DE102022114381A1

DE102022114381A1 - Holographisches Optikmodul, holographische Anzeigevorrichtung mit einem solchen holographischen Optikmodul und Verfahren zur Herstellung eines solchen holographischen Optikmoduls

Info

Publication number: DE102022114381A1
Application number: DE102022114381.3A
Authority: DE
Inventors: Viktor Schütz; Petr Vojtisek; Roman Kleindienst
Original assignee: Carl Zeiss Jena GmbH
Current assignee: Jenoptik AG
Priority date: 2022-06-08
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2023-12-14
Also published as: WO2023237440A1

Abstract

Es wird ein holgraphisches Optikmodul mit einem Basiskörper (4), der eine erste Oberfläche (5) aufweist, und mehreren Flächenelementen (10, 10'), die jeweils eine holographische Struktur aufweisen, bereitgestellt, wobei die mehreren Flächenelemente (10, 10') so auf der ersten Oberfläche (5) des Basiskörpers (4) angeordnet sind, dass sie eine zusammenhängende Fläche bilden (6), die eine vorbestimmte optische Funktion bereitstellt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein holgraphisches Optikmodul, eine holographische Anzeigevorrichtung mit einem solchen holographischen Optikmodul sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen holographischen Optikmoduls.
Es besteht der stetig wachsende Bedarf nach großflächigen Anzeigevorrichtungen, die beispielsweise in transparenten Flächen, wie großen Fensterflächen, entsprechende Scheiben in Fahrzeugen oder z.B. in Glastürenkühlschränken im Einzelhandel eingesetzt werden.
Klassische Anzeigevorrichtungen im Einzelhandel basieren auf LCD- oder OLED-Basis, sind aber in der Regel integrierte Fernseher in den entsprechenden Gegenständen, wie z.B. Möbelstücke. Diese sind einerseits nicht transparent. Andererseits sind sie sehr teuer und bauraumintensiv, da auch die Elektronik für die Anzeige vorgesehen sein muss.
Es existieren bereits transparente OLED-Displays. Diese sind aber sehr kostenintensiv und daher in vielen Bereichen aus wirtschaftlichen Gründen nicht einsetzbar.
Auch ist es bekannt, dass mittels holographischer Strukturen auf transparenten Flächen gewünschte optische Eigenschaften bereitgestellt werden können. So können beispielsweise dadurch Diffuser-Flächen erzeugt werden, die zur Bilddarstellung genutzt werden können. Jedoch ist die Herstellung solcher holographischer Strukturen kostenintensiv und zeitaufwändig, wobei die Kosten und der Zeitaufwand mit der Größe der gewünschten holographischen Strukturen überproportional stark zunehmen.
Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Optikmodul bereitzustellen, das bei Anzeigevorrichtungen einsetzbar ist und mit dem die diskutierten Schwierigkeiten möglichst vollständig vermieden werden können. Ferner soll eine Anzeigevorrichtung mit einem solchen Optikmodul sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Optikmoduls bereitgestellt werden.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen 1, 14 und 15 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Da bei dem erfindungsgemäßen holographischen Optikmodul aus den mehreren Flächenelementen eine zusammenhängende Fläche gebildet ist, ist einerseits die Größe der so gebildeten zusammenhängenden Fläche grundsätzlich nicht limitiert. Andererseits ist die Herstellung eines solchen holographischen Optikmoduls kostengünstiger und schneller möglich, da die Flächenelemente durch Replizieren eines Master-Hologramms hergestellt werden können. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das Replizieren eines Master-Hologramms deutlich schneller durchgeführt werden kann als die Herstellung des notwendigen Master-Hologramms. Auch ist das Replizieren des Master-Hologramms deutlich kostengünstiger als die Herstellung des Master-Hologramms selbst. Somit wird ein Zeit- und Kostenvorteil erreicht, wodurch auch größere zusammenhängende Flächen schnell und kostengünstig hergestellt werden können.
Unter einer zusammenhängenden Fläche wird hier insbesondere verstanden, dass die mehreren Flächenelemente auf Stoß, teilweise überlappend oder mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der kleiner ist als 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5% oder 0,1% als eine maximale Ausdehnung eines der Flächenelemente. Die maximale Ausdehnung ist z.B. bei einem rechteckigen Flächenelement eine zwei Ecken verbindende Diagonale.
Ferner ist es möglich, dass die zusammenhängende Fläche nicht in allen Bereichen zusammenhängend ist. So kann sie beispielsweise auch Lücken aufweisen. Jedoch sind stets mindestens zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Flächenelemente so angeordnet, dass sie eine zusammenhängende Fläche bilden.
Unter dem Anordnen der mehreren Flächenelemente auf der ersten Oberfläche des Basiskörpers wird hier insbesondere verstanden, dass einzelne Flächenelemente, dass mindestens ein einzelnes Flächenelement und mindestens eine bereits zusammenhängende Teilfläche mit zwei oder mehr Flächenelementen oder dass mehrere bereits zusammenhängende Teilflächen mit zwei oder mehr Flächenelementen auf der ersten Oberfläche angeordnet sind.
Bei dem holographischen Optikmodul können mindestens zwei der Flächenelemente ohne Überlappung auf der ersten Oberfläche angeordnet sein. Dabei können die mindestens zwei Flächenelemente auf Stoß auf der ersten Oberfläche oder mit einer Fuge zwischen den beiden Flächenelementen auf der ersten Oberfläche angeordnet sein. Die Fuge kann mit einem optischen Kitt gefüllt sein, um eine glatte Flächenelementoberfläche zu bilden. Der Kitt weist bevorzugt eine an die beiden Flächenelemente angepasste Brechzahl auf.
Es ist auch möglich, dass ein erstes Flächenelement mit Überlappung eines zweiten Flächenelements auf der ersten Oberfläche angeordnet ist. In diesem Fall können die mittels der holographischen Struktur des ersten und zweiten Flächenelements bereitgestellten optischen Funktionen im Überlappungsbereich so reduziert sein, dass die vorbestimmte optische Funktion im Überlappungsbereich durch die beiden reduzierten optischen Funktionen bereitgestellt wird.
Ferner kann eine Lücke zwischen dem ersten Flächenelement und der ersten Oberfläche im Bereich des zweiten Flächenelements aufgrund der Überlappung vorliegen. Die Lücke ist bevorzugt mit einem optischen Kitt gefüllt, der insbesondere eine an das erste Flächenelement angepasste Brechzahl aufweist.
Ferner kann am Rand des ersten Flächenelements in dem Bereich, in dem das erste Flächenelement auf dem zweiten Flächenelement liegt, ein optischer Kitt angeordnet sein, damit durch diesen eine treppenförmige Kante vermieden wird und eher ein kontinuierlicher Übergang vorliegt.
Bei dem holographischen Optikmodul können die Flächenelemente durch Adhäsion auf der ersten Oberfläche oder durch ein Klebemittel (beispielsweise einen optischen Kitt) auf der ersten Oberfläche fixiert sein. Der optische Kitt kann insbesondere eine an die Flächenelemente angepasste Brechzahl aufweisen.
Die Flächenelemente können alle die gleiche Form und Größe aufweisen. Es liegt dann somit eine Parkettierung (Bilden der zusammenhängenden Flächen) mit Flächenelementen vor, die alle dieselbe Form und Größe aufweisen.
Es ist natürlich auch möglich, dass die Parkettierung mit Flächenelementen durchgeführt wird, die zwei oder mehr unterschiedliche Formen und Größen aufweisen. Die Flächenelemente können Polygone sein. Insbesondere können die Flächenelemente geradlinige Kanten aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Flächenelemente gekrümmte Kanten aufweisen.
Der Basiskörper kann transparent sein. Er kann auch nicht transparent sein. Die erste Oberfläche kann plan sein. Ferner ist es möglich, dass die erste Oberfläche gekrümmt ausgebildet ist.
Das holographische Optikmodul kann transmissiv oder reflektiv sein.
Bei dem holographischen Optikmodul können die holographischen Strukturen von zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Flächenelementen (oder von einer Mehrheit der Flächenelemente) jeweils dieselbe optische Funktion (bzw. dieselbe optische Funktionalität) bereitstellen. Es ist auch möglich, dass die holographischen Strukturen aller Flächenelemente des holographischen Optikmoduls dieselbe optische Funktion (bzw. dieselbe optische Funktionalität) bereitstellen. Zusammen bilden dann die Flächenelemente die zusammenhängende Fläche, die die vorbestimmte optische Funktion aufweist.
Bei der optischen Funktion (bzw. der optischen Funktionalität) kann es sich beispielsweise um eine Diffuser-Funktion handeln, so dass die mehreren Flächenelemente eine zusammenhängende Diffuser-Fläche bilden.
Ferner können die holographischen Strukturen von zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Flächenelementen unterschiedliche optische Funktionalitäten (insbesondere aufeinander abgestimmte optische Funktionalitäten) aufweisen, um zusammen dann die zusammenhängende Fläche zu bilden, die die vorbestimmte optische Funktion aufweist.
Natürlich können die holographischen Strukturen von zwei oder mehr Flächenelementen unterschiedliche optische Funktionalitäten sowie von zwei oder mehr Flächenelementen dieselben optischen Funktionalitäten (insbesondere aufeinander abgestimmte optische Funktionalitäten) aufweisen, um zusammen dann die zusammenhängende Fläche zu bilden, die die vorbestimmte optische Funktion aufweist.
Bei der vorbestimmten optischen Funktion der zusammenhängenden Fläche kann es sich z.B. um die optische Funktion einer Linse (beispielsweise einer sphärischen und/oder asphärischen Linse, einer Sammellinse oder einer Zerstreuungslinse) handeln.
Die erfindungsgemäße holographische Anzeigevorrichtung kann ein erfindungsgemäßes holographisches Optikmodul, ein Bildmodul, das ein Bild erzeugt, und eine Abbildungsoptik, die das vom Bildmodul erzeugte Bild auf das holographische Optikmodul abbildet, aufweisen, wobei das holographische Optikmodul als Diffuser-Fläche wirkt, in der das abgebildete Bild als reelles Bild (als sogenanntes in-plane Bild) wahrnehmbar ist. Somit ist das reelle Bild als Bild in der Ebene der Diffusor-Fläche wahrnehmbar.
Bei dem Bildmodul kann es sich insbesondere um einen Digitalprojektor handeln, der z.B. als Bildgeber ein LCD- oder LCoS-Modul oder eine Kippspiegelmatrix aufweist.
Die Abbildungsoptik kann sphärische und/oder asphärische Abbildungselemente (insbesondere Linsen) aufweisen.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines holographischen Optikmoduls wird in einem ersten Schritt mindestens ein Master-Hologramm, das eine optische Funktionalität aufweist, hergestellt. In einem zweiten Schritt wird das bzw. die Master-Hologramme zur Herstellung mehrerer Flächenelemente (bevorzugt mehrfach) repliziert, wobei die Flächenelemente alle jeweils eine holographische Struktur aufweisen, die die gleiche optische Funktionalität wie die des (jeweiligen) Master-Hologramms aufweist. In einem dritten Schritt werden mehrere Flächenelemente so auf eine erste Oberfläche eines Basiskörpers angeordnet, dass die mehreren Flächenelemente eine zusammenhängende Fläche bilden, die eine vorbestimmte optische Funktion bereitstellt.
Unter dem Anordnen der mehreren Flächenelemente auf der ersten Oberfläche des Basiskörpers wird hier insbesondere verstanden, dass einzelne Flächenelemente, dass mindestens ein einzelnes Flächenelement und mindestens eine bereits zusammenhängende Teilfläche mit zwei oder mehr Flächenelementen oder dass mehrere bereits zusammenhängende Teilflächen mit zwei oder mehr Flächenelementen auf der ersten Oberfläche angeordnet werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht einer in einem Glastürenkühlschrank integrierten holographischen Anzeigevorrichtung;
2 eine schematische Vorderansicht der in dem Glastürenkühlschrank integrierten holographischen Anzeigevorrichtung von 1;
3 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus des Diffuser-Hologramms 6 aus den mehreren Flächenelementen 10;
4 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens der Flächenelemente 10;
5 bis 8 Darstellungen zur Erläuterung möglicher Parkettierungen zur Bereitstellung des Diffuser-Hologramms 6;
9 bis 12 Schnittansichten zur Erläuterung verschiedener Ausführungsformen der Anordnung der Flächenelemente 10 auf der ersten Oberfläche 5;
13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Effizienzverlaufs der durch die Flächenelemente 10 bereitgestellten optischen Diffuser-Funktionen im Überlappungsbereich, und
14 eine Darstellung zur Erläuterung möglichen Implementierung einer Linsenfunktion in ein Diffuser-Hologramms 6.

Ein erfindungsgemäßes holographisches Optikmodul 1 kann beispielsweise als Glastür 2 eines Glastürenkühlschranks 3 ausgebildet sein, wie schematisch in 1 und 2 dargestellt ist.
Die Glastür 2 umfasst eine Glasscheibe 4, auf deren Innenseite 5 ein Diffusor-Hologramm 6 angeordnet ist.
Ferner sind im Glastürenkühlschrank 3 ein Bildmodul 7, das ein Bild erzeugt, sowie eine Abbildungsoptik 8 angeordnet, die das erzeugte Bild auf das Diffusor-Hologramm 6 abbildet (schematisch durch zwei Lichtstrahlen L1 und L2 in 1 angedeutet). Wie durch die Pfeile P1 und P2 in 1 angedeutet ist, führt das Diffusor-Hologramm 6 eine Umlenkung der Lichtstrahlen L1, L2 so durch, dass sie im Wesentlichen senkrecht durch die Glasscheibe 4 verlaufen, wobei ein vorbestimmter Raumwinkelbereich mit den Lichtstrahlen L1, L2 abgedeckt ist, so dass für einen vor dem Glastürenkühlschrank 3 stehenden Betrachter das vom Bildmodul 7 erzeugte Bild auf dem Diffusor-Hologramm 6 sichtbar ist. Das Diffusor-Hologramm 6 wirkt somit für ein vom Bildmodul 7 erzeugtes Bild als Mattscheibe und es ist bevorzugt transparent, wenn kein Bild des Bildmoduls 7 auf das Diffusor-Hologramm 6 abgebildet wird. Das Diffusor-Hologramm 6 kann, wie in 1 und 2 ersichtlich ist, eine im Wesentlichen rechteckige Form mit z.B. einer Abmessung von 700 x 580 mm aufweisen.
Das Optikmodul 1 bildet zusammen mit dem Bildmodul 7 und der Abbildungsoptik 8, das z.B. als Digitalprojektor ausgebildet sein kann, eine holographische Anzeigevorrichtung 9.
Die Glasscheibe 4 kann auch als Doppelverglasung ausgebildet sein und umfasst dann noch die gestrichelt dargestellte Innenscheibe 4'. In diesem Fall kann das Diffusor-Hologramm 6 im Zwischenraum zwischen beiden Scheiben angeordnet sein, wie in 1 schematisch dargestellt ist.
Erfindungsgemäß wird das Diffusor-Hologramm 6 aus mehreren Flächenelementen 10 gebildet, die alle die gleiche holographische Diffusor-Struktur aufweisen und auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 so angeordnet sind, dass sie eine zusammenhängende Fläche bilden, die dann die gewünschte Diffusor-Funktion bereitstellt.
Wie in 3 gezeigt ist, kann das Flächenelement 10 als Sechseck (beispielsweise als regelmäßiges Sechseck) ausgebildet sein. Mit solchen Sechsecken lässt sich eine zusammenhängende Fläche bilden, wenn die Sechsecke 10 in der in 3 gezeigten Art und Weise angeordnet werden.
Zur Herstellung der Flächenelemente 10 wird in einem ersten Schritt S1 ein Master-Hologramm M mit der gewünschten optischen Funktion bzw. Funktionalität (Diffusor-Funktion) geschrieben (4). Das Master-Hologramm M kann in einem Flächenbereich geschrieben sein, der die Form des gewünschten Flächenelementes 10 vollständig beinhaltet, wie durch das gestrichelte Sechseck M' angedeutet ist. Alternativ ist es möglich, dass das Master-Hologramm M schon die gewünschte Form der herzustellenden Flächenelemente 10 (hier die Sechseckform M') aufweist.
In einem nachfolgenden Replikationsschritt S2 wird dann das Master-Hologramm M bzw. M' so oft repliziert (in 3 sind stellvertretend drei Replikationen R angedeutet), bis die gewünschte Anzahl der benötigen Flächenelemente 10 vorliegt (Schritt S2). Sofern notwendig, beinhaltet der Replikationsschritt S2 ein Zuschneiden der Replikationen R, um die gewünschten Flächenstücke 10 zu erhalten.
Das Master-Hologramm M bzw. M' sowie die Replikationen R können in jedem geeigneten Material, beispielsweise Kunststoffmaterial, gebildet werden. Es kann z.B. eine PC-Folie (Polycarbonat-Folie) oder eine PET-Folie (Polyethylenterephthalat-Folie) mit einem holographischen Film verwendet werden, in den das Master-Hologramm M bzw. M' oder die entsprechende Replikation R erzeugt werden. Der holographische Film kann insbesondere zwischen zwei solcher Folien eingebettet sein, wobei die Gesamtdicke im Bereich von 50 µm bis 2 mm liegen kann.
Danach können die Flächenelemente 10 in einem Stitching-Schritt S3 auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 so angeordnet werden, dass der gesamte Bereich des gewünschten Hologramms 6 durch die Flächenelemente 10 aufgefüllt ist (3).
Der große Vorteil bei diesem Vorgehen besteht darin, dass der Replikationsschritt S2 zum Kopieren eines Master-Hologramms (M bzw. M') deutlich kürzer ist als der Schritt S1 des Schreibens eines Master-Hologramms M bzw. M'. Dadurch ist es z.B. möglich, die Herstellungsdauer für das beschriebene Hologramm 6 stark zu reduzieren. Eine konventionelle digitale Belichtung für eine solche Größe dauert derzeit mindestens zwei Wochen bei der oben genannten Hologrammgröße. Bei einer Kantenlänge der regelmäßigen Sechsecke im Bereich von 3 bis 6 cm kann die Dauer zur Herstellung des Hologramms 6 mittels der Schritte S1-S3 auf ca. vier Tage bis zu ca. einem Tag reduziert werden.
Die Form des Flächenelementes 10 wird bevorzugt so gewählt, dass mit einer einzigen Form und Größe eine zusammenhängende Fläche gebildet werden kann, wie dies beispielhaft für das regelmäßige Sechseck in 3 gezeigt ist. Es sind jedoch z.B. auch Fünfecke (5) sowie andere Formen mit geraden Kanten oder auch gekrümmten Kanten (6 und 7) möglich.
Ferner ist es möglich, das Hologramm 6 aus zwei oder mehr unterschiedlichen Flächenelementen zusammenzusetzen. In 8 ist dies beispielhaft für zwei unterschiedliche Flächenelemente (Sechseck 10 und Dreieck 10') angedeutet.
Die Flächenelemente 10 können dabei, wie schematisch für zwei Flächenelemente 10 in 9 dargestellt ist, so auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 angeordnet werden, dass sie mit ihren Stirnseiten aneinanderstoßen.
Alternativ ist es möglich, wie in 10 gezeigt ist, dass zwischen den Stirnseiten von zwei direkt benachbarten Flächenelementen 10 ein Spalt 11 vorliegt. Der Spalt 11 ist bevorzugt mit einem optischen Kitt 12 gefüllt, der eine an die Flächenelemente 10 angepasste Brechzahl aufweist.
Ferner ist es möglich, wie in 11 schematisch dargestellt ist, dass sich zwei direkt benachbarte Flächenelemente 10₁, 10₂ teilweise überlappen. Dadurch entsteht eine Lücke 13 unter dem ersten Flächenelement 10₁, das das zweite Flächenelement 10₂ teilweise überlappt. Diese Lücke 13 ist wiederum bevorzugt mit einem optischen Kitt 14 gefüllt, der eine Brechzahl aufweist, die an die Brechzahl der Flächenelemente 10₁, 10₂ angepasst ist.
In 12 ist eine Weiterbildung der Anordnung gemäß 11 gezeigt. Bei dieser Weiterbildung ist auch im Bereich der Stirnseite 15 des ersten Flächenelementes 10₁ des Bereiches, der auf dem zweiten Flächenelement 10₂ positioniert ist, ein optischer Kitt 15 so vorgesehen, dass ein möglichst kontinuierlicher Übergang zur Oberseite des zweiten Flächenelements 10₂ vorliegt, so dass keine Kante durch die Stirnseite 15 an der Oberseite der Flächenelemente vorliegt. Dies ist vorteilhaft, um unerwünschte Streuungen an einer solchen Kante zu vermeiden.
Das erste und zweite Flächenelement 10₁ und 10₂ (und insbesondere alle Flächenelemente 10) können, wenn sie in überlappender Art und Weise, wie in 11 und 12 angedeutet ist, auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 angeordnet werden, so ausgebildet sein, dass die Effizienz E1 und E2 der holographischen Diffusionsfunktion der Flächenelemente 10₁ und 10₂ im Überlappungsbereich abnimmt, wie schematisch in 13 dargestellt ist. Im Überlappungsbereich liegt dann die Summe der Effizienzen E1 und E2 vor, so dass auch dort die gleiche Effizienz wie außerhalb des Überlappungsbereiches durch die Flächenelemente 10₁, 10₂ gegeben ist. In 13 ist dies rein schematisch dargestellt, wobei die Effizienz E in beliebigen Einheiten zwischen 0 und 1 aufgetragen ist und als Ortskoordinate die y-Koordinate angenommen wurde.
Durch die Herstellung des Diffusor-Hologramms 6 aus kleineren Flächenelementen 10 ist die Größe des Diffusor-Hologramms 6 prinzipiell nicht beschränkt. Wenn ein größeres Diffusor-Hologramm 6 gewünscht ist, werden lediglich mehr Flächenelemente 10 auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 angeordnet.
Natürlich ist die Ausführungsform des Diffusor-Hologramms 6 auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 eines Glasscheibenkühlschrankes 3 nur beispielhaft. Ein solches Diffusor-Hologramm 6 kann auf beliebig anderen Flächen ausgebildet werden, wie z.B. großen Fensterflächen oder auf entsprechenden Glasflächen von Fahrzeugen, wie z.B. PKWs oder LKWs.
Das beschriebene Diffusor-Hologramm 6 ist transmissiv. Natürlich ist auch eine reflektive Ausbildung des Diffusor-Hologramms 6 möglich.
Ferner muss das Hologramm 6 nicht als Diffusor-Hologramm ausgebildet sein, sondern kann jede andere optische Funktion, wie z.B. eine Linsenfunktion realisieren. Vorteilhafterweise werden solche optischen Funktionen realisiert, bei denen die einzelnen Flächenelemente 10 jeweils dieselbe optische Funktion aufweisen und somit in ihrer optischen Funktion identisch sind.
Ein Diffusor-Hologramm 6 mit einer Linsenfunktion in einem vorbestimmten Bereich 20 ist z.B. in 14 schematisch dargestellt, wobei der vorbestimmte Bereich 20 durch einen gestrichelt dargestellten Kreis angedeutet ist. In der Regel sind die optischen Eigenschaften der Flächenelemente 10₁-10₇, die die Linsenfunktion realisieren, unterschiedlich, so dass unterschiedliche Masterhologramme M benötigt werden. Bei dem hier gezeigten Beispiel soll die Linsenfunktion einer Sammellinse mit sphärischen Grenzflächen realisiert werden, so dass für die Flächenelemente 10₁-10₆ jeweils ein erstes Masterhologramm und für das Flächenelement 10₇ ein dazu unterschiedliches zweites Masterhologramm verwendet werden kann.
Natürlich ist es auch möglich, dass mehr als zwei verschiedene Flächenelemente 10₁-10₇ herzustellen sind. Es können auch alle Flächenelemente 10₁-10₇ unterschiedlich sein, so dass die gleiche Anzahl von Masterhologrammen notwendig ist (z.B. als separate Masterhologramme).
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen gemäß 3 bis 7 wurde nur eine Art von Flächenelement 10 (gleiche Größe und gleiche Form) verwendet, um ein großflächiges Hologramm 6 zu bilden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Flächenelemente 10, 10' zwei oder mehr unterschiedliche Formen und/oder Größen aufweisen, wie z.B. in Verbindung mit 8 beschrieben wurde.
Ferner ist es möglich, dass die zusammenhängende Fläche nicht in allen Bereichen zusammenhängend ist. So kann sie beispielsweise auch Lücken aufweisen.
Die Flächenelemente 10, 10' können durch Adhäsion an der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 fixiert sein. Es ist jedoch auch möglich, dass sie mittels eines optischen Kitts auf der Innenseite 5 fixiert sind. In diesem Fall ist die Brechzahl des optischen Kitts wieder bevorzugt an die Brechzahl der Flächenelemente 10, 10' angepasst.
Bei der Glasscheibe 4 handelt es sich somit um einen Basiskörper mit einer ersten Oberfläche, wobei die Flächenelemente 10, 10' auf der ersten Oberfläche angeordnet sind. Der Basiskörper ist bevorzugt transparent. Er kann jedoch auch nicht-transparent ausgebildet sein. Die erste Oberfläche 5 kann plan sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Oberfläche 5 gekrümmt ist.
Die erste Oberfläche 5 kann eine äußere Oberfläche des dann so gebildeten holographischen Optikmoduls 1 sein. Es ist jedoch auch möglich, dass auf den Flächenelementen 10, 10' eine weitere Schicht (bevorzugt eine transparente Schicht) ausgebildet ist.

Claims

Holgraphisches Optikmodul mit einem Basiskörper (4), der eine erste Oberfläche (5) aufweist, und mehreren Flächenelementen (10, 10'), die jeweils eine holographische Struktur aufweisen, wobei die mehreren Flächenelemente (10, 10') so auf der ersten Oberfläche (5) des Basiskörpers (4) angeordnet sind, dass sie eine zusammenhängende Fläche bilden (6), die eine vorbestimmte optische Funktion bereitstellt.
Holographisches Optikmodul nach Anspruch 1, bei dem mindestens zwei der Flächenelemente (10, 10') ohne Überlappung auf der ersten Oberfläche (5) angeordnet sind.
Holographisches Optikmodul nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwischen den mindestens zwei Flächenelementen (10, 10') eine Fuge (11) gebildet ist, die mit optischem Kitt (12) gefüllt ist, um eine glatte Flächenelementoberfläche zu bilden, wobei der Kitt (12) eine an die beiden Flächenelemente (10, 10') angepasste Brechzahl aufweist.
Holographisches Optikmodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem mindestens zwei der Flächenelemente (10, 10') auf Stoß auf der ersten Oberfläche (5) angeordnet sind.
Holographisches Optikmodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem ein erstes Flächenelement (10₁) mit Überlappung eines zweiten Flächenelementes (10₂) auf der ersten Oberfläche (5) angeordnet ist.
Holographisches Optikmodul nach Anspruch 5, bei dem die mittels der holographischen Struktur des ersten und zweiten Flächenelementes (10₁, 10₂) bereitgestellten optischen Funktionen im Überlappungsbereich so reduziert sind, dass die vorbestimmte optische Funktion im Überlappungsbereich durch die beiden reduzierten optischen Funktionen bereitgestellt wird.
Holographisches Optikmodul nach Anspruch 5 oder 6, bei dem zwischen dem ersten Flächenelement (10₁) und der ersten Oberfläche (5) aufgrund der Überlappung eine Lücke (13) im Bereich des zweiten Flächenelementes (10₂) vorliegt, wobei die Lücke (13) mit einem optischen Kitt gefüllt ist, der eine an das erste Flächenelement (10₁) angepasste Brechzahl aufweist.
Holographisches Optikmodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem mindestens zwei der Flächenelemente (10, 10') mit optischem Kitt auf der ersten Oberfläche (5) des transparenten Basiskörpers (4) fixiert sind, wobei der optische Kitt eine an die beiden Flächenelemente (10) angepasste Brechzahl aufweist.
Holographisches Optikmodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Flächenelemente (10, 10') gleiche Form und Größe aufweisen.
Holographisches Optikmodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die holographischen Strukturen von mehreren der Flächenelemente (10, 10') jeweils die gleiche optisch Funktion bereitstellen.
Holographisches Optikmodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die holographischen Strukturen von mehreren der Flächenelemente (10₁, 10₇) unterschiedliche optische Funktionen bereitstellen.
Holographisches Optikmodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die vorbestimmte optische Funktion eine flächige Diffusorfunktion umfasst.
Holographisches Optikmodul nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die vorbestimmte optische Funktion der zusammenhängenden Fläche eine Linsenfunktion umfasst.
Holographische Anzeigevorrichtung, mit einem holographischen Optikmodul (1) nach einem der obigen Ansprüche, einem Bildmodul (7), das ein Bild erzeugt, und einer Abbildungsoptik (8), die das vom Bildmodul (7) erzeugte Bild auf das holographische Optikmodul (1) abbildet, das als Diffusor-Fläche wirkt, wobei das abgebildete Bild in der Ebene der Flächenelemente (10) als reelles Bild wahrnehmbar ist.
Verfahren zur Herstellung eines holographischen Optikmoduls mit den Schritten: Herstellen mindestens eines Master-Hologramms (M), das eine optische Funktionalität aufweist, Replizieren des bzw. der Master-Hologramme (M) zur Herstellung mehrerer Flächenelemente (10, 10'), die alle jeweils eine holographische Struktur aufweisen, Anordnen der mehreren Flächenelemente (10, 10') so auf einer ersten Oberfläche (5) eines Basiskörpers (4), dass die mehreren Flächenelemente (10) eine zusammenhängende Fläche bilden, die eine vorbestimmte optische Funktion bereitstellt.