DE102022100805A1

DE102022100805A1 - Holographisch optisches element und temperaturstabilisierung

Info

Publication number: DE102022100805A1
Application number: DE102022100805.3A
Authority: DE
Inventors: Mirko Riethmüller; Viktor Schütz; Christian Schindler
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2022-01-14
Filing date: 2022-01-14
Publication date: 2023-07-20
Also published as: WO2023135247A1; CN118715487A; KR20240133698A

Abstract

Verschiedene Beispiele betreffen Techniken, um die Temperatur eines holographisch optischen Elements aktiv oder passiv zu stabilisieren. Dazu sind wärmeleitende Elemente vorgesehen, z.B. Silber-Nanodrähte oder Kohlenstoff-Nanoröhrchen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Beispiele betreffen ein System mit einem Substrat und mindestens einer Schicht, die auf dem Substrat aufgebracht ist und ein holographisch optisches Element umfasst. Außerdem ist ein wärmeleitendes Element vorgesehen, um eine Temperaturstabilisierung des holographisch optischen Elements zu ermöglichen.
HINTERGRUND
Holographisch optischen Elemente werden typischerweise in ein oder mehrere dünne Schichten, die auf einem Substrat aufgebracht sind, implementiert. Das Substrat dient also als Träger. Das Substrat und/oder die ein oder mehreren Schichten können als Folien ausgebildet sein. Die ein oder mehreren Schichten können aus einem Fotopolymer bestehen. Mehrere solche Schichten, die jeweils ein holographisch optisches Element (auch als HOE abgekürzt) ausbilden, können gestapelt sein. Wenn ein holographisch optisches Element mit Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich beleuchtet wird, wird ein Hologramm rekonstruiert.
Es wurde beobachtet, dass in praktischen Anwendungen die optische Effizienz der Rekonstruktion des Hologramms variiert. Manchmal wird das Hologramm weniger effizient rekonstruiert, als in anderen Situationen. Dann kann beispielsweise die Helligkeit des Hologramms variieren. Manchmal kann das Hologramm nicht besonders gut wahrnehmbar sein. Außerdem wurden lateral variierende Helligkeiten des Hologramms beobachtet, das heißt an verschiedenen Positionen weist das Hologramm unterschiedliche Helligkeiten auf und eine solche lateral variierende Helligkeit kann auch je nach Umfeldsituation variieren. Das bedeutet, dass je nach Teilbereich des Hologramms eine unterschiedliche Effizienz bei der Rekonstruktion beobachtet wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Deshalb besteht ein Bedarf für verbesserte Techniken im Zusammenhang mit holographisch optischen Elementen und der Rekonstruktion von Hologrammen. Insbesondere besteht ein Bedarf für Techniken, die eine effiziente Rekonstruktion von Hologrammen auch in praktischen Anwendungsfällen unter variierenden Umgebungsbedingungen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche beschreiben Ausführungsformen.
Ein System umfasst mindestens ein Substrat. Außerdem umfasst das System mindestens eine erste Schicht und mindestens eine zweite Schicht. Die mindestens eine erste Schicht ist auf dem mindestens einen Substrat aufgebracht. Die mindestens eine erste Schicht umfasst ein holographisches optisches Element. Die mindestens zweite Schicht ist auch auf dem mindestens einen Substrat aufgebracht. Jede der mindestens einen zweiten Schicht umfasst mindestens ein jeweiliges wärmeleitendes Element.
Bei Beleuchtung von Licht mit geeigneten Parametern (zum Beispiel Beleuchtungswinkel und Wellenlänge) können die holographisch optischen Elemente der mindestens einen ersten Schicht ein oder mehrere Hologramme rekonstruieren.
Dazu kann jedes holographisch optische Element eine Gitterstruktur aufweisen. Das holographisch optische Element kann in einer Volumengeometrie oder in einer Oberflächengeometrie ausgebildet sein; es sind hier unterschiedliche Techniken grundsätzlich vorbekannt, die beeinflussen, welche Dicke die Gitterstruktur aufweist. Beugung- und Interferenzeffekte können für die Rekonstruktion des Hologramms verwendet werden.
Das mindestens eine wärmeleitende Element kann eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die größer ist, als die Wärmeleitfähigkeit der mindestens einen ersten Schicht. Das bedeutet, dass das wärmeleitende Element Wärme vergleichsweise gut transportieren kann.
Das mindestens eine wärmeleitende Element kann als Wärmequelle oder Wärmesenke operieren. Die holographisch optischen Elemente können beheizt werden oder gekühlt werden. Das mindestens eine wärmeleitende Element kann also eine Temperaturstabilisierung für die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente der mindestens einen ersten Schicht bereitstellen.
Ein fotosensitives Material der mindestens einen ersten Schicht kann die Eigenschaft besitzen, dass es sich bei Änderung der Temperatur - das heißt einer Änderung der Umgebungstemperatur oder der Betriebstemperatur-verändert. Beispielsweise kann eine makroskopische Ausdehnung oder Kontraktion je nach Temperatur erfolgen. Dies bewirkt, dass sich eine Verschiebung des Maximums der Beugungseffizienz des holographisch optischen Elements zu unterschiedlichen Wellenlängen ergibt (Wellenlängen-Verschiebung; engl. wavelength shift).
Diese Wellenlängen-Verschiebung kann eine reduzierte Effizienz der Rekonstruktion eines entsprechenden Hologramms durch das holographische optische Element bewirken. Dies wird nachfolgend näher erläutert.
Die optische Funktion des holographisch optischen Elements wird mit Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich in das fotosensitive Material geschrieben, bei der Herstellung des holographisch optischen Elements. Dies erfolgt bei einer bestimmten Temperatur, welche unter Laborbedingungen typischerweise wohldefiniert ist. Weicht im Betrieb die Temperatur und/oder die Wellenlänge von den entsprechenden Bedingungen bei Herstellung des holographisch optischen Elements ab, wird die Effizienz der Rekonstruktion des Hologramms reduziert. Dies kann bewirkt werden durch eine Änderung des Strukturabstands bzw. der Periodizität einer optischen Gitterstruktur in Abhängigkeit von der Temperatur, wenn sich das Fotopolymer ausdehnt oder kontrahiert. Durch die Temperaturstabilisierung kann eine solche Reduktion der Effizienz des rekonstruierten Hologramms vermieden oder gelindert werden.
Wärmeleitende Elemente der mindestens einen zweiten Schicht können zum Beispiel Kohlenstoffröhren bzw. Kohlenstoff-Nanoröhren und/oder Nano-Silberdrähte umfassen.
Kohlenstoffröhren insb. Kohlenstoff-Nanoröhren sind z.B. beschrieben in Dresselhaus, Mildred S., et al. „Carbon nanotubes.“ The physics of fullerene-based and fullerenerelated materials. Springer, Dordrecht, 2000. 331-379; sowie Popov, Valentin N. „Carbon nanotubes: properties and application.“ Materials Science and Engineering: R: Reports 43.3 (2004): 61-102.
Nano-Silberdrähte sind z.B. beschrieben in: Tsuji, Takeshi, Norihisa Watanabe, and Masaharu Tsuji. „Laser induced morphology change of silver colloids: formation of nano-size wires.“ Applied surface science 211.1-4 (2003): 189-193.
Beispielsweise könnten wärmeleitende Elemente der mindestens einen zweiten Schicht metallische Leiter umfassen.
Es wäre denkbar, dass die ein oder mehreren wärmeleitenden Elemente der mindestens einen zweiten Schicht eine Wärmeleitfähigkeit aufweisen, die nicht kleiner als 1 W/Meter pro Kelvin ist. Beispielsweise könnten die ein oder mehreren wärmeleitenden Elemente Schichtwiderstände aufweisen, die im Bereich von 5 bis 50 Ohm/sq liegen. Bevorzugt kann der Schichtwiderstand 20 Ohm/sq betragen.
Werden zum Beispiel Kohlenstoffröhren oder Nano-Silberdrähte verwendet, so ist es möglich, den Schichtwiderstand über die Variation von Parametern im entsprechenden Herstellungsprozess flexibel einzustellen. Beispielsweise könnte eine entsprechende Dichte der Nanostrukturen erhöht oder verringert werden. Es wäre denkbar, dass die Durchmesser der entsprechenden Nanostrukturen größer oder kleiner gestaltet werden. Eine Variation der Ausrichtung der Nanostrukturen in Bezug auf eine bevorzugte Orientierung kann in der Größe eingestellt werden.
Derart kann ein effizientes Heizen oder Kühlen erfolgen, auch bei vergleichsweise dünnen zweiten Schichten. Wärme kann durch die wärmeleitenden Elemente effizient zugeführt oder abgeführt werden. Wenn die mindestens eine zweite Schicht vergleichsweise dünn ausgebildet ist, kann eine optische Transparenz gewährleistet sein, so dass eine optische Funktionalität nicht oder nur geringfügig eingeschränkt wird.
Beispielsweise könnte ein Durchmesser von Nano-Silberdrähten kontrollierbar herstellbar sein und beispielsweise in einem Bereich von ca. 10 nm bis einige 100 nm liegen. Eine typische Länge von Nano-Silberdrähten kann zum Beispiel im Bereich von 10 bis 100 µm liegen.
Die Nano-Silberdrähte können ein Netzwerk ausbilden, das heißt eine Leitfähigkeit auf eine Längenskala bereitstellen, die wesentlich größer ist, als die Länge der Nano-Silberdrähte selbst. Entsprechendes gilt auch für Kohlenstoff-Nanoröhrchen.
Wenn die mindestens eine zweite Schicht jeweils als Folie ausgebildet ist, so ist es möglich, dass die wärmeleitenden Elemente der mindestens einen zweiten Schicht und/oder Elektroden als Stromzu-/ableitung als flexible bzw. elastische Schaltung auf der jeweiligen Folie ausgebildet sind.
Beispielsweise könnte eine solche flexible elektrische Schaltung mehrere separat schaltbare Bereiche aufweisen. Dies könnte durch eine segmentierte Anordnung mehrerer dielektrischer Schichten oder Elektroden erfolgen. Eine Spannungszufuhr zu den unterschiedlichen dielektrischen Schichten könnte über optisch transparente Leiterbahnen als Elektroden erfolgen.
Eine aktive Temperaturstabilisierung und eine passive Temperaturstabilisierung können je nach Implementierungsvariante umgesetzt werden.
Als allgemeine Regel wäre es denkbar, dass das wärmeleitende Element oder die wärmeleitenden Elemente aktiv oder passiv betrieben werden.
So wäre es zum Beispiel denkbar, dass das System ferner eine Wärmesenke aufweist. Diese Wärmesenke könnte zum Beispiel zumindest teilweise entlang des Umfangs der mindestens einen zweiten Schicht angeordnet sein und mit den wärmeleitenden Elementen der mindestens einen zweiten Schicht thermisch gekoppelt sein.
Dies bedeutet also, dass es möglich wäre, einen Wärmestrom weg von den holographisch optischen Elementen der mindestens einen ersten Schicht zur Wärmesenke mittels den wärmeleitenden Elementen der mindestens einen zweiten Schicht zu implementieren. Wärme kann also von den holographisch optischen Elementen abgeleitet werden, wodurch besonders hohe Temperaturspitzen vermieden werden und eine Kühlung bereitgestellt werden kann. Elektroden zur Zuführung und Abführung eines Heizstroms sind in einer solchen Implementierungsvariante nicht erforderlich. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau. Die Transparenz des entsprechenden Schichtstapels kann vergleichsweise wenig beeinträchtigt werden, weil keine Elektroden notwendig sind.
Beispielsweise wäre es denkbar, dass die Wärmesenke einen Fluidkanal umfasst. Der Fluidkanal kann eingerichtet sein, um ein Fluid zu führen.
Beispielsweise wäre es in einer Variante denkbar, dass die mindestens eine zweite Schicht von Umgebungsluft umströmt wird. Es wäre auch denkbar, dass das Fluid aktiv im Fluidkanal zirkuliert wird. Beispielsweise wäre es denkbar, dass das System eine Pumpe umfasst. Diese kann dann eingerichtet sein, um das Fluid im Fluidkanal zu zirkulieren.
Das wärmeleitende Element der mindestens einen zweiten Schicht kann auch als aktives elektrisches Heizelement ausgebildet werden. Das bedeutet, ein angelegter elektrischer Strom kann durch das Heizelement in Wärme gewandelt werden. Eine aktive Temperaturstabilisierung wird dadurch ermöglicht.
Beispielsweise könnte das System mindestens ein Paar von Elektroden aufweisen. Diese können eingerichtet sein, um einen elektrischen Kontakt zwischen den elektrischen Heizelementen und einer Stromquelle herzustellen. Die Elektroden können also zur Zuführung oder Abführung von Strom zu und weg von den wärmeleitenden Elementen dienen. Über den Widerstand der elektrischen Heizelemente kann dann Wärme erzeugt werden, um die mindestens eine erste Schicht zu heizen. Es wäre also möglich, dass sich die Elektroden entlang der mindestens einen zweiten Schicht erstrecken, zumindest entlang eines Teilabschnitts. Derart kann ein Stromfluss senkrecht zur zweiten Schicht ermöglicht werden. Beispielsweise könnte eine Vorzugsrichtung der Heizelemente - beispielsweise eine Richtung entlang derer, zumindest im Mittel, Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Silber-Nanodrähte ausgerichtet sind - senkrecht zur einer Erstreckungsebene der Elektroden angeordnet sein. Eine solche Vorzugsrichtung kann durch einen entsprechenden Symmetriebruch von ein oder mehreren Parametern bei der Herstellung erreicht werden (zum Beispiel durch ein ordnendes magnetisches Feld oder einen Temperaturgradienten usw.).
Die Elektroden können eine optische Transmittivität von nicht weniger als 80% oder nicht weniger als 90% im sichtbaren Spektrum aufweisen.
Beispielsweise wäre es denkbar, dass das System mehrere Paare von Elektroden umfasst, welche getrennt schaltbar sind. Diese mehreren Paare von Elektroden können eingerichtet sein, um jeweils den elektrischen Kontakt zwischen der Stromquelle und unterschiedlichen elektrischen Heizelementen der elektrischen Heizelemente der mindestens einen zweiten Schicht herzustellen.
Durch die getrennt schaltbaren Elektroden ist es möglich, eine lokal unterschiedliche Erwärmung in der mindestens einen ersten Schicht erreichen. Beispielsweise könnten lateral - das heißt entlang der mindestens einen ersten Schicht - versetzte Bereiche der mindestens einen ersten Schicht unterschiedlich stark beheizt werden, je nachdem welches oder welche der mehreren Paare von Elektroden „angeschaltet“ oder „ausgeschaltet“ - d.h. mit Strom beaufschlagt - ist oder sind. Durch eine solche lokale Einstellung der Temperatur können gezielt optische Eigenschaften der verschiedenen Hologramme beeinflusst werden. Manchmal kann es außerdem vorkommen, dass Hologramme lokal rekonstruiert werden; das bedeutet, dass von einer entsprechenden Lichtquelle jeweils nur Teilbereiche der mindestens einen ersten Schicht beleuchtet werden, beispielsweise um unterschiedliche Motive zu zeigen; entsprechend könnte eine Temperaturstabilisierung jeweils lediglich für die optisch aktiven Teilbereiche erfolgen.
In manchen Beispielen wäre es denkbar, dass das System eingerichtet ist, um eine intelligente Steuerung der Beheizung der mindestens einen Schicht zu implementieren, d.h. es kann eine aktive intelligente Temperaturstabilisierung ermöglicht werden. Beispielsweise könnte das System einen Temperaturfühler und eine Stromquelle und eine Steuerung umfassen. Die Steuerung kann dann eingerichtet sein, um einen Stromfluss der Stromquelle durch die elektrischen Heizelemente (das heißt über das mindestens eine Paar von Elektroden) basierend auf einem Temperaturmesswert des Temperaturfühlers einzustellen.
Wenn also zum Beispiel der Temperaturmesswert eine geringere Temperatur indiziert, dann kann ein größerer Stromfluss verwendet werden. Wenn der Temperaturmesswert hingegen eine geringere Temperatur indiziert, kann ein geringerer Stromfluss, bis hin zu Null, verwendet werden. Derart kann die Temperaturstabilisierung in Bezug auf einen Sollwert erreicht werden. Eine aktive Regelung mittels eines Regelkreises kann implementiert werden.
Die Steuerung kann dabei insbesondere eingerichtet sein, um den Stromfluss basierend auf einer vorgegebenen Solltemperatur einzustellen.
Die Solltemperatur kann dabei so gewählt sein, dass die Beugungseffizienz der optischen Gitterstruktur der ein oder mehreren holographisch optischen Elemente bei der Solltemperatur für einen vorbestimmten Wellenlängenbereich von gebeugtem Licht ein Maximum aufweist. Das bedeutet, dass eine Rekonstruktion des Hologramms durch Verwendung der Temperaturstabilisierung besonders effizient implementiert werden kann. Es geht wenig Licht verloren, das nicht zu Rekonstruktion des Hologramms verwendet wird.
Das System kann auch eine Lichtquelle aufweisen. Die Lichtquelle kann eingerichtet sein, um Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich zur Rekonstruktion eines Hologramms auf die holographisch optischen Elemente der mindestens einen ersten Schicht auszusenden. Das bedeutet, dass die Solltemperatur so gewählt sein kann, dass in dem vorbestimmten Wellenlängenbereich - der durch die Lichtquelle definiert ist - die Beugungseffizienz das Maximum aufweist.
Ein Strukturabstand einer optischen Gitterstruktur der ein oder mehreren holographisch optischen Elemente kann bei der Solltemperatur einer Wellenlänge des von der Lichtquelle ausgesendeten Lichts entsprechen. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass das Polymermaterial, welches die optische Gitterstruktur implementiert, bei Erwärmung eine Ausdehnung erfahren kann und bei Abkühlung eine Kontraktion erfahren kann; so dass sich der Strukturabstand der optischen Gitterstruktur als Funktion der Temperatur verändert. Eine besonders effiziente Beugung kann beispielsweise dann erreicht werden, wenn der Strukturabstand der Wellenlänge des Lichts entspricht. Entsprechende kann die Solltemperatur gewählt werden.
Es ist möglich, dass die wärmeleitenden Elemente der mindestens einen zweiten Schicht eine lateral entlang der jeweiligen zweiten Schicht variierende Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Das bedeutet, dass die mindestens eine zweite Schicht in manchen Abschnitten oder Bereichen der mindestens einen zweiten Schicht eine große Wärmeleitfähigkeit aufweisen kann, während in anderen Abschnitten oder Bereichen der mindestens einen zweiten Schicht eine vergleichsweise geringe Wärmeleitfähigkeit vorliegt.
Zum Beispiel könnte eine solche lateral strukturierte Wärmeleitfähigkeit durch eine entsprechende „in-plane“ Variation von Herstellungsparametern entsprechender leitender Elemente, beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Silber-Nanodrähte, erzielt werden. Beispielsweise wäre es denkbar, dass eine Dichte von Kohlenstoff-Nanoröhrchen in oder von Silber-Nanodrähten lateral variiert, wodurch die Wärmeleitfähigkeit lateral strukturiert werden kann. Auch der Durchmesser solche Strukturen könnte lateral variiert werden, um nur zwei Beispiele von möglichen mikroskopischen Parametern, die eine entsprechende Einstellung ermöglichen, zu geben.
Beispielsweise könnte eine solche laterale Variation der Temperaturstabilisierung dadurch erreicht werden, dass unterschiedliche wärmeleitende Elemente der mindestens einen zweiten Schicht an unterschiedlichen lateralen Bereichen der mindestens einen zweiten Schicht angeordnet sind. Beispielsweise könnten unterschiedliche zweite Schichten jeweils wärmeleitende Elemente an unterschiedlichen lateralen Bereichen in Bezug auf die mindestens eine erste Schicht aufweisen.
In den verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen können optisch klare Klebstoffe (engl. optical clear adhesive) verwendet werden, um die unterschiedlichen Schichten aneinander anzubringen. Dadurch kann eine Transparenz der entsprechenden Struktur sichergestellt werden, was unterschiedliche Anwendungsgebiete - beispielsweise Head-Up-Displays - ermöglicht.
Die holographisch optischen Elemente der mindestens einen ersten Schicht könnten ein oder mehrere Hologramme in Reflexionsgeometrie erzeugen. Das bedeutet also, dass das Licht von der Lichtquelle von einer Seite auf die mindestens eine erste Schicht auftrifft; und dann das Licht auch auf diese Seite reflektiert wird, wobei das Hologramm dann in einem Volumenbereich angrenzend an diese Seite rekonstruiert werden kann.
Beispielsweise wäre es möglich, dass das mindestens eine Substrat ein erstes Substrat für die mindestens eine erste Schicht umfasst, sowie ein zweites Substrat für die mindestens eine zweite Schicht. Es wäre aber auch denkbar, dass das mindestens eine Substrat ein gemeinsames Substrat für sowohl die mindestens eine erste Schicht, wie auch die mindestens eine zweite Schicht umfasst.
Es wäre denkbar, dass das mindestens eine Substrat aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial gefertigt ist. Beispielsweise könnte ein Halbleitermaterial verwendet werden, welches eine Bandlücke aufweist, die größer ist als die Energie von Photonen im sichtbaren Spektrum, um derart eine optische Transparenz zu ermöglichen. Das mindestens eine Substrat könnte alternativ oder zusätzlich als Folie ausgebildet sein. Beispielsweise könnte das mindestens eine Substrat auf Polymer-Basis gefertigt sein.
Die mindestens eine erste Schicht könnte zum Beispiel aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial gefertigt sein. Beispielsweise könnte ein Halbleitermaterial verwendet werden, welches eine Bandlücke aufweist, die größer ist als die Energie von Photonen im sichtbaren Spektrum, um derart eine optische Transparenz zu ermöglichen. Die mindestens eine erste Schicht kann auf Polymer-Basis hergestellt sein. Die mindestens eine erste Schicht könnte zum Beispiel ein Fotopolymer umfassen. Zum Beispiel könnte die mindestens eine erste Schicht mehrere erste Schichten umfassen. Solche mehrere erste Schichten können als Folienstapel ausgebildet sein. Zum Beispiel könnten die mehreren ersten Schichten in einem Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess hergestellt werden.
Die mindestens eine zweite Schicht könnte zum Beispiel aus Silizium oder einem anderen Halbleitermaterial gefertigt sein. Beispielsweise könnte ein Halbleitermaterial verwendet werden, welches eine Bandlücke aufweist, die größer ist als die Energie von Photonen im sichtbaren Spektrum, um derart eine optische Transparenz zu ermöglichen. Die mindestens eine zweite Schicht kann auf Polymer-Basis hergestellt sein.
Bei Verwendung von Folien für die mindestens eine zweite Schicht können Techniken im Zusammenhang mit flexiblen/elastischen Schaltkreisen und/oder gedruckten Schaltkreisen eingesetzt werden.
Die mindestens eine erste Schicht könnte mehrere erste Schichten in einem entsprechenden Schichtstapel umfassen. Dieser Schichtstapel der mehreren ersten Schichten kann mittels eines optisch klaren Klebstoffs an der mindestens einen zweiten Schicht angebracht sein. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die mindestens eine zweite Schicht mehrere zweite Schichten in einem entsprechenden Schichtstapel umfassen und dieser Schichtstapel kann an der mindestens einen ersten Schicht über einen optisch klaren Klebstoff angebracht sein.
Es sind unterschiedliche Anwendungsszenarien für ein entsprechendes System denkbar. Beispielsweise könnte ein entsprechendes System in einen Spiegel integriert sein, beispielsweise einen Spiegel für Verkaufsflächen. Es wären auch Automobil-Anwendungsszenarien denkbar. Beispielsweise könnte ein entsprechendes System für Head-Up-Display verwendet werden, welches zum Beispiel in einer Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs oder eine andere, im Sichtfeld des Fahrers platzierte Scheibe integriert sein kann. Allgemein formuliert kann das System in einen optischen Aufbau integriert sein. Beispielsweise müsste ein Benutzer nicht zwangsläufig durch das System hindurchschauen (in „Durchsichtgeometrie“), sondern die Temperaturstabilisierung am System führt zur Manipulation des gesamten optischen Aufbaus. Es sind unterschiedliche Techniken denkbar, um ein System, wie voranstehend beschrieben, herzustellen. Beispielsweise wäre es bei Folien-basierten Systemen - das heißt zumindest eine der mindestens einen ersten Schicht und/oder zumindest eine der mindestens einen zweiten Schicht wird als Folie mit Elastizität implementiert - denkbar, einen Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess zu verwenden.
Beispielsweise könnte die mindestens eine erste Schicht in einem ersten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess hergestellt werden und die mindestens eine zweite Schicht könnte in einem zweiten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess hergestellt werden, der getrennt vom ersten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess durchgeführt wird. Das bedeutet also, dass die mindestens eine erste Schicht zu einem ersten Zeitpunkt hergestellt werden kann, der verschieden sein kann von einem zweiten Zeitpunkt, zu dem die mindestens eine zweite Schicht hergestellt wird. Eine räumlich getrennte Herstellung wäre denkbar. In jedem Fall können unterschiedliche Fertigungsprozesse verwendet werden, das heißt die Bewegung von Rollen im ersten und zweiten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess kann separat gesteuert werden. Nach Beendigung des ersten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozesses sowie nach Beendigung des zweiten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozesses kann dann die mindestens eine erste Schicht mit der mindestens einen zweiten Schicht verbunden werden, zum Beispiel mittels eines Klebstoffes, insbesondere eines optisch klaren Klebstoffs.
Durch die Verwendung getrennter Fertigungsprozesse kann eine besondere Flexibilität und der Herstellung des Systems gewährleistet werden, sowohl logistisch, wie auch betreffend die Vielfalt der möglichen Implementierungsvarianten.
In einem weiteren Beispiel wäre es denkbar, dass die mindestens eine erste Schicht und die mindestens eine zweite Schicht in einem gemeinsamen Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess hergestellt werden. Das bedeutet, dass die Bewegung der Rollen zur Herstellung der mindestens einen ersten Schicht und zur Herstellung der mindestens einen zweiten Schicht gemeinsam gesteuert wird. Eine solche Strategie zur Herstellung kann eine besonders kurze Fertigungsdauer und eine effiziente Fertigung ermöglichen.
Ein Verfahren zur Temperaturstabilisierung von ein oder mehreren holographisch optischen Elementen wird offenbart. Die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente sind dabei in mindestens einer Schicht ausgebildet. Ein elektrisches Heizelement ist angrenzend an diese mindestens eine erste Schicht angeordnet, das heißt in thermischen Kontakt mit der mindestens einen ersten Schicht. Das Verfahren umfasst das Einstellen eines Stromflusses einer Stromquelle durch das elektrische Heizelement basierend auf einem Temperaturmesswert eines Temperaturfühlers, welcher in einer Umgebung der mindestens einen Schicht angeordnet ist.
Dadurch kann eine aktive Temperaturstabilisierung erfolgen. Insbesondere kann erreicht werden, dass eine hohe Beugungseffizienz bei einer Solltemperatur bei der Rekonstruktion eines Hologramms durch die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente erzielt wird.
Der Stromfluss kann zum Beispiel basierend auf einer Solltemperatur eingestellt werden.
Eine Beugungseffizienz einer optischen Gitterstruktur der ein oder mehreren holographisch optischen Elemente kann bei der Solltemperatur für einen vorbestimmten Wellenlängenbereich von Licht ein Maximum aufweisen.
Dieser vorbestimmte Wellenlängenbereich kann einem Wellenlängenbereich entsprechen, bei dem eine Lichtquelle Licht auf die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente aussendet, um derart ein Hologramm zu rekonstruieren.
Manchmal kann eine solche Lichtquelle auch eine Abhängigkeit der Wellenlänge des Lichts von der Temperatur aufweisen, das heißt die Lichtquelle kann eine Abhängigkeit der emittierten Wellenlänge von der Temperatur (d.h. einen Temperaturgang) aufweisen.
Dabei wäre es denkbar, dass eine entsprechende Regelung einer aktiven Temperaturstabilisierung auch diesen Temperaturgang der Lichtquelle berücksichtigt.
Beispielsweise wäre es denkbar, dass das Verfahren das Einstellen der Solltemperatur basierend auf dem Temperaturmesswert oder einem weiteren Temperaturmesswert eines weiteren Temperaturfühlers umfasst, wobei der weitere Temperaturfühler in einer Umgebung der Lichtquelle angeordnet ist, die das Licht auf die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente aussendet. Die Solltemperatur kann ferner basierend auf einem vorgegebenen Temperaturgang der Wellenlänge des Lichts eingestellt werden. Derart kann also die Solltemperatur eine Temperaturabhängigkeit aufweisen, um derart den Temperaturgang der Lichtquelle zu kompensieren.
Der Temperaturgang könnte zum Beispiel in einer Nachschlagetabelle hinterlegt sein oder parametrisiert als Funktion hinterlegt sein.
Die Solltemperatur könnte alternativ oder zusätzlich basierend auf einem Messwert für eine Emissionswellenlänge des Lichts, das von der Lichtquelle ausgesendet wird, eingestellt werden. Wird also zum Beispiel eine Verschiebung der Wellenlänge des von der Lichtquelle ausgesendeten Lichts durch ein entsprechendes Spektrometer beobachtet, so könnte die Solltemperatur entsprechende justiert werden, um einer maximale Beugungseffizienz in dem entsprechenden Wellenlängenbereich zu erzielen.
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.
Figurenliste

1 illustriert schematisch ein System umfassend mehrere Schichtstapel gemäß verschiedenen Beispielen.
2 illustriert schematisch mehrere Elektroden, um lateral variierende Heizströme in Heizelemente einzuspeisen.
3 illustriert schematisch ein System umfassend mehrere Schichtstapel sowie einen Temperaturfühler, eine Steuerung und eine Stromquelle gemäß verschiedenen Beispielen.
4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.
5 illustriert schematisch die Abhängigkeit einer Beugungseffizienz eines holographisch optischen Elements von der Temperatur für einen vorbestimmten Wellenlängenbereich gemäß verschiedenen Beispielen.
6 illustriert schematisch ein wärmeleitendes Element und eine Temperatursenke gemäß verschiedenen Beispielen.
7 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen eines Systems gemäß verschiedenen Beispielen.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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.
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. In den Figuren dargestellte Verbindungen und Kopplungen zwischen funktionellen Einheiten und Elementen können auch als indirekte Verbindung oder Kopplung implementiert werden. Eine Verbindung oder Kopplung kann drahtgebunden oder drahtlos implementiert sein. Funktionale Einheiten können als Hardware, Software oder eine Kombination aus Hardware und Software implementiert werden.
Nachfolgend werden Techniken beschrieben, die die Rekonstruktion von Hologrammen mit hoher Güte ermöglichen. Es werden entsprechende optische Systeme offenbart. Die Hologramme werden durch holographisch optische Elemente rekonstruiert. Holographisch optische Elemente können als Volumen-Struktur oder OberflächenStruktur ausgebildet sein. Holographisch optische Elemente können durch optische Gitterstrukturen implementiert werden. Die optischen Gitterstrukturen können durch eine lokale Variation des Brechungsindex in einem Polymermaterial implementiert sein.
Gemäß verschiedenen hierin beschriebenen Beispielen erfolgt eine Temperaturstabilisierung der Temperatur von ein oder mehreren holographisch optischen Elemente. Dies kann aktiv durch Heizen erfolgen. Es wäre auch denkbar, die Temperaturstabilisierung durch passives Ableiten von Wärme hin zu einer Wärmesenke zu ermöglichen. In jedem Fall werden wärmeleitende Elemente verwendet, die benachbart zu ein oder mehreren holographisch optischen Elementen angeordnet sind, das heißt thermisch gekoppelt. Diese wärmeleitenden Elemente können zum Beispiel als Kohlenstoffröhren oder Nano-Silberdrähte ausgebildet sein.
1 illustriert schematisch ein System 50. Das System 50 weist einen ersten Schichtstapel 70 auf. Der erste Schichtstapel 70 umfasst ein erstes Substrat 71 und zwei Schichten 72, 73 (diese können auch als „erste Schichten 72, 73“ bezeichnet werden). Die beiden Schichten 72, 73 implementieren jeweils ein holographisch optisches Element 181 (in 1 im oberen Inset für die Schicht 72 dargestellt; dort ist die Gitterstruktur, die durch die Brechungsindex-Modulation erhalten wird, ersichtlich).
Das System 50 weist auch einen zweiten Schichtstapel 80 auf. Dieser umfasst ein entsprechendes Substrat 81 und zwei entsprechende Schichten 82, 83 (diese können auch als „zweite Schichten 82, 83“ bezeichnet werden), auf denen jeweils Elektroden 87, 88 angebracht sind.
Die Schichten 72, 73, 82, 83 könnten jeweils als Folien ausgebildet sein.
Die Schichten 82, 83 weisen jeweils wärmeleitende Elemente 185 auf, beispielsweise Kohlenstoff-Nanoröhrchen oder Nano-Silberdrähte (vgl. unteres Inset in 1). Diese können ein Netzwerk ausbilden, so dass die entsprechende Schicht 82, 83 wärmeleitende ist bzw. auch elektrischen Strom leiten kann, zwischen den Elektroden 87, 88.
Die wärmeleitenden Elemente 185 können Strom führen, der über die Elektroden 87, 88 von einer Stromquelle eingespeist wird. Der Strom fließt dann über die Schicht 82 zwischen den Elektroden 87, 88; die Schicht 83 dient der thermischen Anbindung der Schicht 82 and den Schichtstapel 70. Insoweit können die wärmeleitenden Elemente 185 im dargestellten Beispiel der 1 auch als Heizelemente bezeichnet werden.
Allgemein gilt aber, dass die Elektroden 87, 88 optional sind; die wärmeleitenden Elemente 185 könnten auch zur passiven Temperaturstabilisierung durch Ableitung von Wärme verwendet werden, ohne dass ein Stromfluss zum Heizen notwendig wäre.
Der Schichtstapel 70 ist am Schichtstapel 80 über einen optisch klaren Klebstoff 61 angebracht. Derart wird erreicht, dass einerseits ein Kontakt zwischen den beiden Schichtstapel 70, 80 hergestellt wird; und weiterhin die optische Transparenz des Systems 50 nur geringfügig beeinflusst wird.
Die Elektroden 87, 88 werden entlang der Schichten 82, 83 nach außen hin zum Rand geführt. Die Elektroden 87, 88 sind vorzugsweise dünn - das heißt, mit geringer Abmessung entlang der Z-Richtung - ausgebildet und nahezu optisch transparent. Die Elektroden 87, 88 können zum Beispiel als flexible Schaltung auf einer Folie ausgebildet werden.
Die Elektroden 87, 88 erstrecken sich in der X-Y-Ebene - das heißt lateral in Bezug auf die verschiedenen Schichten 71-73 sowie 81-83. Es wäre denkbar, dass die Elektroden 87, 88 lateral segmentiert hergestellt werden, das heißt dass einzelne Teilbereiche in der X-Y-Ebene abweichend temperiert werden können. Ein entsprechendes Szenario ist in 2 illustriert, wo in der X-Y-Ebene unterschiedliche Elektroden 87-1 - 87-4 verwendet werden, die separat geschaltet werden können und damit unterschiedliche Heizelemente adressieren. Gegenelektroden könnten entsprechend lateral strukturiert sein (diese Gegenelektroden sind nicht dargestellt).
Die in 1 und 2 gezeigte Anordnung ist nur beispielhaft zu verstehen. Verschiedene Modifikationen sind denkbar. Beispielsweise wäre es - wie obenstehend erläutert - möglich, eine passive Temperaturstabilisierung ohne Elektroden 87, 88 vorzusehen. Beispielsweise wäre auch folgende Schichtabfolge denkbar: (i) Trägersubstrat; (ii) erste Elektrode; (iii) Schicht mit wärmeleitenden Elementen; (iv) zweite Elektrode; (v) optisch klarer Klebstoff; (vi) ein oder mehrere Schichten, die jeweils ein holographisch optisches Element ausbilden. Dabei wird nur ein einzelnes Substrat verwendet, sowohl für die Schicht mit den wärmeleitenden Elementen und ein oder mehrere Schichten mit holographisch optischen Elementen (während in 1 zwei Substrate für den HOE-Schichtstapel 70 und den temperaturstabilisierenden Schichtstapel 80 verwendet werden).
Ähnlich zu solchen Variationen betreffend die Ausbildung und Anordnung der verschiedenen Schichten können auch unterschiedliche Fertigungsprozesse und Herstellungsverfahren verwendet werden. Beispielsweise wäre es möglich in dem genannten Beispiel die Schichten 1-5 gemeinsam herzustellen und als Basis für die Lamination mit der Schicht 6 zu nutzen.
Eine weitere Variation beträfe die Implementierung einer lateral in der X-Y-Ebene variierenden Wärmeleitfähigkeit. Beispielsweise könnten unterschiedliche Typen von wärmeleitenden Elementen in unterschiedlichen Positionen in der X-Y-Ebene in den Schichten 82, 83 ausgebildet werden. Derart kann eine lateral variierende Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt werden.
Beispielsweise könnte das optische System aus 1 für ein Head-Up-Display verwendet werden. Dabei kann Umgebungslicht aus einer Umgebung des Fahrzeugs zunächst den Schichtstapel 80 und anschließend in Schichtstapel 70 durchlaufen, um derart zum Auge eines Betrachters zu gelangen. Licht einer Lichtquelle kann in den entsprechenden optischen Pfad eingespiegelt werden, indem es durch die holographisch optischen Elemente, die durch die Schichten 72, 73 ausgebildet werden, reflektiert wird (Reflexionsgeometrie).
3 illustriert Aspekte in Bezug auf das System 50. Im Beispiel der 3 umfasst das System 50 einen Temperaturfühler 211, der im thermischen Umfeld des Schichtstapels 70 angeordnet ist und also einen Temperaturmesswert bereitstellt, der indikativ für die Temperatur in den Schichten 72, 73, die die holographisch optischen Elemente ausbilden, ist. Eine Steuerung 212 ist vorgesehen, die eingerichtet ist, um einen Stromfluss einer Stromquelle 213 durch die Elektroden 87, 88 - und damit durch entsprechende Heizelemente, die durch die wärmeleitenden Elemente in den jeweils adressierten Schichten 82, 83 ausgebildet werden - basierend auf dem Temperaturmesswert einzustellen. Die Steuerung könnte zum Beispiel durch Programmcode implementiert werden, der von einem Prozessor aus einem Speicher geladen und dann ausgeführt wird. Die Steuerung könnte auch als applikationsspezifischer integrierter Schaltkreis implementiert werden. Beispielsweise kann der Stromfluss basierend auf einer vorgegebenen Solltemperatur eingestellt werden. Derart kann eine aktive Temperaturstabilisierung erreicht werden. Ein entsprechendes Verfahren zur aktiven Temperaturstabilisierung ist auch im Zusammenhang mit 4 erläutert.
4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur aktiven Temperaturstabilisierung von ein oder mehreren holographisch optischen Elementen. Beispielsweise könnten holographisch optischen Elemente, die in den Schichten 71, 72 des Schichtstapels 70 des optischen Systems 50 gemäß 1 bis 3 ausgebildet sind, Temperatur-stabilisiert werden. Es könnten aber auch andere Architekturen von optischen Systemen von den in Zusammenhang mit 4 offenbarten Techniken zur aktiven Temperaturstabilisierung profitieren.
4 kann von einer Steuerung ausgeführt werden, beispielsweise von einem Prozessor, der Programmcode aus einem Speicher lädt und diesen dann ausführt. Beispielsweise könnte das Verfahren der 4 von der Steuerung 212 aus 3 ausgeführt werden.
In Box 3105 wird ein Temperaturmesswert von einem Temperaturfühler erhalten. Dies indiziert eine Ist-Temperatur von ein oder mehreren holographisch optischen Elementen.
Dann erfolgt in Box 3110 das Einstellen eines Stromflusses einer Stromquelle durch ein elektrisches Heizelement, welches angrenzend an eine entsprechende Schicht, welche die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente ausbildet, angeordnet ist. Dies erfolgt basierend auf dem Temperaturmesswert aus Box 3105. Beispielsweise kann eine Solltemperatur berücksichtigt werden.
Dadurch kann die Beugungseffizienz, die durch die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente erzielt wird, maximiert werden. Beispielsweise zeigt 5 die Abhängigkeit der Beugungseffizienz 250 von der Temperatur, für einen bestimmten Wellenlängenbereich, beispielsweise denjenigen Wellenlängenbereich, in welchem eine Lichtquelle Licht zur Rekonstruktion des Hologramms durch die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente aussendet. In 5 ist gezeigt, dass die Beugungseffizienz 250 ein Maximum 251 aufweist (für Licht einer bestimmten Wellenlänge bzw. in einem bestimmten Wellenlängenbereich); die Solltemperatur kann entsprechend gewählt sein. Dort kann beispielsweise ein Strukturabstand einer periodischen Struktur, die das holographisch optische Element ausbildet (vergleiche 1), der Wellenlänge des Lichts entsprechen.
Dabei ist es nicht in allen Varianten erforderlich, dass eine aktive Temperaturstabilisierung erfolgt, beispielsweise durch einen Regelkreis, der einen Heizstrom durch Heizelemente basierend auf einer Abweichung zwischen einer IST-Temperatur und einer Solltemperatur einstellt, wie voranstehend beschrieben. Es wären auch Techniken zur passiven Temperaturstabilisierung denkbar. Ein entsprechendes Beispiel ist in 6 gezeigt.
6 illustriert schematisch die Schicht 82 mit wärmeleitenden Elementen 185 (nicht gezeigt). Dort ist ersichtlich, dass eine Wärmesenke 110 die Schicht 82 umgibt. Das bedeutet, dass die wärmeleitenden Elemente 185 Wärme hin zu einem Umfang der Schicht 82 und damit hin zur Wärmesenke 110 abführen kann.
Die Wärmesenke könnte zum Beispiel als Fluidkanal ausgebildet sein, der eingerichtet ist, um ein Fluid zu führen. Das Fluid könnte von einer Pumpe zirkuliert werden. In einem solchen Szenario mit Wärmesenke entwickelt sich ein Temperaturgradient hin zum Umfang des wärmeleitenden Elements 382. In einem solchen Szenario, in dem kein Heizstrom verwendet wird, kann eine Anbindung an eine externe Stromquelle über entsprechende Elektroden entbehrlich sein. Das kann insbesondere für die Integration in bestimmte optische Anordnungen, beispielsweise in einer Kraftfahrzeug-Frontscheibe, hilfreich sein.
7 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Herstellungsverfahrens, um optische Systeme zu erhalten, die temperaturstabilisierte holographisch optische Elemente beinhalten.
In Box 3005 wird ein HOE-Schichtstapel hergestellt, der mindestens eine erste Schicht umfasst, wobei jede der mindestens einen ersten Schicht ein entsprechendes holographisch optisches Element ausbildet. Box 3005 könnte in einem entsprechenden Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess implementiert werden.
In Box 3010 wird ein temperaturstabilisierender Schichtstapel hergestellt, der ein oder mehrere Schichten umfasst, die wärmeleitenden Elemente beinhalten. Der temperaturstabilisierende Schichtstapel könnte auch ein oder mehrere Paare von Elektronen aufweisen, um derart einen Heizstrom in die wärmeleitenden Elemente einzuspeisen. Box 3010 könnte in einem entsprechenden Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess implementiert werden.
Wenn Box 3005 und Box 3010 in getrennten Fertigungsprozessen implementiert werden, so kann anschließend in Box 3015 ein Verbinden der entsprechenden Schichtstapel miteinander - beispielsweise mittels eines optisch klaren Klebstoffes - erfolgen.
Manchmal wäre es denkbar, dass Box 3005 und Box 3010 gemeinsam implementiert werden, d.h. in einen gemeinsamen Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess. In einem solchen Szenario kann eine Verbindung gemäß Box 3015 automatisch im Rahmen des gemeinsamen Fertigungsprozesses erfolgen.
Durch solche hierin beschriebenen Techniken kann die Temperierung eines holographisch optischen Elements ermöglicht werden, das heißt ein Schwankungsbereich der Temperatur im holographisch optischen Element beim typischen Betrieb kann reduziert werden. Dadurch kann die Beugungseffizienz maximiert werden. Das bedeutet, dass das von einer Lichtquelle ausgesendete Licht, welches zur Rekonstruktion eines Hologramms verwendet wird, zu einem vergleichsweise großen Anteil zur Rekonstruktion des Hologramms beiträgt, bzw. Verluste minimiert werden.
Solche Techniken können zum Beispiel insbesondere bei Anwendungen im Automobil, etwa Head-Up-Displays, hilfreich sein. Dies liegt daran, dass bei Automobil-Anwendungen große Bereiche für die Betriebstemperatur-zum Beispiel von minus 20 °C bis plus 70 °C - unterstützt werden sollen. Das bedeutet, dass gegenüber einer Temperatur, die bei Herstellung einer optischen Gitterstruktur des holographisch optischen Elements vorlag - zum Beispiel 25 °C - ein Schwankungsbereich von plus/minus 45K auftreten kann. Um eine entsprechende Wellenlängen-Verschiebung zu reduzieren, kann die aktive oder passive Temperaturstabilisierung, wie voranstehend offenbart, verwendet werden.
Es wurden insbesondere die folgenden Beispiele beschrieben:

BEISPIEL 1. System (50), das umfasst:
- - mindestens ein Substrat (71, 81),
- - mindestens eine erste Schicht (72, 73), die auf dem mindestens einen Substrat (71, 81) aufgebracht ist, wobei jede der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) ein jeweiliges holographisches optisches Element umfasst, und
- - mindestens eine zweite Schicht (82, 83), die auf dem mindestens einen Substrat (71, 81) aufgebracht ist, wobei jede der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) mindestens ein jeweiliges wärmeleitendes Element (185) umfasst.
BEISPIEL 2. System (50) nach Beispiel 1, wobei die wärmeleitenden Elemente (185) der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) zumindest eines von Kohlenstoffröhren oder Nanosilberdrähten umfassen.
BEISPIEL 3. System (50) nach Beispiel 1 oder 2, wobei die wärmeleitenden Elemente (185) der mindestens einen zweiten Schicht metallische Leiter umfassen, und/oder wobei das wärmeleitende Element eine Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als 1 W/m/K aufweist.
BEISPIEL 4. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei jede der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) als Folie ausgebildet ist, wobei die wärmeleitenden Elemente der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) und/oder Elektroden zur elektrischen Kontaktierung der wärmeleitenden Elemente (185) als flexible Schaltung auf der jeweiligen Folie ausgebildet sind.
BEISPIEL 5. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, das weiterhin umfasst:
- - eine Wärmesenke (110), die zumindest teilweise entlang des Umfangs der mindestens einen zweiten Schicht (82) angeordnet ist und die mit den wärmeleitenden Elementen der mindestens einen zweiten Schicht (82) thermisch gekoppelt ist.
BEISPIEL 6. System (50) nach Beispiel 5, wobei die Wärmesenke (110) einen Fluidkanal umfasst, der eingerichtet ist, um ein Fluid zu führen.
BEISPIEL 7. System (50) nach Beispiel 6, wobei das System (50) weiterhin umfasst:
- - eine Pumpe, die eingerichtet ist, um das Fluid im Fluidkanal zu zirkulieren.
BEISPIEL 8. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei die wärmeleitenden Elemente der mindestens einen zweiten Schicht als elektrische Heizelemente ausgebildet sind.
BEISPIEL 9. System (50) nach Beispiel 8, das weiterhin umfasst,
- - mindestens ein Paar Elektroden (87, 87-1, 87-2, 87-3, 87-4, 88), die eingerichtet sind, um einen elektrischen Kontakt zwischen den elektrischen Heizelementen der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) mit einer Stromquelle (213) herzustellen.
BEISPIEL 10. System (50) nach Beispiel 9, wobei das System (50) mehrere Paare von Elektroden (87, 87-1, 87-2, 87-3, 87-4, 88) umfasst, die getrennt schaltbar sind, wobei unterschiedliche Paare der mehreren Paare von Elektroden (87, 87-1, 87-2, 87-3, 87-4, 88) eingerichtet sind, um den elektrischen Kontakt zwischen der Stromquelle (213) und unterschiedlichen elektrischen Heizelementen der elektrischen Heizelemente der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) herzustellen.
BEISPIEL 11. System (50) nach Beispiel 9 oder 10, wobei sich die Elektroden des mindestens einen Paars von Elektroden (87, 87-1, 87-2, 87-3, 87-4, 88) entlang der mindestens einen zweiten Schicht erstrecken.
BEISPIEL 12. System (50) nach einem der Beispiele 8 bis 11, wobei das System (50) weiterhin umfasst:
- - einen Temperaturfühler (211),
- - die Stromquelle (213), und
- - eine Steuerung (212), die eingerichtet ist, um einen Stromfluss von der Stromquelle (213) durch die elektrischen Heizelemente basierend auf einem Temperaturmesswert des Temperaturfühlers (211) einzustellen.
BEISPIEL 13. System (50) nach Beispiel 12, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um den Stromfluss ferner basierend auf einer vorgegebenen Solltemperatur einzustellen.
BEISPIEL 14. System (50) nach Beispiel 13, wobei eine Beugungseffizienz einer optischen Gitterstruktur der ein oder mehreren holographisch optischen Elemente bei der Solltemperatur für einen vorbestimmten Wellenlängenbereich von Licht ein Maximum aufweist.
BEISPIEL 15. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei das System (50) weiterhin umfasst:
- - eine Lichtquelle, die eingerichtet ist, um Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich zur Rekonstruktion eines Holograms auf die holographisch optischen Elemente der mindestens einen ersten Schicht zu senden.
BEISPIEL 16. System (50) nach Beispiel 15, sowie nach Beispiel 13 oder 14, wobei ein Strukturabstand einer optischen Gitterstruktur der ein oder mehreren holographisch optischen Elemente (181) bei der Solltemperatur einer Wellenlänge des Lichts entspricht.
BEISPIEL 17. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei die wärmeleitenden Elemente der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) eine lateral entlang der jeweiligen zweiten Schicht (82, 83) variierende Wärmeleitfähigkeit aufweisen.
BEISPIEL 18. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei unterschiedliche wärmeleitenden Elemente der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) an unterschiedlichen lateralen Bereichen der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) angeordnet sind.
BEISPIEL 19. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei die mindestens eine erste Schicht an der mindestens einen zweiten Schicht und/oder dem mindestens einen Substrat mittels eines optisch klaren Klebstoffs angebracht ist.
BEISPIEL 20. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei die holographisch optischen Elemente der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) ein oder mehrere Hologramme in Reflexionsgeometrie erzeugen.
BEISPIEL 21. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei das mindestens eine Substrat (71, 81) ein erstes Substrat (71) umfasst, auf der die mindestens eine erste Schicht (72, 73) aufgebracht ist, wobei das mindestens eine Substrat (71, 81) ein zweites Substrat (81) umfasst, auf der die mindestens eine zweite Schicht (82, 83) aufgebracht ist.
BEISPIEL 22. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei jede der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) als Folie ausgebildet ist, und/oder wobei jede der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) als Folie ausgebildet ist.
BEISPIEL 23. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei die mindestens eine erste Schicht (72, 73) mehrere erste Schichten (72, 73) in einem entsprechenden Schichtstapel (70) umfasst, wobei der Schichtstapel (70) der mehreren ersten Schichten (72, 73) über einen optisch klaren Klebstoff (61) an der mindestens einen zweiten Schicht angebracht ist.
BEISPIEL 24. System (50) nach einem der voranstehenden Beispiele, wobei die mindestens eine zweite Schicht (82, 83) mehrere zweiten Schichten (82, 83) in einem entsprechenden Schichtstapel (80) umfasst, wobei der Schichtstapel (80) der mehreren zweiten Schichten (82, 83) über einen optisch klaren Klebstoff (61) an der mindestens einen ersten Schicht (82, 83) angebracht ist.
BEISPIEL 25. Head-up-Display für ein Fahrzeug, welches das System (50) nach einem der Beispiele 1 bis 24 umfasst.
BEISPIEL 26. Spiegel, der das System (50) nach einem der Beispiele 1 bis 24 umfasst.
BEISPIEL 27. Verfahren zur Herstellung des Systems (50) nach einem der Beispiele 1 bis 24, wobei das Verfahren umfasst:
- - Herstellen der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) in einem ersten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess,
- - Herstellen der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) in einem zweiten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess, der getrennt vom ersten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess durchgeführt wird, und
- - nach Beendigung des ersten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozesses und nach Beendigung des zweiten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozesses, Verbinden der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) und der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) mittels eines Klebstoffes.
BEISPIEL 28. Verfahren zur Herstellung des Systems (50) nach einem der Beispiele 1 bis 24, wobei das Verfahren umfasst:
- - Herstellen der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) und der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) in einem gemeinsamen Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess.
BEISPIEL 29. Verfahren zur Temperaturstabilisierung von ein oder mehreren holographisch optischen Elementen, wobei die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente in mindestens einer Schicht (72, 73) ausgebildet sind, wobei ein elektrisches Heizelement angrenzend an die mindestens eine Schicht (72, 73) angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst:
- - Einstellen eines Stromflusses einer Stromquelle (213) durch das elektrische Heizelement basierend auf einem Temperaturmesswert eines Temperaturfühlers (211), der in einer Umgebung der mindestens einen Schicht (72, 73) angeordnet ist.
BEISPIEL 30. Verfahren nach Beispiel 29, wobei der Stromfluss ferner basierend auf einer Solltemperatur eingestellt wird.
BEISPIEL 31. Verfahren nach Beispiel 30, wobei eine Beugungseffizienz einer optischen Gitterstruktur der ein oder mehreren holographisch optischen Elemente bei der Solltemperatur für einen vorbestimmten Wellenlängenbereich von Licht ein Maximum aufweist.
BEISPIEL 32. Verfahren nach Beispiel 30 oder 31, das weiterhin umfasst:
- - Einstellen der Solltemperatur basierend auf dem Temperaturmesswert oder einem weiteren Tempertaturmesswert eines weiteren Temperaturfühlers, der in einer Umgebung einer Lichtquelle angeordnet ist, die Licht auf die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente aussendet,
wobei die Solltemperatur weiterhin basierend auf einem vorgegebenen Temperaturgang einer Wellenlänge des Lichts eingestellt wird.
BEISPIEL 33. Verfahren nach einem der Beispiele 30 bis 32, das weiterhin umfasst:
- - Einstellen der Solltemperatur basierend auf einem Messwert für eine Emissionswellenlänge von Licht, das von einer Lichtquelle ausgesendet wird, die Licht auf die ein oder mehreren holographischen optischen Elemente aussendet.

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.

Claims

System (50), das umfasst: - mindestens ein Substrat (71, 81), - mindestens eine erste Schicht (72, 73), die auf dem mindestens einen Substrat (71, 81) aufgebracht ist, wobei jede der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) ein jeweiliges holographisches optisches Element umfasst, und - mindestens eine zweite Schicht (82, 83), die auf dem mindestens einen Substrat (71, 81) aufgebracht ist, wobei jede der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) mindestens ein jeweiliges wärmeleitendes Element (185) umfasst.
System (50) nach Anspruch 1, wobei die wärmeleitenden Elemente (185) der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) zumindest eines von Kohlenstoffröhren oder Nanosilberdrähten umfassen.
System (50) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die wärmeleitenden Elemente (185) der mindestens einen zweiten Schicht metallische Leiter umfassen, und/oder wobei das wärmeleitende Element eine Wärmeleitfähigkeit von nicht weniger als 1 W/m/K aufweist.
System (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei jede der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) als Folie ausgebildet ist, wobei die wärmeleitenden Elemente der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) und/oder Elektroden zur elektrischen Kontaktierung der wärmeleitenden Elemente (185) als flexible Schaltung auf der jeweiligen Folie ausgebildet sind.
System (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, das weiterhin umfasst: - eine Wärmesenke (110), die zumindest teilweise entlang des Umfangs der mindestens einen zweiten Schicht (82) angeordnet ist und die mit den wärmeleitenden Elementen der mindestens einen zweiten Schicht (82) thermisch gekoppelt ist.
System (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die wärmeleitenden Elemente der mindestens einen zweiten Schicht als elektrische Heizelemente ausgebildet sind.
System (50) nach Anspruch 6, das weiterhin umfasst, - mindestens ein Paar Elektroden (87, 87-1, 87-2, 87-3, 87-4, 88), die eingerichtet sind, um einen elektrischen Kontakt zwischen den elektrischen Heizelementen der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) mit einer Stromquelle (213) herzustellen.
System (50) nach Anspruch 7, wobei das System (50) mehrere Paare von Elektroden (87, 87-1, 87-2, 87-3, 87-4, 88) umfasst, die getrennt schaltbar sind, wobei unterschiedliche Paare der mehreren Paare von Elektroden (87, 87-1, 87-2, 87-3, 87-4, 88) eingerichtet sind, um den elektrischen Kontakt zwischen der Stromquelle (213) und unterschiedlichen elektrischen Heizelementen der elektrischen Heizelemente der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) herzustellen.
System (50) Anspruch 7 oder 8, wobei das System (50) weiterhin umfasst: - einen Temperaturfühler (211), - die Stromquelle (213), und - eine Steuerung (212), die eingerichtet ist, um einen Stromfluss von der Stromquelle (213) durch die elektrischen Heizelemente basierend auf einem Temperaturmesswert des Temperaturfühlers (211) einzustellen.
System (50) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das System (50) weiterhin umfasst: - eine Lichtquelle, die eingerichtet ist, um Licht in einem vorbestimmten Wellenlängenbereich zur Rekonstruktion eines Holograms auf die holographisch optischen Elemente der mindestens einen ersten Schicht zu senden.
Verfahren zur Herstellung des Systems (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren umfasst: - Herstellen der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) in einem ersten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess, - Herstellen der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) in einem zweiten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess, der getrennt vom ersten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess durchgeführt wird, und - nach Beendigung des ersten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozesses und nach Beendigung des zweiten Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozesses, Verbinden der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) und der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) mittels eines Klebstoffes.
Verfahren zur Herstellung des Systems (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Verfahren umfasst: - Herstellen der mindestens einen ersten Schicht (72, 73) und der mindestens einen zweiten Schicht (82, 83) in einem gemeinsamen Rolle-zu-Rolle Fertigungsprozess.
Verfahren zur Temperaturstabilisierung von ein oder mehreren holographisch optischen Elementen, wobei die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente in mindestens einer Schicht (72, 73) ausgebildet sind, wobei ein elektrisches Heizelement angrenzend an die mindestens eine Schicht (72, 73) angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: - Einstellen eines Stromflusses einer Stromquelle (213) durch das elektrische Heizelement basierend auf einem Temperaturmesswert eines Temperaturfühlers (211), der in einer Umgebung der mindestens einen Schicht (72, 73) angeordnet ist, wobei der Stromfluss ferner basierend auf einer Solltemperatur eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, das weiterhin umfasst: - Einstellen der Solltemperatur basierend auf dem Temperaturmesswert oder einem weiteren Tempertaturmesswert eines weiteren Temperaturfühlers, der in einer Umgebung einer Lichtquelle angeordnet ist, die Licht auf die ein oder mehreren holographisch optischen Elemente aussendet, wobei die Solltemperatur weiterhin basierend auf einem vorgegebenen Temperaturgang einer Wellenlänge des Lichts eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, das weiterhin umfasst: - Einstellen der Solltemperatur basierend auf einem Messwert für eine Emissionswellenlänge von Licht, das von einer Lichtquelle ausgesendet wird, die Licht auf die ein oder mehreren holographischen optischen Elemente aussendet.