DE102021110734A1 - Optical system for floating holograms - Google Patents
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Abstract
Ein optisches System (110) umfasst ein bildgebendes holographisch optisches Element (130), das ein schwebendes Hologramm (150) erzeugt. Ein vorgeschaltetes lichtformendes holographisch optisches Element (120) bewirkt eine Spektralfilterung des Lichts (90).An optical system (110) comprises an imaging holographic optical element (130) which generates a floating hologram (150). An upstream light-forming holographic optical element (120) effects spectral filtering of the light (90).
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
Verschiedene Beispiele betreffen ein System, welches mehrere holographische optische Elemente umfasst, um ein schwebendes Hologramm zu erzeugen.Various examples relate to a system that includes multiple holographic optical elements to create a floating hologram.
HINTERGRUNDBACKGROUND
Es sind Techniken bekannt, um mittels eines bildgebenden holographischen optischen Elements (HOE) ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Ein solches schwebendes Hologramm wird in einem Volumen erzeugt, das außerhalb des bildgebenden HOE angeordnet ist. Das bedeutet, dass das Hologramm versetzt zum bildgebenden HOE angeordnet ist. Dadurch kann eine optische „Schwebewirkung“ erzeugt werden, das Hologramm steht frei im Raum.Techniques are known for creating a floating hologram using an imaging holographic optical element (HOE). Such a levitated hologram is created in a volume placed outside of the imaging HOE. This means that the hologram is offset from the imaging HOE. This creates an optical "floating effect", the hologram stands freely in space.
Es wurde festgestellt, dass bei Hologrammen mit großer Tiefe bzw. großem Abstand zum bildgebenden HOE besonders hohe Anforderungen an die Güte der Beleuchtung des bildgebenden HOE zu stellen sind.It was found that in the case of holograms with great depth or a large distance from the imaging HOE, particularly high demands must be made on the quality of the illumination of the imaging HOE.
KURZE ZUSAMMENFASSUNGSHORT SUMMARY
Entsprechend ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein optisches System bereitzustellen, welches ein schwebendes Hologramm mit hoher Güte erzeugen kann.Accordingly, it is an object of the invention to provide an optical system which can produce a high-quality floating hologram.
Diese Aufgabe wird gelöst von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.This object is solved by the features of the independent patent claims. The features of the dependent claims define embodiments.
Gemäß verschiedenen Beispielen wird ein System aus mehreren HOE verwendet, um ein Hologramm mit hoher Güte zu erzeugen. Insbesondere kann ein bildgebendes HOE, das durch eine geeignete Belichtung so eingerichtet ist, dass es bei anschließender Beleuchtung ein Hologramm mit einem gewünschten Motiv erzeugt, verwendet werden. According to various examples, a system of multiple HOEs is used to create a high quality hologram. In particular, an imaging HOE that is set up by a suitable exposure in such a way that it generates a hologram with a desired motif when subsequently illuminated can be used.
Ferner kann ein lichtformendes HOE verwendet werden; das Licht, mit dem das bildgebende HOE beleuchtet wird, kann durch das lichtformende HOE geformt werden.Furthermore, a light-shaping HOE can be used; the light that illuminates the imaging HOE can be shaped by the light-shaping HOE.
Ein optisches System umfasst also ein bildgebendes HOE. Das bildgebende HOE ist eingerichtet, um basierend auf Licht ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Dieses schwebende Hologramm ist in einem Volumen außerhalb des bildgebenden HOE angeordnet. Ferner umfasst das optische System eine Lichtquelle. Die Lichtquelle ist eingerichtet, um das Licht entlang eines Strahlengangs zum bildgebenden HOE auszusenden. Das optische System umfasst außerdem noch ein lichtformendes HOE. Dieses ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem bildgebenden HOE angeordnet und ist eingerichtet, um ein oder mehrere lichtformende Funktionalitäten auf das Licht anzuwenden.An optical system thus includes an imaging HOE. The imaging HOE is set up to create a floating hologram based on light. This floating hologram is placed in a volume outside of the imaging HOE. Furthermore, the optical system includes a light source. The light source is set up to emit the light along a beam path to the imaging HOE. The optical system also includes a light-shaping HOE. This is arranged in the beam path between the light source and the imaging HOE and is set up to apply one or more light-shaping functionalities to the light.
Dabei können grundsätzlich unterschiedlichste lichtformende Funktionalitäten bereitgestellt werden, beispielsweise einzeln oder auch kumulativ. Beispielhafte lichtformende Funktionalitäten sind zum Beispiel: Spektralfilterung, das heißt Selektion eines kleineren Wellenlängenbereichs des einfallenden Lichts; Filterung im Winkelraum, das heißt zum Beispiel Selektion eines kleineren Winkelspektrums, mit dem das Licht entlang des Strahlengangs propagiert; sowie Anordnung des Lichts im Ortsraum, so zum Beispiel das Licht hin zum bildgebenden HOE umzulenken und/oder das bildgebende HOE homogen zu beleuchten.In principle, a wide variety of light-shaping functionalities can be provided, for example individually or also cumulatively. Exemplary light-shaping functionalities are, for example: spectral filtering, ie selection of a smaller wavelength range of the incident light; Filtering in angular space, that is, for example, selection of a smaller angular spectrum with which the light propagates along the beam path; as well as arrangement of the light in spatial space, for example to deflect the light towards the imaging HOE and/or to illuminate the imaging HOE homogeneously.
Ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Systems umfasst das Bereitstellen eines bildgebenden HOE. Dieses ist eingerichtet, um basierend auf Licht ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Das schwebende Hologramm ist in einem Volumen außerhalb des bildgebenden HOE angeordnet. Außerdem umfasst das Verfahren das Bereitstellen einer Lichtquelle. Diese ist eingerichtet, um das Licht entlang eines Strahlengangs zum bildgebenden HOE auszusenden. Das Verfahren umfasst auch das Bereitstellen eines lichtformenden HOE. Dieses ist im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem bildgebenden HOE angeordnet und eingerichtet, ein oder mehrere lichtformende Funktionalitäten auf das Licht anzuwenden.A method of manufacturing an optical system includes providing an imaging HOE. This is set up to create a floating hologram based on light. The levitated hologram is placed in a volume outside of the imaging HOE. The method also includes providing a light source. This is set up to emit the light along a beam path to the imaging HOE. The method also includes providing a light shaping HOE. This is arranged in the beam path between the light source and the imaging HOE and set up to apply one or more light-shaping functionalities to the light.
Die oben dargelegten Merkmale und Merkmale, die nachfolgend beschrieben werden, können nicht nur in den entsprechenden explizit dargelegten Kombinationen verwendet werden, sondern auch in weiteren Kombinationen oder isoliert, ohne den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.The features set out above and features described below can be used not only in the corresponding combinations explicitly set out, but also in further combinations or in isolation without departing from the protective scope of the present invention.
Figurenlistecharacter list
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1 ist eine schematische Ansicht eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen, welches ein lichtformendes HOE und ein bildgebendes HOE in Reihenschaltung entlang eines Strahlengangs von Licht umfasst.1 12 is a schematic view of an optical system including a light-shaping HOE and an imaging HOE in series along a ray path of light, according to various examples. -
2 illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems aus1 gemäß verschiedenen Beispielen.2 illustrates an example implementation of the optical system from FIG1 according to various examples. -
3 illustriert eine Spektralfilterung, die vom lichtformenden HOE gemäß verschiedenen Beispielen bereitgestellt werden kann.3 12 illustrates spectral filtering that can be provided by the light-shaping HOE according to various examples. -
4 illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems aus1 gemäß verschiedenen Beispielen.4 illustrates an example implementation of the optical system from FIG1 according to various examples. -
5 illustriert eine beispielhafte Implementierung des optischen Systems aus1 gemäß verschiedenen Beispielen.5 illustrates an example implementation of the optical system from FIG1 according to various examples. -
6A illustriert eine beispielhafte Integration eines optischen Systems gemäß verschiedenen Beispielen in eine Innenraumblende eines Kraftfahrzeugs.6A 12 illustrates an exemplary integration of an optical system according to various examples into an interior screen of a motor vehicle. -
6B ist eine perspektivische Ansicht der Implementierung des optischen Systems aus2 .6B FIG. 12 is a perspective view of the optical system implementation of FIG2 . -
7 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.7 Figure 12 is a flow diagram of an example method.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden.The properties, features and advantages of this invention described above, and the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the exemplary embodiments, which are explained in more detail in connection with the drawings.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente. Die Figuren sind schematische Repräsentationen verschiedener Ausführungsformen der Erfindung. In den Figuren dargestellte Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt. Vielmehr sind die verschiedenen in den Figuren dargestellten Elemente derart wiedergegeben, dass ihre Funktion und genereller Zweck dem Fachmann verständlich wird.The present invention is explained in more detail below on the basis of preferred embodiments with reference to the drawings. In the figures, the same reference symbols designate the same or similar elements. The figures are schematic representations of various embodiments of the invention. Elements depicted in the figures are not necessarily drawn to scale. Rather, the various elements shown in the figures are presented in such a way that their function and general purpose can be understood by those skilled in the art.
Nachfolgend werden Techniken beschrieben, die es ermöglichen, ein schwebendes Hologramm zu erzeugen. Das Hologramm kann ein Bildmotiv wiedergeben, etwa einen Knopf oder ein Hinweisschild.Techniques that make it possible to create a floating hologram are described below. The hologram can display an image, such as a button or a sign.
Dazu wird ein optisches System verwendet, welches mehrere HOE umfasst.For this purpose, an optical system is used, which includes several HOE.
Das Hologramm, welches mittels eines entsprechenden optischen Systems erzeugt wird, kann eine besonders große Schwebehöhe und/oder eine besonders große Tiefenwirkung aufweisen. Beispielsweise könnte ein Abstand zwischen einem Volumen, in dem das Hologramm bei geeigneter Beleuchtung eines bildgebenden HOE dargestellt wird, und dem bildgebenden HOE nicht kleiner als 60% der lateralen Abmessungen (senkrecht zum Abstand) eines Brechungsindex-modulierten Bereichs des bildgebenden HOE sein.The hologram, which is generated by means of a corresponding optical system, can have a particularly large floating height and/or a particularly large depth effect. For example, a distance between a volume in which the hologram is displayed under appropriate illumination of an imaging HOE and the imaging HOE could be no less than 60% of the lateral dimensions (perpendicular to the distance) of a refractive index modulated region of the imaging HOE.
Das bildgebende HOE kann als Volumen-HOE implementiert sein, das heißt eine Variation des Brechungsindex in 3-D aufweisen. Ein entsprechender Brechungsindex modulierter Bereich weist eine 3-D Ausdehnung auf. Diese Variation des Brechungsindex bricht das Licht mit einem Diffraktionsmuster, wodurch das Hologramm ausgebildet wird. Das Volumen-HOE ist abgegrenzt gegenüber einem Oberflächen-HOE, bei welchem eine Modulation der Oberfläche eines Substrats das Diffraktionsmuster hervorruft. Zum Beispiel könnte die Oberfläche wellenförmig ausgebildet sein.The imaging HOE can be implemented as a volume HOE, i.e. having a variation of the refractive index in 3-D. A corresponding refractive index modulated area has a 3-D extent. This variation in refractive index breaks the light with a diffraction pattern, thereby forming the hologram. The bulk HOE is distinguished from a surface HOE, where modulation of the surface of a substrate gives rise to the diffraction pattern. For example, the surface could be wavy.
Das bildgebende HOE kann als Transmissions-HOE oder als Reflexions-HOE implementiert sein. Bei einem Transmissions-HOE wird der Brechungsindex-modulierte Bereich von einer Seite beleuchtet und das Hologramm wird in einem der gegenüberliegenden Seite zugewendeten Volumen erzeugt. Bei Reflexions-HOE wird der Brechungsindex-modulierte Bereich von einer Seite beleuchtet und das Hologramm wird in einem derselben Seite zugewendeten Volumen erzeugt.The imaging HOE can be implemented as a transmission HOE or as a reflection HOE. In a transmission HOE, the refractive index modulated region is illuminated from one side and the hologram is created in a volume facing the opposite side. With reflection HOE the refractive index modulated region is illuminated from one side and the hologram is created in a volume facing the same side.
Zum Beispiel wäre es möglich, dass der Strahlengang des Lichts in Edge-Lit- Geometrie auf das bildgebende HOE auftrifft. Das bedeutet, dass das bildgebende HOE ein Substrat aufweist, auf welchem der Brechungsindex-modulierte Bereich aufgebracht ist. Der Strahlengang wird auf der Schmalseite in das Substrat eingekoppelt, durchläuft dann das Substrat - z.B. Glas oder Polymethylmethacrylat -, bevor er auf den Brechungsindex-modulierten Bereich auftrifft. Typischerweise weist das Substrat eine Schichtdicke auf, die wesentlich größer ist, als die Schichtdicke des Brechungsindex-modulierten Bereichs. Der sog. Rekonstruktionswinkel bezeichnet denjenigen Winkel, mit dem das Licht auf den Brechungsindex-modulierten Bereich auftrifft. Dieser kann entlang einer Oberfläche des bildgebenden HOE angeordnet sein. Licht, das nicht durch den Brechungsindex-modulierten Bereich gebeugt wird, um das Hologramm zu erzeugen, kann dann Totalreflektion an der Oberfläche des bildgebenden HOE erfahren und in das Substrat zurück reflektiert werden; dadurch wird die Wiedergabe des Hologramms nicht durch „Hintergrundlicht“ gestört. Ein absorbierendes Material kann solches zurückreflektiertes Licht absorbieren (engl. beam dump). Das gebeugte Licht trifft unter kleineren Winkeln auf die Oberfläche auf und kann austreten, um das Hologramm zu erzeugen.For example, it would be possible for the optical path of the light to impinge on the imaging HOE in edge-lit geometry. This means that the imaging HOE has a substrate on which the refractive index modulated region is applied. The beam path is coupled into the substrate on the narrow side, then passes through the substrate - e.g. glass or polymethyl methacrylate - before it hits the refractive index-modulated area. Typically, the substrate has a layer thickness that is significantly greater than the layer thickness of the refractive index-modulated area. The so-called reconstruction angle describes the angle at which the light hits the refractive index-modulated area. This can be arranged along a surface of the imaging HOE. Light that is not diffracted by the refractive index modulated region to create the hologram can then undergo total reflection at the surface of the imaging HOE and be reflected back into the substrate; as a result, the reproduction of the hologram is not disturbed by "background light". An absorbing material can absorb such back-reflected light (beam dump). The diffracted light hits the surface at smaller angles and is allowed to escape to create the hologram.
Das optische System kann eine Lichtquelle umfassen. Diese ist eingerichtet, um das Licht entlang eines Strahlengangs zum bildgebenden HOE auszusenden.The optical system can include a light source. This is set up to emit the light along a beam path to the imaging HOE.
Die Lichtquelle emittiert vorzugsweise Licht im sichtbaren Spektrum, insbesondere zwischen 380 nm und 780 nm.The light source preferably emits light in the visible spectrum, in particular between 380 nm and 780 nm.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen können ein oder mehrere Leuchtdioden als Lichtquelle verwendet werden. Leuchtdioden sind besonders einfach, langlebig und kostengünstig und weisen bezüglich einer Vielzahl von Leuchtfunktionen, insbesondere holographischer Leuchtfunktion, ausreichende optische Eigenschaften, insbesondere bezüglich der Kohärenz des ausgesendeten Lichts auf. Leuchtdioden sind besonders effizient.In the various examples described herein, one or more light emitting diodes may be used as the light source. Light-emitting diodes are particularly simple, durable and inexpensive and have sufficient optical properties, in particular with regard to the coherence of the light emitted, with regard to a large number of lighting functions, in particular holographic lighting functions. Light-emitting diodes are particularly efficient.
Zum Beispiel könnte eine Leuchtdiode einen Lichtemitter (aktive Fläche, die Photonen emittiert) aufweisen, der Abmessungen zwischen 0,5 × 0,5 mm2 und 1 × 1 mm2 aufweist. Es kann insbesondere vorteilhaft sein, für die genannten Anwendungen kleine Emitter Flächen zu verwenden.For example, a light emitting diode could have a light emitter (active area that emits photons) that has dimensions between 0.5×0.5 mm 2 and 1×1 mm 2 . It can be particularly advantageous to use small emitter areas for the applications mentioned.
Grundsätzlich ist es hilfreich, wenn die Rekonstruktionswelle - d.h. die Wellenfront des Lichts bei Beleuchtung - möglichst übereinstimmt mit der Referenzwelle bei der Aufnahme des Hologramms- d.h. mit der Wellenfront des Lichts bei Belichtung. Die Belichtung erfolgt mit Lasern, die im Prinzip eine Punktlichtquelle darstellen. Dementsprechend ist es vorteilhaft, wenn die zur Rekonstruktion verwendeten LEDs möglichst kleine Emitterflächen besitzen und so der Annahme einer Punktlichtquelle besser gerecht werden.In principle, it is helpful if the reconstruction wave - i.e. the wave front of the light during illumination - corresponds as closely as possible to the reference wave when recording the hologram - i.e. with the wave front of the light during exposure. The exposure takes place with lasers, which in principle represent a point light source. Accordingly, it is advantageous if the LEDs used for the reconstruction have the smallest possible emitter areas and thus do better justice to the assumption of a point light source.
Verschiedene Beispiele beruhen auf der Erkenntnis, dass eine weitere Verbesserung der Beleuchtung des bildgebenden HOE durch die Verwendung eines lichtformenden HOE erzielt werden kann, welches im Strahlengang zwischen der Lichtquelle und dem bildgebenden HOE angeordnet ist.Various examples are based on the finding that a further improvement in the illumination of the imaging HOE can be achieved by using a light-shaping HOE, which is arranged in the beam path between the light source and the imaging HOE.
Das lichtformende HOE kann verschiedene lichtformende Funktionalitäten implementieren. Insgesamt kann dadurch die Beleuchtung des bildgebenden HOE verbessert werden.The light-shaping HOE can implement various light-shaping functionalities. Overall, the illumination of the imaging HOE can be improved as a result.
Einige solche lichtformenden Funktionalitäten, die vom lichtformenden HOE bereitgestellt werden können, sind nachfolgend im Zusammenhang mit Tab. 1 beschrieben.
TAB. 1: Verschiedene lichtformende Funktionalitäten, die vom lichtformenden HOE bereitgestellt werden können. Mittels solcher lichtformenden Funktionalitäten kann ein homogenes Winkel- und Wellenlängenspektrum der Beleuchtung des bildgebenden HOE erzielt werden, so dass ein Hologramm rekonstruiert werden kann, welches einen großen Abstand zum Brechungsindex-modulierten Bereich des bildgebenden HOE aufweist und eine große Tiefenschärfe aufweist.TAB. 1: Various light-shaping functionalities that can be provided by the light-shaping HOE. A homogeneous angle and wavelength spectrum of the illumination of the imaging HOE can be achieved by means of such light-shaping functionalities, so that a hologram can be reconstructed which has a large distance to the refractive index-modulated region of the imaging HOE and has a large depth of focus.
Grundsätzlich sind verschiedene Implementierungen für das lichtformende HOE denkbar. Beispielsweise wäre es möglich, dass das lichtformende HOE den Strahlengang in Reflexionsgeometrie umlenkt. Das heißt es kann ein Reflexions-HOE verwendet werden.In principle, different implementations for the light-shaping HOE are conceivable. For example, it would be possible for the light-shaping HOE to deflect the beam path into reflection geometry. That is, a reflection HOE can be used.
Ein Reflexions-HOE ist wellenlängenselektiv, das heißt es wird für einen bestimmten Austrittswinkel nur Licht eines engen Wellenlängenspektrum effizient gebeugt. Dadurch kann die Spektralfilterung gemäß Tab. 1: Beispiel I erreicht werden. Zum Beispiel könnte eine Halbwertsbreite des Wellenlängenspektrums des Lichts nach der Spektralfilterung erreicht werden, die nicht größer ist als 10 nm, insbesondere nicht größer als 5 nm. Dadurch kann eine bessere Rekonstruktion des Bilds in Form des Hologramms erreicht werden, weil Verschmierung und Geisterbilder - die andernfalls bei einer breitbandigen Beleuchtung des bildgebenden HOE entstehen könnten - vermieden werden.A reflection HOE is wavelength-selective, which means that only light from a narrow wavelength spectrum is diffracted efficiently for a specific exit angle. As a result, the spectral filtering according to Table 1: Example I can be achieved. For example, a full width at half maximum of the wavelength spectrum of the light after spectral filtering could be achieved, which is not larger than 10 nm, in particular not larger than 5 nm. This can achieve a better reconstruction of the image in the form of the hologram, because smearing and ghosting - the could otherwise occur with broadband illumination of the imaging HOE - can be avoided.
Das optische System 110 umfasst eine Lichtquelle 111. Die Lichtquelle 111 kann durch ein oder mehrere Leuchtdioden implementiert werden. Die Lichtquelle 111 ist eingerichtet, um Licht 90 entlang eines Strahlengangs 81 auszusenden. Das Licht 90 wird dazu verwendet, um das Hologramm 150 zu erzeugen.The
Entlang des Strahlengangs 81 sind verschiedene optische Komponenten 171, 120, 130 angeordnet.Various
Beispielsweise wäre es möglich, dass ein refraktives oder spiegeloptisches optisches Element 171, 172 im Strahlengang 81 zwischen der Lichtquelle 81 benachbart zu Lichtquelle 111 angeordnet ist. Dieses refraktive oder spiegeloptische optische Element ist eingerichtet, um das Licht 90 zu sammeln. Derart kann eine größere Lichtausbeute erreicht werden.For example, it would be possible for a refractive or mirror-optical
Zum Beispiel könnte das optische Element 171, 172 durch einen Hohlspiegel oder eine Linse implementiert werden.For example, the
Das Licht 90 propagiert entlang des Strahlengangs 81 weiter in Richtung eines lichtformenden HOE 120. Verschiedene lichtformende Funktionalitäten, die vom lichtformenden HOE 120 bereitgestellt werden können, wurden voranstehend im Zusammenhang mit TAB. 1 beschrieben.The light 90 propagates further along the
Das Licht 90 - nachdem es durch das lichtformende HOE 120 geformt wurde - propagiert dann weiter entlang des Strahlengangs 81 hin zu einem bildgebenden HOE 130. Das bildgebende HOE 130 ist eingerichtet, um basierend auf dem Licht 90 das schwebende Hologramm 150 zu erzeugen.The light 90 - after being shaped by the light-shaping HOE 120 - then propagates further along the
Es sind verschiedene strukturelle Implementierungen des optischen Systems 110 denkbar. Einige Implementierungen werden nachfolgend beschrieben, zum Beispiel im Zusammenhang mit
Die Lichtquelle 111 sendet das Licht 90 mit einer signifikanten Divergenz aus, das heißt mit einem vergleichsweise breiten Winkelspektrum.
Das Licht 90 trifft auf das lichtformende HOE 120 auf. Das lichtformende HOE 120 umfasst ein Substrat 122 sowie einen Brechungsindex-modulierten Bereich 121. Das lichtformende HOE 120 lenkt das Licht 90 entlang des Strahlengangs in Reflexionsgeometrie um.The light 90 impinges on the
Da Reflexionshologramme, wie beispielsweise das Reflexionshologramm 120, wellenlängenselektiv sind - das heißt sie beugen Licht für einen bestimmten Winkel nur effizient für einen bestimmten Bereich von Wellenlängen - resultiert die Spektralfilterung. Die Spektralfilterung ist auch in
Nunmehr wieder bezugnehmend auf
In
Dieser Reflexionswinkel 125 kann dem Brewster-Winkel des Materials des Substrats 122 entsprechen. Das bedeutet, dass das Licht 90, welches von dem bildgebenden HOE 130 gelenkt wird, linear polarisiert ist. Dadurch können ungewollte Wechselwirkungen aufgrund unterschiedlicher Polarisationen des Lichts 90 bei der Belichtung des lichtformenden HOE 120 vermieden werden.This
Der Einfallswinkel 126 - im dargestellten Beispiel der
In
Dann wird in einem Volumen 159, dass in einem Abstand 155 zum Brechungsindex-modulierten Bereich 131 des bildgebenden HOE 130 angeordnet ist, basierend auf dem Licht 90, das Hologramm 150 erzeugt. Es wird also ein schwebendes Hologramm 150 erzeugt.Then, based on the light 90, the
In verschiedenen Beispielen ist es möglich, dass entlang des Strahlengangs 81 zwischen der Lichtquelle 111 und dem lichtformenden HOE 120 ein oder mehrere weitere Strahlformen der Komponenten angeordnet sind. Beispielsweise könnte eine Linse 171 - vergleiche
Ein solches refraktives oder spiegeloptisches optisches Element 171, 172, das im Strahlengangs 81 zwischen der Lichtquelle 111 und dem lichtformenden HOE 120 angeordnet ist, kann das Licht in horizontaler und/oder vertikaler Richtung sammeln/formen. Dabei bezeichnet „vertikal“ eine Richtung in der Zeichenebene; „horizontal“ eine Richtung senkrecht dazu (cf.
Für eine solche Integration werden beispielhafte geometrische Größen nachfolgend aufgezählt:
- Die Schwebehöhe des Hologramms 150 - das heißt der
Abstand 155, vgl.2 - kann größer als 20 mm, zum Beispiel 30 mm sein.
- The flying height of the hologram 150 - i.e. the
distance 155, cf.2 - can be larger than 20 mm, for example 30 mm.
Der Rekonstruktionswinkel 135 (vergleiche
Das Substrat 132 des bildgebenden HOE 130 kann zum Beispiel aus Glas gefertigt sein und eine Dicke 134 (in
Der Abstand zwischen dem lichtformenden HOE 120 und der Einkoppelfläche des Substrats 132 des bildgebenden HOE 130 wird so gewählt, dass das Strahlbündel des Lichts 90 von der Lichtquelle 111 zum lichtformenden HOE 120 nicht durch das Substrat 132 des bildgebenden HOE 130 beschnitten werden (rechte untere Ecke des Substrats 132 in
Ferner kann es erstrebenswert sein, den Abstand von der Lichtquelle 111 zum lichtformenden HOE 120 möglichst groß zu wählen, so dass die Lichtquelle 111 möglichst gut Eigenschaften einer Punktlichtquelle aufweist. Gleichzeitig kann durch einen größeren Abstand zwischen der Lichtquelle 111 auch eine größere Fläche des bildgebenden HOE 130 ausgeleuchtet werden, z.B. senkrecht zur Zeichenebene in
Je nach Größe der lateralen Abmessungen 135 des bildgebenden HOE 130 kann also über die Parameter des Rekonstruktionswinkels 135 des bildgebenden HOE 130 und den Abstand zwischen der Lichtquelle 111 und dem lichtformenden HOE 120 eine möglichst optimale Beleuchtungssituation eingestellt werden.Depending on the size of the
In Block 3005 erfolgt zunächst ein Bereitstellen eines bildgebenden HOE. Zum Beispiel kann das bildgebende HOE 130 gemäß den voranstehend beschriebenen Beispielen implementiert werden.In
Block 3005 könnte zum Beispiel ein Belichten des bildgebenden HOE 130 mit Referenz-Licht aus mehreren interferierenden Laserlichtquellen umfassen. Derart kann der Brechungsindex-modulierte Bereich auf einem entsprechenden Substrat ausgebildet werden. Dadurch wird der Rekonstruktionswinkel 135 definiert.For example, block 3005 could include exposing the
Grundsätzlich sind dem Fachmann Techniken zum Belichten eines bildgebenden HOE bekannt, so dass hier keine weiteren Details genannt werden müssen.In principle, techniques for exposing an imaging HOE are known to the person skilled in the art, so that no further details need to be given here.
In Block 3010 erfolgt das Bereitstellen eines lichtformenden HOE. Zum Beispiel kann das lichtformende HOE 120 gemäß den voranstehend beschriebenen Beispielen bereitgestellt werden.In
Block 3010 kann das Belichten des lichtformenden HOE 120 mit Referenz-Licht aus mehreren interferierenden Laserlichtquellen umfassen. Insbesondere kann dadurch der Reflexionswinkel des lichtformenden HOE festgelegt werden. Der Reflexionswinkel entspricht dem Beleuchtungswinkel aus einer der interferierenden Laserlichtquellen und dieser Winkel kann gleich dem Brewster-Winkel des lichtformenden HOE eingestellt werden.
Um die in TAB. 1 diskutierten lichtformenden Funktionalitäten zu erreichen, kann das lichtformende HOE insbesondere in Reflexionsgeometrie ausgebildet sein; grds. wäre aber auch eine Implementierung als Transmissions-HOE möglich. Ein entsprechendes Gitter, das einfallendes Licht beugt und reflektiert, kann eine Spektralfilterung und Filterung im Winkelraum, wie in TAB. 1 diskutiert, bereitstellen. Außerdem kann durch die geeignete Größe und Anordnung des lichtformenden HOE in Bezug auf das bildgebende HOE aus Block 3005 erreicht werden, dass eine homogene Beleuchtung des Brechungsindex-modulierten Bereichs des bildgebenden HOE, insb. in Edge-Lit-Geometrie, erreicht wird.To the in TAB. To achieve the light-shaping functionalities discussed in FIG. 1, the light-shaping HOE can be designed in particular in reflection geometry; In principle, however, an implementation as a transmission HOE would also be possible. A corresponding grating that diffracts and reflects incident light can perform spectral and angular space filtering, as in TAB. 1 discussed, provide. In addition, the suitable size and arrangement of the light-shaping HOE in relation to the imaging HOE from
In Block 3015 kann eine Lichtquelle bereitgestellt werden. Diese kann insbesondere unter einem geeigneten Abstand zum lichtformenden HOE angeordnet werden.In
Dann könnte in Block 3020 optional die Integration des derart erhaltenen optischen Systems in eine Blende, zum Beispiel eine Innenraumblende eines Kraftfahrzeugs, erfolgen.Then, in
Selbstverständlich können die Merkmale der vorab beschriebenen Ausführungsformen und Aspekte der Erfindung miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale nicht nur in den beschriebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder für sich genommen verwendet werden, ohne das Gebiet der Erfindung zu verlassen.Of course, the features of the embodiments and aspects of the invention described above can be combined with one another. In particular, the features can be used not only in the combinations described, but also in other combinations or taken on their own, without departing from the field of the invention.
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