor dem in der nichtdiffusen ermöglicht, das Wiedereinjustieren eines beliebigen Strahlung angeordneten Fotodetektor (6) eine Körpers in eine bestimmte Lage lediglich über die Richtungsblende (7, T, 8) angeordnet ist. 50 Beobachtung einer einzigen Größe, beispielsweise
5. 5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, da- eines Meßsignals, auf Bruchteile von Wellenlängen durch gekennzeichnet, daß an dem elektrischen der verwendeten kohärenten Strahlung vorzunehmen. Ausgang des Fotodetektors (6) eine geeignete Ausgehend von einem Verfahren zum Wiedereinelektrische Schaltung angeschlossen ist, die eine justieren eines Körpers nach einer erfolgten Dejustiedie Haltevorrichtung bewegende Nachstellein- 55 rung in seine frühere räumliche Lage mit Hilfe eines richtung automatisch steuert. holographisch belichteten Hologranunträgers unter

   Verwendung von kohärenter Strahlung, wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Justierung des Körpers auf die Justierung des be-60 lichteten Hologrammträgers und eines Diffusors da-

   Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum durch zurückgeführt wird, daß der Körper mit dem Wiedereinjustieren eines Körpers nach einer erfolg- Diffusor oder dem Hologrammträger vor der Dejuten Dejustierung in seine frühere räumliche Lage mit süerung starr verbunden wird, daß im noch justierten Hilfe eines holographisch belichteten Hologrammträ- Zustand in dem Hologrammträger eine holographigers unter Verwendung von kohärenter Strahlung. 65 sehe Aufnahme des als Objekt dienenden Diffusors Experimentator und Techniker stehen bei Gele- hergestellt wird, daß nach der anschließend erfolgten genheiten verschiedenster Art vor der Aufgabe, die Dejustierung mit Hilfe einer der bei der Aufnahme relative räumliche Lage eines Körpers zu anderen verwendeten Objekt- bzw. Referenzwelle entspre-