[发明专利]制作反射全息图的方法与系统

说明书

本发明涉及制作反射全息图的方法与系统，特别是从具有圆柱形表面的模版（mas    ter）制作反射全息图的方法和系统。

全息摄影术是一种光学信息存贮方式。其一般原理在许多参考文献中均有叙述，诸如E.N.Leith与J.Upatnieks在“科学美国人”杂誌212，第6期，24-35页（1965年6月）上发表的“激光摄影术”一文就有介绍。位于佛罗里达州奥兰多的科学院出版社1987年出版的由R.A。迈耶编辑的物理科学与技术百科全书的第6卷507-519页上发表的由C.C.盖斯特撰写的“全息摄影术”一文对全息摄影术进行了有益的讨论。

简言之，被摄影或成象的物体由相干光（例如激光器发出的光）照明，光敏记录介质（例如摄影底片）置于能接收到从该物体上反射的光的位置上。此反射光束被称之为物光束。与此同时，该相干光的一部分从该物体旁路通过并投向记录介质，这束光被称为参考光束。照射到记录介质上的参考光束与物光束相互作用产生的干涉图样记录在记录介质上。随后，当对经过这种处理的记录介质适当地照明并从适当的角度进行观察时，则来自照明光源的光线被全息图衍射，并对从物体发来最初到达记录介质的波前加以再现。这样，全息图就象一个窗口，通过它可以观察到物体的三维实象或虚象。

通过让参考光束与物光束从同一侧进入记录介质而形成的全息图，被称为透射全息图。在记录介质上物光束与参考光束的相互作用形成具有变化折射率的材料的条纹，而这些条纹与记录介质平面近乎垂直。当这种全息图通过使用透射光观看而被重现时，这些条纹就对该透射光折射以产生实象或虚象。这样的透射全息图可以用技术上众所周知的方法来产生，例如颁发给Leith和Upatnieks的美国专利3，506，327，3，838，903，及3，894，784就公开了这种技术。

美国专利4，209，250公开了从静止的平面透射模版全息图来制作多个复制件的系统。复制介质的传输方式为：保证一部分复制介质能与模版耦合。然后让一束光通过模版投射到复制介质上以使该复制介质部分曝光。曝光以后，这部分已曝光的复制介质被传输而离开模版。这一过程被重复就可制作多个透射全息图复制品，并被认为是步进和重复过程。

通过让参考光束与物光束从两侧进入记录介质而形成的全息图，被称作反射全息图。物光束与参考光束在记录介质上相互作用而形成具有变化折射率的材料的条纹，这些条纹几乎处在与记录介质平面平行的平面内。当该全息图被重现时，这些条纹起到部分反射镜的作用，将入射光反射回观察者方向。因此，这种全息图以反射方式而不是以透射方式被观看。

反射全息图可以用同轴或离轴方法产生。当采用同轴方法产生反射全息图时，相干辐射光束通过记录介质投射到后面的物体上，在这种情况下，从物体反射回来的光束与投射光束在记录介质中相交，从而产生大致与该介质平行的条纹。这种产生反射全息图的同轴方法在Yu    N.Denisyuk所写的文章中作了叙述，其文章题名为“物体的光学性质在其自己的散射辐射场中的摄影重视”，发表在苏联物理通报1962年7期543-5页上。也可以参看Clark    N.Kurtz写的篇名为“复制反射全息图”的文章，它发表于“美国光学学会杂誌（JOSC）1968年58期856-857页上。当反射全息图是用离轴方法产生时，参考光束从记录介质的一侧投射而物光束从记录介质的相反一侧投射。在这种情况下，物光束借助不通过记录介质的相干辐射对物体照明来产生。例如初始的相干辐射光束可分成两部分，一部分投射到记录介质上，另一部分通过巧妙的控制投射到记录介质背面的物体上。采用离轴方法产生反射全息图，已在美国专利3，532，406中公开。

形成反射全息图的大致水平的条纹要比形成透射全息图的垂直条纹难以记录得多。这有两个原因，一是它需要较高的分解率，即在每单位长度上要求记录更多的条纹，因此需要如实地记录更密的条纹。与透射全息图相比，水平的反射全息图需要的单位长度内的条纹数是其3倍到6倍。第二个原因与光聚合物有关，即在曝光期间水平条纹对记录介质收缩的敏感度。记录介质在曝光期间的收缩将会洗掉条纹，如果这种效应严重，则将影响全息图的形成。这一点与透射全息图的情况形成对照，在透射全息图情况下，当条纹大致或完全与记录介质平面垂直时，几乎没有收缩，既使有也不影响条纹的形成;如果透射条纹与记录介质平面的倾斜角超过45°，则只产生比较小的象畸变。

本发明的目的之一是提供一种系统，它能利用同轴方法从圆柱形模版上制作反射全息图。