專利名稱：帶有可移動透鏡的光刻裝置和在存儲媒體中制作數(shù)字全息圖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在存儲媒體中制作數(shù)字全息圖的光刻裝置。具體說，該光刻裝置包括以預(yù)定光束截面產(chǎn)生寫入光束的光源；把寫入光束聚焦在待寫入的存儲媒體上的寫入透鏡，該寫入透鏡被安放在透鏡托架中；和用于使寫入光束相對于存儲媒體作兩維運動的驅(qū)動裝置。此外，本發(fā)明還涉及一種在存儲媒體中制作數(shù)字全息圖的方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字全息圖是兩維全息圖，它包括各個具有不同光學(xué)性質(zhì)的點，且當用相干電磁波照明時，具體說是用光波照明時，通過投射或反射的衍射裝置，可以再現(xiàn)圖像和/或數(shù)據(jù)。各個點的不同光學(xué)性質(zhì)，可以是反射性質(zhì)，例如由表面形貌構(gòu)成，使存儲媒體材料中的光程(折射率)或材料的彩色值，發(fā)生改變。
各個點的光學(xué)性質(zhì)，是由計算機計算的，因此涉及被稱為計算機產(chǎn)生的全息圖(CGH)。借助聚焦的寫入光束，把全息圖的各點在寫入全息圖時，寫入該材料中，寫入光束的焦點定位在表面區(qū)域，或在存儲媒體的材料中。在焦點區(qū)域，聚焦的效應(yīng)是使存儲媒體材料上的作用區(qū)域小，從而全息圖大量的點能寫在小的區(qū)域上。在此情況下，各寫入點的光學(xué)性質(zhì)，與寫入光束的強度有關(guān)。為此，寫入光束以變化的強度在存儲媒體表面上作兩維掃描。在此情況下，寫入光束強度的調(diào)制，或者由光源例如激光二極管的內(nèi)部調(diào)制完成，或者在光源外例如借助光電單元對寫入光束進行外部調(diào)制完成。此外，光源可以是脈沖長度可以控制的脈沖激光器，于是，寫入光束的強度控制可以通過脈沖長度實現(xiàn)。
強度調(diào)制的寫入光束掃描的結(jié)果，產(chǎn)生有不規(guī)則的點分布的區(qū)域，即數(shù)字全息圖?？梢杂迷撊D來識別和使任何需要的物體上有自己特有的標識。
掃描光刻系統(tǒng)具有廣泛應(yīng)用的特性。例如，掃描光學(xué)系統(tǒng)可以與通常的激光打印機結(jié)合。但是，這些系統(tǒng)不能用于制作全息圖，因為對這種應(yīng)用的要求，與激光打印機的那些要求大為不同。對優(yōu)良的打印系統(tǒng)，分辨率約在2500dpi，而對制作全息圖，要求的分辨率約為25,000dpi。此外，在數(shù)字全息圖，只寫入相對小的區(qū)域上。這些區(qū)域，例如1至5mm2，別的尺寸也是可能的。用光刻裝置制作數(shù)字全息圖時，寫入的圖形的精度，例如在1×1mm2區(qū)域上有1000×1000點，則精度在兩個正交方向上必需約±0.1μm。再有，為了每次能夠用1s的時間寫入一個全息圖，寫入速度約1Mpixel/s。上面所說的數(shù)值，是舉例而言的，對本發(fā)明不構(gòu)成任何限制。
數(shù)字全息圖能夠通過常規(guī)的掃描方法制作，在該方法中，入射光束的角度是通過不動的光學(xué)系統(tǒng)改變的。例如，帶有檢流計的掃描反射鏡光刻裝置和多面鏡掃描器，就是根據(jù)這一原理工作的。但是，這種類型掃描器的缺點是，這一原理的實施必需在光學(xué)上和機械上作大量的努力。這一事實對追求最大的速度和分辨率的光學(xué)光刻裝置，加上嚴厲的限制，因為為此目的，需要的物鏡要有大的場角，并把偏轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換為，最好是線性地轉(zhuǎn)換為物鏡焦平面中的x偏移(F-θ物鏡)。還有，使用的物鏡必須對圖像彎曲加以校正(“平坦場”物鏡)，于是，必須使用復(fù)雜的多部件光學(xué)系統(tǒng)，這對緊湊的光刻裝置配置是種阻礙。再有，這種類型的復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)，對光刻裝置的機械提出大量要求，因為后者必須移動相對大的質(zhì)量。這一事實同樣導(dǎo)致不可能選擇任意小的掃描反射鏡，因為光學(xué)系統(tǒng)的孔徑常常也決定了分辨率。
然而，掃描光學(xué)系統(tǒng)也人們是熟知的，其中的掃描運動，不是通過移動光束而是通過移動光學(xué)系統(tǒng)獲得的。但是，能對要達到的寫入速度保持數(shù)字全息圖預(yù)定的點的圖形，所要求的掃描速度和寫入光束的定位精度，兩者都不能達到。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明借助光學(xué)光刻技術(shù)，解決盡可能快地、并以少的努力寫入計算機產(chǎn)生的全息圖的技術(shù)問題。
按照本發(fā)明的第一教導(dǎo)，上述技術(shù)問題，通過具有權(quán)利要求1的特征的光刻裝置，即通過一種與寫入光束基本上成直角地移動透鏡托架的驅(qū)動裝置，和通過比寫入光束的光束截面更小的寫入透鏡孔徑來解決。
因此，利用本發(fā)明的光刻裝置，通過使寫入光束沿第一運動方向的振蕩掃描運動，來制作數(shù)字全息圖，這是通過運動光學(xué)系統(tǒng)實現(xiàn)的。所根據(jù)的原理是當透鏡與最好是很好地準直的光束成直角地運動時，透鏡焦點的運動與透鏡存在固定關(guān)系。如果光束有足夠平坦的波前，又如果它的截面大于透鏡的孔徑，那么，焦點的掃描運動可以通過移動透鏡達到，在焦點上不會出現(xiàn)光束強度的位置有關(guān)的起伏(locally-dependent fluctuations)。
本方案的優(yōu)點是，能以高速進行掃描運動，無需移動大的質(zhì)量。與現(xiàn)有技術(shù)比較，降低了要移動的質(zhì)量，因為只有寫入透鏡仍需移動，但除此之外，不必移動至少又一個連同其支座的反射鏡。
就此而言，高的掃描運動速度是指振蕩速率在1kHz的范圍。這是因為，全息圖例如包括1000×1000點，需要在1秒內(nèi)寫入，那么，沿運動的第一方向，需寫入各有1000點的1000條線。因而出現(xiàn)大量的方向改變。
為制作數(shù)字全息圖而掃描的區(qū)域，通常大小在1至5mm2，因而比通常的物鏡透鏡的孔徑小得多。通常的物鏡透鏡，在本情況下，是指數(shù)值孔徑(NA)最好在0.4或更大、孔徑最好在4至6mm、及重量小于1克的透鏡。這種類型的透鏡，已經(jīng)用于CD和DVD驅(qū)動器，且能夠作為非球面單透鏡廉價生產(chǎn)。但是，用在本發(fā)明的寫入透鏡，在蓋玻璃厚度的校正方面，與這些透鏡不同，該厚度校正必須與相應(yīng)的指定目的相配。
下面用各優(yōu)選實施例，對本發(fā)明作更詳細的說明。
驅(qū)動裝置最好按直線電機或按音圈電機構(gòu)成。該兩種驅(qū)動器都適合為透鏡托架產(chǎn)生高的掃描速度或振蕩速率。
透鏡托架的支架，最好用固態(tài)焊接完成。透鏡托架，從而寫入透鏡，因此能夠沿第一運動方向諧振地振蕩，頻率最好大于1kHz。替代固態(tài)焊接，其他透鏡支架也是可以的，例如應(yīng)力滾珠軸承、滑動軸承、空氣軸承、或磁性軸承。但是，與推薦的用固態(tài)焊接的支架比較，這些其他支架的缺點，是它們包含較高的磨損，或更多的技術(shù)努力。合用的支架的重要因素，在于透鏡要以高精度安裝。在此情況下，相對于運動方向的路徑橫向偏差，必須小于0.2mm，同時沿光束方向，必須小于0.5mm。此外，透鏡的傾斜必須非常低，否則不能保證焦點的質(zhì)量。
寫入透鏡的掃描運動，可以設(shè)計成直線的或旋轉(zhuǎn)的，要看支架類型。在直線掃描運動類型的情況下，在存儲媒體上產(chǎn)生一直線曝光軌跡，而在繞旋轉(zhuǎn)軸的掃描運動情況下，不論情況如何，都畫出一圓弧。如果在這種情形下，其半徑比掃描運動的長度大，那么，可以假定掃描運動是直線路線的很好近似。無論如何，在制作計算機產(chǎn)生的全息圖時，掃描運動的彎曲路線，都可以通過計算，把偏離作為基準的正交圖形的點的布局考慮在內(nèi)。
按說明方式的寫入透鏡支架，能使透鏡的運動只沿一個方向。但是，因為要產(chǎn)生兩維的數(shù)字全息圖，所以曝光的是陣列，所以還要用驅(qū)動裝置使之沿第二方向作掃描運動。這一橫向運動有一分量與第一運動方向成直角，具體說，這一橫向運動基本上與運動的第一方向成直角。
相對于寫入透鏡振蕩運動的橫向運動，例如可以通過提供使寫入光束相對于存儲媒體沿第二運動方向運動的第二驅(qū)動裝置達到，該第二運動方向相對于第一運動方向是橫向的。這一相對的橫向運動，可以用各種方式產(chǎn)生。
第一種推薦方式，是該第二驅(qū)動裝置相對于寫入光束，移動寫入透鏡的透鏡托架。第二種推薦方式，是該第二驅(qū)動裝置相對于存儲媒體，移動光源、準直光學(xué)系統(tǒng)、和寫入透鏡的透鏡托架。第三種推薦方式，是該第二驅(qū)動裝置相對于光源、準直光學(xué)準直、和寫入透鏡，移動存儲媒體本身。在上述每一方式中，使寫入光束與存儲媒體間產(chǎn)生相對運動，以完成橫向的，具體說是與寫入透鏡的第一運動方向成直角的運動。沿第二運動方向的這一運動，同樣以高的精度完成。與實際應(yīng)用有關(guān)，但一般優(yōu)先選擇的配置，是使要移動的質(zhì)量最低。
上面指出的技術(shù)問題，還可以用本發(fā)明的又一種配置解決，該配置與第一和第二驅(qū)動裝置無關(guān)，且一般以帶有光源、準直光學(xué)系統(tǒng)、寫入透鏡、和兩維驅(qū)動裝置的光刻裝置為基礎(chǔ)。該方案寓于寫入透鏡是由微透鏡構(gòu)成的事實。這些微透鏡的物理尺寸，具體說是直徑，基本上屬于要制作的全息圖的數(shù)量級。
在本發(fā)明中，數(shù)字全息圖的尺寸在1至5mm的范圍。由于寫入透鏡的小尺寸，降低了光刻裝置需要移動的重量，于是，或者在寫入光束與存儲媒體間產(chǎn)生必要相對運動的驅(qū)動器的復(fù)雜性變低了，或者能獲得更高的寫入速度。此外，微透鏡的使用降低了光刻裝置與存儲媒體之間的距離，于是，包括光刻裝置和存儲媒體在內(nèi)的整個結(jié)構(gòu)，尺寸也變小了。
按照再一種優(yōu)選方式，是用至少兩個彼此靠近的寫入透鏡，寫入光束同時照明該至少兩個寫入透鏡。如果設(shè)置多于兩個寫入透鏡，那么，這些透鏡最好按陣列形式排列。于是，如果寫入光束相對于存儲媒體運動，則通過各個微透鏡的聚焦的部分光束，彼此平行地運動。因此，多個全息圖能夠同時寫入全息圖陣列，相當于用多個寫入透鏡。只有寫入光束，即作用在所有部分光束上相同范圍的各強度，必須相應(yīng)增加。
多個一樣的全息圖以全息圖陣列形式的平行寫入，優(yōu)點是對隨后全息圖的再現(xiàn)，要求較低的照明強度。這是因為讀出光束同時照在多個一樣的全息圖上，意味著同一全息圖相應(yīng)地頻頻產(chǎn)生。這些個別全息圖組合起來形成整個全息圖，其強度與個別強度比較，被提升了。
微透鏡本身和微透鏡形式的寫入透鏡陣列，特別有利于上述帶有可移動寫入透鏡的光刻裝置的使用。這是因為各個寫入透鏡低的重量能實現(xiàn)快速掃描運動。在寫入透鏡陣列的情況下，這些透鏡一起安排在透鏡托架中，透鏡托架由第一驅(qū)動裝置移動，而只要合適，也由第二驅(qū)動裝置驅(qū)動。上面進一步說明的全部有利的配置，現(xiàn)在也可以與微透鏡或微透鏡陣列結(jié)合。
按照本發(fā)明，上面指出的技術(shù)問題，還通過一種在存儲媒體中制作全息圖的光刻方法來解決，就是借助光源和寫入透鏡，把寫入光束聚焦在存儲媒體上，還借助驅(qū)動裝置，使寫入光束相對于存儲媒體作兩維運動，其中，寫入透鏡沿基本上與寫入光束傳播方向成直角的第一運動方向，相對于光存儲媒體運動，其中，在寫入透鏡的運動范圍內(nèi)，寫入透鏡孔徑基本上完全被寫入光束照明，且其中，全息圖是通過逐點引入輻射能量而寫入的，寫入光束的強度，作為寫入光束在存儲媒體上位置的函數(shù)受到控制。與寫入光束的強度有關(guān)，存儲媒體材料的光學(xué)性質(zhì)也因此逐點變化。
在一種優(yōu)選的方式中，寫入光束還額外地相對于存儲媒體，沿第二運動方向橫向地相對于第一運動方向運動。為此，有可能使用上面已經(jīng)解釋的光刻裝置結(jié)構(gòu)。在第一實施例中，寫入透鏡相對于存儲媒體，沿第二運動方向橫向地相對于第一運動方向運動。在第二實施例中，光源與寫入透鏡可以一起相對于存儲媒體運動。在第三實施例中，存儲媒體本身可以相對于光源和寫入透鏡運動。通過把運動沿兩個運動方向疊加，得到寫入光束在存儲媒體表面上的兩維掃描運動，據(jù)此完成全息圖的寫入操作。
在本發(fā)明的再一個實施例中，借助寫入光束在存儲媒體上掃描正交的點的圖形。換句話說，該兩種掃描運動持續(xù)進行的方式，是使被寫入透鏡聚焦的寫入光束，行進在光學(xué)存儲媒體正交的點的圖形上。在這一情況下，寫入的全息圖質(zhì)量，與該盡可能精確地掃描的寫入圖形有關(guān)。
在寫入透鏡以高速沿第一運動方向作振蕩運動時，就是說沿所謂快軸運動時，最好能夠做到，只要光存儲媒體正在被寫入，不進行相對于該運動的橫向運動。然后，如果寫入透鏡往回振蕩而不對存儲媒體寫入，那么，使寫入透鏡沿第二運動方向，就是說，沿所謂慢軸，相對于要寫入的存儲媒體，移動一步。然后，寫入透鏡保持在該相對于第二運動方向的位置，直至在快軸上寫入透鏡的寫入運動階段再次完成，且寫入透鏡再次往回運動為止。因此，在慢軸上完成的運動是不連續(xù)的，同時該兩種運動必須彼此精確協(xié)調(diào)和控制。換句話說，在存儲媒體上的寫入，只發(fā)生在沿快軸的前向運動之中，而寫入光束相對于快軸的橫向移動，則發(fā)生在返回運動時。
在前向運動和在返回運動兩種情況下，向存儲媒體寫入，以及在沿第一運動方向往回運動時，完成橫向位移，同樣是可能的。
為了在寫入全息圖中滿足這些要求，寫入透鏡應(yīng)當在快軸以約1kHz振蕩，同時，寫入透鏡在慢軸上相對于媒體的不連續(xù)位移，也就是相對于振蕩運動的橫向運動，應(yīng)在0.3至0.6ms內(nèi)完成。在本情形中，調(diào)制寫入光束強度的寫入觸發(fā)器，必須以若干MHz的數(shù)量級進行。
作為另外的方案，寫入透鏡在慢軸上沿第二運動方向的運動，能夠連續(xù)地完成。但是，這樣做的結(jié)果是，寫入點不再位于正交圖形上。然而，這一點可以通過適當?shù)目刂葡到y(tǒng)配置來補償，例如，通過適當?shù)貥?gòu)造的軟件。
本發(fā)明前述的功能和它的優(yōu)選配置，也可以有利地用于掃描的，特別是共焦的顯微鏡。在這種顯微鏡中，用光束掃描或觀察要考察的表面，并測量反射光的強度。在表面掃描時，從測量反射光的強度來組成圖像。因此，表面是如前所述按圖形掃描的。
在目前的情形下，為此把光束分束器放在反射光束的光束路徑中，置于可運動透鏡之前或最好是置于可運動透鏡之后，以便把被反射的輻射引導(dǎo)至光學(xué)檢測器。后者用于測量反射光的強度。
對這種類型的顯微鏡，盡可能快地并以少量的努力掃描表面的技術(shù)問題，可以解決。這是前面說明的光刻裝置以之為基礎(chǔ)的技術(shù)問題。前面對光刻裝置所說明的優(yōu)點，同樣可以在這種類型的顯微鏡中獲得。


下面，通過舉例方式，參照

本發(fā)明，附圖有圖1按照本發(fā)明，畫出光刻裝置第一個示范性實施例的側(cè)視圖，圖2畫出圖1中沿II-II線的光刻裝置截面圖，透鏡托架和直線驅(qū)動器是按平面圖畫的，圖3畫出用于移動寫入透鏡的驅(qū)動裝置的第二個示范性實施例，圖4按照本發(fā)明，畫出帶有多個寫入透鏡布局的光刻裝置的第二個示范性實施例，圖5畫出圖4中沿V-V線的光刻裝置截面圖，透鏡托架和直線驅(qū)動器是按平面圖畫的，和圖6按照本發(fā)明，畫出一種顯微鏡，其結(jié)構(gòu)基本上與圖1所示光刻裝置結(jié)構(gòu)對應(yīng)。
具體實施例方式
圖1和圖2按照本發(fā)明，畫出第一個示范性實施例的光刻裝置2，用于在存儲媒體4中制作數(shù)字全息圖。所述光刻裝置有激光器6，產(chǎn)生寫入光束8，寫入光束8被用于加寬和準直激光束8的準直光學(xué)系統(tǒng)10加寬至預(yù)定的光束截面。為此，準直光學(xué)系統(tǒng)10包括短焦距的第一聚焦透鏡10a、孔徑光闌10b、和聚焦透鏡10c，聚焦透鏡10c是作為擴展光束均勻性的三維頻率濾波器而安排的。激光束8作為被加寬的寫入光束12，離開準直光學(xué)系統(tǒng)10。于是，包括激光器6和準直透鏡10的本單元，構(gòu)成產(chǎn)生寫入光束12的光源。
此外，光刻裝置2有寫入透鏡14，用于把準直的寫入光束12會聚在待寫入的存儲媒體4上。寫入透鏡14為此目的而安排在透鏡托架16中，該托架還特別畫在圖2。
通過寫入透鏡14，寫入光束12被會聚在存儲媒體4表面上的焦點17。結(jié)果，寫入光束與存儲媒體材料間發(fā)生相互作用，只要寫入光束的強度足夠強，這一相互作用意味著該材料的光學(xué)性質(zhì)在焦點區(qū)域中局部地發(fā)生改變。
按照本發(fā)明，第一驅(qū)動裝置用于移動透鏡托架16，使之基本上與準直的寫入光束12成直角地運動，該驅(qū)動裝置僅部分地以臂18的形式畫出。該臂連接至直線驅(qū)動器，驅(qū)動器作振蕩運動，圖中以雙箭頭A表示。作為透鏡托架16，從而寫入透鏡14的運動結(jié)果，寫入透鏡的焦點17在存儲媒體4表面作相應(yīng)的位移。隨著透鏡托架16的偏移，可以到達存儲媒體4表面的其他區(qū)域。
圖1還畫出，寫入透鏡14的孔徑小于被加寬且準直的寫入光束12的光束截面。因此，只有部分被加寬的光束12被寫入透鏡14聚焦。寫入光束12的該部分，以虛線20畫出。那么，如果透鏡托架16被驅(qū)動裝置18移動，在各種情況中，寫入透鏡14都完全位于加寬光束12照明的區(qū)域內(nèi)。這樣可以保證寫入光束12按同樣比率會聚在寫入透鏡14運動到達的每一點。因此，結(jié)果是在焦點上有恒定的光束強度。
使臂18移動的直線驅(qū)動器，可以按需要設(shè)計。推薦用磁性電機或音圈電機作該驅(qū)動裝置。在畫出的例子中，用固態(tài)軸承24作為透鏡托架16相對于框架22的支架。同樣，也可以用應(yīng)力滾珠軸承、滑動軸承、空氣軸承、或磁性軸承作為軸承。
圖3畫出透鏡托架16″的支架和驅(qū)動器的又一個例子。環(huán)繞透鏡托架16″的旋轉(zhuǎn)軸28設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸承26，透鏡托架16″作為臂，沿一個旋轉(zhuǎn)方向(箭頭B)諧振。使用的驅(qū)動器是準直線驅(qū)動器30，覆蓋一圓形片段的一部分。這樣的直線驅(qū)動器來源于熟知的計算機硬盤讀頭驅(qū)動器的現(xiàn)有技術(shù)。無論如何，由于小的質(zhì)量和有力的驅(qū)動，通過這種直線電機48，能夠產(chǎn)生5-10kHz范圍的透鏡托架16″的振蕩運動。
迄今，使用圖1至3說明的，只有寫入透鏡14相對于存儲媒體4沿第一運動方向的運動。為了寫入兩維數(shù)字全息圖，還需要沿第二運動方向的運動，該第二運動方向最好與第一運動方向成直角。
在圖1和2中，第一運動方向是沿水平方向的，如箭頭A所示。另一方面，第二運動方向與圖1的平面成直角，或垂直于圖2的平面。已如上述，要實現(xiàn)寫入光束12相對于存儲媒體4的運動，有許多可能的方法。為此設(shè)置第二驅(qū)動裝置，但在各圖中沒有分開畫出。第二驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)可以與第一驅(qū)動裝置類似，但對第二驅(qū)動裝置的速度沒有那么高的要求。第二驅(qū)動裝置一般可以作為直線或準直線驅(qū)動器來設(shè)計。
第一種可能的方法，是用于使第二驅(qū)動裝置沿第二運動方向，相對于寫入光束12，移動寫入透鏡14的透鏡托架16。
第二種可能的方法，是使第二驅(qū)動裝置相對于存儲媒體4，移動激光器6、準直光學(xué)系統(tǒng)10、和寫入透鏡14的透鏡托架16，包括框架22。為此，在圖1中以虛線32畫出的單元，是作為一個整體與圖平面成直角地被移動的。
還有可能的方法，是使第二驅(qū)動裝置相對于激光器6、準直光學(xué)系統(tǒng)10、和寫入透鏡14，移動存儲媒體4本身。
再一種按照本發(fā)明的光刻裝置2′，具有本質(zhì)上獨立的結(jié)構(gòu)，畫在圖4和5。該光刻裝置2′，如示于圖1和2的光刻裝置2，但有較大的相同構(gòu)造部分。因此，相同的單元用相同的參考符號表示。
與圖1的激光器6不同，光刻裝置2′使用激光二極管6′來產(chǎn)生發(fā)散的激光束8′，使用準直透鏡10′按預(yù)定光束截面把寫入光束12準直，并使至少一個寫入透鏡14′把準直了的寫入光束12會聚在待寫入的存儲媒體4上。在本例中，寫入透鏡14′安排在透鏡托架16′內(nèi)。
按照本發(fā)明，寫入透鏡14′是作為微透鏡制成的，它的尺寸在1mm范圍，就是說，在要寫入的全息圖的大小范圍內(nèi)。寫入透鏡14′到存儲媒體4的距離也因而減小，光刻裝置的尺寸至少部分地被減小。此外，寫入透鏡14′的重量小于按照圖1和2的較大的透鏡14，使寫入透鏡14′運動的驅(qū)動能夠與該重量相配。
還有，圖4和5畫出多個寫入透鏡14′彼此并排地排列，寫入光束12同時照明各寫入透鏡14′。因此，加寬的寫入光束12各部分20a′、20b′、和20c′同時會聚在多個焦點17a′、17b′、和17c′上，以便改變存儲媒體4的材料的光學(xué)性質(zhì)，在所有情況下，都向?qū)懭牍馐?2提供足夠的強度。
如圖5所特別指出，寫入透鏡14′安排成3×3陣列。當然，也可以用其他陣列大小，例如2×2或4×4或更大的大小。通過寫入光束相對于存儲媒體的相對運動，從而能夠同時寫入多個數(shù)字全息圖。
本發(fā)明上面關(guān)于圖1和2對透鏡托架驅(qū)動器說明的結(jié)構(gòu)，同樣可以用于圖4和5畫出的實施例。就是說，寫入微透鏡14′陣列，連同托架16′一起，能夠與寫入光束12基本上成直角地作振蕩運動，以便沿第一運動方向到達存儲媒體上要寫入的區(qū)域。同樣，為了使每一寫入微透鏡14′覆蓋存儲媒體4預(yù)定的兩維區(qū)域，各種沿第二運動方向移動的驅(qū)動類型，都可以應(yīng)用。
上述光刻裝置的結(jié)構(gòu)，還有一種特征是，存儲媒體4與圖1中寫入透鏡14或與圖4中寫入微透鏡14′之間的距離，能夠可變地調(diào)整。該調(diào)整用記以“Z”的雙箭頭表示。為了沿z方向調(diào)整距離，設(shè)置在各圖中沒有畫出的裝置。該裝置可以是任何直線調(diào)整裝置，可以由電機或手驅(qū)動。通過調(diào)整距離，能夠把存儲媒體4中的焦點位置置于各種深度，同樣，在有不同厚度的存儲媒體4的情況下，也可以調(diào)整焦點。
最后，至少兩個數(shù)字全息圖能夠在存儲媒體4內(nèi)不同的深度上寫入，以便制作所謂多層全息圖。
圖6按照本發(fā)明，畫出一種顯微鏡，其結(jié)構(gòu)與圖1所示光刻裝置結(jié)構(gòu)對應(yīng)。因此，相同的符號表示在圖1中已經(jīng)說明的相同部件，盡管在細節(jié)上，用其他符號來標識寫入與掃描或觀察之間的差別。
除圖1所示結(jié)構(gòu)外，還有偏轉(zhuǎn)平面40安放在從表面反射的光的光路中，放在透鏡14后面，就是說，在透鏡14之上。偏轉(zhuǎn)平面40可以用半透明反射鏡或光束分束器實現(xiàn)，并對觀察光束沒有影響或僅有不重要的影響。
偏轉(zhuǎn)平面40把反射光束向圖6左側(cè)橫向偏轉(zhuǎn)，使之落在測量反射光強度的光檢測器42上。
通過改變透鏡14相對于要用顯微鏡觀察的物體4的位置，然后掃描或觀察其表面，并逐點測量其反射率。從而組成被掃描表面的圖像。
然后，如果以基本上同樣的強度產(chǎn)生光源6發(fā)射的光束，它在顯微鏡中可以稱為觀察光束，那么，測量的反射光束的強度，就是對被掃描表面的反射率的測量。
權(quán)利要求
1.一種用于在存儲媒體(4)中制作數(shù)字全息圖的光刻裝置，包括以預(yù)定光束截面產(chǎn)生寫入光束(12)的光源(6，10)；把寫入光束(12)會聚在待寫入的存儲媒體(4)上的寫入透鏡(14)，該寫入透鏡(14)置于透鏡托架(16)內(nèi)；和使寫入光束(12)相對于存儲媒體(4)作兩維運動的驅(qū)動裝置。
2.按照權(quán)利要求1的光刻裝置，特征在于驅(qū)動裝置由直線電機或音圈電機構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1或2的光刻裝置，特征在于透鏡托架(16)的支架由固態(tài)軸承、滾珠軸承、滑動軸承、空氣軸承、或磁性軸承構(gòu)成。
4.按照權(quán)利要求1至3之一的光刻裝置，特征在于透鏡托架(16)是直線地安裝的，并諧振地沿一個方向振蕩。
5.按照權(quán)利要求1至3之一的光刻裝置，特征在于透鏡托架(16″)是旋轉(zhuǎn)地安裝的，并諧振地沿一個旋轉(zhuǎn)方向振蕩。
6.按照權(quán)利要求4或5的光刻裝置，特征在于透鏡托架(16，16″)以高于1kHz的頻率振蕩。
7.按照權(quán)利要求1至6之一的光刻裝置，特征在于第一驅(qū)動裝置(18)沿第一運動方向，移動寫入透鏡(14)；和該驅(qū)動裝置包括第二驅(qū)動裝置，用于沿第二運動方向相對于存儲媒體(4)，移動寫入透鏡(12)，該第二運動方向相對于第一運動方向是橫向的。
8.按照權(quán)利要求7的光刻裝置，特征在于第二驅(qū)動裝置相對于寫入光束(12)，移動寫入透鏡(14)的透鏡托架(16，16″)。
9.按照權(quán)利要求7的光刻裝置，特征在于第二驅(qū)動裝置相對于存儲媒體(4)，移動光源(6，10)和寫入透鏡(14)的透鏡托架(16，16″)。
10.按照權(quán)利要求7的光刻裝置，特征在于第二驅(qū)動裝置相對于光源(6，10)和寫入透鏡(14)的透鏡托架(16，16″)，移動存儲媒體(4)。
11.一種用于在存儲媒體(4)中制作數(shù)字全息圖的光刻裝置，包括以預(yù)定光束截面產(chǎn)生寫入光束(12)的光源(6，10)；把寫入光束(12)會聚在待寫入的存儲媒體(4)上的寫入透鏡(14′)，該寫入透鏡(14′)置于透鏡托架(16′)內(nèi)；和使寫入光束(12)相對于存儲媒體(4)作兩維運動的驅(qū)動裝置，特征在于寫入透鏡(14′)由微透鏡構(gòu)成。
12.按照權(quán)利要求11的光刻裝置，特征在于設(shè)置至少兩個彼此靠近的寫入透鏡(14′)，寫入光束(12)同時照明該至少兩個寫入透鏡(14′)。
13.按照權(quán)利要求12的光刻裝置，特征在于這些寫入透鏡(14′)是按陣列排列的。
14.按照權(quán)利要求11至13之一的光刻裝置，以權(quán)利要求1至10的特征之一為其特征。
15.按照權(quán)利要求1至14之一的光刻裝置，特征在于設(shè)置調(diào)整存儲媒體(4)與寫入透鏡(14，14′)之間距離的裝置。
16.一種在存儲媒體中用光刻術(shù)制作數(shù)字全息圖，特別是用權(quán)利要求1至14之一的光刻裝置制作數(shù)字全息圖的方法，包括借助光源和寫入透鏡，把寫入光束聚焦在存儲媒體上，和借助驅(qū)動裝置，使寫入光束相對于存儲媒體作兩維運動；其中，寫入透鏡沿基本上與寫入光束傳播方向成直角的第一運動方向，相對于光存儲媒體運動；其中，在寫入透鏡的運動范圍內(nèi)，寫入透鏡孔徑基本上完全被寫入光束照明；和其中，全息圖是通過逐點引入輻射能量而寫入的，寫入光束的強度作為寫入光束在存儲媒體上的位置函數(shù)受到控制。
17.按照權(quán)利要求16的方法，其中的寫入透鏡沿第二運動方向，相對于存儲媒體運動，該第二運動方向相對于該第一運動方向是橫向的。
18.按照權(quán)利要求16的方法，其中的光源和寫入透鏡，相對于存儲媒體運動。
19.按照權(quán)利要求16的方法，其中的存儲媒體，相對于光源和寫入透鏡運動。
20.按照權(quán)利要求16至19之一的方法，其中，借助寫入光束，掃描存儲媒體上正交的點的圖形。
21.按照權(quán)利要求20的方法，其中，在寫入透鏡沿第一運動方向運動時，寫入光束與存儲媒體之間沿第二運動方向的相對運動，是不連續(xù)地進行的。
22.按照權(quán)利要求21的方法，其中，當寫入光束沿第一運動方向循著將要寫入的存儲媒體區(qū)域運動時，寫入光束沿第二運動方向是不動的；和其中，當寫入光束沿第一運動方向循著不準備寫入的存儲媒體區(qū)域運動時，寫入光束相對于第一運動方向，橫向移動一步。
23.按照權(quán)利要求20的方法，其中，當寫入光束沿第一運動方向運動時，寫入光束沿第二運動方向的運動是連續(xù)的。
24.按照權(quán)利要求16至23之一的方法，其中，借助至少兩個彼此靠近排列且特別以微透鏡形式設(shè)計的寫入透鏡，在存儲媒體上同時寫入多個全息圖。
25.按照權(quán)利要求16至24之一的方法，其中，可以調(diào)節(jié)寫入透鏡或?qū)懭胛⑼哥R與存儲媒體之間的距離，以便在存儲媒體內(nèi)的各種深度上寫入。
26.一種用于掃描物體(4)的顯微鏡，包括以預(yù)定光束截面產(chǎn)生觀察光束(12)的光源(6，10)；把觀察光束(12)會聚在物體(4)表面上的透鏡(14)，該透鏡(14)置于透鏡托架(16)內(nèi)；和使觀察光束(12)相對于物體(4)作兩維運動的驅(qū)動裝置，特征在于該驅(qū)動裝置包括第一驅(qū)動裝置(18)，用于與觀察光束(12)基本上成直角地移動透鏡托架(16)；和透鏡(14)孔徑小于觀察光束(12)的光束截面。
27.按照權(quán)利要求26的顯微鏡，具有權(quán)利要求2至15之一的一個或更多的特征。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在存儲媒體(4)中制作數(shù)字全息圖的光刻裝置，該光刻裝置包括以預(yù)定光束截面產(chǎn)生寫入光束(12)的光源(6，10)；把寫入光束(12)聚焦在待寫入的存儲媒體(4)上的寫入透鏡(14)，該寫入透鏡(14)被安放在透鏡托架(16)中；和用于使寫入光束相對于存儲媒體作兩維運動的驅(qū)動裝置。通過光學(xué)光刻裝置，解決盡可能快地、并以少的努力寫入計算機產(chǎn)生全息圖的技術(shù)問題，在于設(shè)置第一驅(qū)動裝置(18)，以便與寫入光束(12)基本上成直角地移動透鏡托架(16)，還在于寫入透鏡(14)孔徑小于寫入光束(12)截面。本發(fā)明還涉及一種在存儲媒體中制作全息圖的光刻方法。
文檔編號G02B5/32GK1500233SQ02807622
公開日2004年5月26日 申請日期2002年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月30日
發(fā)明者斯蒂芬·諾特, 克利斯托弗·迪特利奇, 羅伯特·托曼, 斯蒂凡·斯塔德勒, 約恩·雷博, 托曼, 斯塔德勒, 托弗 迪特利奇, 斯蒂芬 諾特, 雷博 申請人:特薩斯克里伯斯有限公司