製作透射全息圖的方法和裝置的製作方法
2023-10-08 08:16:54 2
專利名稱：製作透射全息圖的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種製作透射全息圖的方法和裝置，更具體地說，是使用一種可轉動的圓筒，它適於讓在圓筒內部的反射器接收光化輻射束，反射器反射一部分光束透過原片而到達記錄媒體上，以便在記錄媒體上形成透射全息圖。
全息照相是存貯光信息的一種形式。在一些參考書中有對其基本原理的描述，例如E.N雷茲(E.N.Leith)和J.烏帕尼克斯(J.Upatnieks)在《科學的美國人》212-6(ScientificAmerican」，212，No.6)的第24～35頁(1965年7月)上發表的「雷射照相術」一文。關於全息照相術的一個有意義的討論載於由C.C.格斯特(C.C.Guest)所著的《全息照相》(「Holo-graphy」)中(《物理科學與技術大全》卷6，第507～519頁R.A.Meyers編輯，學術出版社，奧蘭多，佛羅裡達，1987(「EncyclopediaofPhysicalScienceandTechn-ology」，Vol.6，pages507-519，R.A.Meyers，Ed.，AcademicPress，Orlando，Florida，1987.))。
簡單地說，全息照相即用大體上是單色光的光束(如雷射)照射要被拍攝或成象的物體，同時把一種光敏記錄媒體(例如，一種照相底片)放在一適當的位置，以接受從物體上反射的光束。該反射的光束叫作物象光束。同時，相干光的一部分繞過被攝物體被引向記錄媒體，這束光線稱為參考光束。照射到記錄媒體上的參考光束與物象光束相互幹涉所產生的幹涉圖，被記錄在記錄媒體上。通過適當地照射並從適當的角度觀察經過衝洗處理的記錄媒體，從照射光源發出的光束經全息圖衍射而重現最初由被攝物到達記錄媒體的波陣面。因此，全息圖類似於一個窗口，通過它可觀察到物體完全的三維的實象或虛象。
讓參照光束與物象光束從相對的兩方投向記錄媒體所形成的全息圖叫反射全息圖。在記錄媒體裡物象光束與參照光束相互作用，使材料形成具有可變折射率的條紋，這些條紋大體上是平行於記錄媒體的表面的平面。當把全息圖放映回去時，這些條紋的作用如同半反射鏡面，把入射光反射回給觀察者。因此，全息圖是經反射而不是透射看到的。
讓參照光束和物象光束從同一方進入記錄媒體而形成的全息圖叫透射全息圖。在記錄媒體中物象光束與參照光束相互作用，使材料形成具有可變折射率的條紋，它們大致與記錄媒體的表面垂直。當用透射光放映這種全息圖進行觀看時，這些條紋折射光線而產生可見的虛象。這種透射全息圖可以用眾所周知的方法，例如雷茲和烏帕尼克斯的美國專利3506327，3838903和3894787所敘述的方法製作。
本發明就是關於一種製作透射全息圖的方法和裝置的。
本發明所涉及的一種製作透射全息圖的裝置包括一個第一圓筒，它包括帶有一縱向軸、一個開口端和一個第一窗口的柱狀筒壁;
安置在圓筒內的一個裝置，用來反射穿過開口端射入圓筒內的光化輻射束穿過窗口;
一個原片，安放在窗口附近;和一種全息圖記錄媒體，它與原片的相對位置保持不變的關係，以便使反射裝置反射的光線穿過原片，然後再到記錄媒體上。
本發明還涉及一種製作全息圖的方法，它包括的步驟為將原片固定在一個圓筒組件的柱形壁的窗口附近;
使記錄媒體的一部分圍繞著圓柱壁的一部分設置;
輸送記錄媒體的同時，柱狀筒壁繞縱向軸轉動，當窗口轉動時，原片與記錄媒體保持無滑動接觸;和將一束光化輻射束的參照光導向至少是部分在圓筒中的反射器，讓至少一部分光反射穿過窗口和原片，以使記錄媒體曝光。
從下面結合附圖對本發明的詳細描述，可以更充分地理解本發明，這些附圖亦為本發明申請的一部分，這些圖是
圖1是依照本發明製作透射全息圖的裝置的第一實施例的透視圖;
圖2是依照本發明製作透射全息圖的裝置的第二實施例的側視圖;
圖3是本發明的圓筒組件的斷面放大圖;
圖4表示的是從圖3剖面線4-4處依箭頭的方向看，一個用於輸送記錄媒體的膠片進出於圖3中圓筒組件的裝置;
圖5是圖3的圓筒組件沿剖面線5-5剖開，從箭頭的方向看的斷面圖;
圖6是圖3的圓筒組件沿剖面線6-6剖開，從箭頭的方向看的斷面圖。
在以下的詳細說明中，對所有的附圖，相同的數字標號代表相同的元件。
圖1示出了依照本發明製作透射全息圖的裝置100的第一實施例。該裝置包括一個圓筒組件102和連結在圓筒組件102一端用來轉動圓筒組件102的裝置104。在一種優選的實施例中，還沒有轉動地支承著圓筒組件102的另一端的裝置106。
更具體地說，圓筒組件102包含一個具有柱狀筒壁108的圓筒和一個反射光線的反射鏡或反射裝置112。柱狀筒壁108具有一個縱向軸線114，一個外表面116和一個內表面118。柱狀筒壁108還有一個窗口110，它可以僅僅是一個穿過筒壁108的開口，不過最好帶有由透明材料例如玻璃製成的圓柱形外表面120，它基本上把柱狀筒壁108的外表面116補平了。柱狀筒壁108的一端122是開口的，可讓光化輻射束沿柱狀筒壁108的縱軸114射入。柱狀筒壁108的另一端124可任選地用一個端壁128封閉。反射鏡112安裝在柱狀筒壁108內部的內表面118上和/或端壁128上。反射器的安裝位置要使大體上沿著其縱向軸線114射進柱狀筒壁108的開口端122的光化輻射束能通過反射鏡112以預定的角度反射穿過窗口110。
用於驅動圓筒組件102的裝置104可以是任意的，例如可用一經過軸126與圓筒組件102連接的調速電機驅動圓筒組件。軸126可以連結到端壁128和/或柱狀筒壁108上，只要能使電機104可帶動圓筒組件102繞縱軸114轉動即可。
用於可轉動地支承圓筒組件102的開口端122的裝置106也可以是任意的，如圖1所示的三支承輪組件106，三支承輪繞柱狀筒壁108的外表面116等距分布。支承輪組件106中的每一個均可由包括一個與柱狀筒壁108的外表面116接觸的支承輪130，三個支承輪130的配置可使圓筒組件102大體上無摩擦地旋轉。支承輪130可轉動地安裝在一個或幾個相對不動的支架132上，以限制住圓筒組件102的徑向移動。
製作透射全息圖的裝置100可按下面所述步驟操作第一，把一個原片(圖1中沒有示出)安置或固定在窗口110的附近。原片可放在窗口110的任何一邊，即在圓筒組件102的裡面或在其外面。原片可以是能彎曲的膠片，用膠帶等固定到窗口110任一邊的柱狀筒壁108上。原片必須由至少是半透明的材料製造，最好原片包含有一個透射全息圖。
第二，把一段全息圖記錄媒體(沒有在圖1中示出)部分地圍繞柱狀筒壁108放置，記錄媒體的放置要使其相對於原片有固定的位置關係，以便使反射裝置反射來的光穿過原片，然後再到達記錄媒體上。全息圖記錄媒體可以由多種材料製成，其中最主要的是滷化銀乳劑，硬化的重鉻酸凝膠，鐵電晶體，光聚合物，光致變色材料和光二向色材料。這些材料的特性可參看《空間全息照相術和空間光柵》(L.索裡馬(L.Solymar)和D.J.庫克(D.J.Cook)著，第10章，學術出版社，紐約，1981)第254～304頁。記錄媒體最好是滷化銀乳液，或是由能光硬化的合成物製成的膠片，該媒體受到光輻射時會形成交聯的高分子聚合物，從而改變合成物的折射率和流變特性。優選的能光硬化的合成物是光致聚合物的合成物，如美國專利3658526號中所公開的那種，更適合的材料是共懸未決的美國申請07/144355和07/144840號(都在1988年1月14日提出申請)和07/288916(1938年12月23日申請)中所描述的，所有上述材料都在此引證作為參考。能光硬化的膠片的兩面都可以有保護膜，例如聚乙烯正酞酸酯(例如，註冊商標為Mylar的)。
第三，驅動裝置104在輸送記錄媒體部分的同時使圓筒組件102繞其縱軸114轉動，使得當圓筒組件102轉動時記錄媒體與原片保持無滑動的關係，並且隨圓筒組件102每轉一周記錄媒體遮住原片或窗口110一次。記錄媒體最好保持與原片無滑動的關係，並且以至少在圓筒組件102轉過90°圓周時遮住原片或窗口為好，在圓筒組件102轉過180°圓周時遮住則更好。
第四，讓光化輻射束從柱狀筒壁108的開口端122進入，大體上沿著其縱軸114射向反射鏡112，以便隨著圓筒組件102每轉一周至少使一部分射線反射穿過窗口110、原片和記錄媒體，而使記錄媒體曝光一次。讓光束一直保持照射，而記錄媒體與原片保持無滑動關係且遮住原片或窗口110，直到在記錄媒體中得到一張全息圖為止。發射光束的光源(沒有在圖1中表示出來)最好是發射基本上是單色光化輻射束的光源，例如一種雷射器。雷射器發射的光束最好是圓形截面的，且基本上是準直的，相干的，單色的和極化的。雷射的選擇由使記錄媒體敏化的波長決定。
參看圖2，圖示為依照本發明方法製作透射全息圖裝置的第二實施例200的側視圖，其中，相應於圖1中的那些零件的標號增加了100。在該實施例中，裝置200相似地也含有一個圓筒組件202和連結到圓筒組件202一端的用來驅動圓筒組件202的裝置204。
參看圖2-6，圓筒組件202包括一個柱狀筒壁208，一個前端板209，一個後端板211，一個反射器212和用於安裝反射器的裝置213。柱狀筒壁208有多個窗口210位於繞柱狀筒壁208的圓周的一條圓環線上，窗口210可以只是穿過柱狀筒壁208的開口，但最好還是帶有由透明材料例如玻璃製成的外圓柱表面，這些外圓柱表面實際上把筒壁208的外表面216補平了。在一個優選實施例裡，這些窗口210以第一215、第二217和第三219徑向壁圍成，並從柱狀筒壁208的縱向長度的約一半處延伸到柱狀壁208的前端222。
前端板209可以是圓盤形的，它中心加工有圓形開孔221用來讓光化輻射束進入圓筒組件202。前端板209的後面223上有與孔221同心的、但不等距設置的圓環形槽225。後端板211的前面227也有相應的一組圓環形槽229。柱狀筒壁208的前端222與窗口210的前端231一起安裝在前端板209的一個環槽225裡。柱狀筒壁208的後端233安裝在後端板211上一個相應的環槽229裡。柱狀筒壁208通過其與槽225和229之間的緊配合或其他常用的方法固定到端板209和211上。在前、後端板209和211上加工有多個環槽225以便使備擇的柱狀筒壁，如208、208′和208″可以按照其相應的直徑使用不同直徑的環槽。環槽225和229帶有用於固定至少一個備擇圓筒的裝置，該備擇圓筒的柱狀筒壁的圓周與第一個圓筒的圓周不同。備擇的柱狀筒壁可以帶有與第一個柱狀筒壁208不同數目的窗口210，其窗口210的形狀或尺寸、或位置也可以與每個其他的柱狀筒壁208不同。
在本優選實施例裡，反射器212是圓錐形、軸對稱的，其絕大部分位於柱狀筒壁208內，其頂點235穿出前端板209上的孔221，使穿過孔221到達反射器212的光束237的一部分可以被錐形的反射器212反射並穿過每個窗口210。反射器212可以用調整反射器212相對圓筒或後端板211的方向的裝置239安裝到後端板211上。例如，反射器212可以在相對其頂點235的對面243設有一用於安裝的部分241。用於安裝的部分241上有一帶有一個球形凹陷247的表面245。支柱249安裝在後端板211上，也可用幾根(比如三根)螺栓253固定到軸226的法蘭251上。支柱249上的表面255帶有一相似的球形凹陷257。一個球體259安放在球形凹陷247和257中。圍繞球體259的幾根螺栓261把支柱249與用於安裝的部分241相連結，使得反射器212相對於後端板212的方向可以用這些螺栓調節。
如同第一實施例一樣，可以用任何一種裝置204驅動圓筒組件202。圖2表示出了使用調速電機263(通過由電機263驅動的第一軸265連結到一個齒輪減速機構267上)的情形。齒輪減速機構267通過第二軸226聯接到圓筒組件202上並降低了第二軸226相對於第一軸265的轉速。
製作透射全息圖的裝置200可以按下面所述的步驟操作。
第一，參看圖4，把原片269固定在靠近至少一個窗口210處。原片的放置可在窗口的任何一側邊上，且在圓筒組件的裡面或者在其外面。該原片可以是象對裝置100所描述的那樣。這裡再重複一下，原片的形狀可以是能彎曲的膠片式的，用例如膠帶之類固定在窗口210兩邊柱狀筒壁208上。原片269必須由至少是半透明的材料製造，最好讓原片269包含有一個透射全息圖。
第二，把全息圖記錄媒體273的一段271繞著部分柱狀筒壁208放置。這裡所用的記錄媒體273可以是如同在裝置100的操作中所作描述的那種膠片。全息圖記錄媒體273可以由第一捲軸277送出，第一捲軸277用來貯存卷繞在其上的記錄媒體273中未曝光的那部分。第二捲軸279可以用來接受卷繞其上的記錄媒體273已經曝光的部分。圓筒組件202設計成可以向兩個方向轉動。圖4中捲軸277和279的位置只是示意性的。
第三，驅動裝置204在輸送記錄媒體271一部分的同時使圓筒組件202繞其縱軸轉動，因而當圓筒組件202轉動時，記錄媒體273相對原片269之間沒有滑動，並且隨圓筒組件202每轉一周而遮住原片269或窗口210一次。換句話說，驅動裝置204使未曝光的記錄媒體273從第一捲軸277繞著部分柱狀筒壁208輸送，記錄媒體273可以在這裡由窗口210處曝光，然後再把記錄媒體273輸送到第二捲軸279上。
第四，將一光化輻射光束穿過前端板209的孔221，大體上沿著筒壁208的縱軸射向反射器212，以便隨著圓筒組件202每轉一周，至少反射出一部分光線237穿過窗口210、原片269和記錄媒體273，而使記錄媒體273曝光一次。發射光束237的光源275最好是發出基本上為單色光化輻射光束237的，例如一種雷射器275。最好讓雷射器275發射圓形截面的光束237，該光束基本上是準直的、相干的，單色的和極化的。雷射的選擇取決於記錄媒體所敏化的波長。
對本領域技術熟悉的人員，通過上面對本發明的講解中，還可以容易地作出許多的改進。應該認為這些改進包括在本發明的範圍之內，如在所附的權利要求書中所指明那樣。
權利要求
1.一種用於產生透射全息圖的裝置，其特徵為，它包括一個第一圓筒，它包括有一個帶縱向軸的柱狀筒壁，一個開口端，一個第二端和一個第一窗口；安置在圓筒內的用來反射從開口端射入圓筒內的光化射束穿過窗口的裝置；一個安置在窗口附近的原片；和一種全息圖記錄媒體，它與原片的相對位置保持不變的關係，以便使反射裝置反射的光束穿過原片，然後再到達記錄媒體上。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵為，它還進一步包括用來將基本上是準直的、相干的、單色的、極化的光化輻射束引入圓筒的開口而到達反射裝置上的裝置。
3.如權利要求1中所述的裝置，其特徵為原片上包括有透射全息圖。
4.如權利要求1中所述的裝置，其特徵為記錄媒體包括一種滷化銀乳液或由可感光硬化的組分製作的膠片。
5.如權利要求1中所述的裝置，其特徵為柱狀筒壁有多個位於圍繞柱狀筒壁的一條圓環線上的窗口;並且反射裝置包含有一個帶頂點的圓錐形反射器，該反射器是軸對稱的，其頂點穿過開口端，使部分光束能穿過每個窗口。
6.如權利要求5中所述的裝置，其特徵為，它還進一步包括多個原片，原片中的每一個靠近一個窗口;並且，記錄媒體與原片的相對位置保持不變的關係，以便使反射裝置反射的光線穿過原片，再到達記錄媒體上。
7.如權利要求6中所述的裝置，其特徵為至少原片中的一個安放在圓筒內部靠近窗口之一處。
8.如權利要求6中所述的裝置，其特徵為至少原片中的一個安放在圓筒外部靠近窗口之一處。
9.如權利要求1中所述的裝置，其特徵為，它還進一步包括驅動圓筒繞柱狀筒壁的縱向軸轉動的裝置;一個用於貯存卷繞其上的記錄媒體中未曝光部分的第一捲軸;和一個用於接受卷繞其上的記錄媒體中已曝光部分的第二捲軸;而驅動裝置把未曝光的記錄媒體從第一捲軸輸出，並繞過部分柱狀筒壁，使記錄媒體在此經窗口曝光，然後把記錄媒體輸送到第二捲軸。
10.如權利要求1中所述的裝置，其特徵在於，它還包括用於調整反射裝置相對於圓筒的方向的裝置。
11.如權利要求1中所述的裝置，其特徵在於，它還包括用於固定至少一種備擇圓筒的裝置，該備擇圓筒的柱狀筒壁的圓周不同於第一圓筒的。
12.一種製作透射全息圖的方法，其特徵為包括以下步驟把一個原片固定在圓筒的柱狀筒壁的一個窗口附近;把全息圖記錄媒體的一部分圍繞著部分柱狀筒壁設置;在輸送記錄媒體的同時，驅動柱狀筒壁繞縱向軸轉動，從而使窗口轉動時原片與記錄媒體無滑動接觸;並且把光化輻射束引向至少有一部分在圓筒內的反射器，至少反射該光束的一部分穿過窗口和原片使記錄媒體曝光。
全文摘要
本發明涉及一種製作透射全息圖的方法和裝置，更具體地說，使用一種可轉動的圓筒，它適於接收照到在圓筒內部的反射器上的光化輻射束，反射器反射一部分光束透過原片而到達記錄媒體，從而在記錄媒體上產生透射全息圖。
文檔編號G03H1/20GK1046616SQ9010227
公開日1990年10月31日 申請日期1990年4月20日 優先權日1989年4月20日
發明者艾伯特·富蘭克林·哈林頓, 羅伯特·理察·克雷布斯 申請人:納幕爾杜邦公司