CN101218522A - 偏振镜的加工方法及其在偏振敏感的光传感器和起偏显像装置上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于加工偏振敏感的或偏振的滤镜的方法及其在用于测量入射光偏振的偏振敏感的光传感器上的应用，还涉及用于测量旋转角和强的电场或磁场的偏振敏感传感器的设计方式以及用于还原偏振信号或再现独立信号的起偏显像装置和起偏显像装置的设计方式。

Description

偏振镜的加工方法及其在偏振敏感的光传感器和起偏显像装置上的应用
技术领域
本发明涉及用于偏振敏感的或偏振化的滤镜的加工方法及其在用于测量入射光偏振的偏振敏感的光传感器上的应用，还涉及用于测量旋转角和强电场或强磁场的偏振敏感的传感器的设计方式以及用于还原偏振信号或再现独立信号的起偏显像装置和起偏显像装置的设计方案。
背景技术
偏振是光的一个重要特性，通常不能被人眼察觉。很多昆虫早已借助偏振散射光在天空中定向，而人类对偏振光的利用较晚。太阳镜能有针对性地抑制天空中的散射光。摄影师将可旋转的偏振镜置于目标前，用于抑制镜片或其它表面上的反射。条纹摄像是质量监控中的重要工具，其例如可以使玻璃瓶中的应力变成可见。此外还已知，穿过两个线性偏振镜的透射光取决于两个偏振镜的相对旋转角——根据马吕斯定律(Malus-Gesetz)，所述透射光的强度按照角度余弦的平方变化。此定律可用于角度测量和显示装置中。
目前，显示技术可能是偏振的最重要的应用领域。液晶显示(LCD)使用具有恒定偏振方向的大面积偏振镜膜片，以通过在两个这样的偏振镜膜片之间的液晶体中的光学旋转或重定向产生明与暗之间的交替。目前偏振镜膜片的大型工业化制造已不成问题。这种偏振镜膜片的工作原理是，在制造过程中，起微型天线作用的长链分子通过机械处理(轧辊、展薄、研磨、外部电场或磁场)平行对齐。如果光的入射使得电场的振动平面平行于起微型天线作用的分子延伸，就会激励出电流。光从而根据微型天线的特性被吸收或反射。与之相反，光在横向穿过时并没有显著的交替作用。偏振依赖性的前提是，微型天线的间距与光的波长相比足够小。例如DE 696 01 621 T2对此类型的制造方法进行了描述，其中还描述了这种膜片的品质和使用寿命，DE 69029 683 T2以及DE 689 27 986 T2也描述了偏振镜的样品加工，但是没有局部不同的定向。DE 41 14 229 A1描述了偏振铸造膜片的高速大型工业化制造法。DE 40 26 892 A1描述了其它类型的铸造膜片。DBP 1015 236描述了一种制造方法，在该方法中，偏振效应能扩展到远红外的波长。DE 199 33 843 B4涉及在使用非结构化的偏振膜片的条件下LCD显示器的制造，此外还描述了电极材料的光刻结构化。
微小的偏振镜的制造、特别是带有适当的不同方向的偏振化区域的制造很困难。将偏振镜膜片切成小块并且如拼图一样组合是不经济的并且就调整公差而言不够精确。此外，尚未成熟的纳米技术分支学科研究通常由碳或铁制造光栅、纳米管或纳米线(T.P.Hülser等：“Self-assembled Iron Nanowires：Morphology，Electrical andMagnetic Properties”，材料研究协会研讨会议论文集，第877E卷，2005)，但是加工工艺不易掌握。在对如此形成的结构进行有针对性的对齐时也会引发很多问题。根据目前的技术现状，仍不能经济地实现由具有适当不同定向的偏振镜构成的微阵列的制造。DE 100 26 080 A1描述了一种通过有选择地进行后处理以使最初为大面积的、均匀的偏振膜片局部丧失偏振功能的方法，还描述了一种由多个该类型的膜片组成一个局部以不同方向偏振化的滤镜的方法。除了软垫以外，滤镜的重量也随着每个附加的覆盖层而增加，而且，很难在一个载体上精确地校准并固定这样制成的膜片。同样描述了通过偏振光的照射使原料适当聚合，但是在质量上落后于通过机械处理制成的膜片。
就旋转角的测量而言，应用和测量方法都多种多样。最经常出现的问题是在旋转部件上的角度测量，例如为了确定信号发生器(操纵杆、踏板等)或伺服装置的位置。
伺服装置300获得额定值304，例如一个角度默认值，该默认值必须自动转换成机械位置(图3)。为此所述伺服装置配有传感器303和适合于控制伺服电机301的控制电路302。典型的伺服装置使用电位计进行测量。所述电位计与电动机或传动装置的轴机械式连接并且能够测量例如旋转角。传统的电位计由导电的圆盘段组成，所述圆盘段由石墨或导电塑料制成并在两个端部具有接口。机械式滑动触头与导电的圆盘段点接触并且从该点接触截取电压。因此，根据每个旋转角分别形成一个分压比处于理想的0％至100％之间的分压器，这表示用于定位信息的比较变量处在0％-100％之间。一个常见的问题是机械磨损，因为滑动触头必需与表面接触。此外需要将滑动触头无间隙地装配在轴上。该伺服装置必需克服摩擦力，以使滑动触头运动，这对于小型伺服装置可能也是个问题。电位计也不适用于需要自由旋转的应用场合。
同样常见的用于角度测量的解决方案使用一个与细缝光圈(分瓣光圈)404或编码盘组合的叉式光电偶对400(图4a)。除了一般只测量相对的位置变化的情况以外(绝对编码的编码盘是费事的并且也需要较高的费用以获得测量信号)，产生用于调节目的的数字信号不一定有利。伺服装置的定位精度通过光圈上的每转分瓣数量确定。分瓣数量的任意增加受到限制，因为校准总是必需更精确，这使污染灵敏度和损伤灵敏度明显增加。为了克服这些限制，可以设置一个机械式传动装置，或者必需增加分瓣光圈的周长。两者都妨碍微型化和降低成本。此外也存在感应式和电容式位置传感器411，它们例如通过计算在齿轮-齿部410飞过时的电压峰值进行工作(图4b)，因而基本上存在相同的问题。在有限的角度范围(目前仅几十度)内的模拟角度测量也可以通过测量两个不同的基准位置502，503到信号传感器501的距离来实现。因此，两个电感式或电容式获得的测量参数的比值可以提供有关指示器500的位置的信号，该比值类似于电位计，但是没有机械式磨损和摩擦(图5)。限制在小角度以及测量装置的空间扩展妨碍微型化。在所有上述情况下还会出现其它困难。测量精度或传感器功能与机械公差有关。此外，上述测量原理不适用于特别高的旋转速度。
立体图像的再现是本发明的一个应用领域，在该领域中存在不同的相互竞争的方法。在DE 199 24 096 C2中，三种基色激光(R/G/B)和全息屏幕一起与正交滤镜使用，以实现立体投影图的与位置无关的观测。通过光路中的光学调制器和移相板实现不同偏振平面之间的交替。此处只能有限地实现微型化。
在DE 195 10 671 A1中描述了一种LCD显示器，其可通过每个像素形成正交偏振化方向的不同分量。在此使用一种双LCD结构，其中第一结构负责强度和颜色，第二结构负责偏振光的重定向或者按比例分解成正交分量。在所述解决方案中，机械问题、校准问题和重量仍一直很严重，而本发明相对于在此所描述的替代方式有明显的改善，尤其是既不会降低分辨率也不会减少帧率。但是所述效果不是通过局部选择性的偏振镜实现，而是通过液晶的局部选择性的操纵来实现。所述显示器的操纵需要专门的计算步骤，其中将两个独立的图像适当地叠加。对于左眼和右眼或对于不同的观察者完全独立的图像内容不太可能不用伪像就能显示，因为没有独立的像素可供使用。可以想到的是，静止而可靠地操纵各个像素，从而形成具有不同的偏振化LCD像素的矩阵。在这种情况下，所述显示器近似于本发明的一种设计方式。但是所述显示器的有效分辨率降低。此外，并不知道第二LCD层能以何种精度使光旋转，即，如何完全实现子图的分离。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于紧密分界的并且预定向的偏振镜的合适的加工方法以及描述建立在此基础之上的应用实例，所述应用迄今为止容易出现问题。
以上所提出的和所述的目的按照本发明的第一方面是通过一种用于具有期望的扩展和定向的偏振敏感的滤镜的加工方法来实现，其中，通过光刻方法在至少一个加工平面和/或布线平面中产生光栅结构，所述光栅的几何结构和定向事先通过掩膜数据图纸来确定，其中优选的是只使用在集成电路的设计中常见的结构参数和加工步骤。
能够产生的最小结构小于待偏振化的光的波长是重要前提。对于红外线而言应为例如130nm工艺。在光刻制造过程中，将以CAD方式显示的结构转移到曝光掩膜上。在使用光敏漆或光致抗蚀剂对晶片进行涂层后，利用光掩膜防止漆的特定部位受到随后的曝光光线的作用。接着有选择地蚀刻掉所述漆的曝光的或未曝光的部位。通过这种方式使其它加工步骤可以接触到所期望的晶片部位。如果要在一个金属化平面中制造偏振镜，则通常在涂覆光敏漆之前全表面地在晶片上蒸镀金属。在将通过曝光掩膜限定的部位去漆和暴露蚀刻之后，不再受漆所保护的部位中的金属被蚀刻掉。如果随后将剩余的漆去除，那么按照CAD数据结构化的金属喷镀层被保留下来。目前的工艺提供多个布线平面。但是通过数量级为100nm的结构在一个平面中只能达到很小的对比度。
以上所提出的和所述的目的按照本发明的第二方面是通过一种用于具有期望的扩展和定向的偏振敏感的滤镜的加工方法实现，其中，在至少一个物理和/或化学参数如压力、温度或类似参数的作用下，以相对于载体的特定角度在具有漆涂层的载体上涂覆具有预定偏振方向的偏振物质，其中例如通过曝光和蚀刻去除载体的特定部位上的漆，并且当载体上的偏振物质硬化和/或冷却后，通过蚀刻和/或抛光去除仍覆盖在载体部位上的多余偏振材料和/或漆。
在此，具有预定偏振方向的偏振物质可以事先采用常见的制造大面积偏振膜的方法来制造，例如采用用于LCD显示器的制造方法。例如通过机械处理如延展和轧辊使具有长链分子、纳米管或纳米线的材料形成偏振特性，因为长链分子、纳米管或纳米丝平行对齐。采用根据在此所述的方法进行处理的材料最好具有粘滞的稠度或者可以产生这种稠度，例如通过添加溶剂或在外力如压力和/或热量的作用下。优选的是将偏振物质从坚固的转移膜或轧辊转移到载体上。在此，以类似于通过光刻在单片集成电路上产生结构的方式确定待涂覆的部位。例如，借助优选在光刻中已知的光敏漆和常见的曝光和蚀刻工序制成的模型在专门的部位上设置槽，滤波材料被压入并且粘附在该槽中。在这个过程中，滤波材料的定向不发生改变。通过特殊处理以使通过上述方式转移的滤波材料硬化，即变得持久。因为所述材料也处于以光敏漆覆盖的部位，所以接着进行化学或机械式清洁，以去除并平整化带有涂层的表面直到产生平坦的、以光敏漆保护和以滤波材料覆盖的部位的结构。根据其它加工可以完全或部分地去除余留的光敏漆，以露出光敏漆下面的部位。
以上所提出的和所述的目的按照本发明的第三方面是通过用于测量光偏振的装置得以实现，该装置具有权利要求10所述的技术特征，其中，至少一个感应元件与一个偏振镜被设置成作为结构单元相互作用的偏振敏感的传感器，该传感器的偏振面以给定的角度相对于感应元件的一条确定基准轴调整，其中该基准轴可以借助于在所述装置的外壳上作标记而可识别。这在最简单的情况下可以通过将偏振膜粘接在感应元件上实现，例如粘接在光二极管上，或者通过使用如权利要求1至9中任一项所述的方法或其它替代方式实现。由偏振平面已知且精确对齐的偏振敏感传感器构成的结构单元是在许多应用中使用偏振化的基础，如同部分地在本发明的从属权利要求中描述的那样。滤镜的定向所需的知识以及传感器和滤镜的精确对齐相互作用，使得结构单元的应用难度明显降低，由于传感器外壳上的标记，所述结构单元不需要专用的光学工具。
以上所提出的和所述的目的按照本发明的第四方面是通过具有权利要求11的特征的用于测量光的偏振的装置来实现，该装置具有至少一个感应元件，其中在至少一个加工平面和/或布线平面中设有通过感应元件以光刻方法产生的光栅结构，该光栅的几何结构和定向事先已经通过掩膜数据的图纸确定，使得偏振敏感的传感器形成结构单元，其中最好只使用在设计集成电路时常见的结构参数并且使用制造集成电路时常见的加工步骤。使用常用于集成电路的制造步骤并对所述步骤进行限制，可以实现具有偏振敏感的光传感器的集成电路的制造，而不产生额外的消耗。在此，以与剩余的集成电路同样高的精度实现滤镜相对于传感器的生产和对准。在此借助于掩膜数据描述偏振镜的结构，所述掩膜数据也用于控制其余加工。基本的前提是，能够加工的最小结构小于待偏振化的波长。具有平行条纹的滤镜的光栅间距要明显小于半波长。可以通过光刻方法在至少一个加工平面和/或布线平面产生具有适当的扩展和定向的光栅结构形式的滤镜，其几何结构和定向事先已经通过掩膜数据图纸确定，其中优选的是只使用在设计集成电路时许可的结构参数(所谓的设计准则)。就目前常见的130nm或更小的结构大小而言，在红外光范围中能够取得显著的偏振效果。如果在130nm工艺中通过单层滤镜能够达到约1∶3的对比度、例如对于1.5μm的波长，则串联多个滤镜层时，对比度以第一接近值按照传递函数的串联进行乘方。因此在使用所有可以精细结构化的聚合和金属平面时，可以在标准工艺中达到高的对比度，而无需任何附加的工艺步骤。除了省去滤镜膜片的单独加工以外，通过这个方法还可以明显增加单位面积的传感器数量，由此能够在相同或更小的空间中获得更多的信息。尤其在选择叠置的滤镜平面的几何形状时或者在波长确定时，可以有利地利用谐振效应，以进一步提高对比。
以上所提出的和所述的目的按照本发明的第五方面是通过具有权利要求22所述的特征的装置实现，其中为了产生偏振光，至少一个光发射体与一个偏振镜被设置成作为结构单元共同作用的偏振光发射体，该光发射体的偏振面以给定的角度相对于光发射体的确定基准轴对准，其中借助于装置外壳上的标记可以识别该基准轴。对于这种结构单元在使用中得到类似于按照权利要求10所述装置的优点，例如精确对准的偏振光的产生无需专用的光学工具。
以上所提出的和所述的目的按照本发明的第六方面是通过具有权利要求23所述的特征的装置得以实现，其中为了产生偏振的光信号、尤其是图像信号而设有至少多个光发射体，它们周期地配有给定定向不同的偏振镜，其中不同定向的偏振镜优选位于一个平面里面。为此建议按照本发明的如权利要求1至9所述的加工方法来实现。由偏振光发射体组组成的周期结构是有利的，其偏振面对应于互补的偏振敏感的图像传感器。在这种情况下可以再现具有偏振信息的图像。
以上所提出的和所述的目的按照本发明的第七方面是通过具有权利要求25所述的特征的装置得以实现，其中优选用于再现立体图像的投影装置，其特征在于，投影仪将两个半幅图像照射到一个投影面上，该投影面配有具有空间偏振方向不同的偏振镜，其中最好交替地使用两个相互正交的偏振面。
上述按照本发明的主题的优选设计方案是从属权利要求的主题并且将在下面详细描述。
按照本发明的如权利要求1所述的用于加工偏振镜的方法的一种优选设计方案，铁磁材料被用于于光刻结构化。
透入深度σ随磁导率μr减小，从而较薄的层可以用于吸收入射光。如果光相对于法向的入射角度很大，则较薄的滤镜很有利。
按照本发明方法的另一种优选设计方案对用于偏振的导体电路进行梳形布线。在此，位于导线之间的电介质通过施加高压张紧并由此影响折射率。通过这种方案能够电气地影响滤镜的特性。
按照本发明方法的另一种优选设计方案对用于偏振的导体电路这样布线，使得它们可以流过热流，以影响折射率。通过这种方案能够电气地影响滤镜的特性。
按照本发明的用于加工偏振镜的如权利要求5或6所述方法的另一种优选设计方案，为了加工偏振物质而将直径大于要被滤波的波长的透入深度的纳米线嵌入到电介质中，其中对于纳米线最好使用铁磁材料如铁。
按照本发明的方法的另一种优选设计方案，使用具有低折射率的材料作为滤镜的导电偏振结构之间的电介质，从而该电介质被改变成具有更低介电常数的介电材料，以在给定偏振结构的给定波长和几何形状时改善偏振特性或者用于加大必需的最小结构尺寸。在这点上，起泡或多孔的物质尤其适合于作为电介质材料。适合的原料例如是玻璃(SiO2，εr≈4)或者苯环丁烯(BCB，C8H6，εr≈2.5)，其中，所述孔最好充满空气。
按照本发明的方法的另一种优选设计方案，在加工后通过选择性地蚀刻去除偏振镜的部分电介质，以产生具有最小介电常数的扩展部位。优选对由此产生的空穴的尺寸进行设计，使得偏振结构由保留的周围的电介质支承。因此，优选的是垂直于偏振结构对条形扩展的沟进行蚀刻，其中所述沟的宽度可以大于待滤波的光的波长。由偏振结构实现的空穴最好充满空气。
按照本发明的如权利要求5所述的用于加工偏振镜的方法的另一种优选设计方案，以偏振物质的相对于载体的不同方向在载体的不同部位上逐次使用本方法，其中最好以薄漆层保护事先已经制成的偏振部位，该漆层可以在加工结束时去除。由此产生已知的和不同定向的精确分界部位，所述部位位于同一平面中并由此可以具有与光传感器或光发射体尽可能小的间距。与另一种为了实现相同效果使用多个具有无效部位的滤镜层的方法相比，通过本设计方案能得到重量和成本方面的优点。
按照本发明的用于测量光偏振的装置的一种优选设计方案具有至少一个感应元件，其中在至少一个加工平面和/或布线平面中具有通过感应元件以光刻方法产生的这样的光栅结构，该光栅的几何结构和定向事先通过掩膜数据图纸确定，使得偏振敏感的传感器构成结构单元，其中最好只使用在设计集成电路时常见的结构参数并且使用加工集成电路时常见的加工步骤。
按照本发明的用于测量光偏振的装置的一种优选设计方案具有至少两个具有不同的偏振面方向的感应元件，其中至少一个按照上述权利要求中任一项所述构成，其中设有从偏振敏感的传感器信号获得关于入射光偏振的结论的装置。该装置例如可以通过两个传感器信号的比例构成与信号的明亮度无关地确定入射偏振光的偏振面。方向偏离45 °或更小的偏振面是有利的，因为在线性化要求较低时，可以无需对由于马吕斯定律形成的非线性的传感器特性进行线性化就能实现所述比例构成。
按照本发明的用于测量偏振光的装置的另一种优选设计方案，这样设置多个偏振敏感的传感器并在其各自的偏振方向中这样使其定向，使得它们适合于接收具有关于入射光偏振信息的图像。为此以适宜的方式首先产生光传感器的一个有规则的结构，如同对于图像传感器所常见的那样。在以后的加工步骤中，对于所有要实现偏振敏感的感应元件以确定的周期定向加入偏振镜。优选例如具有2×2传感器和每次旋转45°的滤镜的周期单元。例如在质量监控中可以找到这种传感器的应用，在质量监控中通过这种装置扩展的条纹摄影能够报告关于应力的强度和类型。
按照本发明的用于测量偏振光的装置的另一种优选设计方案具有至少一个彩色滤镜。该设计方案对于规则结构的适用于接收图像的光传感器是特别有利的，因为进一步提高了图像的信息容量。除了实现具有独立的色彩和偏振敏感的光传感器以外，还能够使每个光敏元件组合使用两种滤镜类型。适合的设计方案是，这样选择滤镜结构，使得在除非偏振光之外的应用场合，所接收到的信号与传统的彩色图像传感器的信号没有差别。通常的图像传感器方案是拜尔布图方案(Bayer-Layout)，其中，一个彩色像素由2×2光元件组成的阵列构成并且具有用于例如红色、绿色、绿色和蓝色的彩色滤镜。如果每四个像素以2×2阵列的形式组成一个超级像素，其中优选使每个彩色像素在超级像素内部具有相对于邻近彩色像素偏离45°的偏振镜方向，对于非偏振光而言，传感器的特性和分辨率与传统的彩色传感器相比没有改变，仅仅是入射光量减少为大约一半。在完全偏振光的情况下有效分辨率减小到25％，因为每个彩色像素优选只控制正确的偏振面的光。在接着的图像处理中可以使每个超级像素的所有彩色像素的信息相加形成一个替换像素，以获得与非偏振敏感的图像传感器拍摄的图像相同的图像。但是在对总和进行适当加权时，对于每个超级像素可以决定，以偏振光的何等强度和沿着哪个定向显示或者抑制。如果摄影场景例如具有许多不同的反射，场景中的光在不同的定向上偏振，摄影师按照现有技术借助于一个可旋转地设置在物体前面的偏振镜仅能去掉一个反射。由常见的照相机已经拍摄的图像可能不再适合进一步的处理，因为根本不含有关于偏振状态的信息。现在通过按照本发明的装置，摄影师可以事后有针对性地去掉两个反射，但是摄影师也可以有针对性地加强反射。这在该装置的所述优选设计方案中还能够以色彩选择的方式实现。除了艺术方面以外，这种传感器也适用于监控摄像装置，例如在交通监控中用于消除反射。因为每个独立的光传感器含有个性化的与位置相关的信息，就以后的显示而言，可以实现传感器数据的更熟练的操作如相加成一个替换像素，从而在理想的情况下图像分辨率在那些出现强烈偏振和/或有针对性操作的部位中仅有局部且感觉不到的减小。
按照本发明的用于测量偏振光的装置的另一种优选设计方案，通过偏振的光发射体以及偏振敏感的传感器测得偏振的光发射体与偏振敏感的传感器之间的旋转角。使用偏振光能够无需费事调整就能无接触和无作用力地测量角度。尤其优选使用如权利要求10和22的特征所述的偏振光发射体和偏振敏感的接收器的结构单元，因为省去用于调整滤镜的专用光学工具。
按照本发明的用于测量偏振光的装置的另一种优选设计方案。在至少一个偏振敏感的传感器与至少一个光发射体之间具有一个可旋转的偏振镜。这个装置与具有分瓣光圈的叉式光电偶对的结构类似，其中偏振镜代替分瓣光圈。就小尺寸而言，通过分瓣光圈只能实现低的分辨率，因为尺寸变得更小导致分瓣的调整要求增加并且由于污物或损伤引起的失效可能性也增加。在使用偏振镜时不存在这些问题。
按照本发明的用于测量偏振光的装置的另一种优选设计方案，使光发射体、可旋转的偏振镜和反射的介质相互间这样相对设置，使得由发射体发出的光可以在反射介质上反射，通过反射可以进入旋转的偏振镜并且可以由至少一个偏振敏感的传感器获得。在这种设计方案中可以使发射体和传感器共同设置在一个平面里面，也可以共同组合，从而获得比叉式光电偶对更紧凑和更轻的结构形式。偏振镜和反射介质(如纸或无光金属)的结构允许在那些不能进行透光测量的情况下测量旋转角。因此可以将这种结构安置在齿轮或者甚至轴上。由此明显减少装置的尺寸和重量，由于离心力更小也可以在非常高的旋转速度时使用。
按照本发明的用于测量偏振光的装置的另一种优选设计方案，使所述偏振敏感的传感器与用于控制执行机构和用于测量信号和理论值的比较的装置一起相互作用地设置，尤其是集成。尤其在按照权利要求17所述的装置中能够在使尺寸最小的同时实现具有最少加工和调整费用的伺服装置。如果直接在伺服电机的电机轴上实现角度测量，则使伺服装置的尺寸实际减小到电机的尺寸。步进电机或超声波电机特别适用于小的调整角步骤。
按照本发明的用于测量偏振光的装置的另一种优选设计方案具有用于电子标定的装置和/或用于存储标定数据的存储器。这些数据可以提高该装置的可靠性和精度，尤其是当要考虑非理想特性的时候。除了马吕斯定律以外，滤镜的不完全偏振或泄漏流也属于非理想特性。
按照本发明的用于测量偏振光的装置的另一种优选设计方案具有用于自动标定的装置。由此可以在首次调试以后或者在两次运行之间的间隔中获得和/或执行标定数据。如果伺服-给定值例如在足够大的角度上变化，则保证，至少一个偏振敏感的传感器在其间提供一个最小测量值，它与不同的非理想特性对应。由此可以避免昂贵和费事的手动调整。
按照本发明的用于测量偏振光的装置的另一种优选设计方案，具有至少一个偏振敏感的传感器、一种透明的介质和一个偏振的光发射体，其中该发射体的偏振光在穿过透明的(最好适合利用法拉第效应或克尔效应)介质时被偏振敏感的传感器获得。这种装置适用于测量强的静态和动态的磁场或电场并且仅仅需要形状确定的透明介质，而在待测量的场中无需电或磁的部件。因此与霍耳探测器或者测量线圈相比具有许多优势，尤其在快速变化的场中。
按照本发明的用于产生偏振光装置的一种优选设计方案，设有为了通过如权利要求2 2或2 3所述的装置观察立体图像和/或两个独立图像的措施，不同的观察者和/或同一观察者的两只眼睛通过使用最好可旋转的偏振镜只看到所述图像的一部分。因此例如可以使用一个具有两个可旋转的偏振镜的眼镜，只将偏振方向正确的信息输送到眼睛。通过这种方式能够使观察者的两个眼睛观察一个场景，该场景从不同的视角拍摄，从而产生立体感。也可以显示不同的信息，所述信息被分开地感觉到。同样可以想到的是，当不同的观察者注视同一装置的时候，他们感受到不同的信息。
附图说明
下面借助于实施例详细描述本发明，为此参阅附图。附图中：
图1a示出按照现有技术和按照本发明的用于对金属化平面进行结构化的工艺步骤的顺序，
图1b以俯视图示出按照本发明的具有光学偏振作用的加工平面的的实例性结构化，
图1c以横截面示出按照本发明的具有光学偏振作用的加工平面的实例性结构化，
图1d示出实现具有空穴的偏振镜的实例，
图2a示出按照本发明的用于将偏振镜膜片转移到载体上的实例，
图2b，c示出按照本发明的用于将偏振镜转移或微结构化到载体上的工艺步骤，
图3示出按照现有技术的伺服装置，
图4a示出具有按照现有技术的分瓣光圈或具有按照本发明的偏振镜的叉式光电偶对，
图4b示出通过按照现有技术的齿轮测量角度，
图5示出按照现有技术的感应或电容地相对测量，
图6示出按照本发明的单个传感器信号的信号曲线，
图7示出按照本发明的通过反射偏振镜的角度测量，
图8示出按照本发明的用于测量强场的装置，
图9a示出按照本发明的具有偏振镜矩阵的图像传感器，
图9b示出按照本发明的具有偏振镜矩阵的彩色图像传感器，
图10示出按照本发明的具有偏振镜矩阵的图像投影仪。
具体实施方式
实例1：在限于集成电路的加工步骤的情况下，借助光刻来加工结构化的偏振镜
具有适当定向的纳米结构的加工一直存在问题，而所述问题在微电子中早已解决。所述结构显示在CAD系统中，通常以放大的比例复制到曝光掩膜上并且借助光刻工艺从曝光掩膜转移到载体或晶片上(图1a)。在此，通常首先用光敏漆3覆盖晶片1，接着透过曝光掩膜4曝光该晶片，从而使晶片的特定的部分在接下来的化学过程中发生反应，例如可以通过溶剂6进行外露蚀刻。随后可以使用蚀刻溶剂7实施另一蚀刻工序，以例如对一个事先加工好的非常平坦的金属化件2进行结构化，或者实施扩散或移植工序。在这种情况下，剩余的光敏漆结构3可防止特定部位被处理。长期以来，与光的波长相比，在微电子技术中能经济地生产的最小结构尺寸还不够小到能生产出光学有效的滤镜。最近这一情况有所变化。传统的130nm或更精细的加工工艺能够制造偏振镜，而无需对加工工艺进行改变。为此通过光敏传感器在多晶硅栅(Gate-Polysilizium)或者金属平面上产生平行的导体电路。为了提高对比度，建议叠加使用多个加工面，例如由聚合物层、金属层1、金属层2，...直到金属层N构成的层序。由于目前的先进工艺具有两个聚合物面和八个金属化面，因此能够串联至10个滤镜。就确定的波长而言，即使单个滤镜的对比度仅为3，但是4个串联的滤镜的分辨率在理想情况下已达到34＝81。然而，出于经济性的考虑，目前主要用于通常波长为950nm和1.5μm的红外光，因为最小结构尺寸的每次减少都以昂贵的掩膜和曝光工艺为代价。特别有利的是无需任何其它开销就能通过传统的加工工艺实现可实用的光学滤镜。在0.13μm或更小的工艺中的制造在专门的应用中通过广阔的市场得以证明，因为较高的掩膜成本可以通过由于较小芯片面积所导致的较小单件成本进行补偿。就长波光而言，这样实现的滤镜有实用性的缺点，但是优点是不存在常见于偏振镜膜片的化学或热稳定性的问题。因此能够将运行条件扩展到非常低和非常高的温度。图1a示意性示出了按照现有技术对单层滤镜进行加工的步骤顺序，所述步骤也可不加改变地用于滤镜的结构化。加工的工艺细节在此并不重要，因此使用正和负工艺都可以，可以使用伦琴射线代替光来曝光，可以使用电子或离子射线光刻，在特定情况下可完全消除光掩膜并且通过定向的射线将结构写入漆层中。在此优选的是光刻，因为其很常用且成本低。图1b以俯视图(简化且不成比例)示出一个单层的传感器结构。其中，所述传感器100的特征在于其部位101和传感器部位102，所述部位101优选由金属覆盖，工作电路可以位于所述部位101之下，传感器部位102具有用于使光发生偏振的特殊结构。其中，部位102的阴影代表所制成结构的定向。图1c示出了部位102的简化横截面，其中描绘了作为光传感器的pn二极管105。除覆盖层109外，还补充描绘了不透光壁106，所述壁106可以例如由轨条(Vias)或触点制成，并且当光倾斜入射时抑制对邻近传感器的影响。布线面107和108在这里用于接通pn二极管105，而在多晶硅层102上实现偏振镜，所述多晶硅层102通常构成MOS三极管的控制极。应当指出，绝缘的光学滤镜和金属的光学滤镜的工作原理不同。多晶硅层可以使用这两种方法进行处理。本发明方法的核心完全在于，加工所用的数据对光学滤镜进行了描述，例如为了实现线性的偏振镜或其它光学滤镜，长的平行条纹应具有尽可能小的宽度和尽可能小的相互间距。
在介电常数进一步减少的过程中，偏振特性得到明显的改善。因此，最好的电介质是空气(εr＝1)。集成电路的典型加工工艺具有一个用于钝化孔的掩膜，通过所述掩膜去除焊接点上的覆盖氧化物。由于在上层中的钝化厚度和较高的公差，可达到的蚀刻深度通常非常大，如果该蚀刻过程没有受到金属的阻挡，蚀刻深度一直向下达到中间或下面的布线面。此外，上述特性也用于在集成电路的外缘上形成额定击穿点。图1d示出了此类型的滤镜的剖面图，所述滤镜具有四个上下叠置的滤镜平面102。尤其是中间的布线平面因为远离电介质而受益，该中间的布线平面通常不能像最下面的布线平面那样细密地结构化。如果使用玻璃作为电介质111，那么用于偏振化的极限波长将降低两倍。通过使用标准的钝化蚀刻来产生空穴112，同样能消除加工中的附加成本。
实例2：在使用辅助加工步骤时，通过光刻的装置加工结构化的偏振镜，所述辅助加工步骤类似于用于制造集成电路的加工步骤
为了能将适用于较短波长的光的偏振镜用在例如整个可见光范围中，通过其它手段来实现比通过实例1中的手段实现更加经济。因为掌握了具有适当特性的偏振镜膜片的大型工业化制造，所以能够采用此类型的膜片与光刻法的组合，以产生微型结构化的偏振镜。对于必需的偏振镜膜片可以使用完全不同的加工工艺。除了常见的聚合物以外，还建议使用镶嵌在树脂中的纳米管或纳米线。此类型的滤镜的加工通过类似的方法进行，通过所述方法能制造例如用于LCD显示器的大面积滤镜。也就是说，通过外力例如电场或磁场的影响或者通过研磨或展薄，将长链分子、纳米管或纳米丝平行于力方向定向，从而得出定向方向。因此，所述分子或小管或小棒保持其定向，并可被嵌入到能使所述分子机械稳定的载体物质中。如果将此类型具有偏振效应的可硬化的物质206施加到轧辊203或载体膜片207上，那么此后就能在其它外力例如压力204和/或温度205的作用下将所述物质转移到载体、晶片或传感器200上(图2a)。通过光刻工艺可以有选择地露出用于覆层的各个感应区。
就通过光刻对偏振镜进行结构化而言，存在两种基本的替代方式：
第一种替代方式类似于集成电路的金属化表面的结构化，因此，该方法对应于图1a，只是铝或铜布置2被偏振镜布置代替。在事先通过偏振物质对载体全表面覆层以后，接着有选择地蚀刻掉所述偏振物质。为了在后续步骤中在镜上获得不同的偏振方向，最好将先前蚀刻外露的部位用非偏振物质填满并接着进行表面平整化，以获得一个完好基底，用于可得到偏振物质的不同定向的后续涂层工艺。在这种情况下会形成一个层序，其厚度为单层厚度的数倍，其中具有不同定向的滤镜部位与载体或传感器的间距不同，这会是有缺陷的。此外，最大透光量由于填充物质而减小。
也可以是一种相反的做法。其中，首先通过光刻漆201产生一个具有间隙的矩阵，接着将滤镜物质206压入到所述间隙中。在所述物质硬化后，可以将多余的材料通过抛光工艺(CMP)和/或蚀刻工艺去掉(图2b)。图中象征性地通过磨具203去除材料。在此，并不一定要使磨具203与有待磨掉的材料202和201直接接触，同样优选的是使用传递力的流体，如有必要可使用蚀刻性液体。接着通过薄的覆盖层208对这样制成的载体或传感器进行保护(图2c)。通过多次暴露蚀刻其余的受到漆的保护的区域并且以不同的角度重复上述涂层工艺就能逐渐产生一个具有不同排列的选择性的偏振镜的镜结构，对应于图1b。在这些工艺步骤后在表面上设置持久的保护层。当要实现具有不同定向的多个镜时，这种与集成电路制造略有不同的工艺具有特别的优点，因为所有镜部位位于同一平面中并且总体厚度只相当于单个镜面的厚度。因为无需填充材料，所以也没有额外的光损失，此外也减轻了重量。因为在所述方法中光刻掩膜与滤波材料或载体之间不必接触，所以所述掩膜不产生机械磨损。这也是相对于微米或纳米冲压技术的一个优点，所述冲压技术也同样可以用于偏振镜的结构化。此外，冲压掩膜的制造并不属于集成电路的已知方法，这使其在经济上没有无吸引力。
在制造偏振镜之前或之后，也可以进行常见于CCD或CMOS图像传感器的加工步骤，例如涂覆彩色镜。优选在制成镜之后制造微型透镜，因为微型透镜没有平坦的基底。所述附加的层可以同时用于保护相对敏感的偏振镜。
制造工艺方面的细节不是本发明的组成部分。因此，涂层工艺可优选在真空中进行，以避免夹杂空气。表面200的预处理可能是必要的，以改善滤镜物质206在表面200上的粘附。这些问题与所使用的材料及其特性有关。
实例3：用于角度测量的偏振敏感的传感器
在旋转的部件上的角度测量经常出现问题，例如为了确定信号发生器(控制杆、踏板等)或伺服装置的位置。如开头所述，随着微型化以及测量速度的提高，常见的测量方法在分辨率或调整误差方面受到限制。通过利用光的偏振化测量角度可以避免许多问题。
通过传统的措施例如可以在旋转的测量偏振镜后面设置一个光传感器，通过偏振方向的定向未知的偏振光照射并且对于不同的旋转角接收测得的信号，所述信号按照马吕斯定律变化。如果所述信号为最大值，那么测量偏振镜的定向与入射光的偏振方向一致。这是一个机械上庞大的并且相对费事的解决方案。此外其前提是，待测量的信号在测量期间是不变的。作为一种替代方式，使用多个带有固定放置的偏振镜(例如粘接的偏振镜膜)的光传感器。每个传感器的偏振镜方向例如可以以90°或45°步幅实现。更简化的可能是，将已知偏振方向的、相同的偏振传感器作为结构单元使用并且将所述传感器设置在不同的方位上。通过分析所有传感器的信号可以获得入射光的成份。但是现在的问题是，由两个或多个独立传感器组成的总传感器的光学有效面积大于单个机械式操纵的传感器的光学有效面积。这意味着，在整个传感器面上的测量信号必需均匀。
通过将单个传感器和偏振镜组合成一个在结构上类似于图1b的集成传感器，能够在单个传感器的面积上同时容纳所有获得的偏振面的尺寸。因此这种集成的传感器在输入信号的变化速度方面不受限制。
各个传感器信号的分析可以优选组合在传感器上，由此可以为使用者提供一个易于处理的测量结果。在此不仅可以提供模拟信号而且可以提供数字信号。
下面详细描述角度测量的问题。
在第一设计方案(图4a)中，角度测量的结构类似于叉式光电偶对400和分瓣光圈404。改良的叉式光电偶对400在一个侧面上具有光源402、例如一个发光二极管(LED)。偏振敏感的传感器401位于光电偶对400的另一侧面上，该传感器最好具有4个带有以45°错置的偏振镜的部位。但是现在代替分瓣光圈或编码光圈在发射器402与接收器401之间放置一个可旋转支承的未结构化的偏振镜膜405。因为所述膜的偏振方向与位置无关，所以既不需要精确地调整，污物也不会直接导致误差。污物仅仅减少信号的亮度和对比度。
在偏振镜膜片以360°旋转的过程中，四个传感器A、B、C、D所产生的信号曲线如图6所示。在此，传感器A、B、C、D对应于图1b中的部位102。其中，每个单个传感器的信号遵循马吕斯定律。就金属的滤镜而言，在光入射时通过偏振化定向沿着滤镜条纹的方向对光(＝0°)进行吸收或反射，因此传感器信号I为最小值Imin。当偏离90°时，传感器得到最大信号Imax。非理想的滤镜或者未偏振化的散射光使上述曲线向上偏移，即产生一个偏移量。在减去所述偏移量后，通过相邻传感器之间的比例关系获得角度信息，因此绝对亮度并不重要。通过将各个信号相关联，可以在180°的范围内得到明确的位置信息。通过将至少一个明/暗区与至少一个光电偶对组合在一起，可以使测量范围顺利地扩展到360°。可以想到许多用于将测量范围扩展到360°的其它替代方式。为此优选例如通过特定部位的黑化对偏振镜膜片进一步结构化。
在另一设计方案中，可以继续减少所需的滤镜面积，此外可以将光源702和传感器703组装在一个平面中，即同一载体704上。这就使布置结构可以最小化，从而具有最小化带来的所有好处。如图7所示，一个设置在滤镜膜片700后面的散射片701(例如白纸或者传动齿轮的消光表面)使光源702发出的光沿不同的方向反射。可以这样布置发射器和接收器，使得没有偏振镜表面的反射光705到达传感器703，而是只有穿过滤镜700的信号进入到传感器。滤镜700表面的反射将减少可达到的对比度。所述散射片701是否与滤镜700一起旋转、相互独立地旋转或者不旋转是不重要的。
具有反射的偏振镜的角度传感器的设计方案允许将滤镜700直接装配在电机轴或传动轴上。由此可以实现最小的飞轮质量。特别优选的是也可将用于理论值-实际值比较和用于控制执行装置的伺服电路集成到传感器芯片中。在此无需特别的调整需要就能实现感应单元在测量位置、例如电机轴上的装配。在使用微型电机时可以使传感器例如安置在传动装置内部。对于步进电机或者超声波电机目前可以完全不用传动装置，在这种情况下一个完整的伺服装置几乎不大于电机本身。在此与数字测量方法不同，角度传感器(如有可能)与伺服电路一起极小化至几立方毫米不会导致分辨率的降低，换而言之可应用在极其高的转速的场合。同样可以想到发射器702和传感器703的单片式集成。
为了传感器的标定，一方面可以将所有感应区A、B、C、D的强度相加，以获得有关入射光总量的报告，但是也可以使用一个非偏振的辅助传感器。有助于测量散射光或者偏振系数的是获取并存储旋转期间的最小信号。除了从车间校准以外，也可以在初次投入运行或者以后在维护周期中自动地进行校准，其中所述传感器的功能不会由于所述周期而受到不利影响。所测得的值优选存储在传感器上的非易失的存储器(例如EEPROM或闪存)中，从而所述值在重新接通存储器以后可直接使用。另一种优选的设计方案是，传感器的基准点可以电子地操纵和存储，因为所测得角度的费事的机械式标定能以这种方式通过电子标定替换。
实例4：强场的测量
如图8所示，具有例如按照图1b的滤镜结构的偏振敏感的传感器也可以利用法拉第效应来测量强磁场或者按照克尔效应来测量强电场。如果线性偏振光803通过暴露在强场804下的介质801传导，则光的偏振面根据场和材料而旋转。此时在角度传感器802中能获得所述旋转。优选使用线性偏振的激光作为光源800。
这种布置特别有利的是，没有任何导电或铁磁的物体暴露在所述场中，即所述场的影响最小。因为系统在实际上能做出无惯性反应，所以也能检测出非常快的瞬变，例如在冲击放电时出现的瞬变。这与许多其它检测方法相比是一个优点，例如感应线圈或者带有叶轮的静电式测试仪(Elektrostaten)。使用小型化的光学角度传感器802降低了通过激光射线测量微小的横截面的难度，也能够实现尤其是空间强烈界定的场的测量。
实例5：拍摄具有偏振信息的图像
当集成度更高时，也可形成由与偏振化相关的光传感器组成的专用结构或者规则阵列。因而可以想到的是，制造一种类似于彩色图像传感器的等效物，该等效物在不同的方向、优选在至少两个正交方向(0°和90°)或者更好是在四个方向(0°，45°，90°，135°)上具有代替彩色滤镜(例如在所谓拜耳-标准(Bayer-Format)中的正方形GRBG矩阵)的偏振镜(图9a)。在此，整个传感器900含有像素组901，该像素组901由具有分别定向的偏振镜902的光敏检测器组成。在这种情况下，借助这种传感器的条纹摄影不仅可以证实应力的产生，而且可以更好地报告应力的强度和形式。在此使用两个正交的偏振镜定向可以确定偏振光的偏振方向，但是不能可靠地区分对角定向的入射光与非偏振光，因为在这些情况下透过所述两个滤镜的光量相同。使用四个不同的偏振定向得到关于入射光偏振程度的额外启示。这一点例如可以用于从测量信号中选出散射光。
在借助传统的CCD或CMOS图像传感器时，用于实现图像传感器和用于分析由此获得的图像的费用很少。可以轻易地将图像显示在常见的灰度监视器上，但是没有可识别的偏振信息。所述偏振信息在一个常见的彩色监视器上显示为伪彩色信息。可以想到的应用多种多样。这种传感器获得的图像可以通过图像处理进行操作，使得所述图像如同是通过传统的具有偏振镜的图像传感器以任意定向拍摄的。此外，可以使根据位置例如有针对性且逐渐地抑制或增强反射。例如通过交通监控摄像机自动拍摄的照片可以在事后处理，也可以自动处理，使得即使在玻璃上存在不利的反射情况下也可以识别例如人。将偏振镜阵列与彩色镜阵列组合在一个图像传感器上同样能实现这种具有彩色图像的功能。当彩色矩阵相对于传统的图像传感器没有变化时，通过将偏振镜涂覆到相邻的彩色像素光电元件上可以得到极大的灵活性。图9b以通常的拜耳标准示出了一个传感器的应用。在此，传感器905具有彩色敏感的光传感器906，其中，分别为一个完整的彩色像素配属一个偏振镜，所述偏振镜的定向周期性地变化。就拜耳标准而言，设置有双倍的绿敏传感器，以特别好地测量人眼特别敏感的范围中的亮度信息。因此也可以想到一种结构，其中，例如所述两个绿敏传感器中的一个没有偏振镜并因此具有更高的总的光敏性。可以想到许多不同的变化。不同滤镜(偏振镜或彩色镜)的制造顺序通常并不重要。在非偏振光的情况下，这种传感器得到的图像与传统彩色传感器得到的图像没有差别。而在非偏振光的情况下尤其图像的分辨率会降低。但是在全偏振入射光的情况下会失去部分空间分辨率，因为没有光入射到位于滤镜下面的传感器上。因此，就具有两个正交滤镜的布置而言，分辨率的损失最多为50％，当使用四个定向滤镜时，最坏的情况下分辨率的损失为25％。与传统的偏振无关的图像传感器相比，由于各个不适当的偏振方向的淡出，导致光敏度降低大约2倍。
实例6：再现具有偏振信息的信号或图像
如示例4清楚所述，就特定应用而言，使用偏振光的光源很有意义。为了测量角度，也可以使用偏振光源与传感器之间的直接角度测量代替带有旋转偏振镜的非偏振光源。通过这种方法可以例如离开很长距离获得角度。由光源和偏振镜组成的结构单元对于这种应用是适宜的。
此外，可以使发光器材阵列或监视器配有偏振镜阵列，以逼真地再现例如通过偏振敏感的摄像机拍摄的图像。为此优选的是，使监视器和摄像机具有近似的滤镜结构，至少具有相同的角度分辨率。在这种情况下无需用于信号处理的特别的中间步骤。更广泛的应用领域是用于产生立体图像。立体图像的实现经常利用彩色眼镜，例如具有用于左眼的红色滤镜和用于右眼的绿色滤镜的彩色眼镜。监视器以相应的色彩发出来自两个视角的单色场景图。在此，左眼看到第一色彩的图像，右眼看到第二色彩的图像。这些图像在大脑中组成一个空间的总体印象。优点是，这个方法通过各个监视器都能正常工作并且与位置和视线无关。但是缺陷是，不能实现正确的色彩再现。色彩再现问题可以通过百叶窗式眼镜(Shutterbrille)解决。监视器交替地示出两种彩色图像，百叶窗式眼镜(LCD显示器，为每只眼睛带有一个元件)与监视器同步地每次使一个眼睛变黑。在此缺陷是用于眼镜的费用，尤其是必需供电和正确的同步化。此外有效图像再现率降低到一半。另外这个时间错置的视图在图像运动时易使观察者疲劳。
另一种实现方式使用专门制成的监视器，其中，微棱镜或微透镜以均匀的间距安置在监视器上。所述棱镜或透镜起到使偶数或奇数列的光偏转到左眼或右眼。现在为了观察无需眼镜，但是只能为观察者提供一个狭窄的视野，在侧面观察时该方法不能正常工作。这一方法的图像再现频率能保持恒定，而图像分辨率下降到一半。
在此所提出的用于偏振镜阵列的制造方法实现了立体显示器的替代设计方式，其中所产生的光交替地以90°错位的方向、例如垂直或水平地偏振化。这一点可以实现行或列。嵌入式结构给出了另一种优选设计方案，因为此时眼睛不再这样容易感觉到产生图像的结构(与孔掩膜和条纹掩膜的图像质量相比)。为了观察需要一副眼镜，该眼镜使每个眼睛具有一个带有正确对准各自半幅图像的偏振镜。无需对眼镜供电或者与监视器同步化。此外观察者可以在室内自由运动。只有当头部强烈侧向倾斜时才会导致图像失真。在这种方法中图像再现频率保持相同，分辨率为使用两个正交偏振镜定向时的一半。如果取下眼镜，仍然可以通过监视器观察到具有原始分辨率的二维图像，人眼感觉不到不同的偏振。
在此所述应用不局限于通常产生非偏振光的电子管监视器或LED监视器。当各个选择性的滤镜相对于平面镜偏转+45°或-45°时，已经固有地配有偏振镜并因此产生偏振光的LCD显示器可以在相互正交的定向上配有附加偏振镜。
因为与使用百叶窗式眼镜时类似，左图像与右图像的分离几乎是理想的，因此提供了其它各种应用。所述两个半幅图像不必一定属于同一物体的立体图像，所述两个半幅图像可以完全无关。因此例如一个半幅图像可以再现一个影片，而另一半幅图像示出一个消息文字。因此观察者可以同时感觉到两个不同的场景，观察者可以关注于一个场景上，但是也立即对另一场景中的突发事件做出反应。这一点就像图旁图画面代替了已知的图中图画面。
如果偏振镜眼镜配有分级式可旋转的镜，则得到其它有益的方法。除了立体图像(和一个颠倒的立体图像)以外，现在可以通过两个眼睛跟随背景1或者跟随背景2。由此可以同时从两个完全不同的视角示出一幅场景，并且每个观察者可以自由决定，他想看到哪个透视图。在优选使用耳机时，配有多个接收器的电视或者监视器可以同时再现两部完全不同的影片。在娱乐和计算机领域以及在媒体技术中存在许多应用可能性。
如果监视器与按照示例5的摄像机类似地配有四个滤镜，只要分别与眼镜成对角的偏振像素能再现由正确定向的像素组成的混合信息，则在显示立体信号时不再损失50％分辨率或图像亮度。但是这需要在显示前专门处理立体半幅图像。
同样可以类似地应用于投影仪。在此偏振镜不必一定位于光源与观察者之间，取而代之可以使光通过带有偏振面的交变定向的偏振镜阵列投影到银幕上。光在反射后重新穿过同一滤镜元件并且到达观察者，该观察者配戴有一个具有相应定向的偏振镜的眼镜。在此，投影仪或图像分辨率必需与银幕相协调，由此使属于特定半幅图像的各个像素在银幕的适当部位上出现。与偏振镜阵列集成到投影仪中不同，在银幕前面的滤镜可以实现更高的亮度，而不会由于吸收光而引起热问题。
实例7：立体图像的投影
图像发生器和偏振镜的结构单元不适用于将图像投影到大的表面上，因为偏振镜由于吸收不适合的偏振光而被加热。因此有意义的是，加大偏振镜的表面。最大尺寸可以使滤镜直接占据在投影面或银幕前面。
在这种情况下，投影面或银幕是否包括光的偏振面也不重要，因为反射光在到观察者的路径上重新穿过滤镜。在图10中示出该结构。一个投影仪1002将一个图像投影到磨砂玻璃片1000上，其中光事先穿过偏振镜矩阵1001。优选在偏振镜矩阵中使用相互正交交替偏振的滤镜区域，其中每个区域几乎对应于一个图像点。投影仪必需将所有属于特定立体半幅图像的图像信息通过滤镜的适配偏振部位进行投影。当观察者1003通过具有适当偏振的滤镜1004的眼镜看到投影面1000时，观察者可以感觉到一个空间图像，其中，观察者相对于投影面的位置是不重要的。但是投影仪和银幕在分辨率上必需相互协调。因此为了产生两个半幅图像可以优选使用数字投影仪，其图像以像素方式定义，其中对于每个像素在投影面上存在一个适合的偏振区域。尤其在使用模拟投影仪时使用两个孔眼光圈很有意义，所述两个孔眼光圈分别使各个投影仪的信号只通过投影面的相应部位，并且反射或吸收应当投影到非相应的部位上的分量。

Claims (25)

1.一种用于加工偏振敏感的具有期望的扩展和定向的滤镜的方法，其特征在于，通过光刻方法在至少一个加工平面和/或布线平面中产生光栅结构，该光栅结构的几何结构和定向事先通过掩膜数据图纸确定，其中优选只使用在设计集成电路时常见的结构参数和加工步骤。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将铁磁材料用于光刻结构化。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，用于偏振的导体电路梳形地布线。
4.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于偏振的导体电路的布线使所述导线能够通流热流。
5.一种用于加工偏振敏感的具有期望的扩展和定向的滤镜的方法，其特征在于，在至少一个物理和/或化学影响参数如压力、温度或类似参数的影响下，以相对于载体的给定角度在一个覆漆的载体上涂覆偏振方向给定的偏振物质，其中载体的特定部位例如通过曝光和蚀刻去漆，并且在载体上的偏振物质硬化和/或冷却后通过蚀刻和/或抛光去除仍被覆盖部位的多余偏振材料和/或漆。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，以偏振物质相对于载体的不同方向在载体的不同部位上逐次使用本方法，其中优选以薄漆层保护事先已经制成的偏振部位，所述漆层能够在加工结束时去除。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于，为了制造偏振物质将直径大于待滤波波长的透入深度的纳米线嵌入介质中，其中纳米线优选使用铁磁材料。
8.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，使用具有低折射率的材料作为滤镜的导电偏振结构之间的电介质，所述材料被改变成具有更低介电常数的介电材料。
9.如上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在制造后通过选择性蚀刻去除偏振镜的部分电介质。
10.一种通过至少一个感应元件测量光偏振的装置，其特征在于，该感应元件与一个偏振镜作为结构单元共同作用地设置成一个偏振敏感的传感器，该传感器的偏振面以给定的角度相对于感应元件的确定基准轴调整，其中借助于标记在所述装置的外壳上使基准轴可识别。
11.一种通过至少一个感应元件测量光偏振的装置，其特征在于，在至少一个加工平面和/或布线平面中具有通过感应元件以光刻方法产生的光栅结构，该光栅的几何结构和定向事先已经通过掩膜数据图纸确定，使偏振敏感的传感器构成结构单元，其中优选只使用在设计集成电路时常见的结构参数并且使用加工集成电路时常见的加工步骤。
12.一种通过至少两个偏振敏感的传感器测量光偏振的装置，其中所述至少两个传感器具有不同的偏振面方向，其中所述传感器中的至少一个如上述权利要求中任一项所述形成，其特征在于，具有从偏振敏感的传感器信号产生关于入射光偏振的结论的装置。
13.优选通过如权利要求1至9中任一项所述方法制成的装置，具有多个偏振敏感的传感器，其特征在于，设置偏振敏感的传感器并使其定向，使它们适合于拍摄具有关于入射光偏振信息的图像。
14.一种装置，优选通过如权利要求1至9中任一项所述方法制成，其特征在于，具有至少一个彩色滤镜。
15.一种装置，优选通过如权利要求1至9中任一项所述方法制成，其特征在于，具有一个偏振的光发射体，其中借助于由该光发射体发射的光的偏振测得偏振的光发射体与偏振敏感的传感器之间的旋转角。
16.一种装置，优选通过如权利要求1至9中任一项所述方法制成，其特征在于，在光发射体与偏振敏感的传感器之间具有一个光发射体和一个可旋转的偏振镜。
17.一种装置，优选通过如权利要求1至9中任一项所述方法制成，其特征在于，使一个光发射体、一个可旋转的偏振镜和一个反射的介质相互间相对设置，使得由发射体发出的光能够在反射介质上反射，所述光通过反射能够进入旋转的偏振镜并且由至少一个偏振敏感的传感器获得。
18.一种装置，优选通过如权利要求1至9中任一项所述方法制成，其特征在于，所述偏振敏感的传感器与用于控制执行机构的和用于对测量信号与理论值进行比较的装置一起相互作用地设置、尤其是集成。
19.一种装置，优选通过如权利要求1至9中任一项所述方法制成，其特征在于，具有用于电子标定的装置和/或用于存储标定数据的存储器。
20.一种装置，优选通过如权利要求1至9中任一项所述方法制成，其特征在于，具有用于自动标定的装置。
21.如权利要求10至14中任一项所述的装置，优选通过如权利要求1至9中任一项所述方法制成，其特征在于，具有透明的介质和偏振的光发射体，其中该发射体的偏振光在穿过透明的、最好适合利用法拉第效应或克尔效应的介质后由偏振敏感的传感器获得。
22.用于产生偏振光的装置，具有至少一个光发射体，其特征在于，至少一个光发射体与一个偏振镜相互作用地设置成作为结构单元的偏振的光发射体，该发射体的偏振面以给定的角度相对于光发射体的确定基准轴对准，其中借助于装置外壳上的标记能够识别该基准轴。
23.用于产生偏振的光信号、尤其是图像信号的装置，其特征在于，具有多个光发射体，它们周期地配有不同给定定向的偏振镜，其中不同定向的偏振镜优选位于一个平面中。
24.用于观察一个立体图像和/或两个独立图像的具有如权利要求22或23所述装置的装置，其特征在于，具有对不同观察者和/或同一观察者的两个眼睛通过使用最好可旋转的偏振镜只显示所述图像的一部分的机构。
25.用于优选再现立体图像的投影装置，其特征在于，投影仪将两个半幅图像照射到一个投影面上，该投影面配有一个具有空间不同偏振方向的偏振镜，其中最好交替地使用两个相互正交的偏振面。
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