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Stand der Technik
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Die Erfindung geht von einer Polarisationsvorrichtung und einem Verfahren zum Polarisieren eines unpolarisierten Lichtstrahls für eine Optikeinrichtung nach Gattung der unabhängigen Ansprüche aus.
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Die
DE 100 16 377 B4 beschreibt eine Vorrichtung zum Vereinigen von Licht mindestens zweier Laserquellen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz eine verbesserte Polarisationsvorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Polarisieren eines unpolarisierten Lichtstrahls für eine Optikeinrichtung gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Durch den hier vorgestellten Ansatz kann vorteilhafterweise möglichst verlustfrei vorwiegend linear polarisiertes Licht aus einer unpolarisierten Eingangsstrahlung erzeugt werden. Weiterhin kann eine Herstellprozess vorteilhafterweise kostengünstig realisiert werden.
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Es wird eine Polarisationsvorrichtung zum Polarisieren eines unpolarisierten Lichtstrahls für eine Optikeinrichtung vorgestellt. Die Polarisationsvorrichtung weist ein erstes Hologrammelement mit einer Einlassseite zum Einlassen des unpolarisierten Lichtstrahls, ein zweites Hologrammelement mit einer Auslassseite zum Auslassen eines polarisierten Lichtstrahls, ein Verzögerungselement, das zwischen dem ersten Hologrammelement und dem zweiten Hologrammelement angeordnet ist, und ein Polarisationselement auf, das zwischen dem Verzögerungselement und dem zweiten Hologrammelement angeordnet ist. Dabei ist das erste Hologrammelement ausgebildet, um den unpolarisierten Lichtstrahl zum Verzögerungselement zu transmittieren. Das Verzögerungselement ist ausgebildet, um den unpolarisierten Lichtstrahl zum Polarisationselement zu transmittieren. Das Polarisationselement ist ausgebildet, um eine erste Polarisationskomponente des Lichtstrahls, die eine erste Polarisationsrichtung aufweist, zum zweiten Hologrammelement zu transmittieren und eine zweite Polarisationskomponente des Lichtstrahls, die eine zweite Polarisationsrichtung aufweist, zum Verzögerungselement zu reflektieren. Das Verzögerungselement ist ausgebildet, um die zweite Polarisationskomponente zu polarisieren und als dritte Polarisationskomponente an das erste Hologrammelement auszugeben. Das erste Hologrammelement ist ausgebildet, um die dritte Polarisationskomponente zu reflektieren und als vierte Polarisationskomponente an das Verzögerungselement auszugeben. Das Verzögerungselement ist ausgebildet, um die vierte Polarisationskomponente zu polarisieren und als fünfte Polarisationskomponente, die die erste Polarisationsrichtung aufweist, an das Polarisationselement auszugeben. Das Polarisationselement ist ausgebildet, um die fünfte Polarisationskomponente zu dem zweiten Hologrammelement zu transmittieren. Das zweite Hologrammelement ist ausgebildet, um die erste Polarisationskomponente ungebeugt zu transmittieren und als ersten Teil des polarisierten Lichtstrahls an der Auslassseite auszulassen, die fünfte Polarisationskomponente gebeugt zu transmittieren und als zweiten Teil des polarisierten Lichtstrahls an der Auslassseite auszulassen.
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Die Optikeinrichtung kann beispielsweise als eine Bildgebersystemrealisiert sein, welche die Polarisationsvorrichtung aufweist oder nutzt. Alternativ kann die Polarisationsvorrichtung im Zusammenhang mit anderen optischen Systemen eingesetzt werden, bei den eine Polarisation eines Lichtstrahls erforderlich ist. Der Lichtstrahl kann beispielsweise ein Laserstrahl oder von einer LED-Lichtquelle ausgesandtes Licht sein. Ein Frequenzspektrum des Lichtstrahls kann im für den Menschen sichtbaren oder unsichtbaren Bereich liegen. Der Lichtstrahl kann stellvertretend für eine elektromagnetische Welle angesehen werden. Die Einlassseite des ersten Hologrammelements kann einer Lichtquelle zugewandt angeordnet werden, sodass das unpolarisierte Licht in das erste Hologrammelement einfallen kann. Bei unpolarisierten Licht kann ein erster Anteil des Lichts die erste Polarisationsrichtung und ein zweiter Anteil des Lichts die zweite Polarisationsrichtung aufweisen. Das zweite Hologrammelement weist die Auslassseite auf, über die das polarisierte Licht aus der Polarisationsvorrichtung austreten kann. Das Verzögerungselement kann zwischen dem ersten Hologrammelement und dem Polarisationselement angeordnet sein und ausgebildet sein, um die Polarisation und die Phase durchtretender elektromagnetischer Wellen, hier beispielsweise des Lichtstrahls sowie der zweiten Polarisationskomponente und der vierten Polarisationskomponente zu verändern. Beispielsweise kann das Verzögerungselement eine Verzögerung um eine viertel Wellenlänge bewirken. Die Polarisationskomponenten können beispielsweise auf Anteilen des Lichtstrahls basierende Strahlen, die sich in ihren Eigenschaften, wie beispielsweise ihrer Polarisationsrichtung, zumindest teilweise voneinander unterscheiden können. Vorteilhafterweise ist die Polarisationsvorrichtung besonders für einen Einsatz in Verbindung mit Strahlen geeignet, die eine geringe spektrale Breite aufweisen, wie beispielsweise Laser oder LED.
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Die Polarisationsvorrichtung kann als Folienverbund ausgeformt sein. Vorteilhafterweise können dadurch die Fertigungskosten reduziert werden und der Platzbedarf kann gering gehalten werden.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das zweite Hologrammelement ausgebildet sein, um den ersten Teil des polarisierten Lichtstrahls und den zweiten Teil des polarisierten Lichtstrahls an einem gemeinsamen Auslasspunkt und mit einem gemeinsamen Auslasswinkel an der Auslassseite auszulassen. Das bedeutet, dass beispielsweise der erste Teil und der zweite Teil des polarisierten Lichtstrahls zu dem Lichtstrahl zusammengeführt werden. Dadurch wird eine hohe Intensität des polarisierten Lichtstrahls erreicht.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das Verzögerungselement ausgebildet sein, um die dritte Polarisationskomponente in einer dritten Polarisationsrichtung zirkular polarisiert bereitzustellen. Das erste Hologrammelement kann ausgebildet sein, um die vierte Polarisationskomponente in einer vierten Polarisationsrichtung zirkular polarisiert bereitzustellen . Dabei kann die vierte Polarisationsrichtung entgegen der dritten Polarisationsrichtung verlaufen. Ferner kann das Verzögerungselement ausgebildet sein, um die fünfte Polarisationskomponente in der zweiten Polarisationsrichtung linear polarisiert bereitzustellen. Aufgrund der dadurch bewirkten Änderung der Polarisation kann vorteilhafterweise der zuvor an dem Polarisationselement reflektierte Anteil des Lichtstrahls das Polarisationselement nun passieren. Dies ermöglicht es, dass auch dieser Anteil in den polarisierten Lichtstrahl einfließen kann.
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Gemäß einer Ausführungsform kann das erste Hologrammelement als ein Volumen-Reflektionshologramm und das zweite Hologrammelement als ein Volumen-Transmissionshologramm ausgeformt sein. Das Verzögerungselement kann weiterhin als Lambda-Viertel-Verzögerungsschicht ausgeformt sein. Auf diese Weise kann auch bekannte optische Elemente zurückgegriffen werden, um die erforderlichen optischen Funktionalitäten zu realisieren.
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Gemäß einer Ausführungsform kann eine Schichtdicke des ersten Hologrammelements, des zweiten Hologrammelements, des Verzögerungselements und zusätzlich oder alternativ des Polarisationselements jeweils zwischen 45µm und 310µm umfassen. Die Polarisationsvorrichtung kann eine Gesamtdicke von 0,5mm bis 1,5mm aufweisen. Vorteilhafterweise kann die Polarisationsvorrichtung dadurch schmal realisiert sein.
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Die Polarisationsvorrichtung kann ausgebildet sein, um den polarisierten Lichtstrahl mit einer Intensität auszulassen, die mehr als 50% einer Intensität des unpolarisierten Lichtstrahls betragen kann. Beispielsweise kann die Intensität des polarisierten Lichtstrahls mehr als 70%, 80% oder 90% der Intensität des unpolarisierten Lichtstrahls betragen. Somit kann der Intensitätsverlust innerhalb der Polarisationsvorrichtung sehr gering gehalten werden.
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Ferner wird ein Verfahren zum Polarisieren eines unpolarisierten Lichtstrahls unter Verwendung der Polarisationsvorrichtung in einer der zuvor vorgestellten Varianten für eine Optikeinrichtung vorgestellt. Dabei umfasst das Verfahren einen Schritt des Einstrahlens des Lichtstrahls in einem vorbestimmten Einfallswinkel über eine Einlassseite des ersten Hologrammelements, einen Schritt des Transmittierens des unpolarisierten Lichtstrahls zum Verzögerungselement unter Verwendung des ersten Hologrammelements und einen Schritt des Transmittierens des unpolarisierten Lichtstrahls zum Polarisationselement unter Verwendung des Verzögerungselements. Weiterhin umfasst das Verfahren einen Schritt des Transmittierens der ersten Polarisationskomponente des Lichtstrahls zum zweiten Hologrammelement und Reflektieren der zweiten Polarisationskomponente des Lichtstrahls zum Verzögerungselement unter Verwendung des Polarisationselements umfassen sowie einen Schritt des Polarisierens der zweiten Polarisationskomponente unter Verwendung des Verzögerungselements, um die zweite Polarisationskomponente zu polarisieren und als dritte Polarisationskomponente an das erste Hologrammelement auszugeben. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt des Reflektierens der dritten Polarisationskomponente unter Verwendung des ersten Hologrammelements, um die dritte Polarisationskomponente zu reflektieren und als vierte Polarisationskomponente an das Verzögerungselement auszugeben sowie einen Schritt des Polarisierens der vierten Polarisationskomponente unter Verwendung des Verzögerungselements, um die vierte Polarisationskomponente zu polarisieren und als die erste Polarisationsrichtung aufweisende fünfte Polarisationskomponente an das Polarisationselement auszugeben. In einem Schritt des Transmittierens wird die fünfte Polarisationskomponente unter Verwendung des Polarisationselements transmittiert, um die fünfte Polarisationskomponente zu dem zweiten Hologrammelement zu transmittieren. In einem Schritt des Transmittierens wird die erste Polarisationskomponente unter Verwendung des zweiten Hologrammelements transmittiert, um die erste Polarisationskomponente ungebeugt zu transmittieren und als ersten Teil des polarisierten Lichtstrahls an der Auslassseite auszulassen und um die fünfte Polarisationskomponente gebeugt zu transmittieren und als zweiten Teil des polarisierten Lichtstrahls an der Auslassseite auszulassen.
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Das Verfahren kann beispielsweise für eine Optikeinrichtung verwendet werden, welche die Polarisationsvorrichtung in einer der zuvor vorgestellten Varianten aufweisen kann. Der Einfallswinkel kann beispielsweise kleiner sein als 5°, wobei dies materialabhängig und von der jeweiligen Schichtdicke abhängig sein kann.
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Ausführungsbeispiele des hier vorgestellten Ansatzes sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
- 1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Polarisationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 eine schematische Seitendarstellung einer Optikeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 3 eine schematische Seitendarstellung einer Optikeinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Polarisieren eines unpolarisierten Lichtstrahls gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine Optikeinrichtung.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung einer Polarisationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Polarisationsvorrichtung 100 kann im Zusammenhang mit einer Optikeinrichtung eingesetzt werden, wie sie beispielsweise in den 2 und 3 gezeigt ist. Die Polarisationsvorrichtung 100 ist ausgebildet, um einen unpolarisierten Lichtstrahl 102 zu empfangen, zu polarisieren und als polarisierten Lichtstrahl 105 auszugeben.
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Die Polarisationsvorrichtung 100 weist ein erstes Hologrammelement 112, ein Verzögerungselement 114, ein Polarisationselement 116 sowie ein zweites Hologrammelement 118 auf. Das erste Hologrammelement 112, das Verzögerungselement 114, das Polarisationselement 116 sowie das zweite Hologrammelement 118 sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel als Schichten realisiert, die stapelförmig direkt aneinandergrenzend angeordnet sind. Alternativ kann zumindest eine zusätzliche Zwischenschicht, beispielsweise auch ohne spezielle optische Funktion eingesetzt werden.
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Dabei ist das erste Hologrammelement 112 beispielsweise als ein Volumen-Reflektionshologramm und das zweite Hologrammelement 118 als ein Volumen-Transmissionshologramm ausgeformt. Das Verzögerungselement 114 ist beispielsweise als eine Lambda-Viertel-Verzögerungsschicht ausgeformt.
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Die Polarisationsvorrichtung 100 ist beispielsweise als ein Folienverbund ausgeformt, dessen einzelne Schichten gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils zwischen 45µm und 310µm umfassen, sodass eine Gesamtdicke der Polarisationsvorrichtung 100 beispielsweise in einem Bereich von 0,5mm bis 1,5mm liegt.
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Das erste Hologrammelement 112 weist eine Einlassseite 120 zum Einlassen des unpolarisierten Lichtstrahls 102 auf und transmittiert den unpolarisierten Lichtstrahl 102 zum Verzögerungselement 114. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel trifft der Lichtstrahl 102 dabei in einem Einfallwinkel α auf das erste Hologrammelement 112, wobei der Einfallwinkel α den Winkel zwischen einer horizontal zu der Einlassseite 120 ausgerichteten Achse 121 und dem unpolarisierten Lichtstrahl 102 anzeigt. Das Verzögerungselement 114 ist zwischen dem ersten Hologrammelement 112 und dem zweiten Hologrammelement 118, beispielsweise zwischen dem ersten Hologrammelement 112 und dem Polarisationselement 116 angeordnet. Das Verzögerungselement 114 ist dabei ausgebildet, um den unpolarisierten Lichtstrahl 102 zum Polarisationselement 116 zu transmittieren. Das Polarisationselement 116 ist zwischen dem Verzögerungselement 114 und dem zweiten Hologrammelement 118 angeordnet und ist ausgebildet, um eine erste Polarisationskomponente 106 des Lichtstrahls 102 zum zweiten Hologrammelement 118 zu transmittieren und eine zweite Polarisationskomponente 110 des Lichtstrahls 102 zum Verzögerungselement 114 zu reflektieren. Dabei ist die erste Polarisationskomponente 106 durch eine erste Polarisationsrichtung 104 und die zweite Polarisationskomponente 110 durch eine zweite Polarisationsrichtung 108 gekennzeichnet. Das zweite Hologrammelement 118 weist gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Auslassseite 122 zum Auslassen eines polarisierten Lichtstrahls 105 auf und ist ausgebildet, um die erste Polarisationskomponente 106 ungebeugt zu transmittieren und als ersten Teil 125 des polarisierten Lichtstrahls 105 an der Auslassseite 122 auszulassen.
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Das Verzögerungselement 114 ist ausgebildet, um die an dem Polarisationselement 116 reflektierte zweite Polarisationskomponente 110 zirkular zu polarisieren, beispielsweise im Uhrzeigersinn, und als dritte Polarisationskomponente 126 auszugeben. Das erste Hologrammelement 112 ist ausgebildet, um die dritte Polarisationskomponente 126 zu reflektieren und als vierte Polarisationskomponente 128 an das Verzögerungselement 114 auszugeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wechselt eine Drehrichtung bei der Reflektion am ersten Hologrammelement 112, sodass sie beispielsweise nun entgegen dem Uhrzeigersinn verläuft. Weiterhin ist das Verzögerungselement 114 ausgebildet, um die vierte Polarisationskomponente 128 zu polarisieren und als eine, nun die erste Polarisationsrichtung 104 aufweisende, fünfte Polarisationskomponente 130 an das Polarisationselement 116 auszugeben. Somit ist das Verzögerungselement 114 ausgebildet, um je nach Einstrahlung aus linear polarisiertem Licht zirkular polarisiertes Licht zu generieren und aus zirkular polarisiertem Licht wieder linear polarisiertes Licht zu generieren.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Polarisationselement 116 ausgebildet, um die fünfte Polarisationskomponente 130 zu dem zweiten Hologrammelement 118 zu transmittieren. Das zweite Hologrammelement 118 ist ausgebildet, um die fünfte Polarisationskomponente 130 gebeugt zu transmittieren und als zweiten Teil 132 des polarisierten Lichtstrahls 105 an der Auslassseite 122 auszulassen. Ferner ist das zweite Hologrammelement 118 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet, um den ersten Teil 125 und den zweiten Teil 132 des polarisierten Lichtstrahls 132 an einem gemeinsamen Auslasspunkt 134 und mit einem gemeinsamen Auslasswinkel 136 an der Auslassseite 122 auszulassen. Der Auslasswinkel 136 entspricht gemäß diesem Ausführungsbeispiel beispielhaft dem Einfallwinkel α.
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Indem die Polarisationsvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel ausgebildet ist, um die Polarisationsrichtung der zweiten Polarisationskomponente 110 des Lichtstrahls 102 zu ändern und anschließend in den polarisierten Lichtstrahl 105 einfließen zu lassen, kann der polarisierte Lichtstrahl 105 mit einer hohen Lichtintensität ausgegeben werden, die beispielsweise nur geringfügig niedriger als die Lichtintensität des unpolarisierten Lichtstrahl 102 ist und zumindest größer als die Hälfte der Lichtintensität des unpolarisierten Lichtstrahl 102 ist.
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Mit anderen Worten wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel ein hocheffizienter Polarisator, bzw. Polarisationsvereiniger in einem schematischen Aufbau und einer Skizze einer Funktionsweise vorgestellt, der hier als Polarisationsvorrichtung 100 bezeichnet ist. Ziel ist ein Erzeugen von linear polarisiertem Licht 105 aus einfallendem unpolarisierten Licht 102. Der Anteil einer nutzbaren polarisierten Strahlung an der Intensität der einfallenden Strahlung beträgt dabei gemäß diesem Ausführungsbeispiel deutlich mehr als 50%. Das bedeutet, dass eine Intensitätsausbeute von unter 50% bei einem Polarisieren der unpolarisierten Lichtstrahlen 102 vermieden wird. Dazu weist die Polarisationsvorrichtung 100 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Folien-Schichtstapel auf, der hier als Folienverbund bezeichnet wird und das erste Hologrammelement 112, das auch als volumenholografischer reflektiver Umlenker bezeichnet wird, das zweite Hologrammelement 118, bzw. transmittiver Umlenker, eine Lambda-Viertel-Retarderschicht, die als Verzögerungselement 114 bezeichnet wird, und eine reflektierende Polarisatorschicht 116, die als Polarisationselement bezeichnet wird, umfasst. So kann beispielsweise eine Erzeugung von vorwiegend linear polarisiertem Licht 105 aus unpolarisierter Eingangsstrahlung 102 mit einer sehr hohen Intensitätsausbeute erzielt werden, die beispielsweise theoretisch größer 90% ist. Weiterhin wird eine gemeinsamen Polarisationsrichtung bei der Vereinigung von Laserstrahlen auf eine gemeinsame optische Achse durch eine flach bauende Lösung durch den Folienverbund erzielt, die in der Herstellung, beispielsweise via Roll-to-Roll-Verfahren, kostengünstig ist und beispielsweise besonders für einen Einsatz in Verbindung mit Strahlung mit einer geringen spektralen Breite, wie beispielsweise Laser oder LED, geeignet ist.
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Gemäß diesem Ausführungsbeispiel passiert das unter einem Einfallwinkel α gegenüber einer Flächennormalen einfallende, unpolarisierte Licht 102 in dieser Richtung das entsprechend ausgelegte erste Hologrammelement 112 (rHOE), ohne Beugung zu erfahren. Danach passiert das unpolarisierte Licht 102 das Verzögerungselement 114, was im unpolarisierten Zustand keine Änderung eines Polarisationszustands hervorruft. Ferner wird am Polarisationselement 116 (rPol) die erste Polarisierungsrichtung 104 mit hoher Effizienz transmittiert, wohingegen die mit der dazu orthogonal gerichteten zweiten Polarisationsrichtung 108 mit hoher Effizienz reflektiert wird. Diese Funktionalität ist beispielsweise durch einen Wire-Grid-Film realisiert order realisierbar.
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Die erste Polarisationskomponente 106 trifft hinter dem Polarisationselement 116 auf das zweite Hologrammelement 118 (tHOE) und wird per Auslegung transmittiert, ohne Beugung zu erfahren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die zweite Polarisationskomponente 110 nach der Reflektion bei dem Durchgang durch das Verzögerungselement 114 zirkular polarisiert, beispielsweise mit rechtsdrehendem Drehsinn. Hiernach erfolgt die Reflektion am ersten Hologrammelement 112. Das erste Hologrammelement 112 kann theoretisch eine Beugungseffizienz von annähernd 100% erzielen. Nach der Reflektion weist die vierte Polarisationskomponente 128 nun einen umgekehrten Drehsinn als die dritte Polarisationskomponente 126 vor der Reflektion auf. Beim erneuten Durchgang durch das Verzögerungselement 114 wird die fünfte Polarisationskomponente 130 daher linear polarisiert. Im nächsten Schritt wird deshalb das Polarisationselement 116 ohne Änderung passiert. Anschließend erfolgt durch das zweite Hologrammelement 118 eine Beugung der senkrecht zur Flächennormalen einfallenden Strahlung, sodass der ursprüngliche Einfallswinkel α wieder erreicht wird.
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Die einzelnen Schichtdicken der Folienkomponenten liegen gemäß diesem Ausführungsbeispiel idealerweise im Bereich von 50µm bis 300µm. Der Gesamtverbund kann dadurch eine Gesamtdicke von weniger als 1mm aufweisen.
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Um die entsprechenden Hologramme realisieren zu können, ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel der minimaler Einfallswinkel α auf den Folienverbund erforderlich. Bei bekannter Auslegung mit beispielsweise einem Photopolymer (Schichtdicke ca. 16µm), ist beispielsweise ein Einfallswinkel > 5° vorteilhaft. Bei anderen Schichtdicken von beispielsweise Photopolymer-basierten Schichten (rHOE, tHOE) sind auch kleinere Einfallswinkel möglich.
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2 zeigt eine schematische Seitendarstellung einer Optikeinrichtung 200 mit einer Polarisationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Polarisationsvorrichtung 100 kann dabei der in 1 beschriebenen Polarisationsvorrichtung 100 entsprechen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine Anordnungsvariante der Optikeinrichtung 200 dargestellt, die eine Lichtquelle 201, eine Linse 202 und die Polarisationsvorrichtung 100 umfasst. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel gibt die Lichtquelle 201 unpolarisiertes Licht ab, das von der Linse 202 gebündelt in Richtung der Polarisationsvorrichtung 100 gelenkt wird. Unpolarisierte Lichtstrahlen 102 des unpolarisierten Lichts treffen auf die Einlassseite 120 der Polarisationsvorrichtung 100. Dabei ist die Polarisationsvorrichtung 100 derart angeordnet, dass die unpolarisierten Lichtstrahlen 102 schräg auf die Einlassseite 120 treffen, sodass eine rechtwinklig zu der Einlassseite 120 ausgerichtete Längsachse 204 der Polarisationsvorrichtung 100 schräg zu einer optischen Achse 206 der Linse 202 verläuft. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel polarisiert die Polarisationsvorrichtung 100 die einfallenden Strahlen, sodass gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Mehrzahl von polarisierten Lichtstrahlen 105 an der Auslassseite 122 der Polarisationsvorrichtung 100 ausgelassen werden.
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Mit anderen Worten wird in 2 eine schematische Darstellung der Polarisierung von unpolarisiertem Licht 102 gezeigt. Dabei wird das einfallende Licht von beispielsweise einer spektral schmalbandigen Lichtquelle 201 emittiert, wie beispielsweise einer LED-Lichtquelle.
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3 zeigt eine schematische Seitendarstellung einer Optikeinrichtung 300 mit einer Polarisationsvorrichtung 100 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die hier dargestellte Polarisationsvorrichtung 100 kann gemäß diesem Ausführungsbeispiel der in den zuvor beschriebenen Polarisationsvorrichtung 100 entsprechen. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird eine weitere Anordnungsvariante dargestellt, die eine Vorrichtung 301 zum Vereinigen von Licht, wie sie im Stand der Technik beschrieben wird, und die Polarisationsvorrichtung 100 umfasst. Die Polarisationsvorrichtung 100 ist auch in dieser Anordnungsvariante ausgebildet, um den von der Vorrichtung 301 ausgegebenen, unpolarisierten Lichtstrahl 102 zu polarisieren.
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Mit anderen Worten ist hier eine schematische Darstellung einer Vereinigung zweier unterschiedlich linear polarisierter Teilstrahlen 302, 303 zu dem unpolarisierten Lichtstrahl 102 und anschließender Polarisierung des unpolarisierten Lichtstrahls 102 durch die Polarisationsvorrichtung 100 gezeigt. Das bedeutet, dass beispielsweise durch eine solche Kaskaden-Anordnung von polarisierenden Strahlteilern, wie er anhand der Vorrichtung 301 gezeigt ist, beispielsweise zumindest zwei Laserstrahlen auf eine gemeinsame optische Achse vereinigt werden können. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann durch die Zusammenführung von Laserstrahlen in eine gemeinsame Polarisationsrichtung und auf eine optische Achse die hohe Strahlqualität bei einer Wechselwirkung mit nachfolgenden optischen Elementen erhalten bleiben, beispielsweise eine Strahlvereinigung bei Laserprojektoren oder LIDAR.
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4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 400 zum Polarisieren eines unpolarisierten Lichtstrahls gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine Optikeinrichtung. Das Verfahren 400 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in einer Polarisationsvorrichtung 100 realisierbar, wie sie zumindest einer der vorangehenden 1 bis 3 beschrieben wurde. Das Verfahren 400 umfasst dabei neben einem Schritt 402 des Einstrahlens des in einem vorbestimmten Einfallswinkel über eine Einlassseite des ersten Hologrammelements einen ersten Schritt 404 des Transmittierens des unpolarisierten Lichtstrahls zum Verzögerungselement unter Verwendung des ersten Hologrammelements. Weiterhin umfasst das Verfahren 400 einen zweiten Schritt 406 des Transmittierens des unpolarisierten Lichtstrahls zum Polarisationselement unter Verwendung des Verzögerungselements. In einem dritten Schritt 408 des Transmittierens wird die erste Polarisationskomponente des Lichtstrahls zum zweiten Hologrammelement transmittiert und die zweite Polarisationskomponente des Lichtstrahls zum Verzögerungselement unter Verwendung des Polarisationselements reflektiert. Ferner umfasst das Verfahren 400 gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen ersten Schritt 410 des Polarisierens der zweiten Polarisationskomponente unter Verwendung des Verzögerungselements, um die zweite Polarisationskomponente zu polarisieren und als dritte Polarisationskomponente an das erste Hologrammelement auszugeben. Weiterhin wird in einem Schritt 412 des Reflektierens die dritte Polarisationskomponente unter Verwendung des ersten Hologrammelements reflektiert und als vierte Polarisationskomponente an das Verzögerungselement ausgegeben. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 400 außerdem einen zweiten Schritt 414 des Polarisierens der vierten Polarisationskomponente unter Verwendung des Verzögerungselements, um die vierte Polarisationskomponente zu polarisieren und als die erste Polarisationsrichtung aufweisende fünfte Polarisationskomponente an das Polarisationselement auszugeben; sowie einen vierten Schritt 416 des Transmittierens der fünften Polarisationskomponente unter Verwendung des Polarisationselements, um die fünfte Polarisationskomponente zu dem zweiten Hologrammelement zu transmittieren. In einem fünften Schritt 418 des Transmittierens wird die erste Polarisationskomponente unter Verwendung des zweiten Hologrammelements ungebeugt transmittiert und als erster Teil des polarisierten Lichtstrahls an der Auslassseite ausgelassen. Die fünfte Polarisationskomponente wird außerdem gebeugt transmittiert und als zweiter Teil des polarisierten Lichtstrahls an der Auslassseite ausgelassen.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder“-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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