EP4473364A1 - Replikation eines master holographisch optischen elements mit variabler beleuchtung - Google Patents

Replikation eines master holographisch optischen elements mit variabler beleuchtung

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EP4473364A1
EP4473364A1 EP23703764.3A EP23703764A EP4473364A1 EP 4473364 A1 EP4473364 A1 EP 4473364A1 EP 23703764 A EP23703764 A EP 23703764A EP 4473364 A1 EP4473364 A1 EP 4473364A1
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EP
European Patent Office
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hoe
master
light
exposure process
surface shape
Prior art date
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Pending
Application number
EP23703764.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Giehl
Andre Magi
Isabelle Maret
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Jenoptik AG
Carl Zeiss Jena GmbH
Original Assignee
VEB Carl Zeiss Jena GmbH
Carl Zeiss Jena GmbH
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Filing date
Publication date
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    • G03H2270/20—Shape
    • G03H2270/21—Curved bearing surface

Definitions

  • Various examples relate to techniques to fabricate a holographic optical element (HOE) by replication of a master HOE.
  • various examples relate to techniques to variably adjust the illumination of the master HOE during replication.
  • HOE are used in various fields of application.
  • HOE can be used to implement a transparent screen. Areas of application concern, for example, the use in a head-up display in automobiles or the integration of a holographic optical element in a mirror.
  • HOE are used to create holograms: the HOE is illuminated; so that the hologram is reconstructed.
  • One technique to fabricate HOE is to use a master HOE, which is used in an exposure process of the HOE to form the HOE.
  • the carrier layer for example a photopolymer which is arranged on a substrate
  • the carrier layer of the HOE is arranged along the carrier layer of the HOE to be replicated (hereinafter simply “replicated HOE”).
  • the diffraction structure of the master HOE can then be replicated in the replicated HOE by exposure to light.
  • such manufacturing methods that use replication of the master HOE to manufacture the HOE may employ a roll-to-roll process in which the master HOE and the HOE are arranged on a respective roller as a fixing element, which are rotated in synchronism with one another, so that a respective portion of the master HOE extends along a corresponding portion of the replicated HOE.
  • Another technique is the flat board process; in this case, the master HOE and the replicated HOE are fixed on a respective planar or flat carrier, so that the entire surface of the respective carrier layers extend along one another.
  • the surface shape of the carrier layer of the master HOE and of the HOE during the replication process is predetermined by the technical boundary conditions of this process.
  • the master HOE in the roll-to-roll process, the master HOE is curved one-dimensionally; while in the flatbed process the master HOE is arranged flat.
  • This specification of the surface shape makes it difficult to produce HOE, which are to be fixed in any surface shape after the exposure process when used, for example due to boundary conditions of the application area.
  • Some application areas may require the HOE to be integrated into curved surfaces, for example due to the limited installation space, etc.
  • a method for producing a replicated HOE by replicating a master HOE as part of an exposure process is disclosed.
  • a carrier layer of the master HOE is along a carrier layer of the replicated HOE arranged.
  • the method includes driving a radiation source to emit light onto the master HOE during the exposure process to expose the HOE.
  • the master HOE is replicated.
  • the method also includes driving a positioning module to move a reference point arranged along a beam path of the light with respect to the master HOE on a trajectory during the exposure process.
  • the trajectory thus designates a path along which a point is moved along the optical path of the light.
  • the optical path of the light can be fixed with respect to this reference point, i.e. pass through the reference point by providing a corresponding optical element at the reference point.
  • the reference point is at different positions along the trajectory.
  • a point light source can be arranged at the reference point.
  • An emitter of the light source can be located at the reference point. Or the emitter of the light source may be located further upstream; and the light emitted by the emitter can, for example, be focused in the reference point.
  • the light emitted by the emitter can be collimated.
  • the collimated beam path can pass through the reference point.
  • the reference point can therefore designate that point along the beam path at which the positioning module acts on the beam path of the light in a time-varying manner.
  • the beam path is linked to the reference point and is guided and/or directed at the reference point.
  • the positioning module can, for example, tilt and/or deflect and/or translate and/or rotate the beam path in a time-varying manner.
  • the reference point may be located downstream of the radiation source.
  • the radiation source could also be arranged in the reference point; ie the reference point would be located at the beginning of the beam path.
  • an optical element can be provided which acts on the beam path at the reference point in a time-invariant manner; For example, the beam path can be widened or collimated.
  • the trajectory can be curved (i.e. in a global coordinate system of a corresponding plant).
  • the trajectory can be straight.
  • the trajectory can extend within a plane.
  • the trajectory can also extend in three-dimensional space.
  • the trajectory may include a component perpendicular to the backing of the master HOE and to the backing of the replicated HOE.
  • the radiation source can emit light in the visible spectrum. Radiation in the ultraviolet or infrared regions of the electromagnetic spectrum could also be emitted.
  • the radiation source can be a coherent laser light source.
  • the radiation source could have one or more channels, at different wavelengths.
  • the radiation source could have 3 channels, such as red-green-blue.
  • the radiation source can be point-shaped. This means that an emitter area is particularly small. Typical emitter areas can have edge dimensions of less than 1 mm or less than 100 ⁇ m or less than 50 ⁇ m.
  • a corresponding optical system can be used to form a spot of light on the master HOE.
  • the master HOE is not illuminated over a large area, but is gradually illuminated by moving the light point.
  • the movement of the point of light is achieved in particular by the movement of the reference point on a trajectory.
  • the master HOE may be formed in a photopolymer that is part of the backing.
  • the carrier layer could also additionally include a substrate.
  • the backing could be foil based.
  • a so-called volume HOE could be used.
  • the HOE can be formed in a photopolymer that is part of the corresponding support layer.
  • the carrier layer could also additionally include a substrate.
  • the backing could be foil based.
  • a so-called volume HOE could be used.
  • a diffraction structure of the master HOE can be copied in the HOE.
  • the HOE is exposed for replication. This typically causes a chaining of polymers.
  • the diffraction structure corresponds to a local variation in the refractive index, for example due to different chain lengths or a different degree of chaining of polymers in a corresponding layer.
  • the diffractive structure is illuminated, the hologram is reconstructed.
  • exposure or "exposing” is used in connection with the replication of the master HOE upon creation of the HOE; while the terminology “illumination” or “illuminate” is used in the context of using an already fabricated HOE to reconstruct a hologram.
  • a variable angle of incidence of the light on the master HOE can be enabled during the exposure process.
  • the angle of incidence of the light can be varied as a function of the location of a corresponding spot of light on the master HOE.
  • the positioning module is set up to move a light point of the light from the radiation source over the carrier layer of the HOE (or the master HOE). Different angles of incidence are realized for different positions of the point of light. This is made possible, for example, by a suitable trajectory, for example by a suitable curvature. Alternatively or additionally, suitable scan patterns can be used.
  • Such techniques ensure that a curvature of the carrier layer of the master HOE during the exposure process, which is predetermined due to the manufacturing process and deviates from the surface shape in the intended area of application, is compensated.
  • a curvature of the carrier material of the master HOE can be compensated for during the exposure process (whereby this curvature is defined, for example, in relation to a reference coordinate system, which is defined by the shape of the carrier material of the master HOE during the production of the master HOE is).
  • this curvature is defined, for example, in relation to a reference coordinate system, which is defined by the shape of the carrier material of the master HOE during the production of the master HOE is).
  • the reference point could correspond to a focal point of the light along the beam path, ie the light can have a smaller beam cross-section at the focal point than downstream or upstream along the beam path.
  • the reference point could be coincident with the placement of a lens or mirror that implements a final beam deflection before the light hits the master HOE.
  • the positioning module in addition to a movement of the reference point along the e.g. curved trajectory, the positioning module could also be used to set a beam deflection of the beam path in the reference point.
  • this beam deflection can be adjusted by moving the reference point; This means: by shifting the reference point to the light source, a different beam deflection can be achieved. In other words, this means that the position of the reference point and the beam deflection cannot be adjusted separately from one another.
  • the beam deflection it would also be conceivable for the beam deflection to be able to be adjusted independently of the movement of the reference point.
  • an optical element such as a lens or a deflection mirror or a prism, can be arranged in the reference point such that it can be tilted by such the exit angle of the beam path at the reference point along the curved trajectory with respect to the master HOE.
  • the angle of incidence of the light on the master HOE can be further varied during the exposure process.
  • Flexible scan patterns can be implemented.
  • such a variation of the exit angle of the beam path in the reference point could take place step by step by means of the positioning module.
  • a mirror could be tilted step by step.
  • the exit angle of the beam path in the reference point could be changed by tilting with a corresponding motorized joint.
  • Such a variation of the exit angle of the beam path in the reference point by means of the positioning module can be superimposed by a scanning movement of the beam path.
  • the reference point could be defined as the center of the scan movement.
  • the scanning movement can correspond to a periodic movement around a scanning center point. It can correspond to the center point in the reference point.
  • a scanning frequency and a scanning amplitude can thus be defined in connection with the scanning movement.
  • the method could further include driving a scanning mirror to scan the light with respect to the master HOE during the exposure process.
  • the scanning mirror it is possible to scan the light spot over an extended area of the master HOE in order to illuminate all areas of the master HOE as part of the exposure process.
  • a scan pattern is used for this.
  • a local irradiance (expressed, for example, in watts per square meter) integrated over the exposure process could be used as a function position on the master HOE will not vary by more than plus or minus 20 percent, optionally by no more than plus or minus 5 percent. The same can apply to the dose together with the dwell time of the point of light on the different positions of the master HOE.
  • a scanning direction when scanning a spot of light on the master HOE during the exposure process can have a component that is orthogonal to a direction of movement of the spot of light on the master HOE caused by the movement of the reference point along the curved trajectory .
  • the light spot of the light on the master HOE could be moved primarily from left to right (in an arbitrarily defined reference system) by moving the reference point along the e.g. curved trajectory; while the spot of light on the master HOE is primarily moved from top to bottom by scanning.
  • an essentially homogeneous irradiation or exposure integrated over the exposure process can be achieved; at the same time, flexible compensation of different surface shapes of the carrier layer of the HOE can be made possible during the exposure process and in the subsequent application.
  • the combination of movement along the eg curved trajectory (and optionally changing the exit angle using the positioning module) on the one hand and scanning on the other hand means that the angle of incidence of the light on the master HOE can be flexibly varied.
  • an integrated irradiation that is as homogeneous as possible can be achieved in the various areas of the master HOE during the exposure process. Accordingly, it is possible to flexibly adapt the scan amplitude and/or the scan frequency.
  • the scan amplitude could be adjusted so that the spot of light moves from edge to edge of the master HOE as it is scanned. This corresponds, for example, to a Cartesian scan pattern with scan lines.
  • the scan frequency can be adjusted so that the dwell time of the point of light in the different different regions along a scan line remains constant independent of the scan amplitude; this enables homogeneous integrated irradiation in the different areas of the master HOE during the exposure process.
  • the master HOE in a simple variant, it would be conceivable for the master HOE to be arranged during the exposure process in such a way that the scan frequency and optionally the scan amplitude can remain constant during the exposure process.
  • the master HOE with a certain fixed transverse extent could be arranged in such a way that this fixed transverse extent is swept over by the scanning of the point of light with a fixed scanning amplitude and scanning frequency.
  • the scanning mirror could be placed in the reference point. However, it would also be conceivable for the scanning mirror to be arranged offset from the reference point, in particular upstream along the beam path. It would be conceivable for the scanning mirror to be arranged in a focal point of the beam path. If the scanning mirror is arranged in the focal point of the beam path, comparatively small mirror surfaces can be sufficient; This enables higher scanning frequencies because the moving mass and thus the required forces and dynamic deformations decrease.
  • a galvanometer-driven scanning mirror could be used, i.e. a so-called galvanometer mirror.
  • a micro-electromechanical (MEMS) implemented mirror could also be used.
  • a polygon scanning mirror could be used.
  • An acousto-optic deflector could also be used.
  • the scanning mirror can have one or more degrees of freedom of the scanning movement. For example, one dimensional or two dimensional scanning could be enabled.
  • the scanning mirror could be a two-dimensionally tiltable scanning mirror of the positioning module.
  • the scanning mirror could be controlled to - superimposed on the scanning - also change the exit angle of the beam gangs to change the reference point in relation to the master HOE. Such a change in the exit angle can take place particularly slowly compared to the scanning.
  • the method can also include producing the master HOE in a further (upstream) exposure process.
  • the carrier layer of the master HOE is fixed in a surface shape that corresponds to the surface shape that the replicated HOE has in the application. It is therefore possible for the carrier layer of the master HOE to have a first surface shape during the further exposure process, which differs from a second surface shape of the carrier layer during the exposure process.
  • the first surface shape corresponds to a one-dimensional curvature of the carrier layer
  • the second surface shape corresponds to a planar configuration of the carrier layer, ie without curvature, of the master HOE. This would be particularly possible for a flatbed replication process.
  • the first surface shape (during exposure of the master HOE to produce the master HOE) is planar; and the second surface (while illuminating the master HOE to expose and fabricate the replicated HOE) conforms to a one-dimensional curvature of the support layer. This would be possible, for example, in a roll-to-roll replication process.
  • the scanning direction of the scanning motion effected by the scanning mirror may be perpendicular to the axis of one-dimensional curvature.
  • a scanning mirror for scanning during the exposure process.
  • one or more optical elements e.g. lenses and/or mirrors, such as dichroic mirrors
  • the reference point along the beam path which cause the light spot of the light on the master HOE to be expanded (that is, in relation to a case where the at least one lens would not be present).
  • such a widening could be done one-dimensionally along an axis - which, for example, would be scanned in another implementation scenario.
  • such an expansion of the point of light could take place in such a way that the point of light covers the entire transverse extent of the master HOE.
  • the method may also include calculating the control data.
  • the control data could be based on a first surface shape of the carrier material of the master HOE during the further exposure process for exposing the master HOE and based on a second surface shape of the carrier material of the master HOE during the exposure process (for exposing the replicated HOE), as well as further calculated based on the angle of incidence of light as a function of location on the master HOE during the further exposure process.
  • the emitter geometry of a light source which is later used when reconstructing the hologram by illuminating the HOE, can also be taken into account.
  • planar light sources can also be made possible for illuminating the HOE when reconstructing the hologram, while a non-planar light source (or generally a light source with a different emitter geometry) is used for replication of the master HOE.
  • a deformation of the diffraction structure of the master HOE due to a change in the surface shape can be taken into account. Due to the deformation of the diffraction structure, a changed diffraction pattern results.
  • This modified diffraction structure of the master HOE during the exposure process to expose the replicated HOE is copied onto the replicated HOE. That is, when the replicated HOE is fixed following the exposure processes of another surface shape - typically the first surface shape that was present when the master HOE was exposed - there is the inverse change in surface shape and also an inverse change in the diffraction pattern.
  • the replicated HOE can then be illuminated in flexible surface form. Different light sources can be used for illumination, for example also extended light sources.
  • control data look-up table may thereby comprise a plurality of candidate control data associated with different master HOEs, in such a scenario it is it is therefore possible to use different control data depending on the master HOE—thus typically also depending on the intended surface shape for the replicated HOE.
  • the support layer of the replicated HOE can then be fixed in a surface shape that is different from the surface shape of this support layer during the exposure process of the replicated HOE.
  • a computer program includes program code that can be loaded and executed by a processor.
  • the processor executes the program code, it causes the processor to execute a method of making an HOE by replicating a master HOE as part of an imaging process.
  • a carrier layer of the master HOE is arranged along a carrier layer of the HOE.
  • the method includes driving a radiation source to emit light onto the master HOE during the exposure process to expose the HOE.
  • the method also includes driving a positioning module to move a reference point arranged along a beam path of the light with respect to the master HOE in a curved trajectory during the exposure process.
  • Corresponding program code executable by at least one processor is also disclosed.
  • this causes the at least one processor to calculate control data for controlling an apparatus for replicating a master HOE or for exposing a HOE.
  • FIG. 1 is a flow diagram of an exemplary method of manufacturing an HOE.
  • FIG. 3 schematically illustrates a variation of the system of FIG. 2.
  • FIG. 6 is a flowchart of an example method.
  • FIG. 8 schematically illustrates a roll-to-roll replication process for exposure of a HOE by replication of a master HOE according to various examples.
  • FIG. 9 schematically illustrates a master HOE with a one-dimensional curved target surface shape according to various examples.
  • FIG. 10A schematically illustrates the master HOE of FIG. 9 with a planar illumination surface shape according to various examples.
  • FIG. 10B is a side view of the master HOE of FIG. 10A
  • FIG. 14 illustrates aspects related to a positioning module according to various examples.
  • FIG. 16 illustrates aspects related to a roll-to-roll replication process according to various examples.
  • FIG. 17 shows a side view of a HOE under replication according to various examples.
  • the master HOE can be exposed in a state where the substrate of the master HOE has the same surface shape as the replicated HOE has in use.
  • This surface shape is hereinafter referred to as the target surface shape because it is the intended surface shape after the completion of the manufacturing process for the replicated HOE.
  • a roll-to-roll process or a flatbed copying process requires specific exposure surface shapes. This means that, for example, in the roll-to-roll process or in the flatbed copying process, the exposure surface shape of the replicated HOE (and accordingly the master HOE) can be predetermined and, in particular, can deviate from the target surface shape.
  • an illumination geometry or emitter geometry caused by the system integration during illumination for the reconstruction of the hologram , which deviates from the illumination geometry or emitter geometry during exposure.
  • a point light source can be used for the exposure.
  • a point of light can be moved across the substrate of the HOE for exposure.
  • an extended light source can be used. This means that an emitter area of the light source when illuminated is significantly larger than an emitter area of the radiation source when exposed.
  • the emitter area of the light source when illuminated can be at least a factor of 1000 larger than the emitter area of the radiation source when exposed to light.
  • the light source can also comprise an array of individual emitters, for example a light-emitting diode panel (ie, for example, an array of light-emitting diodes or, more generally, an arrangement of a plurality of light-emitting diodes on a carrier).
  • a light-emitting diode panel ie, for example, an array of light-emitting diodes or, more generally, an arrangement of a plurality of light-emitting diodes on a carrier.
  • FIG. 1 illustrates a method of making a replicated HOE according to various examples.
  • a master HOE was made.
  • a corresponding photopolymer is exposed, which is located in or on a carrier layer of the master HOE.
  • An object beam and a reference beam of corresponding light which are designed to be phase-coherent with one another, can be used for the exposure.
  • An analog exposure could take place, in which the object generates the object beam.
  • Digital exposure with a pixelated light modulator and stitching process could also be used.
  • FIG. 1 shows that the master HOE (or, more precisely, the carrier material of the master HOE) has the target surface shape 911 in box 3005, ie when the master HOE is exposed.
  • This target surface shape 911 is exemplified and shown schematically in FIG. 1 as curved, but could be any shape.
  • the replicated HOE is exposed by replicating the master HOE.
  • a roll-to-roll process or a flatbed copying process can be used.
  • a laser is typically used as the radiation source.
  • the laser beam can be scanned.
  • a spot of the laser beam can be moved across the surface of the substrate in which the HOE is created.
  • the substrate of the master HOE as well as the substrate of the replicated HOE has an exposure surface shape 912; this is exemplified in FIG. 1 as flat, but could also have a curvature.
  • the exposure surface shape 912 is different from the target surface shape 911.
  • FIG. 2 illustrates aspects related to an apparatus or system 50 that may be used for manufacturing a replicated HOE 96.
  • system 50 may be configured according to the method of FIG. 1 are used.
  • System 50 may be referred to as an exposure system or exposure device.
  • the system 50 includes a radiation source or light source 52 , for example a laser, which emits coherent laser light along a beam path 41 .
  • the "light” can be in the visible spectrum or adjacent wavelength ranges, for example in the infrared or ultraviolet part of the electromagnetic spectrum.
  • the light source 52 is controlled by a controller 51 (such as a processor that load and execute program code from memory; or an application specific integrated circuit; or a field-programmable array).
  • the light source 52 can be in the form of a point. This means that an emitter area of the light source 52 is particularly small. For example, edge dimensions of the emitter area could be ⁇ 1 mm or less than 100 ⁇ m or less than 20 ⁇ m.
  • the light source 52 may include collimating optics that reduce the divergence of the light's path.
  • a laser or a laser diode can be used as the light source. Collimation can take place along a "fast axis" and a “slow axis”.
  • the light illuminates a master HOE 92 so as to expose a replica HOE 96.
  • a spot of light generated by the light source 52 can be moved across the substrate of the HOE 96 .
  • the motorized actuators 55 can position at least one optical element 54 according to multiple degrees of freedom. It may be possible to implement one or more translational degrees of freedom. Alternatively or additionally, one or more rotational degrees of freedom can be implemented.
  • the actuator 55 can be controlled by the controller 51 .
  • the controller 51 is set up accordingly in order to vary the angle of incidence 89 of the light on the carrier layer of the master HOE 92 or of the HOE 96 during the exposure process.
  • control data 401 specifying movement of the actuator 55 and/or optionally an adjustable optical element 54 from a corresponding control data look-up table 400.
  • control data 401 specifying movement of the actuator 55 and/or optionally an adjustable optical element 54 from a corresponding control data look-up table 400.
  • the appropriate control data can be selected depending on the master HOE being turned. This means that different curved trajectories 61 are used for different master HOE.
  • the control data 401 could be provided by a manufacturer of the master HOE, for example.
  • control data 401 could be associated with box 3005 of FIG. 1 to be determined.
  • the background to this dependence of the curved trajectories 61 on the master HOE used is that, depending on the master HOE 92, different target surface shapes 911 can be used (where the exposure process for replication can take place in the same exposure surface shape 912 in each case, because this exposure Surface shape 912 is dictated by the replication process used).
  • a different compensation must take place through the curved trajectory 61 . This is explained below in connection with FIG. 4 and FIG. 5 explained.
  • FIG. 4 illustrates aspects related to target surface shape 911.
  • FIG. 4 illustrates master HOE 92 on the corresponding support layer 91 having the target surface shape 91.
  • FIG. 4 illustrates master HOE 92 on the corresponding support layer 91 having the target surface shape 91.
  • the master HOE 92 implements in the example of FIG. 4 an optical functionality of an off-axis paraboloidal mirror illuminated by a point light source.
  • An incident divergent beam 81 is transformed into a parallel beam 82 .
  • This is just one example of optical functionality, and a wide range of different optical functionalities is basically conceivable.
  • the replicated HOE 96 shall implement the corresponding optical functionality.
  • the replicated HOE 96 upon exposure of the replicated HOE 96 (compare FIG. 1: box 3010), the replicated HOE 96 and the master HOE 92 (only the master HOE 92 is shown in FIG. 5) have the exposure surface shape 912. This is shown in FIG. 5 shown.
  • the transformation between the target surface shape 911 and the exposure surface shape 912 causes the diffraction structure of the master HOE 92 to change; this change in the diffraction structure can correspondingly be translated into a change in the rays of the incident beam 81# and the rays of the exiting beam 82#: These beams 81# and 82# are "drawn" in the plane of the drawing, just like the diffraction structure.
  • FIG. 6 illustrates an example method.
  • the method of FIG. 6 is used to create a replicated HOE.
  • the method of FIG. 6 the replication process, compare FIG. 1 : Box 3010.
  • the method of FIG. 6 may be implemented by a controller, such as controller 51 of system 50 of FIG. 2.
  • a corresponding processor could load and execute program code from memory to implement the method of FIG. 6 to execute.
  • Using the method of FIG. 6, it is possible to move a spot of light across the substrate of a master HOE so as to replicate a diffractive structure of the master HOE into the substrate of a HOE. The HOE is thus exposed.
  • Using the method of FIG. 6 it is achieved in particular that this exposure takes place sequentially by moving a point of light over the carrier layer.
  • the angle of incidence of the light can be varied as a function of the position of the point of light on the carrier layer.
  • a light source such as a laser
  • the light source could be controlled in such a way that it continuously emits light with a specific luminous intensity during an exposure process.
  • a scanning mirror can then be controlled in box 3110 to scan the light with respect to the master HOE during the exposure process.
  • a corresponding scanning mirror 58 was used in connection with the system 50 in the example of FIG. 3 discussed; it would also be conceivable for the scanning mirror to be part of the positioning module, compare FIG. 2. In some examples, no scanning mirror is required at all.
  • box 3110 is optional.
  • the positioning module 3115 is activated in order to move a reference point along the beam path of the light with respect to the master HOE on a curved trajectory, for example, during the exposure process. Aspects related to the curved trajectory 61 were discussed above in connection with FIG. 2 and FIG. 3 discussed.
  • the positioning module in box 3115 is also controlled in order to change the exit angle of the beam path in the reference point when the reference point moves along the curved trajectory in relation to the master HOE.
  • a separate movement to change the exit angle and to move along the curved trajectory can therefore take place.
  • the angle of incidence of the light on the master HOE 92 can be varied.
  • a flatbed replication process or a roll-to-roll replication process, for example, can benefit from this.
  • FIG. 7 illustrates aspects related to a flatbed replication process for replicating the master HOE 92, for exposing the replicated HOE 96.
  • FIG. 7 shows that the support layer 91 of the master HOE 92 extends parallel to the support layer 95 of the replica HOE 96 during the exposure of the replica HOE 96 .
  • a corresponding fixing element is used for this purpose, eg rollers for a roller-to-roller replication process or--as in the example in FIG. 7 - one or more fixing frames 99 for a flatbed replication process.
  • the master HOE 92 is illuminated with light along rays 81#; from FIG.
  • FIG. 8 illustrates aspects related to a roll-to-roll replication process for replicating the master HOE 92, ie for exposing the replicated HOE 96.
  • FIG. 8 shows a section through the master HOE 92 on the left when it has the target surface shape 911, ie when it is being manufactured (cf. box 3005 in FIG. 1).
  • the corresponding rays 81-1 - 81-4 of a ray bundle used for exposure which will later be used to illuminate the replicated HOE 96 when the replicated HOE 96 is used.
  • the master HOE 92 is applied to a roller 71 as a fixing element and the corresponding rays 81#-1 - 81#-4 of the optical path 41 of the light, which are used to illuminate the master HOE 92 are, with increasing rotation of the cylinder 71, caused by a movement 21 of the reference point 84 and a correspondingly changed exit angle 85 of the light from the reference point 84 (e.g. achieved by tilting 22 of a corresponding mirror that is in the reference point 84 is arranged) is reached.
  • the curvature of the carrier material 91 of the master HOE 92 is compensated by the curved trajectory during the exposure process of the replicated HOE (which is applied to a further roller 72 and is not shown in FIG. 8 for reasons of clarity).
  • the exit angle 89 can be changed. It is optionally possible to synchronize the movement of the reference point 84 along the curved trajectory 61 with a scanning of the light beam 41 (compare FIG. 3: scanning mirror 58). In contrast to changing the exit angle 89 as discussed above, the scanning of the light beam 41 can be implemented by a periodic scanning motion. For example, the reference point 84 could mark a center point of the scanning movement 53 . Aspects related to scanning are discussed below in connection with FIG. 9 and FIG. 10A.
  • FIG. 9 shows a master HOE 92 that implements the optical functionality of an off-axis parabolic mirror by way of example.
  • FIG. 9 shows the master HOE 92 in the target surface shape 911;
  • FIG. 10A shows the same master HOE 92 in the exposure surface shape 912. From FIG. 9 it can be seen that the master HOE 92 in the target surface shape 911 has a one-dimensional curvature along a curvature axis 199 .
  • the target surface shape 911 and the exposure surface shape 912 can be mediated by a one-dimensional curvature operation along the curvature axis 199 (curvature perpendicular to the curvature axis 199 is not changed).
  • curvature perpendicular to the curvature axis 199 is not changed.
  • a transition between a one-dimensional curvature of the carrier layer 91 of the master HOE and a planar configuration of the carrier layer 91 of the master HOE 92 takes place. This can be referred to as "unfolding" the surface describing the carrier layer.
  • the scanning direction 36 of the scanning movement 53 of a scanned light spot 49 on the master HOE 92 by means of the scanning mirror is oriented perpendicular to the axis of curvature 199, compare FIG. 10A This is due to the fact that the origin of the scanning movement 53 does not have to be displaced perpendicularly to the axis of curvature 199 because there is no transformation of the curvature of the corresponding surface in this direction 36 .
  • FIG. 10A thus corresponds to a line scanner (i.e. a Cartesian scan pattern in which a plurality of one-dimensional lines 860 are scanned).
  • a line scanner i.e. a Cartesian scan pattern in which a plurality of one-dimensional lines 860 are scanned.
  • the movement of the reference point 84 along the curved trajectory 61 takes place superimposed on the scanning movement 53 along the scanning direction 36 .
  • the corresponding movement 21 has a Component along an axis 37 which is oriented perpendicular to the scanning direction 36 (and thus parallel to the axis of curvature 199) along the direction 37.
  • FIG. 10A also shows the (non-scanned) change in the exit angle 85 by a corresponding control of the positioning module.
  • a two-dimensional scanning mirror could be used to implement both the scanning (i.e. a periodic movement around a scan center point) along the scan direction 36, as well as the non-scanned change in the exit angle 85, for example by a corresponding tilt 22 in the reference point 84 A corresponding scenario was presented in connection with FIG. 2 discussed; the scanning mirror can then be located at reference point 84 .
  • the scanning could be done with a fixed scan frequency of a fixed scan amplitude, so that the entire area between the two edges of the master HOE 92 is swept by the light spot 49.
  • a resonantly driven scanning mirror could be used in particular.
  • At least one optical element could also be arranged in the reference point 84, which causes the point of light 49# of the light on the master HOE 92 to be expanded along the direction 36 (compare point of light 49 with point of light 49#). Then the otherwise scanned lines are exposed in an integrated manner.
  • FIG. 10B and FIG. 10C are side views from orthogonal perspectives for the scenario of FIG. 10A
  • FIG. 11 shows the replicated HOE 96 in the target surface form, ie after system integration. This basically corresponds to the scenario of FIG. 9 (where the master HOE 92 is shown); in FIG. 11 will an extended light source 851 is used to illuminate the HOE 96 for reconstruction of the hologram.
  • the extended light source 851 (or generally planar light sources) can also be broken down into scan lines 860 of a Cartesian scan pattern.
  • FIG. 12A shows how the divergent beam path of the light from the light source 851 can be translated locally into a position of a point light source. This is done by extending the rays away from the various light source positions 851 to corresponding intersection points 859 (these intersection points then correspond to the location of the reference point or point light source in replication).
  • the reference point 84 is then arranged there during the exposure. This is done first in the target surface shape (FIG. 12A) and then is calculated for the exposure surface shape 912 (FIG. 12B). By developing the area shown in FIG. 12B, the trajectory of the intersections 859 (or reference point 84) changes so that the trajectory 61 for the reference point 84 is obtained.
  • reference points 84 are calculated, which represent the extension of the spanned scan line 860 into a point of intersection 859 .
  • the planar light source 851 can also be represented by a moving reference point.
  • Such techniques can be taken into account when calculating the control data 401 .
  • the geometry of the light source 851 used to reconstruct the hologram when the HOE is illuminated can be taken into account.
  • a two-dimensional expansion of the light source 851 can be taken into account.
  • FIG. 13 shows an example implementation of the positioning module 56 for the scenario of the FIGS. 10-12 (although the positioning module 56 from the example in FIG. 13 can also be used for other scenarios).
  • the positioning module 56 includes a robotic arm 231 that implements the actuator 55 (see FIG. 1).
  • a fiber optic 212 guides the light from the laser 52 to the moving end of the robotic arm 231 .
  • the light is decoupled by a decoupling unit 281, which can include a corresponding lens (GRIN lens) etc., for example.
  • the decoupling unit 281 can be configured to maintain polarization.
  • a two-dimensional galvo scanner 261 is arranged at the moving end of the robot arm 231; as in FIG. 13, this galvo scanner 261 implements both tilt 22 for non-scanning changing the exit angle 85 at which the light exits the reference point 84; as does the scanning motion 53 of light beam 41 (which would be oriented perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 13).
  • FIG. 14 shows an exemplary implementation of the positioning module 56 for the scenario of FIGS. 10-12 (although the positioning module 56 from the example of FIG. 14 can also be used for other scenarios).
  • the positioning module 56 includes a linear displacement table 241 , 242 .
  • a three-axis linear displacement table moves the reference point 84 on the curved trajectory 61 .
  • a two-dimensional scanning mirror 261 is again provided.
  • a rotary table and a one-dimensional scanning mirror could also be used.
  • FIG. 15 shows the roll-to-roll replication of a master HOE 92 which is to be illuminated in the target surface shape 191 with a point light source.
  • the replication can always only take place along the linear contact surface of both rollers 71 , 72 .
  • exposure can be coupled laterally into the end face or the roller (glass roller) can be transilluminated. Since the exposure direction changes locally depending on the lighting situation (such as a point light source), the shape of the scan line must also be varied during the rotation of the rollers. This can also be done through the combination of a movement of a scanning mirror and the synchronized change in the scanning movement of the scanning mirror (1-D or 2-D), see FIG. 16
  • a HOE 96 e.g., a volume HOE
  • a point light source 851 Illumination by the point light source reconstructs a hologram 859. Imperfections can cause aberrations; this is for the spherical aberration example in FIG. 18 shown.
  • the focal point of the reconstruction wave shifts depending on the location of the HOE 96.
  • the spherical aberration is caused by a shrinkage of the support layer of the HOE 96; the shrinkage occurs perpendicular to the substrate (that is, along the plane normal; this is shown by the dashed arrows in FIG. 18).
  • the spherical aberration then occurs because the shrinkage affects the different (optical) deflection angles differently.
  • a lens function (radially different deflection angles) does not change uniformly over the carrier material layer, but locally different - and spherical aberration arises.
  • Such shrinkage or contraction of the carrier layer occurs, for example, when the carrier layer of the HOE 96 is integrated into a system and is thereby clamped or glued into a frame or carrier, for example.
  • aberrations or aberrations can occur during the replication process when the HOE is exposed. For example, such aberrations may occur due to the fixation of the backing layer of the HOE along the backing layer of the master HOE.
  • aberrations can occur if the carrier layer of the HOE is integrated in a master plate with the master HOE.
  • aberrations may also occur in the post system integration illumination process, i.e. when the HOE is illuminated to reconstruct the hologram 859.
  • the carrier layer of the HOE is integrated into a carrier.
  • the material can expand due to temperature fluctuations.
  • an existing or anticipated aberration can be compensated for in the replication process (in addition to or as an alternative to compensating for different surface shapes and/or different illumination geometries or emitter geometries).
  • FIG. 19 for the spherical aberration example. Since spherical aberration is an almost rotationally symmetrical effect, an elliptical or circular (“donut") scan line can be scanned on the carrier layer of the master HOE or the Carrier layer it HOE are mounted. A spiral or elliptical scan pattern could be used.
  • FIG. 19 shows how the light spot 49 is guided to a center 96z of the HOE 96 for exposure from the outside in.
  • the scanning process therefore does not scan several straight lines (as with a Cartesian scan pattern), but one that becomes smaller Circle (the "scanning circle” becomes smaller and smaller in radius and moves from the outside to the inside).
  • the reference point 84 is moved away from the HOE 96 or the master HOE 92 (the straight trajectory 61 is shown), in order thus to realize a different focal point for each radius of the scanning circle.
  • the master HOE 92 is therefore not scanned with a plane, but with a cone.
  • the movement of the reference point 84 corresponds to a change in location of the cone tips.
  • FIG. 20 schematically illustrates a data processing unit 760.
  • the data processing unit 760 could be implemented by a computer, for example.
  • Data processing unit 760 could implement controller 51, for example.
  • the data processing unit 760 includes a processor 761 that is set up to load program code from a memory 762 .
  • the processor is also set up to execute the program code.
  • processor 761 executes the program code, it causes the processor to perform techniques described therein, for example: computing control data for a positioning module of an exposure system, such as positioning module 56; driving such an exposure module; driving the light source; etc.
  • the processor could, for example, at least parts of the method from FIG. Execute 6.
  • Control data can be output via a communication interface 763, for example.
  • Control commands to elements of an exposure system can also be issued via the communication interface 763.
  • EXAMPLE 1 Apparatus (50) for fabricating a holographic optical element, HOE, (96), the apparatus (50) comprising:
  • a radiation source (52) set up to emit light (41) onto the master HOE (92) during the exposure process so that the HOE (96) is exposed, and
  • a positioning module (56) arranged to move a beam path of the light relative to the carrier layer (91) of the master HOE (92) and the carrier layer (95) of the HOE (96) during the exposure process.
  • EXAMPLE 2 The apparatus of EXAMPLE 1, wherein the positioning module comprises at least one of a robotic arm and a multi-axis optical linear stage (241, 242).
  • EXAMPLE 3 The apparatus of EXAMPLE 1 or 2, wherein the at least one fuser member comprises a first roll for the backing of the master HOE, wherein the at least one fuser member comprises a second roll for the backing of the HOE.
  • EXAMPLE 4 Device according to EXAMPLE 1 or 2, wherein the at least one fuser comprises at least one fuser frame for a flatbed replication process.
  • a controller (51) which is set up to control the positioning module based on control data.
  • EXAMPLE 6 The device according to EXAMPLE 5, wherein the controller is configured to control the positioning module in order to move a light spot of the light over the carrier layer of the HOE during the exposure process, so that the HOE exposes at different positions of the light spot on the carrier layer at different angles of incidence becomes.
  • EXAMPLE 7 Apparatus according to EXAMPLE 5 or 6, wherein the controller is arranged to drive the positioning module to move a reference point arranged along the optical path of the light with respect to the master HOE on a trajectory during the exposure process.
  • EXAMPLE 8 Apparatus according to EXAMPLE 7 wherein the trajectory is curved.
  • EXAMPLE 9 The device of EXAMPLE 7 or 8, wherein the trajectory has at least one of a component perpendicular to the backing layer of the HOE and a component parallel to the backing layer of the HOE.
  • EXAMPLE 10 Apparatus according to any one of EXAMPLES 7 to 9, wherein the controller is arranged to drive the positioning module to provide an exit angle (85) of the optical path (41) at the reference point with respect to the master HOE (92) during the exposure process change.
  • EXAMPLE 11 Apparatus according to any one of EXAMPLES 5 to 10, wherein the control data (401) includes at least one of a trajectory (61) for a reference point along the beam path, an exit angle (85) of the beam path (41) at the reference point with respect to the master HOE and specify an angle of incidence ( ⁇ ) of the light on the master HOE.
  • EXAMPLE 12 The device according to any one of the preceding EXAMPLES, further comprising:
  • a scanning mirror (54, 58) arranged to scan the light with respect to the master HOE during the exposure process.
  • EXAMPLE 13 The apparatus of EXAMPLE 12, wherein the positioning module includes the scanning mirror.
  • EXAMPLE 14 Apparatus according to EXAMPLE 12 or 13, as well as according to any one of EXAMPLES 7 to 11, wherein the scanning mirror is arranged in the reference point.
  • EXAMPLE 15 Apparatus according to EXAMPLE 14, wherein the controller is arranged to drive the scanning mirror (54) to superimpose on the scanning the exit angle (85) of the optical path at the reference point (84) with respect to the master HOE (92 ) to tilt.
  • EXAMPLE 16 Apparatus according to any one of EXAMPLES 12 to 15, wherein the controller is arranged to drive the scanning mirror to scan the light with a scan pattern selected from the group consisting of: Cartesian scan pattern; spiral scan pattern; circular scan pattern; elliptical scan pattern; line scanning; one-dimensional scanning; two-dimensional scanning.
  • a scan pattern selected from the group consisting of: Cartesian scan pattern; spiral scan pattern; circular scan pattern; elliptical scan pattern; line scanning; one-dimensional scanning; two-dimensional scanning.
  • EXAMPLE 17 Device according to any one of EXAMPLES 12 to 17, wherein the scanning mirror (54) is a two-dimensionally tiltable scanning mirror.
  • EXAMPLE 18 Apparatus according to any one of the preceding EXAMPLES, further comprising: at least one optical element (54) arranged along a ray path of the light and causing a spot (49#) of the light to focus on the master HOE (92) is expanded along at least one axis (36).
  • EXAMPLE 19 Device according to EXAMPLE 18, as well as according to one of EXAMPLES 7 to 11, wherein the at least one optical element is arranged in the reference point.
  • EXAMPLE 20 Apparatus according to any one of the preceding EXAMPLES, wherein the radiation source comprises a laser.
  • Data processing unit (760) comprising at least one processor (761) and a memory (762), wherein the at least one processor (761) is arranged to load and execute program code from the memory, wherein the at least one processor is based is set up in the program code in order to calculate control data for controlling a device for producing a holographic optical element.
  • EXAMPLE 22 Data processing unit according to EXAMPLE 21, wherein the control data (401) contains at least one of a trajectory (61) for a reference point along the optical path, an exit angle (85) of the optical path (41) at the reference point with respect to the master HOE and a Specify the angle of incidence (89) of the light on the master HOE.
  • EXAMPLE 23 Data processing unit according to EXAMPLE 21 or 22, wherein the at least one processor based on the program code further the control data based on a first surface shape (911) of the carrier material (91) of the master HOE (92) during a further exposure process for exposure of master HOE (92), and based on a second surface shape (912) of the substrate (91) of the master HOE (92) during the exposure process, and further based on an angle of incidence (89) of light as a function of location on the mater - HOE (92) calculated during further exposure process.
  • the at least one processor based on the program code further the control data based on a first surface shape (911) of the carrier material (91) of the master HOE (92) during a further exposure process for exposure of master HOE (92), and based on a second surface shape (912) of the substrate (91) of the master HOE (92) during the exposure process, and further based on an angle of incidence (89) of light as a function of location on the mater - HOE (92) calculated
  • EXAMPLE 24 The data processing unit according to any one of EXAMPLES 21 to 23, wherein the at least one processor based on the program code further calculates the control data (401) based on a geometry of a light source (851) used to reconstruct a hologram by illuminating the HOE .
  • EXAMPLE 25 The data processing unit according to any one of EXAMPLES 21 to 24, wherein the at least one processor based on the program code further calculates the control data (401) based on a predetermined aberration.
  • EXAMPLE 26 Data processing unit according to one of EXAMPLES 21 to 25, wherein the at least one processor is arranged based on the program code to calculate the control data for the control of the device according to one of EXAMPLES 1 to 20.
  • EXAMPLE 1 Method of making a holographic optical element, HOE, (96) by replication (3010) of a master HOE (92) in an exposure process, wherein during the exposure process a support layer (91) along the master HOE (92). a support layer (95) of the HOE (96), the method comprising: - driving (3105) a radiation source (52) to emit light onto the master HOE (92) during the exposure process so that the HOE (96) is exposed, and
  • EXAMPLE 2 Method according to EXAMPLE 1, wherein the positioning module (56) is controlled in order to change an exit angle (85) of the optical path (41) in the reference point with respect to the master HOE (92) during the exposure process.
  • EXAMPLE 3 The method of EXAMPLE 1 or 2, the method further comprising:
  • EXAMPLE 4 The method of EXAMPLE 3, wherein a scan direction (36) in scanning a spot (49) of light on the master HOE (92) during the exposure process has a component orthogonal to a direction (37) of movement of the spot ( 49) of the light on the master HOE (92) caused by the movement of the reference point (84) along the curved trajectory (61).
  • EXAMPLE 5 Method according to EXAMPLE 3 or 4, wherein the scanning of the light during the exposure process takes place with a fixed scanning frequency and optionally a fixed scanning amplitude.
  • EXAMPLE 6 Method according to any one of EXAMPLES 3 to 5, wherein the scanning mirror (54) is arranged in the reference point (84), the optical path (41) of the light being optionally focused at the reference point (84).
  • EXAMPLE 7 Method according to EXAMPLE 2, as well as according to one of EXAMPLES 3 to 6, wherein the scanning mirror (54) is a two-dimensionally tiltable scanning mirror of the positioning module, wherein the scanning mirror (54) is controlled in order, superimposed with the scanning, to change the exit angle ( 85) of the beam path at the reference point (84) in relation to the master HOE (92).
  • EXAMPLE 8 The method of any one of EXAMPLES 2 to 7, wherein the scanning of the light is performed with a scan pattern selected from the group consisting of: Cartesian scan pattern; spiral scan pattern; circular scan pattern; elliptical scan pattern; line scanning; one-dimensional scanning; two-dimensional scanning.
  • a scan pattern selected from the group consisting of: Cartesian scan pattern; spiral scan pattern; circular scan pattern; elliptical scan pattern; line scanning; one-dimensional scanning; two-dimensional scanning.
  • EXAMPLE 9 A method according to any one of the preceding EXAMPLES, the method further comprising:
  • EXAMPLE 10 The method of EXAMPLE 9, wherein one (911, 912) of the first surface shape and the second surface shape corresponds to a one-dimensional curvature of the backing layer (91) of the master HOE (92), the other (912, 911) corresponding to that of the first surface shape and the second surface shape corresponds to a planar configuration of the carrier layer (91) of the master HOE (92).
  • EXAMPLE 11 Method according to EXAMPLE 4 and according to EXAMPLE 10, wherein the scanning direction of scanning by means of the scanning mirror (54, 58) is perpendicular to the axis (199) of one-dimensional curvature.
  • EXAMPLE 12 The method according to any one of the preceding EXAMPLES, wherein at least one optical element (54) is disposed in the reference point (84) that causes a spot (49#) of light on the master HOE (92) to be directed along at least one axis (36) is expanded.
  • EXAMPLE 13 The method according to any one of the preceding EXAMPLES, wherein the positioning module (56) comprises a robotic arm (231) with multiple adjustable axes.
  • EXAMPLE 14 The method according to any one of the preceding EXAMPLES, wherein the positioning module (56) comprises a multi-axis optical linear stage (241, 242).
  • EXAMPLE 15 Method according to one of the preceding EXAMPLES, wherein the positioning module is controlled based on control data (401) which includes the curved trajectory (61) and optionally an exit angle (85) of the beam path (41) in the reference point in relation to the master HOE indicate.
  • control data (401) which includes the curved trajectory (61) and optionally an exit angle (85) of the beam path (41) in the reference point in relation to the master HOE indicate.
  • EXAMPLE 16 The method of EXAMPLE 14, wherein the control data (401) indicates an angle of incidence ( ⁇ ) of the light on the master HOE.
  • EXAMPLE 17 The method of EXAMPLE 16, the method further comprising:
  • EXAMPLE 18 The method of EXAMPLE 16 or 17, the method further comprising:
  • control data (401) based on a geometry of a light source (851) used to reconstruct a hologram by illuminating the HOE.
  • EXAMPLE 19 The method of any one of EXAMPLES 16 through 18, the method further comprising:
  • EXAMPLE 20 The method of any one of EXAMPLES 15 to 19, the method further comprising:
  • control data look-up table (400) comprising a plurality of candidate control data associated with different master HOE.
  • EXAMPLE 21 Method according to one of the preceding EXAMPLES, wherein the curved trajectory (61) compensates for a curvature of the carrier material (91) of the master HOE (92) during the exposure process.
  • EXAMPLE 22 The method according to any one of the preceding EXAMPLES, wherein the support layer (95) of the HOE (96) has a second surface shape (912) during the exposure process, the method further comprising:
  • a radiation source (52) to emit light onto the master HOE (92) during the exposure process so that the HOE (96) is exposed
  • a positioning module (56) to move a light spot of the light over the carrier layer of the HOE during the exposure process and to expose the HOE at different positions of the light spot on the carrier layer at different angles of incidence.
  • EXAMPLE 24 The method according to EXAMPLE 23, wherein the positioning module is controlled to move a reference point (84) arranged along a beam path (41) of the light with respect to the master HOE (92) on a trajectory (61) during the exposure process (21).
  • EXAMPLE 25 The method of EXAMPLE 24 wherein the trajectory is curved in a global coordinate system.
  • EXAMPLE 26 The method of EXAMPLE 24 or 25, wherein the trajectory has at least one of a component perpendicular to the backing layer of the HOE and a component parallel to the backing layer of the HOE.
  • EXAMPLE 27 The method according to any one of EXAMPLES 24 to 26, wherein the positioning module (56) is controlled to change an exit angle (85) of the optical path (41) at the reference point with respect to the master HOE (92) during the exposure process.
  • EXAMPLE 28 The method of any one of EXAMPLES 23 to 27, the method further comprising:
  • EXAMPLE 29 The method of EXAMPLE 28, wherein a scan direction (36) in scanning a spot (49) of light on the master HOE (92) during the exposure process has a component orthogonal to a direction (37) of movement of the spot ( 49) of the light on the master HOE (92) caused by the movement of the reference point (84) along the curved trajectory (61).
  • EXAMPLE 30 The method of EXAMPLE 28 or 29, wherein the scanning of the light during the exposure process is performed at a fixed scan frequency and optionally a fixed scan amplitude.
  • EXAMPLE 31 The method according to any one of EXAMPLES 28 to 30, wherein the scanning mirror (54) is located at a reference point (84) along the optical path, the optical path (41) of the light being optionally focused at the reference point (84).
  • EXAMPLE 32 The method of any one of EXAMPLES 28 through 31, wherein the scanning of the light is performed with a scan pattern selected from the group consisting of: Cartesian scan pattern; spiral scan pattern; circular scan pattern; elliptical scan pattern; line scanning; one-dimensional scanning; two-dimensional scanning.
  • a scan pattern selected from the group consisting of: Cartesian scan pattern; spiral scan pattern; circular scan pattern; elliptical scan pattern; line scanning; one-dimensional scanning; two-dimensional scanning.
  • EXAMPLE 33 The method of any one of EXAMPLES 23 to 32, the method further comprising:
  • the carrier layer (91) of the master HOE (92) has a first surface shape (911) during the further exposure process, which is different from a second surface shape (912) of the carrier layer during the exposure process.
  • EXAMPLE 34 The method of EXAMPLE 33, wherein one (911, 912) of the first surface shape and the second surface shape corresponds to a one-dimensional curvature of the backing layer (91) of the master HOE (92), the other (912, 911) corresponding to that of the first surface shape and the second surface shape corresponds to a planar configuration of the carrier layer (91) of the master HOE (92).
  • EXAMPLE 35 The method of any one of EXAMPLES 23 to 34, wherein the positioning module (56) comprises a robotic arm (231) having multiple adjustable axes.
  • EXAMPLE 36 The method according to any one of EXAMPLES 23 to 34, wherein the positioning module (56) comprises a multi-axis optical linear stage (241, 242).
  • EXAMPLE 37 The method according to any one of EXAMPLES 23 to 36, wherein the positioning module is controlled based on control data (401) which includes the curved trajectory (61) and optionally an exit angle (85) of the beam path (41) at the reference point with respect to the master - Determine HOE.
  • control data (401) which includes the curved trajectory (61) and optionally an exit angle (85) of the beam path (41) at the reference point with respect to the master - Determine HOE.
  • EXAMPLE 38 The method of EXAMPLE 37, wherein the control data (401) indicates the angle of incidence ( ⁇ ) of the light on the master HOE.
  • EXAMPLE 39 The method of EXAMPLE 37 or 38, the method further comprising: - Calculating the control data (401) based on a first surface shape (911) of the carrier material (91) of the master HOE (92) during a further exposure process for exposing the master HOE (92), and based on a second surface shape (912 ) of the substrate (91) of the master HOE (92) during the exposure process, and further based on an angle of incidence (89) of light as a function of location on the master HOE (92) during the further exposure process.
  • EXAMPLE 40 The method of any one of EXAMPLES 37 to 39, the method further comprising:
  • control data (401) based on a geometry of a light source (851) used to reconstruct a hologram by illuminating the HOE.
  • EXAMPLE 41 The method of any one of EXAMPLES 37 to 40, the method further comprising:
  • EXAMPLE 42 The method of any one of EXAMPLES 37 to 41, the method further comprising:
  • control data look-up table (400) comprising a plurality of candidate control data associated with different master HOE.
  • EXAMPLE 43 The method according to any one of EXAMPLES 23 to 42, wherein at least one of a shape of the trajectory (61), a scanning pattern, an incidence angle of the light on the substrate of the master HOE, a curvature of the substrate (91) of the master HOE (92) compensated during exposure process.
  • EXAMPLE 44 The method of any one of EXAMPLES 23 to 43, wherein the support layer (95) of the HOE (96) has a second surface shape (912) during the exposure process, the method further comprising:
  • EXAMPLE 45 The method of any one of EXAMPLES 23 to 44, the method further comprising:
  • EXAMPLE 46 The method of EXAMPLE 45, wherein the illumination comprises a light source having a planar geometry, such as an organic light emitting diode or a light emitting diode panel.
  • EXAMPLE 47 A computer program comprising program code loadable and executable by a processor, execution of the program code causing the processor to perform a method of EXAMPLE 1 or EXAMPLE 23.
  • HOE holographic optical element
  • EXAMPLE 49 The method of EXAMPLE 48, wherein the light source is planar or comprises a light emitting diode panel.
  • the features of the embodiments and aspects of the invention described above can be combined with one another.
  • 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.
  • the trajectory can exhibit this curvature in a global coordinate system, i.e. be curved when viewed from the outside (not only relative to the surface shape of the support layers of the master HOE and the replicated HOE during replication).
  • a straight trajectory it would also be conceivable to use a straight trajectory.
  • comparable effects can be achieved with a suitable variation of the angle of incidence of the light on the carrier layer of the replicated HOE. Comparable effects can be achieved by using suitable scan patterns.

Landscapes

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Abstract

Es werden Techniken zur Herstellung eines HOE beschrieben, durch Replikation eines Master-HOE. Insbesondere werden Techniken beschrieben, die eine variable Oberflächenform während der Replikation ermöglichen. Eine gekrümmte Bahnkurve wird bei Belichtung verwendet.

Description

B E S C H R E I B U N G
REPLIKATION EINES MASTER HOLOGRAPHISCH OPTISCHEN ELEMENTS MIT VARIABLER BELEUCHTUNG
TECHNISCHES GEBIET
Verschiedene Beispiele betreffen Techniken, um ein holographisch optisches Element (HOE) durch Replikation eines Master-HOE herzustellen. Verschiedene Beispiele betreffen insbesondere Techniken, um die Beleuchtung des Master-HOE bei der Replikation variabel anzupassen.
HINTERGRUND
HOE werden in verschiedenen Anwendungsgebieten eingesetzt. Beispielsweise können HOE dazu verwendet werden, um einen transparenten Bildschirm zu implementieren. Anwendungsgebiete betreffen zum Beispiel die Verwendung in einem Head-Up-Display im Automobil oder die Integration eines holographisch optischen Elements in einen Spiegel. HOE werden zur Erzeugung von Hologrammen verwendet: dazu wird das HOE beleuchtet; sodass das Hologramm rekonstruiert wird.
Eine Technik, um HOE herzustellen, beruht auf der Verwendung eines Master-HOE, welches in einem Belichtungsprozess des HOE verwendet wird, um das HOE auszubilden. Dabei wird die Trägerschicht (zum Beispiel ein Fotopolymer, welches auf einem Substrat angeordnet ist) des Master-HOE entlang der Trägerschicht des zu replizierenden HOE (nachfolgend einfach „repliziertes HOE“) angeordnet. Durch Belichtung kann dann die Beugungsstruktur des Master-HOE im replizierten HOE repliziert werden.
Solche Herstellungsverfahren, welche eine Replikation des Master-HOE zur Herstellung des HOE verwenden, können zum Beispiel einen Rolle-zu-Rolle-Prozess einsetzen, bei dem das Master-HOE und das HOE auf einer jeweiligen Rolle als Fixierelement angeordnet sind, die miteinander synchronisiert rotiert werden, so dass jeweils ein Teilbereich das Master-HOE sich entlang eines entsprechenden Teilbereichs des replizierten HOE erstreckt. Eine weitere Technik ist der Flachbrett-Prozess; dabei werden das Mas- ter-HOE und das replizierte HOE auf einem jeweiligen ebenen bzw. flachen Träger fixiert, sodass sich die gesamte Fläche der jeweiligen Trägerschichten entlang einander erstrecken.
Bei solchen Herstellungsverfahren ist die Oberflächenform der Trägerschicht des Mas- ter-HOE sowie des HOE während des Prozesses zur Replikation durch die technischen Randbedingungen dieses Prozesses vorgegeben. Beispielsweise wird beim Rolle-zu- Rolle-Prozess das Master-HOE eindimensional gekrümmt; während beim Flachbett-Prozess das Master-HOE eben angeordnet ist. Diese Vorgabe der Oberflächenform erschwert die Herstellung von HOE, welche nach dem Belichtungsprozess bei Anwendung in beliebigen Oberflächenformen fixiert werden sollen, beispielsweise aufgrund von Randbedingungen des Anwendungsgebiets. Manche Anwendungsgebiete können eine Integration des HOE in gekrümmte Flächen erfordern, beispielsweise aufgrund des begrenzten Bauraums usw.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es besteht ein Bedarf für verbesserte Herstellungsverfahren für HOE. Insbesondere besteht ein Bedarf für verbesserte Herstellungsverfahren, welche eine flexible Oberflächenform von HOE in der Anwendung ermöglichen. Es besteht Bedarf, um HOE mit hoher Güte herzustellen.
Diese Aufgabe wird gelöst von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Die Merkmale der abhängigen Patentansprüche definieren Ausführungsformen.
Ein Verfahren zur Herstellung eines replizierten HOE durch Replikation eines Master- HOE im Rahmen eines Belichtungsprozesses wird offenbart. Während des Belichtungsprozesses ist dabei eine Trägerschicht des Master-HOE entlang einer Trägerschicht des replizierten HOE angeordnet. Das Verfahren umfasst das Ansteuern einer Strahlungsquelle, um während des Belichtungsprozesses Licht auf das Master-HOE auszusenden, so dass das HOE belichtet wird. Das Master-HOE wird repliziert. Außerdem umfasst das Verfahren das Ansteuern eines Positionierungsmoduls, um während des Belichtungsprozesses einen entlang eines Strahlengangs des Lichts angeordneten Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE auf einer Bahnkurve zu bewegen.
Die Bahnkurve bezeichnet also einen Pfad entlang dessen ein Punkt entlang des Strahlengangs des Lichts bewegt wird. Der Strahlengang des Lichts kann in Bezug auf diesen Bezugspunkt fixiert werden, d.h. durch Vorsehen eines entsprechenden optischen Elements am Bezugspunkt durch den Bezugspunkt verlaufen. Zu verschiedenen Zeitpunkten befindet sich der Bezugspunkt an unterschiedlichen Positionen entlang der Bahnkurve.
Am Bezugspunkt kann eine punktförmige Lichtquelle angeordnet sein. Ein Emitter der Lichtquelle kann am Bezugspunkt angeordnet sein. Oder der Emitter der Lichtquelle kann weiter strahlaufwärts angeordnet sein; und es kann z.B. eine Fokussierung des vom Emitter ausgesendeten Lichts im Bezugspunkt erfolgen. Das vom Emitter emittierte Licht kann kollimiert werden. Der kollimierte Strahlengang kann durch den Bezugspunkt verlaufen.
Der Bezugspunkt kann also denjenigen Punkt entlang des Strahlengangs bezeichnen, an dem das Positonierungsmodul auf den Strahlengang des Lichts zeitveränderlich einwirkt. Der Strahlengang ist mit dem Bezugspunkt verknüpft und wird am Bezugspunkt geführt und/oder gelenkt. Am Bezugspunkt kann das Positionierungsmodul den Strahlengang z.B. zeitveränderlich verkippen und/oder umlenken und/oder translatorisch versetzen und/oder drehen.
Der Bezugspunkt kann strahlabwärts von der Strahlungsquelle angeordnet sein. Die Strahlungsquelle könnte aber auch im Bezugspunkt angeordnet sein; d.h. der Bezugspunkt wäre gang am Anfang des Strahlengangs angeordnet. Zusätzlich kann ein optisches Element vorgesehen sein, das am Bezugspunkt zeitunveränderlich auf den Strahlengang einwirkt; z.B. kann der Strahlengang aufgeweitet oder kollimiert werden.
Die Bahnkurve kann gekrümmt sein (d.h. in einem globalen Koordinatensystem einer entsprechenden Anlage). Die Bahnkurve kann gerade sein.
Die Bahnkurve kann sich innerhalb einer Ebene erstrecken. Die Bahnkurve kann sich auch im dreidimensionalen Raum erstrecken.
Die Bahnkurve kann sich eine Komponente senkrecht zur Trägerschicht des Master- HOE und zur Trägerschicht des replizierten HOE umfassen.
Die Strahlungsquelle kann zum Beispiel Licht im sichtbaren Spektrum emittieren. Es könnte auch Strahlung im ultravioletten oder infraroten Bereich des elektromagnetischen Spektrums ausgesendet werden. Die Strahlungsquelle kann eine kohärente Laserlicht- Quelle sein. Beispielsweise könnte die Strahlungsquelle einen oder mehrere Kanäle aufweisen, bei unterschiedlichen Wellenlängen. Zum Beispiel könnte die Strahlungsquelle 3 Kanäle aufweisen, etwa rot-grün-blau.
Die Strahlungsquelle kann punktförmig ausgebildet sein. Das bedeutet, dass eine Emitter-Fläche besonders klein ist. Typische Emitter-Flächen können Kantenabmessungen von kleiner 1 mm oder kleiner als 100 pm oder kleiner als 50 pm aufweisen.
Ein entsprechendes optisches System kann verwendet werden, um einen Lichtpunkt des Lichts auf dem Master-HOE auszubilden. Das bedeutet, dass das Master-HOE nicht großflächig beleuchtet wird, sondern nach und nach mittels Bewegung des Lichtpunkts beleuchtet wird. Die Bewegung des Lichtpunkts wird insbesondere durch die Bewegung des Bezugspunkts auf einer Bahnkurve erreicht.
Das Master-HOE kann in einem Fotopolymer ausgebildet sein, welches Teil der Trägerschicht ist. Die Trägerschicht könnte auch zusätzlich noch ein Substrat umfassen. Die Trägerschicht könnte Folien-basiert sein. Es könnte ein sogenanntes Volumen-HOE verwendet werden. Das HOE kann in einem Fotopolymer ausgebildet werden, welches Teil der entsprechenden Trägerschicht ist. Die Trägerschicht könnte auch zusätzlich noch ein Substrat umfassen. Die Trägerschicht könnte Folien-basiert sein. Es könnte ein sogenanntes Vo- lumen-HOE verwendet werden.
Durch die Replikation kann eine Beugungsstruktur des Master-HOE im HOE kopiert werden. Zur Replikation wird das HOE belichtet. Dies bewirkt typischerweise eine Verkettung von Polymeren. Die Beugungsstruktur entspricht einer lokalen Variation des Brechungsindex, etwa durch unterschiedliche Kettenlängen oder einen unterschiedlichen Grad der Verkettung von Polymeren in einer entsprechenden Schicht. Wenn die Beugungsstruktur beleuchtet wird, wird das Hologramm rekonstruiert. Nachfolgend wird die Terminologie „Belichtung“ oder „belichten“ im Zusammenhang mit der Replikation des Master-HOE bei Erzeugung des HOE verwendet; während die Terminologie „Beleuchtung“ oder „beleuchten“ im Zusammenhang mit der Verwendung eines bereits hergestellten HOE zur Rekonstruktion eines Hologramms verwendet wird.
Durch die Verwendung des Positionierungsmoduls kann ein variabler Einfallswinkel des Lichts auf das Master-HOE (und damit auf das replizierte HOE) während des Belichtungsprozesses ermöglicht werden. Insbesondere kann der Einfallswinkel des Lichts als Funktion des Orts eines entsprechenden Lichtpunkts des Lichts auf dem Master-HOE variiert werden. Das bedeutet, dass das Positionierungsmodul eingerichtet ist, um einen Lichtpunkt des Lichts der Strahlungsquelle über die Trägerschicht des HOE (bzw. des Master-HOE) zu bewegen. Für verschiedene Positionen des Lichtpunkts werden unterschiedliche Einfallswinkel realisiert. Dies wird beispielsweise durch eine geeignete Bahnkurve ermöglicht, etwa durch eine geeignete Krümmung. Alternativ oder zusätzlich können geeignete Scan-Muster verwendet werden. Durch solche Techniken wird erreicht, dass eine Krümmung der Trägerschicht des Master-HOE während des Belichtungsprozesses, die aufgrund des Herstellungsprozesses vorgegeben ist und von der Oberflächenform im angestrebten Anwendungsgebiet abweicht, kompensiert wird. Anders formuliert kann also eine Krümmung des Trägermaterials des Master-HOE während des Belichtungsprozesses kompensiert werden (wobei diese Krümmung z.B. in Bezug auf ein Referenz-Koordinatensystem definiert ist, welches durch die Form des Trägermaterials des Master-HOE während der Herstellung des Master-HOE definiert ist). Durch Verwendung des Positionierungsmoduls können insbesondere variable gekrümmte Bahnkurven ermöglicht werden („Freiform-Bahnkurven“). Das bedeutet, dass je nach Ansteuerung des Positionierungsmoduls unterschiedliche gekrümmte Bahnkurven implementiert werden können. Dies wird durch entsprechende Freiheitsgrade der Bewegung des Positionierungsmoduls ermöglicht. Dadurch können unterschiedliche Krümmungen des Master-HOE während des Belichtungsprozesses kompensiert werden.
Je nach Implementierung des Positionierungsmoduls und zugehöriger Optik sind unterschiedliche Implementierungen für den Bezugspunkt denkbar. Beispielsweise könnte der Bezugspunkt einem Fokuspunkt des Lichts entlang des Strahlengangs entsprechen, das heißt das Licht kann beim Fokuspunkt einen geringeren Strahlquerschnitt aufweisen als stromabwärts oder stromaufwärts entlang des Strahlengangs. Alternativ oder zusätzlich könnte der Bezugspunkt koinzident mit der Anordnung einer Linse oder einem Spiegel sein, welche eine letzte Strahlablenkung vor Auftreffen des Lichts auf das Mas- ter-HOE implementiert.
In manchen Beispielen könnte neben einer Bewegung des Bezugspunkts entlang der z.B. gekrümmten Bahnkurve mittels des Positionierungsmoduls auch eine Strahlablenkung des Strahlengangs im Bezugspunkt eingestellt werden.
Dadurch können unterschiedliche Scan-Muster für die Bewegung eines Lichtpunkts zur Belichtung des HOE erreicht werden.
Diese Strahlablenkung kann in einem Beispiel durch die Bewegung des Bezugspunkts eingestellt werden; das bedeutet: indem sich der Bezugspunkt zu Lichtquelle verschiebt, kann eine andere Strahlablenkung erreicht werden. Das bedeutet in anderen Worten, dass sich die Position des Bezugspunkts und die Strahlablenkung nicht separat voneinander einstellen lassen.
In anderen Beispielen wäre es aber auch denkbar, dass die Strahlablenkung unabhängig von der Bewegung des Bezugspunkts eingestellt werden kann. Dazu kann zum Beispiel ein optisches Element, wie zum Beispiel eine Linse oder ein Umlenk-Spiegel oder ein Prisma im Bezugspunkt verkippbar angeordnet sein, um derart den Austrittswinkel des Strahlengangs im Bezugspunkt entlang der gekrümmten Bahnkurve in Bezug auf das Master-HOE zu verändern.
Durch diesen zusätzlichen Freiheitsgrad, der die Orientierung des Strahlengangs in Bezug auf den Bezugspunkt betrifft, kann der Einfallswinkel des Lichts auf das Master- HOE während des Belichtungsprozesses weiter variiert werden. Es können flexible Scan-Muster implementiert werden.
Beispielsweise könnte eine solche Variation des Austrittswinkels des Strahlengangs im Bezugspunkt mittels des Positionierungsmoduls schrittweise erfolgen. Ein Spiegel könnte schrittweise verkippt werden. Die Veränderung des Austrittswinkels des Strahlengangs im Bezugspunkt könnte durch Verkippung mit einem entsprechenden motorisierten Gelenk erfolgen.
Eine solche Variation des Austrittswinkels des Strahlengangs im Bezugspunkt mittels des Positionierungsmoduls kann überlagert werden von einer Scanbewegung des Strahlengangs. Der Bezugspunkt könnte zum Beispiel als Zentrum der Scanbewegung definiert sein. Die Scanbewegung kann einer periodischen Bewegung um einen Scanmittelpunkt entsprechen. Es kann Mittelpunkt kann im Bezugspunkt entsprechen. Im Zusammenhang mit der Scanbewegung können also eine Scanfrequenz und eine Scanamplitude definiert werden.
Beispielsweise könnte das Verfahren ferner das Ansteuern eines Scanspiegels umfassen, um während des Belichtungsprozesses das Licht in Bezug auf das Master-HOE zu scannen.
Durch die Verwendung des Scanspiegels ist es möglich, den Lichtpunkt über einen ausgedehnten Bereich des Master-HOE zu scannen, um derart im Rahmen des Belichtungsprozesses alle Bereiche des Master-HOE zu beleuchten. Dazu wird ein Scan-Muster verwendet.
Als allgemeine Regel könnte eine über den Belichtungsprozess integrierte lokale Bestrahlungsstärke (beispielsweise in Watt pro Quadratmeter ausgedrückt) als Funktion der Position auf dem Master-HOE nicht mehr als plus minus 20 Prozent variieren, optional nicht mehr als plus minus 5 Prozent. Entsprechendes kann für die Dosis zusammen mit der Verweildauer des Lichtpunkts auf den verschiedenen Positionen des Master- HOE gelten.
Insbesondere kann eine Scanrichtung beim Scannen eines Lichtpunkts des Lichts auf dem Master-HOE während des Belichtungsprozesses eine Komponente aufweisen, die orthogonal ist zu einer Bewegungsrichtung des Lichtpunkts des Lichts auf dem Master- HOE, die durch die Bewegung des Bezugspunkts entlang der gekrümmten Bahnkurve hervorgerufen wird.
In anderen Worten könnte der Lichtpunkt des Lichts auf dem Master-HOE durch die Bewegung des Bezugspunkts entlang der z.B. gekrümmten Bahnkurve vornehmlich von links nach rechts (in einem beliebig definierten Bezugssystem) bewegt werden; während der Lichtpunkt des Lichts auf dem Master-HOE durch das Scannen vornehmlich von oben nach unten bewegt wird. Dadurch kann eine im Wesentlichen homogene über den Belichtungsprozess integrierte Bestrahlung bzw. Belichtung erzielt werden; gleichzeitig kann aber eine flexible Kompensation unterschiedlicher Oberflächenformen der Trägerschicht des HOE während des Belichtungsprozesses und in der nachfolgenden Anwendung ermöglicht werden.
Durch die Kombination der Bewegung entlang der z.B. gekrümmten Bahnkurve (und optional einer Veränderung des Austrittswinkels mittels des Positionierungsmoduls) einerseits und dem Scannen andererseits kann also der Einfallswinkel des Lichts auf dem Master-HOE flexibel variiert werden. Außerdem kann eine möglichst homogene integrierte Bestrahlung in den verschiedenen Bereichen des Master-HOE während des Belichtungsprozesses erzielt werden. Entsprechend ist es möglich, die Scanamplitude und/oder die Scanfrequenz flexibel anzupassen. Beispielsweise könnte die Scanamplitude so angepasst werden, dass sich der Lichtpunkt des Lichts beim Scannen jeweils von Kante zu Kante des Master-HOE bewegt. Dies entspricht z.B. einem kartesischen Scan-Muster mit Scanlinien. Zusammen mit einer variablen Scanamplitude kann die Scanfrequenz angepasst werden, so dass die Verweildauer des Lichtpunkts in den ver- schiedenen Bereichen entlang einer Scanlinie unabhängig von der Scanamplitude konstant bleibt; dadurch kann eine homogene integrierte Bestrahlung in den verschiedenen Bereichen des Master-HOE während des Belichtungsprozesses ermöglicht werden.
In einer einfachen Variante wäre es denkbar, dass das Master-HOE während des Belichtungsprozesses so angeordnet ist, dass die Scanfrequenz und optional die Scanamplitude während des Belichtungsprozesses konstant bleiben kann. Beispielsweise könnte das Master-HOE mit einer bestimmten fixen Querausdehnung so angeordnet werden, dass diese fixe Querausdehnung durch das Scannen des Lichtpunkts mit fester Scanamplitude und Scanfrequenz überstrichen wird.
Der Scanspiegel könnte im Bezugspunkt angeordnet sein. Es wäre aber auch denkbar, dass der Scanspiegel versetzt zum Bezugspunkt angeordnet ist, insbesondere stromaufwärts entlang des Strahlengangs. Es wäre denkbar, dass der Scanspiegel in einem Fokuspunkt des Strahlengangs angeordnet ist. Wenn der Scanspiegel im Fokuspunkt des Strahlengangs angeordnet ist, können vergleichsweise kleine Spiegelflächen ausreichend sein; dies ermöglicht höhere Scanfrequenzen, weil die bewegte Masse und damit die benötigten Kräfte bzw. dynamischen Verformungen abnehmen.
Es sind unterschiedliche Implementierungen des Scanspiegels denkbar. Beispielsweise könnte ein Scanspiegel mit Galvanometer-Antrieb verwendet werden, d.h. ein sog. Galvanometerspiegel. Es könnte auch ein Mikro-Elektromechanisch (MEMS) implementierter Spiegel verwendet werden. Es könnte ein Polygon-Scanspiegel verwendet werden.
Es könnte auch ein akustooptischer Deflektor verwendet werden.
Der Scanspiegel kann ein oder mehrere Freiheitsgrade der Scanbewegung aufweisen. Zum Beispiel könnte ein eindimensionales oder zweidimensionales Scannen ermöglicht werden.
Der Scanspiegel könnte ein zweidimensional verkippbarer Scanspiegel des Positionierungsmoduls sein. In einem solchen Szenario könnte der Scanspiegel angesteuert werden, um - überlagert mit dem Scannen - außerdem den Austrittswinkel des Strahlen- gangs im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE zu verändern. Eine solche Veränderung des Austrittswinkels kann besonders langsam im Vergleich zu dem Scannen erfolgen.
Voranstehend wurden Techniken beschrieben, um das HOE zu belichten, indem das Master-HOE beleuchtet wird, wenn die entsprechenden Trägermaterialien nebeneinander angeordnet sind.
In verschiedenen Beispielen kann das Verfahren auch das Herstellen des Master-HOE in einem weiteren (vorgelagerten) Belichtungsprozess umfassen. Typischerweise wird in einem solchen weiteren Belichtungsprozess zur Herstellung des Master-HOE die Trägerschicht des Master-HOE in einer Oberflächenform fixiert, welche der Oberflächenform entspricht, welche das replizierte HOE im Anwendungsfall aufweist. Es ist also möglich, dass die Trägerschicht des Master-HOE während des weiteren Belichtungsprozesses eine erste Oberflächenform aufweist, die verschieden ist von einer zweiten Oberflächenform der Trägerschicht während des Belichtungsprozesses.
So wäre es zum Beispiel denkbar, dass die erste Oberflächenform (während Belichtung des Master-HOE zur Herstellung des Master-HOE) einer eindimensionalen Krümmung der Trägerschicht entspricht; und die zweite Oberflächenform (während Beleuchtung des Master-HOE zu Belichtung und Herstellung des replizierten HOE) einer ebenen Ausgestaltung der Trägerschicht, das heißt ohne Krümmung, des Master-HOE entspricht. Dies wäre insbesondere für einen Flachbett- Replikationsprozess möglich.
In einem anderen Beispiel wäre es denkbar, dass die erste Oberflächenform (während Belichtung des Master-HOE zur Herstellung des Master-HOE) eben ist; und die zweite Oberfläche (während Beleuchtung des Master-HOE zur Belichtung und Herstellung des replizierten HOE) einer eindimensionalen Krümmung der Trägerschicht entspricht. Das wäre zum Beispiel in einem Rolle-zu-Rolle-Replikationsprozess möglich.
Dies bedeutet, dass in solchen Fällen durch geeignete Wahl der z.B. gekrümmten Bahnkurve und/oder des Einfallswinkels des Lichts während der Beleuchtung des Master- HOE zur Belichtung und Herstellung des replizierten HOE lediglich eine eindimensionale Veränderung der Krümmung der Trägerschicht kompensiert werden muss. In einem solchen Beispiel kann die Scanrichtung der Scanbewegung, die durch den Scanspiegel bewirkt wird, senkrecht zu der Achse der eindimensionalen Krümmung verlaufen.
Als allgemeine Regel ist es nicht in allen Varianten erforderlich, einen Scanspiegel zum Scannen während des Belichtungsprozesses zu verwenden. Beispielsweise wäre es in manchen Szenarien denkbar, dass ein oder mehrere optische Elemente (z.B. Linsen und/oder Spiegel, etwa dichroitische Spiegel) im Bezugspunkt entlang des Strahlengangs angeordnet sind, welche bewirken, dass der Lichtpunkt des Lichts auf dem Mas- ter-HOE aufgeweitet wird (das heißt in Bezug auf einen Fall, in dem die mindestens eine Linse nicht vorhanden wäre). Beispielsweise könnte eine solche Aufweitung eindimensional entlang einer Achse erfolgen - die beispielsweise in einem anderen Implementierungsszenario gescannt werden würde. Beispielsweise könnte eine solche Aufweitung des Lichtpunkts so erfolgen, dass der Lichtpunkt die gesamte Querausdehnung des Master-HOE abdeckt.
In manchen Beispielen wäre auch eine Kombination von mindestens einem aufweitenden optischen Element, wie obenstehend beschrieben, mit einem Scanspiegel denkbar.
Es sind grundsätzlich unterschiedliche Implementierungen für das Positionierungsmodul denkbar. Zum Beispiel könnte das Positionierungsmodul einen Roboterarm mit mehreren verstellbaren Achsen umfassen. Es wäre auch denkbar, dass das Positionierungsmodul einen mehrachsigen optischen Linearverstelltisch umfasst. Ein Verstelltisch könnte optional auch einen rotatorischen Freiheitsgrad aufweisen. Allgemein kann das Positionierungsmodul ein oder mehrere Aktuatoren umfassen, die unterschiedliche Freiheitsgrade der Verstellung des Positionierungsmoduls adressieren, um derart die gekrümmte Bahnkurve und/oder eine Veränderung des Austrittswinkels zu ermöglichen.
Das Positionierungsmodul kann Computer-implementiert gesteuert werden.
Beispielsweise kann das Ansteuern des Positionierungsmoduls basierend auf Steuerdaten erfolgen, welche die z.B. gekrümmte Bahnkurve und/oder optional auch den Austrittswinkel des Lichts im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE bestimmen. Anhand der Steuerdaten kann der Einfallswinkel des Lichts auf dem Master-HOE bestimmt werden.
Anhand der Steuerdaten wird das Scan-Muster bzw. der Einfallswinkel des Lichts zur Replikation des Master-HOE bei Belichtung des HOE als Funktion der Position des Lichtpunkts auf der Trägerschicht bestimmt.
Es wäre in manchen Beispielen auch denkbar, dass die Steuerdaten den Einfallswinkel des Lichts auf dem Master-HOE angeben, d.h. als Funktion der Position des Lichtpunkts auf der Trägerschicht; dann mittels einer entsprechenden Logik - die typischerweise von der Architektur des Positionierungsmoduls abhängt - der Einfallswinkel des Lichts auf dem Master-HOE in eine geeignete Bewegung des Positionierungsmoduls übersetzt werden. Das bedeutet also, dass die Steuerdaten den Einfallswinkel des Lichts auf dem Master-HOE angeben / indizieren können.
In manchen Beispielen kann das Verfahren auch das Berechnen der Steuerdaten umfassen. Zum Beispiel könnten die Steuerdaten basierend auf einer ersten Oberflächenform des Trägermaterials des Master-HOE während des weiteren Belichtungsprozesses zur Belichtung des Master-HOE sowie basierend auf einer zweiten Oberflächenform des Trägermaterials des Master-HOE während des Belichtungsprozesses (zur Belichtung des replizierten HOE), sowie weiter basierend auf dem Einfallswinkel von Licht als Funktion des Ortes auf dem Master-HOE während des weiteren Belichtungsprozesses berechnet werden.
Beim Berechnen der Steuerdaten kann auch die Emittergeometrie einer Lichtquelle, die später bei Rekonstruktion des Hologramms durch Beleuchtung des HOE verwendet wird, berücksichtigt werden. Derart können zum Beispiel auch flächige Lichtquellen zur Beleuchtung des HOE bei Rekonstruktion des Hologramms ermöglicht werden, während bei Replikation des Master-HOE eine nicht-flächige Lichtquelle (oder allgemein eine Lichtquelle mit anderer Emittergeometrie) verwendet wird.
Bei der Berechnung der Steuerdaten kann eine Verformung der Beugungsstruktur des Master-HOE aufgrund einer Veränderung der Oberflächenform berücksichtigt werden. Aufgrund der Verformung der Beugungsstruktur resultiert ein verändertes Beugungsmuster. Diese veränderte Beugungsstruktur des Master-HOE während des Belichtungsprozesses zur Belichtung des replizierten HOE wird auf das replizierte HOE kopiert. Das bedeutet, wenn das replizierte HOE im Anschluss an den Belichtungsprozessen einer anderen Oberflächenform - typischerweise der ersten Oberflächenform, die bei Belichtung des Master-HOE vorlag - fixiert wird, die inverse Veränderung der Oberflächenform vorliegt und auch eine inverse Veränderung des Beugungsmusters. Das replizierte HOE kann dann in flexibler Oberflächenform beleuchtet werden. Es können unterschiedliche Lichtquellen zur Beleuchtung verwendet werden, z.B. auch ausgedehnte Lichtquellen.
Um diese Veränderung der Oberflächenform (bzw. die inverse Veränderung der Oberflächenform) zu kompensieren, kann der Einfallswinkel des Lichts bei Belichtung des replizierten HOE entsprechend angepasst werden. Dies wird geeignet in den Steuerdaten hinterlegt.
Typischerweise kann eine solche Berechnung der Steuerdaten zum Beispiel bei Herstellung des Master-HOE erfolgen. Die Steuerdaten können dann in einer entsprechenden Datenbank bzw. Nachschlagetabelle hinterlegt werden.
Es können verschiedene Eingangsgrößen bei der Berechnung der Steuerdaten berücksichtigt werden. Beispielsweise kann die Oberflächenform des HOE bei Belichtung berücksichtigt werden und die Oberflächenform des HOE bei Beleuchtung zur Rekonstruktion des Hologramms. Es kann auch die Beleuchtungsgeometrie bzw. Emittergeometrie bei Beleuchtung berücksichtigt werden. Das bedeutet, dass eine Anordnung der zur Beleuchtung bei Rekonstruktion des Hologramms verwendeten Lichtquelle zum HOE berücksichtigt werden kann; und auch eine Ausdehnung der Lichtquelle. Es können Aberrationen antizipiert und korrigiert werden, etwa aufgrund von Materialausdehnung usw.
Es wäre denkbar, dass in Abhängigkeit vom verwendeten Master-HOE eine Auswahl der Steuerdaten aus einer Steuerdaten-Nachschlagetabelle erfolgt. Die Steuerdaten- Nachschlagetabelle kann dabei eine Vielzahl von Kandidaten-Steuerdaten umfassen, die mit unterschiedlichen Master-HOE assoziiert sind, in einem solchen Szenario ist es also möglich, je nach Master-HOE - damit typischerweise auch je nach intendierter Oberflächenform für das replizierte HOE - unterschiedliche Steuerdaten zu verwenden.
Voranstehend wurden also Techniken zur Herstellung des replizierten HOE beschrieben. Nach dem Belichtungsprozess zur Replikation des Master-HOE kann dann die Trägerschicht des replizierten HOE in einer Oberflächenform fixiert werden, die verschieden ist von der Oberflächenform dieser Trägerschicht während des Belichtungsprozesses des replizierten HOE.
Ein Computerprogramm umfasst Programmcode, der von einem Prozessor geladen und ausgeführt werden kann. Wenn der Prozessor den Programmcode ausführt, bewirkt dies, dass der Prozessor ein Verfahren zur Herstellung eines HOE durch Replikation eines Master-HOE im Rahmen eines Belichtungsprozesses ausführt. Während des Belichtungsprozesses ist eine Trägerschicht des Master-HOE entlang einer Trägerschicht des HOE angeordnet. Das Verfahren umfasst das Ansteuern einer Strahlungsquelle, um während des Belichtungsprozesses Licht auf das Master-HOE auszusenden, so dass das HOE belichtet wird. Außerdem umfasst das Verfahren das Ansteuern eines Positionierungsmoduls, um während des Belichtungsprozesses einen entlang eines Strahlengangs des Lichts angeordneten Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE auf einer gekrümmten Bahnkurve zu bewegen.
Eine Datenverarbeitungseinheit umfasst mindestens einen Prozessor und einen Speicher. Der mindestens eine Prozessor ist eingerichtet, um Programmcode aus dem Speicher zu laden und auszuführen. Dies bewirkt, dass der mindestens eine Prozessor ein Verfahren zur Herstellung eines HOE durch Replikation eines Master-HOE im Rahmen eines Belichtungsprozesses ausführt. Während des Belichtungsprozesses ist eine Trägerschicht des Master-HOE entlang einer Trägerschicht des HOE angeordnet. Das Verfahren umfasst das Ansteuern einer Strahlungsquelle, um während des Belichtungsprozesses Licht auf das Master-HOE auszusenden, so dass das HOE belichtet wird. Außerdem umfasst das Verfahren das Ansteuern eines Positionierungsmoduls, um während des Belichtungsprozesses einen entlang eines Strahlengangs des Lichts angeordneten Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE auf einer gekrümmten Bahnkurve zu bewegen. Eine Vorrichtung (kann auch als Belichtungssystem bezeichnet werden) zur Herstellung eines HOEs umfasst mindestens ein Fixierelement, auf dem eine Trägerschicht eines Master-HOE und eine Trägerschicht des HOE während eines Belichtungsprozesses angeordnet werden können, sodass sich diese zumindest lokal entlang einander erstrecken. Die Vorrichtung umfasst auch eine Strahlungsquelle, die eingerichtet ist, um während des Belichtungsprozesses Licht auf das Master-HOE auszusenden, sodass das HOE belichtet wird. Außerdem umfasst die Vorrichtung auch ein Positionierungsmodul das eingerichtet ist, um einen Strahlengang des Lichts während es Belichtungsprozesses relativ in Bezug auf die Trägerschicht des Master-HOE und die Trägerschicht des HOE zu bewegen.
Eine Datenverarbeitungseinheit umfasst mindestens einem Prozessor und einen Speicher. Der mindestens eine Prozessor ist eingerichtet, um Programmcode aus dem Speicher zu laden und auszuführen. Der mindestens eine Prozessor ist auch eingerichtet, um basierend auf dem Programmcode, Steuerdaten für die Steuerung einer Vorrichtung zur Replikation eines Master-HOE bzw. zu Belichtung eines HOE zu berechnen.
Es wird auch entsprechender Programmcode offenbart, der von mindestens einem Prozessor ausgeführt werden kann. Wenn der mindestens eine Prozessor dem Programmcode ausführt, bewirkt dies, dass der mindestens eine Prozessor Steuerdaten für die Steuerung einer Vorrichtung zur Replikation eines Master-HOE bzw. zu Belichtung eines HOE berechnet.
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. Beispielsweise wurden obenstehend Techniken im Zusammenhang mit einem Verfahren zur Herstellung eines HOE durch Replikation eines Master-HOE beschrieben. Entsprechende Verfahren und Techniken können implementiert werden von einer Vorrichtung bzw. einem Belichtungssystem, wie es obenstehend beschrieben wurde. Außerdem wurden voranstehend Techniken im Zusammenhang mit der Verwendung von Steuerdaten zur Steuerung ein oder mehrere Komponenten eines solchen Vorrichtung beschrieben. Entsprechende Techniken können kombiniert werden mit einer Datenverarbeitungseinrichtung, die zur Berechnung entsprechender Steuerdaten eingerichtet ist.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
FIG. 1 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Herstellung eines HOE.
FIG. 2 illustriert schematisch ein System zur Belichtung eines HOE im Rahmen einer Replikation eines Master-HOE gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 3 illustriert schematisch eine Variation des Systems aus FIG. 2.
FIG. 4 illustriert schematisch die Beleuchtung eines Master-HOE in einer Ziel-Oberflä- chenform gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 5 illustriert schematisch die Beleuchtung eines Master-HOE in einer Belichtungs- Oberflächenform die von der Ziel-Oberflächenform abweicht, gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 6 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.
FIG. 7 illustriert schematisch einen Flachbrett-Replikationsprozess zur Belichtung eines HOE durch Replikation eines Master-HOE gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 8 illustriert schematisch einen Rolle-zu-Rolle-Replikationsprozess zur Belichtung eines HOE durch Replikation eines Master-HOE gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 9 illustriert schematisch ein Master-HOE mit einer eindimensional gekrümmten Ziel- Oberflächenform gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 10A illustriert schematisch das Master-HOE aus FIG. 9 mit einer ebenen Beleuchtungs-Oberflächenform gemäß verschiedenen Beispielen. FIG. 10B ist eine Seitenansicht des Master-HOE aus FIG. 10A.
FIG. 10C ist eine weitere Seitenansicht des Master-HOE aus FIG. 10A.
FIG. 11 illustriert schematisch ein HOE mit einer eindimensional gekrümmten Oberflächenform und einer flächigen Beleuchtung zur Replikation eines Hologramms gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 12A entspricht FIG. 11 , wobei virtuelle Punktlichtquellen als Ersatz für die flächige Beleuchtung gezeigt sind.
FIG. 12B illustriert schematisch das HOE aus FIG. 11 bei Belichtung gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 13 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einem Positionierungsmodul gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 14 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einem Positionierungsmodul gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 15 illustriert Aspekte in Bezug auf einen Rolle-zu-Rolle-Replikationsprozess gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 16 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einem Rolle-zu-Rolle-Replikationspro- zess gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 17 zeigt eine Seitenansicht eines HOEs bei Replikation gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 18 entspricht FIG. 17, wobei eine sphärische Aberration vorliegt.
FIG. 19 zeigt die Belichtung eines Master-HOE zur Replikation bei Kompensation einer sphärischen Aberration gemäß verschiedenen Beispielen.
FIG. 20 illustriert schematisch eine Datenverarbeitungseinheit 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 zur Herstellung von HOE beschrieben. Beispielsweise können mittels der hierin beschriebenen Techniken Volumen-HOE oder Oberflächen- HOE hergestellt werden.
Die hierin beschriebenen Techniken beruhen auf der Replikation eines Master-HOE zur Herstellung eines replizierten HOE. Zur Herstellung des Master-HOE kann voran gelagert ein entsprechender Belichtungsprozess verwendet werden. Verschiedene hierin beschriebenen Beispiele betreffen insbesondere die Belichtung des replizierten HOE, durch Replikation des Master-HOE.
Verschiedene Beispiele beruhen auf der Erkenntnis, dass unterschiedliche Anwendungsgebiete die Integration von HOE in gekrümmten Flächen benötigen. Das bedeutet, dass je nach Anwendungsgebiet eine Trägerschicht des replizierten HOE in einer gekrümmten Oberflächenform fixiert wird. Dazu könnte die Trägerschicht des replizierten HOE beispielsweise auf einen entsprechenden Träger, der zum Beispiel in einem Spritzgussverfahren oder mittels additiver Fertigung hergestellt wird, aufgebracht werden. Die entsprechende Krümmung der Oberflächenform kann eindimensional oder zweidimensional sein.
In einem solchen Fall kann das Master-HOE in einem Zustand belichtet werden, in dem die Trägerschicht des Master-HOE dieselbe Oberflächenform aufweist, die das replizierte HOE im Anwendungsfall aufweist. Diese Oberflächenform wird nachfolgend Ziel- Oberflächenform genannt, weil es sich dabei um die intendierte Oberflächenform nach Beendigung des Herstellungsverfahrens für das replizierte HOE handelt.
Während des Herstellungsverfahrens für das replizierte HOE kann es aber aufgrund technischer Limitierungen notwendig sein, von der Ziel-Oberflächenform abzuweichen. Insbesondere kann es denkbar sein, dass die Oberflächenform des Trägermaterials des replizierten HOE während der Replikation, das heißt während der Belichtung des replizierten HOE, von der Ziel-Oberflächenform abweicht. Diese Oberflächenform des Trägermaterials des replizierten HOE während der Replikation, das heißt während der Belichtung des replizierten HOE, wird nachfolgend als Belichtungs-Oberflächenform bezeichnet.
Beispielsweise erfordert ein Rolle-zu-Rolle-Prozess oder ein Flachbett-Kopierverfahren bestimmte Belichtungs-Oberflächenformen. Das bedeutet, dass zum Beispiel im Rolle- zu-Rolle-Prozess oder im Flachbett-Kopierverfahren die Belichtungs-Oberflächenform des replizierten HOE (und entsprechend des Master-HOE) vorgegeben sein kann und insbesondere von der Ziel-Oberflächenform abweichen kann.
Neben einer solchen durch die System-Integration des HOE bedingten Abweichung zwischen der Oberflächenform bei Belichtung und der Oberflächenform bei Beleuchtung zur Rekonstruktion des Hologramms kann es alternativ oder zusätzlich auch zu einer durch die System-Integration bedingten Beleuchtungsgeometrie oder Emittergeometrie bei Beleuchtung zur Rekonstruktion des Hologramms kommen, die von der Beleuchtungsgeometrie bzw. Emittergeometrie bei Belichtung abweicht. Beispielsweise kann bei der Belichtung eine punktförmige Lichtquelle verwendet werden. Ein Lichtpunkt kann über das Trägermaterial des HOE zur Belichtung bewegt werden. Bei Beleuchtung kann eine ausgedehnte Lichtquelle verwendet werden. Das bedeutet, dass eine Emitter-Fläche der Lichtquelle bei Beleuchtung signifikant größer ist als eine Emitter-Fläche der Strahlungsquelle bei Belichtung. Beispielsweise kann die Emitter-Fläche der Lichtquelle bei Beleuchtung mindestens um einen Faktor 1000 größer sein als die Emitter-Fläche der Strahlungsquelle bei Belichtung. Die Lichtquelle bei Beleuchtung kann auch ein Array von einzelnen Emittern umfassen, z.B. ein Leuchtdioden-Panel (also z.B. ein Array aus Leuchtdioden oder allgemeiner einer Anordnung mehrerer Leuchtdioden auf einem Träger). Auch solche durch die System-Integration des HOE bedingte Beleuchtungsgeometrien können bei der Belichtung berücksichtigt werden.
FIG. 1 illustriert ein Verfahren zur Herstellung eines replizierten HOE gemäß verschiedenen Beispielen.
In Box 3005 erfolgte Herstellung eines Master-HOE. Dazu wird ein entsprechendes Fotopolymer belichtet, welches sich in oder auf einer Trägerschicht des Master-HOE befindet. Für die Belichtung kann ein Objektstrahl und ein Referenzstrahl entsprechenden Lichts verwendet werden, die phasenkohärent zueinander ausgebildet sind. Eine analoge Belichtung könnte erfolgen, bei der das Objekt den Objektstrahl erzeugt. Es könnte auch eine digitale Belichtung mit einem pixelierten Licht-Modulator und einem Stitching- Verfahren verwendet werden.
In FIG. 1 ist gezeigt, dass das Master-HOE (oder genauer genommen das Trägermaterial des Master-HOE) in Box 3005, also bei Belichtung des Master-HOE die Ziel-Oberflä- chenform 911 aufweist. Diese Ziel-Oberflächenform 911 wird in Fig. 1 beispielhaft und schematisch als gekrümmt dargestellt, könnte aber eine beliebige Form aufweisen.
Dann wird in Box 3010 das replizierte HOE belichtet, durch Replikation des Master- HOE. Es kann ein Rolle-zu-Rolle Prozess oder ein Flachbett-Kopierprozess verwendet werden. In Box 3010 wird typischerweise ein Laser als Strahlungsquelle verwendet. Der Laserstrahl kann gescannt werden. Ein Lichtpunkt des Laserstrahls kann über die Oberfläche der Trägerschicht, in der das HOE erzeugt wird, bewegt werden.
In Box 3010 weist das Trägermaterial des Master-HOE sowie das Trägermaterial des replizierten HOE eine Belichtungs-Oberflächenform 912 auf; dieses wird beispielhaft in FIG. 1 als eben dargestellt, könnte aber auch eine Krümmung aufweisen.
Die Belichtungs-Oberflächenform 912 ist verschieden von der Ziel-Oberflächenform 911.
Nach dem Belichtungsprozess für die Trägerschicht des replizierten HOE wieder in der Ziel-Oberflächenform 911 fixiert, Box 3015. Es erfolgt eine System-Integration für eine Zielanwendung, beispielsweise in einem Kraftfahrzeug. Anschließend kann das replizierte HOE mit einer geeigneten Lichtquelle beleuchtet werden, so dass das Hologramm rekonstruiert wird, Box 3020.
Das replizierte HOE kann dann beleuchtet werden, um ein Hologramm zu rekonstruieren. Die Beleuchtung kann mit einer beliebigen Lichtquelle, z.B. einer Punktlichtquelle oder einer flächigen Lichtquelle erfolgen. Allgemein formuliert weicht in bestimmten Beispielen die zur Beleuchtung verwendete Lichtquelle von der zur Belichtung verwendeten Strahlungsquelle ab.
FIG. 2 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung bzw. einem System 50, welches für die Herstellung eines replizierten HOE 96 verwendet werden kann. Das System 50 kann also insbesondere im Zusammenhang mit Box 3010 gemäß dem Verfahren aus FIG. 1 verwendet werden. Das System 50 kann als Belichtungssystem oder Belichtungsvorrichtung bezeichnet werden.
Das System 50 umfasst eine Strahlungsquelle bzw. Lichtquelle 52, zum Beispiel einen Laser, der kohärentes Laserlicht entlang eines Strahlengangs 41 aussendet. Das „Licht“ kann im sichtbaren Spektrum oder angrenzenden Wellenlängenbereichen, zum Beispiel im infraroten oder ultravioletten Teil des elektromagnetischen Spektrums angeordnet sein. Die Lichtquelle 52 wird von einer Steuerung 51 (beispielsweise ein Prozessor, der Programmcode aus einem Speicher laden und ausführen kann; oder ein applikationsspezifischer integrierter Schaltkreis; oder ein feldprogrammierbares Array) angesteuert.
Die Lichtquelle 52 kann punktförmig sein. Das bedeutet, dass eine Emitter-Fläche der Lichtquelle 52 besonders klein ist. Beispielsweise könnten Kantenabmessungen der Emitter-Fläche <1 mm oder kleiner als 100 pm oder kleiner als 20 pm sein. Die Lichtquelle 52 kann Kollimator-Optiken umfassen, die die Divergenz des Strahlengangs des Lichts reduziert.
Als Lichtquelle kann ein Laser oder eine Laserdiode verwendet werden. Es kann eine Kollimation entlang einer „fast axis“ und einer „slow axis“ erfolgen.
Das Licht beleuchtet ein Master-HOE 92, um derart ein repliziertes HOE 96 zu belichten. Ein von der Lichtquelle 52 erzeugte Lichtpunkt kann über das Trägermaterial des HOE 96 bewegt werden.
Außerdem umfasst das System 50 auch ein Positionierungsmodul 56. Dieses umfasst ein oder mehrere motorisierte Stellglieder 55, sowie mindestens ein optisches Element 54 (das passiv oder aktiv sein kann, d.h. einstellbar sein kann oder fix orientiert).
Die motorisierten Stellglieder 55 können mindestens ein optisches Element 54 gemäß mehreren Freiheitsgraden positionieren. Es kann möglich sein, ein oder mehrere translatorische Bewegungsfreiheitsgrade zu implementieren. Alternativ oder zusätzlich können ein oder mehrere rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade implementiert werden.
Das Stellglied 55 könnte zum Beispiel durch einen Roboterarm mit mehreren verstellbaren Achsen implementiert werden. Es wäre auch eine Implementierung mittels eines mehr achsigen optischen Linearverstelltisches denkbar. Entsprechende Beispiele werden später im Zusammenhang mit Fig. 13 und Fig. 14 beschrieben.
Das Stellglied 55 kann von der Steuerung 51 gesteuert werden.
Als allgemeine Regel kann das mindestens eine optische Element 54 zum Beispiel durch einen Spiegel oder ein Prisma implementiert werden. Das mindestens eine optische Element 54 könnte alternativ oder zusätzlich ein oder mehrere Linsen umfassen. Durch das mindestens eine optische Element 54 kann ein zumindest teilweise kollimier- ter Strahl erzeugt werden.
In manchen Beispielen wäre es denkbar, dass das mindestens eine optische Element einen Scanspiegel umfasst, der den Strahlengang 41 scannen kann. In einem solchen Fall kann der Scanspiegel von der Steuerung 51 gesteuert werden. Es können unterschiedliche Scan-Muster verwendet werden. In einem Beispiel wird ein kartesisches Scan-Muster verwendet. Das bedeutet, dass nacheinander Linien gescannt werden. Es könnte auch ein spiralförmiges Scan-Muster verwendet werden. Es könnten mehrere Ellipsen verwendet werden (ellipsenförmiges Scan-Muster), die z.B. nach und nach kleiner oder größer werden. Je nach Wahl des Scan-Musters können zum Beispiel bestimmte Aberrationen kompensiert werden. Beispielsweise könnte ein spiralförmiges oder ein el- lipsen-förmiges Scan-Muster besonders geeignet sein, um sphärische Aberrationen zu korrigieren.
Es ist nicht in allen Szenarien erforderlich, dass ein Scanspiegel - sofern überhaupt vorhanden - in das Positionierungsmodul 56 integriert ist. Beispielsweise zeigt FIG. 3 eine Abwandlung des Systems der FIG. 2, bei der der Scanspiegel 58 im Strahlengang 41 angeordnet ist, jedoch getrennt vom Positionierungsmodul 56 stromaufwärts entlang des Strahlengangs 41 (das heißt versetzten zur Lichtquelle 52).
Mittels des Positionierungsmodul 56 ist es möglich, einen Bezugspunkt 84, der entlang des Strahlengangs 41 angeordnet ist (hier im optischen Element 54), auf einer Bahnkurve 61 (mit der gepunktet-gestrichelten Linie indiziert) zu bewegen. Die Bahnkurve 61 bezeichnet also den Pfad entlang dessen sich der Bezugspunkt 84 des Strahlengangs bewegt, während das Master-HOE 92 repliziert wird. Dadurch kann erreicht werden, dass der Einfallswinkel als Funktion der Position des Lichtpunkts auf dem Master-HOE 92 gezielt variiert werden kann.
Die Bahnkurve 61 kann zum Beispiel gekrümmt sein (d.h. in einem globalen Koordinatensystem des Systems 50, wie in FIG. 2 gezeigt). Die Bahnkurve 61 kann eine Komponente aufweisen, die senkrecht zu den Trägerschichten des Master-HOE 92 und des HOE 96 verläuft. Die Bahnkurve 61 kann eine Komponente aufweisen, die parallel zu den Trägerschichten des Master-HOE 92 und des HOE 96 verläuft. Nachfolgend wird angenommen, dass die Bahnkurve 61 gekrümmt ist; es wäre aber auch denkbar, dass die Bahnkurve 61 nicht gekrümmt, sondern gerade ist.
Die Steuerung 51 kann dabei eingerichtet sein, das Positionierungsmodul 56 während des Belichtungsprozesses (das heißt während die Lichtquelle 52 angesteuert wird, um das Licht entlang des Strahlengangs 41 auszusenden) anzusteuern, so dass der Bezugspunkt 84 in Bezug auf das Master-HOE 92 auf der gekrümmten Bahnkurve 61 bewegt wird.
Die Steuerung 51 kann auch eingerichtet sein, um während des Belichtungsprozesses den Austrittswinkel 85 des Lichts aus dem Bezugspunkt 84 zu variieren. Zum Beispiel könnte dazu ein Spiegel des mindestens einen optischen Elements 54 in Bezug auf das Stellglied 55 verkippt werden oder ein fix in Bezug auf das Stellglied 55 orientierter (starrer) Spiegel unterschiedlich zu Lichtquelle 52 positioniert werden.
Die Steuerung 51 ist entsprechend eingerichtet, um während des Belichtungsprozesses den Einfallswinkel 89 des Lichts auf der Trägerschicht des Master-HOE 92 bzw. des HOE 96 zu variieren.
Durch die Bewegung entlang der Bahnkurve 61 und/oder durch die Variation des Austrittswinkels 85 wird im Ergebnis ein Einfallswinkel 89 des Lichts auf dem Master-HOE 92 variiert.
Zur Steuerung des Positionierungsmoduls 55 und optional des Scanspiegels 58 kann die Steuerung 51 Steuerdaten 401 , welche die Bewegung des Stellglieds 55 und/oder optional eines einstellbaren optischen Elements 54 spezifizieren, aus einer entsprechenden Steuerdaten-Nachschlagetabelle 400 laden. Zum Beispiel können die geeigneten Steuerdaten in Abhängigkeit vom gewendeten Master-HOE ausgewählt werden. Das bedeutet, dass für unterschiedliche Master-HOE jeweils unterschiedliche gekrümmte Bahnkurven 61 verwendet werden.
Die Steuerdaten 401 könnten zum Beispiel von einem Hersteller des Master-HOE bereitgestellt werden. Die Steuerdaten 401 könnten zum Beispiel im Zusammenhang mit Box 3005 aus FIG. 1 bestimmt werden. Diese Abhängigkeit der gekrümmten Bahnkurven 61 vom verwendeten Master-HOE hat den Hintergrund, dass je nach Master-HOE 92 unterschiedliche Ziel-Oberflächenformen 911 verwendet werden können (wobei der Belichtungsprozess zur Replikation jeweils in derselben Belichtungs-Oberflächenform 912 stattfinden kann, weil diese Belichtungs- Oberflächenform 912 durch den verwendeten Replikationsprozess diktiert wird). Entsprechend muss eine unterschiedliche Kompensation durch die gekrümmte Bahnkurve 61 erfolgen. Dies wird nachfolgend im Zusammenhang mit FIG. 4 und FIG. 5 erläutert.
FIG. 4 illustriert Aspekte in Bezug auf die Ziel-Oberflächenform 911. FIG. 4 illustriert Master-HOE 92 auf der entsprechenden Trägerschicht 91 , welche die Ziel-Oberflächen- form 91 aufweist.
Das Master-HOE 92 implementiert im Beispiel der FIG. 4 eine optische Funktionalität eines außeraxialen Paraboloid-Spiegel, der von einer Punktlichtquelle beleuchtet wird. Ein einfallendes divergentes Strahlbündel 81 wird in ein paralleles Strahlbündel 82 überführt. Das ist nur eine beispielhafte optische Funktionalität und ein breites Spektrum unterschiedlicher optischer Funktionalitäten ist grundsätzlich denkbar.
In jedem Fall soll das replizierte HOE 96 die entsprechende optische Funktionalität implementieren, wenn das replizierte HOE 96 dieselbe Ziel-Oberflächenform 911 aufweist.
Bei Belichtung des replizierten HOE 96 (vergleiche FIG. 1 : Box 3010) weist das replizierte HOE 96 und das Master-HOE 92 (in FIG. 5 ist nur das Master-HOE 92 gezeigt), jedoch die Belichtungs-Oberflächenform 912 auf. Diese ist in FIG. 5 gezeigt.
Die Transformation zwischen der Ziel-Oberflächenform 911 und der Belichtungs-Oberflächenform 912 bewirkt eine Veränderung der Beugungsstruktur des Master-HOE 92; diese Veränderung der Beugungsstruktur kann entsprechend in eine Veränderung der Strahlen des einfallenden Strahlbündels 81# und der Strahlen des ausfallenden Strahlenbündels 82# übersetzt werden: Diese Strahlbündel 81# und 82# werden in der Zeichenebene „aufgezogen“, genauso wie die Beugungsstruktur.
Verschiedene Beispiele beruhen auf der Erkenntnis, dass zur Herstellung des replizierten HOE 96 bei Verwendung der Belichtungs-Oberflächenform 912 der Strahlengang 41 des zur Belichtung verwendeten Lichts die Strahlen des angepassten Strahlbündel des 81# (vgl. FIG. 5) nachbilden sollen, um derart die optische Funktionalität des replizierten HOE 96 gemäß FIG. 4 (dort für das Master-HOE 92 gezeigt) bei Vorliegen der Ziel- Oberflächenform 911 zu gewährleisten.
Dies wird mittels eines Verfahrens ermöglicht, welches nachfolgend im Zusammenhang mit FIG. 6 diskutiert wird.
FIG. 6 illustriert ein beispielhaftes Verfahren. Das Verfahren der FIG. 6 dient der Herstellung eines replizierten HOE. Insbesondere betrifft das Verfahren der FIG. 6 den Replikationsprozess, vergleiche FIG. 1 : Box 3010. Beispielsweise könnte das Verfahren aus FIG. 6 von einer Steuerung implementiert werden, beispielsweise von der Steuerung 51 des Systems 50 aus FIG. 2. Zum Beispiel könnte ein entsprechender Prozessor Programmcode aus einem Speicher laden und ausführen, um das Verfahren aus FIG. 6 auszuführen. Mittels des Verfahrens aus FIG. 6 ist es möglich, einen Lichtpunkt über die Trägerschicht eines Master-HOE zu bewegen, um derart eine Beugungsstruktur des Master-HOE in die Trägerschicht eines HOE zu replizieren. Das HOE wird also belichtet. Mittels des Verfahrens aus FIG. 6 wird insbesondere erreicht, dass diese Belichtung sequenziell durch Bewegung eines Lichtpunkts über die Trägerschicht erfolgt. Der Einfallswinkel des Lichts kann dabei als Funktion der Position des Lichtpunkts auf der Trägerschicht variiert werden.
In Box 3105 wird eine Lichtquelle, beispielsweise einem Laser, angesteuert, um Licht entlang eines Strahlengangs auf ein Master-HOE auszusenden. Beispielsweise könnte die Lichtquelle so angesteuert werden, dass diese während eines Belichtungsprozesses kontinuierlich Licht mit einer bestimmten Lichtstärke aussendet.
Optional kann anschließend in Box 3110 ein Scanspiegel angesteuert werden, um während des Belichtungsprozesses das Licht in Bezug auf das Master-HOE zu scannen. Beispielsweise wurde ein entsprechender Scanspiegel 58 im Zusammenhang mit dem System 50 im Beispiel der FIG. 3 diskutiert; es wäre auch denkbar, dass der Scanspiegel Teil des Positionierungsmoduls ist, vergleiche FIG. 2. In manchen Beispielen ist überhaupt kein Scanspiegel erforderlich. Entsprechend ist Box 3110 optional.
Anschließend erfolgt in Box 3115 das Ansteuern des Positionierungsmoduls 3115, um während des Belichtungsprozesses einen Bezugspunkt entlang des Strahlengangs des Lichts in Bezug auf das Master-HOE auf einer z.B. gekrümmten Bahnkurve zu bewegen. Aspekte im Zusammenhang mit der gekrümmten Bahnkurve 61 wurden voranstehend im Zusammenhang mit FIG. 2 und FIG. 3 diskutiert.
Optional wäre es auch denkbar, dass das Positionierungsmodul in Box 3115 auch angesteuert wird, um den Austrittswinkel des Strahlengangs im Bezugspunkt bei Bewegung des Bezugspunkts entlang der gekrümmten Bahnkurve in Bezug auf das Master-HOE zu verändern. Es kann also eine separate Bewegung zur Veränderung des Austrittswinkels und zur Bewegung entlang der gekrümmten Bahnkurve erfolgen.
Durch solche Techniken kann der Einfallswinkel des Lichts auf das Master-HOE 92 variiert werden. Davon kann z.B. ein Flachbett-Replikationsprozess oder ein Rolle-zu-Rolle- Replikationsprozess profitieren.
FIG. 7 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einem Flachbett-Replikationsprozess zur Replikation des Master-HOE 92, zur Belichtung des replizierten HOE 96. In FIG. 7 ist dargestellt, dass sich die Trägerschicht 91 des Master-HOE 92 während der Belichtung des replizierten HOE 96 parallel zur Trägerschicht 95 des replizierten HOE 96 erstreckt. Dazu wird ein entsprechendes Fixierelement verwendet, z.B. Rollen für einen Rolle-zu-Rolle-Replikationsprozess oder - wie im Beispiel der FIG. 7 - ein oder mehrere Fixierrahmen 99 für einen Flachbett-Replikationsprozess. Zur Belichtung des replizierten HOE 96 wird das Master-HOE 92 mit Licht entlang der Strahlen 81# beleuchtet; aus FIG. 7 ist ersichtlich, dass der Einfallswinkel 89 dieser Strahlen 81# als Funktion der Position des entsprechenden Lichtpunkts auf dem Master-HOE 92 variiert, was durch Verwendung der gekrümmten Bahnkurve 61 des Bezugspunkts 84 entlang des Strahlengangs 41 und optional durch Veränderung des Austrittswinkels des Lichts aus dem Bezugspunkts 84 (vergleiche FIG. 2 und FIG. 3) erreicht wird. Wenn sich das replizierte HOE 96 dann in der Anwendung befindet und die Ziel-Oberflächenform 911 aufweist, kann wiederum eine Beleuchtung mit anderen Strahlenbündeln (in FIG. 7 mit den gestrichelten Pfeilen dargestellt) erfolgen, wie voranstehend bereits in Zusammenschau der FIGs. 4 und 5 beschrieben.
FIG. 8 illustriert Aspekte im Zusammenhang mit einem Rolle-zu-Rolle-Replikationspro- zess zur Replikation des Master-HOE 92, das heißt zur Belichtung des replizierten HOE 96. In FIG. 8 ist links ein Schnitt durch das Master-HOE 92 gezeigt, wenn dieses die Ziel-Oberflächenform 911 aufweist, also wenn es hergestellt wird (vgl. Box 3005 in FIG. 1). Außerdem sind dort die entsprechenden Strahlen 81-1 - 81-4 eines Strahlenbündels gezeigt, welches zur Belichtung verwendet wird, welche später bei Anwendung des replizierten HOE 96 zur Beleuchtung des replizierten HOE 96 verwendet wird.
Beim Rolle-zu-Rolle-Replikationsprozess (vgl. Box 3010 in FIG. 1) wird das Master-HOE 92 auf einer Walze 71 als Fixierelement aufgebracht und die entsprechenden Strahlen 81 #-1 - 81#-4 des Strahlengangs 41 des Lichts, welche zur Beleuchtung des Master- HOE 92 verwendet werden, werden mit zunehmende Rotation der Walze 71 durch eine Bewegung 21 des Bezugspunkts 84 und einen entsprechend veränderten Austrittswinkel 85 des Lichts aus dem Bezugspunkts 84 (z.B. erreicht durch Verkippung 22 eines entsprechenden Spiegels, der im Bezugspunkt 84 angeordnet ist) erreicht. Dadurch wird also während des Belichtungsprozesses des replizierten HOE (welches auf einer weiteren Walze 72 aufgebracht ist und aus Gründen der Übersichtlichkeit in FIG. 8 nicht gezeigt ist) durch die gekrümmte Bahnkurve die Krümmung des Trägermaterials 91 des Master-HOE 92 kompensiert.
Voranstehend wurden Techniken im Zusammenhang mit der Bewegung des Bezugspunkts 84 erläutert. Außerdem wurde erläutert, wie der Austrittswinkel 89 verändert werden kann. Es ist optional möglich, die Bewegung des Bezugspunkts 84 entlang der gekrümmten Bahnkurve 61 zu synchronisieren mit einem Scannen des Lichtstrahls 41 (vergleiche FIG. 3: Scanspiegel 58). Im Gegensatz zu einer Veränderung des Austrittswinkels 89, wie sie voranstehend diskutiert wurde, kann das Scannen des Lichtstrahls 41 durch eine periodische Scannen Bewegung implementiert werden. Beispielsweise könnte der Bezugspunkt 84 einen Mittelpunkt der Scanbewegung 53 markieren. Aspekte im Zusammenhang mit dem Scannen sind nachfolgend im Zusammenhang mit FIG. 9 und FIG. 10A dargestellt.
FIG. 9 zeigt ein Master-HOE 92, welches beispielhaft die optische Funktionalität eines außeraxialen Parabolspiegels implementiert. FIG. 9 zeigt das Master-HOE 92 in der Ziel-Oberflächenform 911 ; FIG. 10A zeigt dasselbe Master-HOE 92 in der Belichtungs- Oberflächenform 912. Aus FIG. 9 ist ersichtlich, dass das Master-HOE 92 in der Ziel- Oberflächenform 911 eine eindimensionale Krümmung entlang einer Krümmungsachse 199 aufweist.
Das bedeutet, dass zwischen der Ziel-Oberflächenform 911 und der Belichtungs-Oberflächenform 912 durch eine eindimensionale Krümmungsoperation entlang der Krümmungsachse 199 vermittelt werden kann (eine Krümmung senkrecht zur Krümmungsachse 199 wird nicht verändert). Entsprechendes gilt (in inverser Form) auch für das Beispiel der FIG. 8. Allgemein formuliert findet also ein Übergang zwischen einer eindimensionalen Krümmung der Trägerschicht 91 des Master-HOE und einer ebenen Ausgestaltung der Trägerschicht 91 des Master-HOE 92 statt. Das kann man als „Abwicklung“ der die Trägerschicht beschreibenden Fläche bezeichnet.
Die Scanrichtung 36 der Scanbewegung 53 eines gescannten Lichtpunkts 49 auf dem Master-HOE 92 mittels des Scanspiegels ist senkrecht zur Krümmungsachse 199 orientiert, vergleiche FIG. 10A. Dies liegt daran, dass senkrecht zur Krümmungsachse 199 keine Verschiebung des Ursprung des Scanbewegung 53 erfolgen muss, weil in dieser Richtung 36 keine Transformation der Krümmung der entsprechenden Oberfläche vorliegt.
Das Beispiel der FIG. 10A entspricht also einem Linien-Scanner bzw. Zeilen-Scanner (d.h. einem kartesischem Scan-Muster, bei dem mehrere eindimensionale Linien 860 gescannt werden).
Überlagert mit der Scanbewegung 53 entlang der Scanrichtung 36 erfolgt die Bewegung des Bezugspunkts 84 entlang der gekrümmten Bahnkurve 61 . Dies verschiebt den Lichtpunkt 49 entlang der Richtung 37. Die entsprechende Bewegung 21 weist eine Komponente entlang einer Achse 37 auf, die senkrecht zur Scanrichtung 36 (und damit parallel zur Krümmungsachse 199) entlang der Richtung 37 orientiert ist.
In FIG. 10A ist auch die (nicht gescannte) Veränderung des Austrittswinkels 85 durch eine entsprechende Ansteuerung des Positionierungsmoduls gezeigt. In manchen Beispielen könnte ein zweidimensionaler Scanspiegel verwendet werden, um sowohl das Scannen (d.h. eine periodische Bewegung um einen Scanmittelpunkt) entlang der Scanrichtung 36 zu implementieren, wie auch die nicht gescannte Veränderung des Austrittswinkels 85, zum Beispiel durch eine entsprechende Verkippung 22 im Bezugspunkt 84. Ein entsprechendes Szenario wurde im Zusammenhang mit FIG. 2 diskutiert; der Scanspiegel kann dann im Bezugspunkt 84 angeordnet sein.
Im Beispiel der FIG. 10A könnte das Scannen mit einer festen Scanfrequenzen einer festen Scanamplitude erfolgen, so dass der gesamte Bereich zwischen den beiden Kanten des Master-HOE 92 vom Lichtpunkt 49 überstrichen wird. In einem solchen Beispiel könnte insbesondere ein resonant getriebener Scanspiegel verwendet werden.
Dabei ist es nicht in allen Beispielen erforderlich, die Scanbewegung 53 zu implementieren. Beispielsweise könnte auch mindestens ein optisches Element im Bezugspunkt 84 angeordnet sein, welches bewirkt, dass der Lichtpunkt 49# des Lichts auf dem Master- HOE 92 entlang der Richtung 36 aufgeweitet wird (vergleiche Lichtpunkt 49 mit Lichtpunkt 49#). Dann werden die andernfalls gescannten Zeilen integriert belichtet.
FIG. 10B und FIG. 10C sind Seitenansichten aus senkrecht zueinander orientierten Perspektiven für das Szenario der FIG. 10A.
Fin dem Beispiel der FIG. 9, 10A, 10B und 10C wird eine punktförmige Lichtquelle zur Beleuchtung des HOE bei der Replikation des Hologramms angenommen. Es ist aber ebenfalls möglich, HOEs zu replizieren, welche zur Rekonstruktion des Hologramms mit flächigen Lichtquellen bzw. Flächenstrahlern beleuchtet werden. Das könnten in der Anwendung z.B. organische Leuchtdioden (OLEDs) sein oder Lichtleiteraustrittsflächen oder Array-Anordnungen wie bspw. LED-Panels. FIG. 11 zeigt das replizierte HOE 96 in der Ziel-Oberflächenform, d.h. nach Systemintegration. Dies entspricht grundsätzlich dem Szenario der FIG. 9 (wobei dort das Master-HOE 92 gezeigt ist); in FIG. 11 wird eine ausgedehnte Lichtquelle 851 zur Beleuchtung des HOE 96 zur Rekonstruktion des Hologramms verwendet wird. Wie in FIG. 12A und FIG. 12B ersichtlich, kann auch die ausgedehnte Lichtquelle 851 (oder allgemein flächige Lichtquellen) in Scanlinien 860 eines kartesischen Scan-Musters zerlegt werden.
In FIG. 12A ist dabei zunächst dargestellt, wie der divergente Strahlengang des Lichts aus der Lichtquelle 851 jeweils lokal übersetzt werden kann in eine Position einer punktförmigen Lichtquelle. Dies geschieht durch Verlängerung der Strahlen weg von den verschiedenen Positionen Lichtquelle 851 bis zu entsprechenden Schnittpunkten 859 (diese Schnittpunkte entsprechen dann der Anordnung des Bezugspunkts oder der puktförmigen Lichtquelle bei Replikation). Dort wird dann der Bezugspunkt 84 bei der Belichtung angeordnet. Dies geschieht zunächst in der Ziel-Oberflächenform (FIG. 12A) und wird dann für die Belichtungs-Oberflächenform 912 berechnet (FIG. 12B). Durch die Abwicklung der Fläche, welche in FIG. 12B gezeigt ist, ändert sich die Bahn der Schnittpunkte 859 (bzw. den Bezugspunkt 84), sodass die Bahnkurve 61 für dien Bezugspunkt 84 erhalten wird.
Das bedeutet in anderen Worten, dass Bezugspunkte 84 berechnet werden, welche die Verlängerung der aufgespannten Scanlinie 860 in einen Schnittpunkt 859 darstellen. Man kann die flächige Lichtquelle 851 also ebenfalls durch einen bewegten Bezugspunkt darstellen.
Solche Techniken können bei der Berechnung der Steuerdaten 401 berücksichtigt werden. Beim Berechnen der Steuerdaten kann also die Geometrie der Lichtquelle 851 , die zur Rekonstruktion des Hologramms bei Beleuchtung des HOE verwendet wird, berücksichtigt werden. Insbesondere kann eine flächige Ausdehnung der Lichtquelle 851 berücksichtigt werden.
Diese Techniken ermöglichen es, eine punktförmige Lichtquelle, beispielsweise im Bezugspunkt 84, zu verwenden. Alternativ könnte die flächige Lichtquelle 851 bei der Beleuchtung des HOE zur Rekonstruktion des Hologramms auch durch die Verwendung einer geeigneten Optik für die Lichtquelle bei der Belichtung zur Replikation des Master- HOE erreicht werden. Beispielsweise könnte eine geeignete Optik, die eine flächige Belichtung ermöglicht, im Bezugspunkt 84 angeordnet sein. FIG. 13 zeigt eine beispielhafte Implementierung des Positionierungsmoduls 56 für das Szenario der FIGs. 10-12 (wobei das Positionierungsmodul 56 aus dem Beispiel der FIG. 13 auch für andere Szenarien eingesetzt werden kann). Das Positionierungsmodul 56 umfasst einen Roboterarm 231 , der das Stellglied 55 (vergleiche FIG. 1) implementiert. Eine Glasfaser 212 führt das Licht vom Laser 52 zum bewegten Ende des Roboterarms 231 . Dort wird das Licht ausgekoppelt durch eine Auskoppeleinheit 281 , die zum Beispiel eine entsprechende Linse (GRIN-Linse) usw. umfassen kann. Die Auskoppeleinheit 281 kann polarisationserhaltend ausgebildet sein. Außerdem ist am bewegten Ende des Roboterarms 231 ein zweidimensionaler Galvo-Scanner 261 angeordnet; wie in FIG. 13 gezeigt, implementiert dieser Galvo-Scanner 261 sowohl die Verkippung 22 zum nicht-scannenden Verändern des Austrittswinkels 85, mit dem das Licht den Bezugspunkt 84 verlässt; wie auch die Scanbewegung 53 des Lichtstrahls 41 (die in FIG. 13 senkrecht zur Zeichenebene orientiert wäre).
Anstelle eines Roboterarms 231 für die Implementierung des Positionierungsmoduls 56 können auch andere Techniken eingesetzt werden. Ein Beispiel ist in FIG. 14 gezeigt.
FIG. 14 zeigt eine beispielhafte Implementierung des Positionierungsmoduls 56 für das Szenario der Figuren 10-12 (wobei das Positionierungsmodul 56 aus dem Beispiel der FIG. 14 auch für andere Szenarien eingesetzt werden kann). Das Positionierungsmodul 56 umfasst einen Linearverstelltisch 241 , 242. Ein dreiachsiger Linearverstelltisch bewegt den Bezugspunkt 84 auf der gekrümmten Trajektorie 61 . Es ist wiederum ein zweidimensionaler Scanspiegel 261 vorgesehen. Es könnte auch ein Rotationstisch und ein eindimensionaler Scanspiegel verwendet werden.
In FIG. 15 ist die Rolle-zu-Rolle Replikation eines Master-HOE 92 gezeigt, welches in der Ziel-Oberflächenform 191 mit einer Punktlichtquelle beleuchtet werden soll. Die Replikation kann immer nur entlang der linienförmigen Kontaktfläche beider Walzen 71 , 72 erfolgen. Zur Belichtung kann bspw. seitlich in die Stirnfläche eingekoppelt oder die Walze (Glaswalze) durchleuchtet werden. Da sich die Belichtungsrichtung je nach Beleuchtungssituation (wie Punktlichtquelle) lokal ändert, muss während der Rotation der Walzen auch die Scanlinie in ihrer Form variiert werden. Dies kann ebenfalls durch die Kombination einer Bewegung eines Scanspiegels und der synchronisierten Änderung der Scanbewegung des Scanspiegels (1-D oder 2-D) erfolgen, vgl. FIG. 16.
Voranstehend wurden verschiedene Aspekte im Zusammenhang mit der Herstellung eines HOE offenbart, welche eine flexible Wahl der Oberflächenform bei Replikation eines Master-HOE ermöglicht. Die hierin beschriebenen Techniken ermöglichen aber nicht nur die flexible Wahl der Oberflächenform bei Replikation des Master-HOE. Durch die offenbarten Techniken der flexiblen Bewegung des Bezugspunkts entlang unterschiedlich geformter Bahnkurven können Wellenfronten für den Replikationsprozess mit einer Vielzahl an Freiheitsgraden erzeugt werden. Derart können verschiedene Einflüsse bei der Fertigung berücksichtigt werden (über bestimme Oberflächenformen bei der Replikation hinaus). Beispielsweise können - alternativ oder zusätzlich zu einer Kompensation verschiedener Oberflächenformen bei Replikation des Master-HOE und bei Erzeugung des Master-HOE bzw. bei Systemintegration des replizierten HOE - Aberrationen flexibel kompensiert werden. Dies wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
In FIG. 17 ist ein HOE 96 (beispielsweise ein Volumen-HOE) mit einer Punktlichtquelle 851 gezeigt. Die Beleuchtung durch die Punktlichtquelle rekonstruiert ein Hologramm 859. Aufgrund von Imperfektionen können Aberrationen entstehen; das ist für das Beispiel einer sphärischen Aberration in FIG. 18 gezeigt. Gegenüber dem idealen Hologramm verschiebt sich der Fokuspunkt der Rekonstruktionswelle abhängig vom Ort des HOE 96.
Die sphärische Aberration wird durch eine Schrumpfung der Trägerschicht des HOE 96 bewirkt; die Schrumpfung tritt senkrecht zum Substrat auf (also entlang der Ebenennormalen; das ist in FIG. 18 mit den gestrichelten Pfeilen gezeigt).
Die sphärische Aberration tritt dann auf, weil sich der Schrumpf unterschiedlich auf die verschiedenen (optischen) Ablenkwinkel auswirkt. Ein Beispiel: In dem Polymer ist ein Volumengitter eingeprägt, welches einen Strahl um 30° ablenkt. An einer anderen Stelle sind es 50°. Die Struktur, welche 50° Umlenkung bewirkt, wird nun stärker durch den „anisotropen“ Schrumpft gekippt, als die Struktur mit den 30°. Dadurch ändert sich z.B. eine Linsenfunktion (radial unterschiedliche Ablenkwinkel) nicht gleichförmig über die Trägermaterialschicht, sondern lokal unterschiedlich - und es entsteht die sphärische Aberration.
Eine solche Schrumpfung bzw. Kontraktion der Trägerschicht tritt beispielsweise auf, wenn die Trägerschicht des HOE 96 in ein System integriert wird und dabei zum Beispiel in einen Rahmen oder Träger eingespannt oder aufgeklebt wird. Aberrationen bzw. Abbildungsfehler können alternativ oder zusätzlich beim Replikationsprozess auftreten, wenn das HOE belichtet wird. Beispielsweise können solche Aberrationen aufgrund der Fixierung der Trägerschicht des HOE entlang der Trägerschicht des Master-HOE auftreten. Aberrationen können alternativ oder zusätzlich auftreten, wenn die Trägerschicht des HOE in einem Masterplatte mit dem Master-HOE integriert wird. Alternativ oder zusätzlich können Aberrationen auch beim Beleuchtungsprozess nach System-Integration auftreten, d.h. wenn das HOE beleuchtet wird, um das Hologramm 859 zu rekonstruieren. Die Trägerschicht des HOE ist in einem solchen Fall in einen Träger integriert. Beispielsweise kann es zu einer Materialausdehnung aufgrund von Temperaturschwankungen kommen.
Um bei einer solchen geschrumpften Trägerschicht des HOE 96 das Hologramm 859 ohne Verfälschung zu rekonstruieren, werden Wellenfronten gemäß der gezeigten ortsveränderlichen Lichtquelle 851 (gestrichelte Linie) gemäß FIG. 18 erzeugt.
Allgemeiner formuliert: Eine vorhandene oder antizipierte Aberration kann beim Replikationsprozess kompensiert werden (zusätzlich oder alternativ zur Kompensation von verschiedenen Oberflächenformen und/oder unterschiedlichen Beleuchtungsgeometrien oder Emittergeometrien). Dies kann, wie in FIG. 19 für das Beispiel der sphärischen Aberration gezeigt, erfolgen. Da es sich bei einer sphärischen Aberration um einen nahezu rotationssymmetrischen Effekt handelt, kann z.B. mit einem 2-D-Scankopf (2-D verkippbarer Scanspiegel) eine elliptische oder kreisförmige („Donut“) Scanlinie auf der Trägerschicht des Master-HOE bzw. der Trägerschicht es HOE aufgezogen werden. Es könnte ein spiralförmiges oder Ellipsen-förmiges Scan-Muster verwendet werden. In FIG. 19 ist gezeigt, wie der Lichtpunkt 49 zur Belichtung von außen nach innen hin zu einem Zentrum 96z des HOE 96 geführt wird. Der Scanprozess scannt daher nicht mehrere gerade Linien ab (wie bei einem kartesischen Scan-Muster), sondern einen kleiner werdenden Kreis (der „Scankreis“ wir im Radius immer kleiner und wandert von außen nach innen). Synchron dazu wird der Bezugspunkt 84 von HOE 96 bzw. dem Master-HOE 92 wegbewegt (die gerade Bahnkurve 61 ist gezeigt), um somit für jeden Radius des Scankreises einen unterschiedlichen Fokuspunkt zu realisieren. Man scannt also nicht mit einer Ebene, sondern einem Kegel das Master-HOE 92 ab. Die Bewegung des Bezugspunkts 84 entspricht einer Ortsänderung der Kegelspitzen.
Analog dazu können andere Aberrationen erzeugt werden (und damit pro-aktiv kompensiert werden), in dem man ein Scan-Muster wählt, welches zur „Symmetrie“ der Aberration passt. Diese können z.B. als Zernike-Polynome beschrieben werden. Eine solche Zusammensetzung aus Scan-Muster und Bewegung des Bezugspunkts 84 auf beliebigen Bahnkurven 61 erlaubt es, nahezu beliebige Wellenfronten für die Replikation zu generieren.
Solche Techniken, wie sie im Zusammenhang mit FIG. 17, FIG. 18 und FIG. 19 beschrieben wurden, können kombiniert werden, mit Techniken, wie sie voranstehend im Zusammenhang mit den übrigen Figuren beschrieben wurden, beispielsweise im Zusammenhang mit FIG. 12B oder FIG. 10A. Das bedeutet in anderen Worten, dass die Kompensation von Aberrationen zusätzlich zu einer Kompensation unterschiedliche Oberflächenformen des Master-HOE eingesetzt werden kann. Beispielsweise können die verschiedenen Bahnkurven 84 und Austrittswinkel 85 für Kompensation unterschiedlicher Oberflächenformen 911 , 912 und für die Korrektur der Aberration überlagert werden.
FIG. 20 illustriert schematisch eine Datenverarbeitungseinheit 760. Die Datenverarbeitungseinheit 760 könnte zum Beispiel von einem computerimplementiert werden. Die Datenverarbeitungseinheit 760 könnte zum Beispiel die Steuerung 51 implementieren. Die Datenverarbeitungseinheit 760 umfasst einem Prozessor 761 , der eingerichtet ist, um Programmcode aus einem Speicher 762 zu laden. Der Prozessor ist ferner eingerichtet, um den Programmcode auszuführen. Wenn der Prozessor 761 dem Programmcode ausführt, bewirkt dies, dass der Prozessor Techniken ausführt, wie sie ihren beschrieben sind, zum Beispiel: Berechnen von Steuerdaten für ein Positionierungsmodul eines Belichtungssystems, beispielsweise für das Positionierungsmodul 56; Ansteuern eines solchen Belichtungsmoduls; ansteuern der Lichtquelle; usw. Der Prozessor könnte z.B. zumindest Teile des Verfahrens aus FIG. 6 ausführen. Steuerdaten können z.B. über eine Kommunikationsschnittstelle 763 ausgegeben werden. Steuerbefehle an Elemente eines Belichtungssystems können auch über die Kommunikationsschnittstelle 763 ausgegeben werden.
Zusammenfassend wurden insbesondere die folgenden Beispiele beschrieben:
BEISPIEL 1. Vorrichtung (50) zur Herstellung eines holographisch optischen Elements, HOE, (96), wobei die Vorrichtung (50) umfasst:
- mindestens ein Fixierelement (71 , 72, 99), auf dem eine Trägerschicht (91) eines Mas- ter-HOE (92) und eine Trägerschicht (95) des HOE (96) während eines Belichtungsprozesses angeordnet werden können, sodass sich diese zumindest lokal entlang einander erstrecken,
- eine Strahlungsquelle (52), die eingerichtet ist, um während des Belichtungsprozesses Licht (41) auf das Master-HOE (92) auszusenden, sodass das HOE (96) belichtet wird, und
- ein Positionierungsmodul (56) das eingerichtet ist, um einen Strahlengang des Lichts während des Belichtungsprozesses relativ in Bezug auf die Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) und die Trägerschicht (95) des HOE (96) zu bewegen.
BEISPIEL 2. Vorrichtung nach BEISPIEL 1 , wobei das Positionierungsmodul zumindest eines von einem Roboterarm und einem mehrachsigen optischen Linearverstelltisch (241 , 242) umfasst.
BEISPIEL 3. Vorrichtung nach BEISPIEL 1 oder 2, wobei das mindestens eine Fixierelement eine erste Rolle für die Trägerschicht des Master-HOE umfasst, wobei das mindestens eine Fixierelement eine zweite Rolle für die Trägerschicht des HOE umfasst.
BEISPIEL 4. Vorrichtung nach BEISPIEL 1 oder 2, wobei das mindestens eine Fixierelement mindestens einen Fixierrahmen für einen Flachbett-Replikationsprozess umfasst.
BEISPIEL 5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden BEISPIELE, die weiterhin umfasst:
- eine Steuerung (51), die eingerichtet ist, um das Positionierungsmodul basierend auf Steuerdaten anzusteuern.
BEISPIEL 6. Vorrichtung nach BEISPIEL 5, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um das Positionierungsmodul anzusteuern, um während des Belichtungsprozesses einen Lichtpunkt des Lichts über die Trägerschicht des HOE zu bewegen, sodass das HOE an verschiedenen Positionen des Lichtpunkts auf der Trägerschicht unter unterschiedlichen Einfallswinkeln belichtet wird.
BEISPIEL 7. Vorrichtung nach BEISPIEL 5 oder 6, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um das Positionierungsmodul anzusteuern, um während des Belichtungsprozesses einen entlang des Strahlengangs des Lichts angeordneten Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE auf einer Bahnkurve zu bewegen.
BEISPIEL 8. Vorrichtung nach BEISPIEL 7, wobei die Bahnkurve gekrümmt ist.
BEISPIEL 9. Vorrichtung nach BEISPIEL 7 oder 8, wobei die Bahnkurve zumindest eines von einer Komponente senkrecht zur Trägerschicht des HOE und einer Komponente parallel zur Trägerschicht des HOE aufweist.
BEISPIEL 10. Vorrichtung nach einem der BEISPIELE 7 bis 9, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um das Positionierungsmodul anzusteuern, um während des Belichtungsprozesses einen Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE (92) zu verändern. BEISPIEL 11 . Vorrichtung nach einem der BEISPIELE 5 bis 10, wobei die Steuerdaten (401) zumindest eines von einer Bahnkurve (61) für einen Bezugspunkt entlang des Strahlengangs, einem Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE und einem Einfallswinkel (89) des Lichts auf dem Master-HOE angeben.
BEISPIEL 12. Vorrichtung nach einem der voranstehenden BEISPIELE, die weiterhin umfasst:
- einen Scanspiegel (54, 58), der eingerichtet ist, um während des Belichtungsprozesses das Licht in Bezug auf das Master-HOE zu scannen.
BEISPIEL 13. Vorrichtung nach BEISPIEL 12, wobei das Positionierungsmodul den Scanspiegel umfasst.
BEISPIEL 14. Vorrichtung nach BEISPIEL 12 oder 13, sowie nach einem der BEISPIELE 7 bis 11 , wobei der Scanspiegel im Bezugspunkt angeordnet ist.
BEISPIEL 15. Vorrichtung nach BEISPIEL 14, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um den Scanspiegel (54) anzusteuern, um, überlagert mit dem Scannen, den Austrittswinkels (85) des Strahlengangs im Bezugspunkt (84) in Bezug auf das Master-HOE (92) zu verkippen.
BEISPIEL 16. Vorrichtung nach einem der BEISPIELE 12 bis 15, wobei die Steuerung eingerichtet ist, um den Scanspiegel anzusteuern, um das Licht mit einem Scan-Muster zu scannen, welches aus folgender Gruppe ausgewählt ist: kartesisches Scan-Muster; spiralförmiges Scan-Muster; kreisförmiges Scan-Muster; ellipsenförmiges Scan-Muster; Linien-Scannen; eindimensionales Scannen; zweidimensionales Scannen.
BEISPIEL 17. Vorrichtung nach einem der BEISPIELE 12 bis 17, wobei der Scanspiegel (54) ein zweidimensional verkippbarer Scanspiegel ist.
BEISPIEL 18. Vorrichtung nach einem der voranstehenden BEISPIELE, das weiterhin umfasst: mindestens ein optisches Element (54) das entlang eines Strahlengangs des Lichts angeordnet ist und das bewirkt, dass ein Lichtpunkt (49#) des Lichts auf dem Master-HOE (92) entlang zumindest einer Achse (36) aufgeweitet wird.
BEISPIEL 19. Vorrichtung nach BEISPIEL 18, sowie nach einem der BEISPIELE 7 bis 11 , wobei das mindestens eine optische Element im Bezugspunkt angeordnet ist.
BEISPIEL 20. Vorrichtung nach einem der voranstehenden BEISPIELE, wobei die Strahlungsquelle einen Laser umfasst.
BEISPIEL 21. Datenverarbeitungseinheit (760), die mindestens einen Prozessor (761) und einen Speicher (762) umfasst, wobei der mindestens eine Prozessor (761) eingerichtet ist, um Programmcode aus dem Speicher zu laden und auszuführen, wobei der mindestens eine Prozessor basierend auf dem Programmcode eingerichtet ist, um Steuerdaten für eine Steuerung einer Vorrichtung zur Herstellung eines holographisch optischen Elements zu berechnen.
BEISPIEL 22. Datenverarbeitungseinheit nach BEISPIEL 21 , wobei die Steuerdaten (401) zumindest eines von einer Bahnkurve (61) für einen Bezugspunkt entlang des Strahlengangs, einem Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE und einem Einfallswinkel (89) des Lichts auf dem Master-HOE angeben.
BEISPIEL 23. Datenverarbeitungseinheit nach BEISPIEL 21 oder 22, wobei der mindestens eine Prozessor basierend auf dem Programmcode weiterhin die Steuerdaten basierend auf einer ersten Oberflächenform (911 ) des Trägermaterials (91) des Master-HOE (92) während eines weiteren Belichtungsprozesses zur Belichtung des Master-HOE (92), und basierend auf einer zweiten Oberflächenform (912) des Trägermaterials (91 ) des Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses, und weiter basierend auf einem Einfallswinkel (89) von Licht als Funktion des Ortes auf dem Mater- HOE (92) während des weiteren Belichtungsprozesses berechnet.
BEISPIEL 24. Datenverarbeitungseinheit nach einem der BEISPIELE 21 bis 23, wobei der mindestens eine Prozessor basierend auf dem Programmcode weiterhin die Steuerdaten (401) basierend auf einer Geometrie einer Lichtquelle (851), die zur Rekonstruktion eines Hologramms durch Beleuchtung des HOE verwendet wird, berechnet.
BEISPIEL 25. Datenverarbeitungseinheit nach einem der BEISPIELE 21 bis 24, wobei der mindestens eine Prozessor basierend auf dem Programmcode weiterhin die Steuerdaten (401) basierend auf einer vorgegebenen Aberration berechnet.
BEISPIEL 26. Datenverarbeitungseinheit nach einem der BEISPIELE 21 bis 25, wobei der mindestens eine Prozessor basierend auf dem Programmcode eingerichtet ist, um die Steuerdaten für die Steuerung der Vorrichtung nach einem der BEISPIELE 1 bis 20 zu berechnen.
Neben solchen Beispielen im Zusammenhang mit Vorrichtungen und Datenverarbeitungseinheiten wurden auch die nachfolgenden Beispiele im Zusammenhang mit Verfahren beschrieben. Die voranstehend wiedergegebenen Beispiele können mit den nachfolgend wiedergegebenen Beispielen kombiniert werden, um weitere Beispiele zu bilden.
BEISPIEL 1. Verfahren zur Herstellung eines holographisch optischen Elements, HOE, (96) durch Replikation (3010) eines Master-HOE (92) im Rahmen eines Belichtungsprozesses, wobei während des Belichtungsprozesses eine Trägerschicht (91) des Master- HOE (92) entlang einer Trägerschicht (95) des HOE (96) angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst: - Ansteuern (3105) einer Strahlungsquelle (52), um während des Belichtungsprozesses Licht auf das Master-HOE (92) auszusenden, sodass das HOE (96) belichtet wird, und
- Ansteuern (3115) eines Positionierungsmoduls (56), um während des Belichtungsprozesses einen entlang eines Strahlengangs (41) des Lichts angeordneten Bezugspunkt (84) in Bezug auf das Master-HOE (92) auf einer gekrümmten Bahnkurve (61) zu bewegen (21).
BEISPIEL 2. Verfahren nach BEISPIEL 1 , wobei das Positionierungsmodul (56) angesteuert wird, um während des Belichtungsprozesses einen Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE (92) zu verändern.
BEISPIEL 3. Verfahren nach BEISPIEL 1 oder 2, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Ansteuern eines Scanspiegels (54, 58), um während des Belichtungsprozesses das Licht in Bezug auf das Master-HOE zu scannen (53).
BEISPIEL 4. Verfahren nach BEISPIEL 3, wobei eine Scanrichtung (36) beim Scannen eines Lichtpunkts (49) des Lichts auf dem Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses eine Komponente aufweist, die orthogonal ist zu einer Bewegungsrichtung (37) des Lichtpunkts (49) des Lichts auf dem Master-HOE (92), die durch die Bewegung des Bezugspunkts (84) entlang der gekrümmten Bahnkurve (61) hervorgerufen wird.
BEISPIEL 5. Verfahren nach BEISPIEL 3 oder 4, wobei das Scannen des Lichts während des Belichtungsprozesses mit einer festen Scanfrequenz und optional einer festen Scanamplitude erfolgt.
BEISPIEL 6. Verfahren nach einem der BEISPIELE 3 bis 5, wobei der Scanspiegel (54) im Bezugspunkt (84) angeordnet ist, wobei der Strahlengang (41) des Lichts optional im Bezugspunkt (84) fokussiert ist.
BEISPIEL 7. Verfahren nach BEISPIEL 2, sowie nach einem der BEISPIELE 3 bis 6, wobei der Scanspiegel (54) ein zweidimensional verkippbarer Scanspiegel des Positionierungsmoduls ist, wobei der Scanspiegel (54) angesteuert wird, um, überlagert mit dem Scannen, den Austrittswinkels (85) des Strahlengangs im Bezugspunkt (84) in Bezug auf das Master-HOE (92) zu verkippen.
BEISPIEL 8. Verfahren nach einem der BEISPIELE 2 bis 7, wobei das Scannen des Lichts mit einem Scan-Muster erfolgt, welches aus folgender Gruppe ausgewählt ist: kartesisches Scan-Muster; spiralförmiges Scan-Muster; kreisförmiges Scan-Muster; ellipsenförmiges Scan-Muster; Linien-Scannen; eindimensionales Scannen; zweidimensionales Scannen.
BEISPIEL 9. Verfahren nach einem der voranstehenden BEISPIELE, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Herstellen (3005) des Master-HOE (92) in einem weiteren Belichtungsprozess, wobei die Trägerschicht (91 ) des Master-HOE (92) während des weiteren Belichtungsprozesses eine erste Oberflächenform (911) aufweist, die verschieden ist von einer zweiten Oberflächenform (912) der Trägerschicht während des Belichtungsprozesses.
BEISPIEL 10. Verfahren nach BEISPIEL 9, wobei die eine (911 , 912) der ersten Oberflächenform und der zweiten Oberflächenform einer eindimensionalen Krümmung der Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entspricht, wobei die andere (912, 911) der der ersten Oberflächenform und der zweite Oberflächenform einer ebenen Ausgestaltung der Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entspricht. BEISPIEL 11. Verfahren nach BEISPIEL 4 und nach BEISPIEL 10, wobei die Scanrichtung des Scannens mittels des Scanspiegels (54, 58) senkrecht zur Achse (199) der eindimensionalen Krümmung verläuft.
BEISPIEL 12. Verfahren nach einem der voranstehenden BEISPIELE, wobei mindestens ein optisches Element (54) im Bezugspunkt (84) angeordnet ist, die bewirkt, dass ein Lichtpunkt (49#) des Lichts auf dem Master-HOE (92) entlang zumindest einer Achse (36) aufgeweitet wird.
BEISPIEL 13. Verfahren nach einem der voranstehenden BEISPIELE, wobei das Positionierungsmodul (56) einen Roboterarm (231) mit mehreren verstellbaren Achsen umfasst.
BEISPIEL 14. Verfahren nach einem der voranstehenden BEISPIELE, wobei das Positionierungsmodul (56) einen mehrachsigen optischen Linearverstelltisch (241 , 242) umfasst.
BEISPIEL 15. Verfahren nach einem der voranstehenden BEISPIELE, wobei das Positionierungsmodul basierend auf Steuerdaten (401) angesteuert wird, welche die gekrümmte Bahnkurve (61) und optional einen Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE angeben.
BEISPIEL 16. Verfahren nach BEISPIEL 14, wobei die Steuerdaten (401) einen Einfallswinkel (89) des Lichts auf dem Master- HOE angeben.
BEISPIEL 17. Verfahren nach BEISPIEL 16, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer ersten Oberflächenform (911 ) des T rägermaterials (91 ) des Master-HOE (92) während eines weiteren Belichtungsprozesses zur Belichtung des Master-HOE (92), und basierend auf einer zweiten Oberflächenform (912) des Trägermaterials (91) des Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses, und weiter basierend auf einem Einfallswinkel (89) von Licht als Funktion des Ortes auf dem Mater-HOE (92) während des weiteren Belichtungsprozesses.
BEISPIEL 18. Verfahren nach BEISPIEL 16 oder 17, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer Geometrie einer Lichtquelle (851), die zur Rekonstruktion eines Hologramms durch Beleuchtung des HOE verwendet wird.
BEISPIEL 19. Verfahren nach einem der BEISPIELE 16 bis 18, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer vorgegebenen Aberration.
BEISPIEL 20. Verfahren nach einem der BEISPIELE 15 bis 19, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- in Abhängigkeit vom Master-HOE (92): Auswählen der Steuerdaten (401 ) aus einer Steuerdaten-Nachschlagetabelle (400), die eine Vielzahl von Kandidaten-Steuer- daten umfasst, die mit unterschiedlichen Master-HOE assoziiert sind.
BEISPIEL 21 . Verfahren nach einem der voranstehenden BEISPIELE, wobei die gekrümmte Bahnkurve (61) eine Krümmung des Trägermaterials (91) des Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses kompensiert.
BEISPIEL 22. Verfahren nach einem der voranstehenden BEISPIELE, wobei die Trägerschicht (95) des HOE (96) während des Belichtungsprozesses eine zweite Oberflächenform (912) aufweist, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- nach dem Belichtungsprozess: Fixieren (3015) der Trägerschicht des HOE in einer ersten Oberflächenform (911), die verschieden ist von der zweiten Oberflächenform (912). BEISPIEL 23. Verfahren zur Herstellung eines holographisch optischen Elements, HOE, (96) durch Replikation (3010) eines Master-HOE (92) im Rahmen eines Belichtungsprozesses, wobei während des Belichtungsprozesses eine Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entlang einer Trägerschicht (95) des HOE (96) angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst:
- Ansteuern (3105) einer Strahlungsquelle (52), um während des Belichtungsprozesses Licht auf das Master-HOE (92) auszusenden, sodass das HOE (96) belichtet wird, und
- Ansteuern (3115) eines Positionierungsmoduls (56), um während des Belichtungsprozesses einen Lichtpunkt des Lichts über die Trägerschicht des HOE zu bewegen und um das HOE an verschiedenen Positionen des Lichtpunkts auf der Trägerschicht unter unterschiedlichen Einfallswinkeln zu belichten.
BEISPIEL 24. Verfahren nach BEISPIEL 23, wobei das Positionierungsmodul angesteuert wird, um während des Belichtungsprozesses einen entlang eines Strahlengangs (41) des Lichts angeordneten Bezugspunkt (84) in Bezug auf das Master-HOE (92) auf einer Bahnkurve (61) zu bewegen (21).
BEISPIEL 25. Verfahren nach BEISPIEL 24, wobei die Bahnkurve in einem globalen Koordinatensystem gekrümmt ist.
BEISPIEL 26. Verfahren nach BEISPIEL 24 oder 25, wobei die Bahnkurve zumindest eines von einer Komponente senkrecht zur Trägerschicht des HOE und einer Komponente parallel zur Trägerschicht des HOE aufweist.
BEISPIEL 27. Verfahren nach einem der BEISPIELE 24 bis 26, wobei das Positionierungsmodul (56) angesteuert wird, um während des Belichtungsprozesses einen Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE (92) zu verändern. BEISPIEL 28. Verfahren nach einem der BEISPIELE 23 bis 27, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Ansteuern eines Scanspiegels (54, 58), um während des Belichtungsprozesses das Licht in Bezug auf das Master-HOE zu scannen (53).
BEISPIEL 29. Verfahren nach BEISPIEL 28, wobei eine Scanrichtung (36) beim Scannen eines Lichtpunkts (49) des Lichts auf dem Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses eine Komponente aufweist, die orthogonal ist zu einer Bewegungsrichtung (37) des Lichtpunkts (49) des Lichts auf dem Master-HOE (92), die durch die Bewegung des Bezugspunkts (84) entlang der gekrümmten Bahnkurve (61 ) hervorgerufen wird.
BEISPIEL 30. Verfahren nach BEISPIEL 28 oder 29, wobei das Scannen des Lichts während des Belichtungsprozesses mit einer festen Scanfrequenz und optional einer festen Scanamplitude erfolgt.
BEISPIEL 31 . Verfahren nach einem der BEISPIELE 28 bis 30, wobei der Scanspiegel (54) in einem Bezugspunkt (84) entlang des Strahlengangs angeordnet ist, wobei der Strahlengang (41) des Lichts optional im Bezugspunkt (84) fokussiert ist.
BEISPIEL 32. Verfahren nach einem der BEISPIELE 28 bis 31 , wobei das Scannen des Lichts mit einem Scan-Muster erfolgt, welches aus folgender Gruppe ausgewählt ist: kartesisches Scan-Muster; spiralförmiges Scan-Muster; kreisförmiges Scan-Muster; ellipsenförmiges Scan-Muster; Linien-Scannen; eindimensionales Scannen; zweidimensionales Scannen.
BEISPIEL 33. Verfahren nach einem der BEISPIEL 23 bis 32, wobei das Verfah- ren weiterhin umfasst:
- Herstellen (3005) des Master-HOE (92) in einem weiteren Belichtungsprozess, wobei die Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) während des weiteren Belichtungsprozesses eine erste Oberflächenform (911) aufweist, die verschieden ist von einer zweiten Oberflächenform (912) der Trägerschicht während des Belichtungsprozesses.
BEISPIEL 34. Verfahren nach BEISPIEL 33, wobei die eine (911 , 912) der ersten Oberflächenform und der zweiten Oberflächenform einer eindimensionalen Krümmung der Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entspricht, wobei die andere (912, 911) der der ersten Oberflächenform und der zweite Oberflächenform einer ebenen Ausgestaltung der Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entspricht.
BEISPIEL 35. Verfahren nach einem der BEISPIELE 23 bis 34, wobei das Positionierungsmodul (56) einen Roboterarm (231) mit mehreren verstellbaren Achsen umfasst.
BEISPIEL 36. Verfahren nach einem der BEISPIELE 23 bis 34, wobei das Positionierungsmodul (56) einen mehrachsigen optischen Linearverstelltisch (241 , 242) umfasst.
BEISPIEL 37. Verfahren nach einem der BEISPIELE 23 bis 36, wobei das Positionierungsmodul basierend auf Steuerdaten (401) angesteuert wird, welche die gekrümmte Bahnkurve (61) und optional einen Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE bestimmen.
BEISPIEL 38. Verfahren nach BEISPIEL 37, wobei die Steuerdaten (401) den Einfallswinkel (89) des Lichts auf dem Master- HOE angeben.
BEISPIEL 39. Verfahren nach BEISPIEL 37 oder 38, wobei das Verfahren weiter- hin umfasst: - Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer ersten Oberflächenform (911 ) des T rägermaterials (91 ) des Master-HOE (92) während eines weiteren Belichtungsprozesses zur Belichtung des Master-HOE (92), und basierend auf einer zweiten Oberflächenform (912) des Trägermaterials (91) des Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses, und weiter basierend auf einem Einfallswinkel (89) von Licht als Funktion des Ortes auf dem Mater-HOE (92) während des weiteren Belichtungsprozesses.
BEISPIEL 40. Verfahren nach einem der BEISPIELE 37 bis 39, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer Geometrie einer Lichtquelle (851), die zur Rekonstruktion eines Hologramms durch Beleuchtung des HOE verwendet wird.
BEISPIEL 41 . Verfahren nach einem der BEISPIELE 37 bis 40, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer vorgegebenen Aberration.
BEISPIEL 42. Verfahren nach einem der BEISPIELE 37 bis 41 , wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- in Abhängigkeit vom Master-HOE (92): Auswählen der Steuerdaten (401) aus einer Steuerdaten-Nachschlagetabelle (400), die eine Vielzahl von Kandidaten-Steuer- daten umfasst, die mit unterschiedlichen Master-HOE assoziiert sind.
BEISPIEL 43. Verfahren nach einem der BEISPIELE 23 bis 42, wobei zumindest eines von einer Form der Bahnkurve (61), eines Scan-Musters, eines Einfallswinkels des Lichts auf dem Trägermaterial des Master-HOE eine Krümmung des Trägermaterials (91) des Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses kompensiert.
BEISPIEL 44. Verfahren nach einem der BEISPIELE 23 bis 43, wobei die Trägerschicht (95) des HOE (96) während des Belichtungsprozesses eine zweite Oberflächenform (912) aufweist, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- nach dem Belichtungsprozess: Fixieren (3015) der Trägerschicht des HOE in einer ersten Oberflächenform (911 ), die verschieden ist von der zweiten Oberflächenform (912).
BEISPIEL 45. Verfahren nach einem der BEISPIELE 23 bis 44, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- nach dem Fixieren der Trägerschicht des HOE eine Beleuchtung des HOE zur Rekonstruktion des Hologramms.
BEISPIEL 46. Verfahren nach BEISPIEL 45, wobei die Beleuchtung mit einer Lichtquelle mit einer flächigen Geometrie umfasst, wie zum Beispiel einer organischen Leuchtdiode oder einem Leuchtdioden-Panel.
BEISPIEL 47. Computerprogramm, welches Programmcode umfasst, der von einem Prozessor geladen und ausgeführt werden kann, wobei das Ausführen des Programmcodes bewirkt, dass der Prozessor ein Verfahren nach BEISPIEL 1 oder BEISPIEL 23 ausführt.
BEISPIEL 48. Verfahren, das umfasst:
- Erzeugen eines holographisch optischen Elements, HOE, in einer ersten Oberflächenform, durch Replikation eines Master-HOE,
- Fixieren des HOE in einer zweiten Oberflächenform, die verschieden von der ersten Oberflächenform ist, und
- nach dem Fixieren, Beleuchten des HOE mit einer Lichtquelle, zur Rekonstruktion eines Hologramms.
BEISPIEL 49. Verfahren nach BEISPIEL 48, wobei die Lichtquelle flächig ist oder ein Leuchtdioden-Panel umfasst. 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.
Beispielsweise wurden verschiedene Aspekte im Zusammenhang mit gekrümmten Bahnkurve beschrieben. Die Bahnkurve kann diese Krümmung in einem globalen Koordinatensystem aufweisen, d.h. von außen betrachtet gekrümmt sein (nicht nur relativ in Bezug auf die Oberflächenform der Trägerschichten des Master-HOE und des replizierten HOE bei Replikation). Allgemein wäre es aber auch denkbar, gerade Bahnkurve zu verwenden. Beispielsweise können vergleichbare Effekte mit einer geeigneten Variation des Einfallswinkels des Lichts auf der Trägerschicht des replizierten HOE erreicht werden. Vergleichbare Effekte können durch Verwendung geeigneter Scan-Muster erreicht werden.
Voranstehend wurden Einflüsse von Aberrationen und Techniken zur Kompensation solcher Einflüsse anhand des Beispiels einer sphärischen Aberration diskutiert. Es können aber auch andere Aberrationen berücksichtigt werden, die durch entsprechende Zernike-Polynome beschrieben werden.
Voranstehend wurden Techniken beschrieben, wie unterschiedliche Einflüsse - beispielsweise unterschiedliche Oberflächenformen 911 ,912 bei Herstellung des Master- HOE, Replikation und System-Integration; unterschiedliche Beleuchtungsgeometrien bei Belichtung und Beleuchtung; Aberrationen - auf den Replikationsprozess und den Rekonstruktionsprozess berücksichtigt werden können. Die verschiedenen Beispiele können auch miteinander kombiniert werden, was insbesondere bei Szenarien hilfreich ist, wo die verschiedenen Effekte überlagert auftreten - also z.B. eine bestimmte Krümmung bei der System-Integration vorliegt, aber auch Aberrationen aufgrund von Material-Schrumpf etwas bei Fixierung zur Replikation des Master-HOE.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Verfahren zur Herstellung eines holographisch optischen Elements, HOE, (96) durch Replikation (3010) eines Master-HOE (92) im Rahmen eines Belichtungsprozesses, wobei während des Belichtungsprozesses eine Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entlang einer Trägerschicht (95) des HOE (96) angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst:
- Ansteuern (3105) einer Strahlungsquelle (52), um während des Belichtungsprozesses Licht auf das Master-HOE (92) auszusenden, sodass das HOE (96) belichtet wird, und
- Ansteuern (3115) eines Positionierungsmoduls (56), um während des Belichtungsprozesses einen entlang eines Strahlengangs (41) des Lichts angeordneten Bezugspunkt (84) in Bezug auf das Master-HOE (92) auf einer gekrümmten Bahnkurve (61) zu bewegen (21).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei das Positionierungsmodul (56) angesteuert wird, um während des Belichtungsprozesses einen Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE (92) zu verändern.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Ansteuern eines Scanspiegels (54, 58), um während des Belichtungsprozesses das Licht in Bezug auf das Master-HOE zu scannen (53).
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei eine Scanrichtung (36) beim Scannen eines Lichtpunkts (49) des Lichts auf dem Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses eine Komponente aufweist, die orthogonal ist zu einer Bewegungsrichtung (37) des Lichtpunkts (49) des Lichts auf dem Master-HOE (92), die durch die Bewegung des Bezugspunkts (84) entlang der gekrümmten Bahnkurve (61 ) hervorgerufen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Scannen des Lichts während des Belichtungsprozesses mit einer festen Scanfrequenz und optional einer festen Scanamplitude erfolgt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei der Scanspiegel (54) im Bezugspunkt (84) angeordnet ist, wobei der Strahlengang (41) des Lichts optional im Bezugspunkt (84) fokussiert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 2, sowie nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei der Scanspiegel (54) ein zweidimensional verkippbarer Scanspiegel des Positionierungsmoduls ist, wobei der Scanspiegel (54) angesteuert wird, um, überlagert mit dem Scannen, den Austrittswinkels (85) des Strahlengangs im Bezugspunkt (84) in Bezug auf das Master-HOE (92) zu verkippen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei das Scannen des Lichts mit einem Scan-Muster erfolgt, welches aus folgender Gruppe ausgewählt ist: kartesisches Scan-Muster; spiralförmiges Scan-Muster; kreisförmiges Scan-Muster; ellipsenförmiges Scan-Muster; Linien-Scannen; eindimensionales Scannen; zweidimensionales Scannen.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Herstellen (3005) des Master-HOE (92) in einem weiteren Belichtungsprozess, wobei die Trägerschicht (91 ) des Master-HOE (92) während des weiteren Belichtungsprozesses eine erste Oberflächenform (911) aufweist, die verschieden ist von einer zweiten Oberflächenform (912) der Trägerschicht während des Belichtungsprozesses.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die eine (911 , 912) der ersten Oberflächenform und der zweiten Oberflächenform einer eindimensionalen Krümmung der Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entspricht, wobei die andere (912, 911) der der ersten Oberflächenform und der zweite Oberflächenform einer ebenen Ausgestaltung der Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entspricht.
11 . Verfahren nach Anspruch 4 und nach Anspruch 10, wobei die Scanrichtung des Scannens mittels des Scanspiegels (54, 58) senkrecht zur Achse (199) der eindimensionalen Krümmung verläuft.
12. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei mindestens ein optisches Element (54) im Bezugspunkt (84) angeordnet ist, die bewirkt, dass ein Lichtpunkt (49#) des Lichts auf dem Master-HOE (92) entlang zumindest einer Achse (36) aufgeweitet wird.
13. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Positionierungsmodul (56) einen Roboterarm (231 ) mit mehreren verstellbaren Achsen umfasst.
14. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Positionierungsmodul (56) einen mehrachsigen optischen Linearverstelltisch (241 , 242) umfasst.
15. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Positionierungsmodul basierend auf Steuerdaten (401) angesteuert wird, welche die gekrümmte Bahnkurve (61) und optional einen Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE angeben.
16. Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Steuerdaten (401) einen Einfallswinkel (89) des Lichts auf dem Master- HOE angeben.
17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401 ) basierend auf einer ersten Oberflächenform (911 ) des T rägermaterials (91 ) des Master-HOE (92) während eines weiteren Belichtungsprozesses zur Belichtung des Master-HOE (92), und basierend auf einer zweiten Oberflächenform (912) des Trägermaterials (91) des Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses, und weiter basierend auf einem Einfallswinkel (89) von Licht als Funktion des Ortes auf dem Mater-HOE (92) während des weiteren Belichtungsprozesses.
18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer Geometrie einer Lichtquelle (851), die zur Rekonstruktion eines Hologramms durch Beleuchtung des HOE verwendet wird.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer vorgegebenen Aberration.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- in Abhängigkeit vom Master-HOE (92): Auswählen der Steuerdaten (401) aus einer Steuerdaten-Nachschlagetabelle (400), die eine Vielzahl von Kandidaten-Steuer- daten umfasst, die mit unterschiedlichen Master-HOE assoziiert sind.
21 . Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die gekrümmte Bahnkurve (61 ) eine Krümmung des Trägermaterials (91) des Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses kompensiert.
22. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Trägerschicht (95) des HOE (96) während des Belichtungsprozesses eine zweite Oberflächenform (912) aufweist, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- nach dem Belichtungsprozess: Fixieren (3015) der Trägerschicht des HOE in einer ersten Oberflächenform (911 ), die verschieden ist von der zweiten Oberflächenform (912).
23. Verfahren zur Herstellung eines holographisch optischen Elements, HOE, (96) durch Replikation (3010) eines Master-HOE (92) im Rahmen eines Belichtungsprozesses, wobei während des Belichtungsprozesses eine Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entlang einer Trägerschicht (95) des HOE (96) angeordnet ist, wobei das Verfahren umfasst:
- Ansteuern (3105) einer Strahlungsquelle (52), um während des Belichtungsprozesses Licht auf das Master-HOE (92) auszusenden, sodass das HOE (96) belichtet wird, und
- Ansteuern (3115) eines Positionierungsmoduls (56), um während des Belichtungsprozesses einen Lichtpunkt des Lichts über die Trägerschicht des HOE zu bewegen und um das HOE an verschiedenen Positionen des Lichtpunkts auf der Trägerschicht unter unterschiedlichen Einfallswinkeln zu belichten.
24. Verfahren nach Anspruch 23, wobei das Positionierungsmodul angesteuert wird, um während des Belichtungsprozesses einen entlang eines Strahlengangs (41) des Lichts angeordneten Bezugspunkt (84) in Bezug auf das Master-HOE (92) auf einer Bahnkurve (61) zu bewegen (21).
25. Verfahren nach Anspruch 24, wobei die Bahnkurve in einem globalen Koordinatensystem gekrümmt ist.
26. Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, wobei die Bahnkurve zumindest eines von einer Komponente senkrecht zur Trägerschicht des HOE und einer Komponente parallel zur Trägerschicht des HOE aufweist.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei das Positionierungsmodul (56) angesteuert wird, um während des Belichtungsprozesses einen Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE (92) zu verändern.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Ansteuern eines Scanspiegels (54, 58), um während des Belichtungsprozesses das Licht in Bezug auf das Master-HOE zu scannen (53).
29. Verfahren nach Anspruch 28, wobei eine Scanrichtung (36) beim Scannen eines Lichtpunkts (49) des Lichts auf dem Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses eine Komponente aufweist, die orthogonal ist zu einer Bewegungsrichtung (37) des Lichtpunkts (49) des Lichts auf dem Master-HOE (92), die durch die Bewegung des Bezugspunkts (84) entlang der gekrümmten Bahnkurve (61 ) hervorgerufen wird.
30. Verfahren nach Anspruch 28 oder 29, wobei das Scannen des Lichts während des Belichtungsprozesses mit einer festen Scanfrequenz und optional einer festen Scanamplitude erfolgt.
31 . Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 30, wobei der Scanspiegel (54) in einem Bezugspunkt (84) entlang des Strahlengangs angeordnet ist, wobei der Strahlengang (41) des Lichts optional im Bezugspunkt (84) fokussiert ist.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 28 bis 31 , wobei das Scannen des Lichts mit einem Scan-Muster erfolgt, welches aus folgender Gruppe ausgewählt ist: kartesisches Scan-Muster; spiralförmiges Scan-Muster; kreisförmiges Scan-Muster; ellipsenförmiges Scan-Muster; Linien-Scannen; eindimensionales Scannen; zweidimensionales Scannen.
33. Verfahren nach einem der Anspruch 23 bis 32, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Herstellen (3005) des Master-HOE (92) in einem weiteren Belichtungsprozess, wobei die Trägerschicht (91 ) des Master-HOE (92) während des weiteren Belichtungsprozesses eine erste Oberflächenform (911) aufweist, die verschieden ist von einer zweiten Oberflächenform (912) der Trägerschicht während des Belichtungsprozesses.
34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei die eine (911 , 912) der ersten Oberflächenform und der zweiten Oberflächenform einer eindimensionalen Krümmung der Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entspricht, wobei die andere (912, 911) der der ersten Oberflächenform und der zweite Oberflächenform einer ebenen Ausgestaltung der Trägerschicht (91) des Master-HOE (92) entspricht.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 34, wobei das Positionierungsmodul (56) einen Roboterarm (231) mit mehreren verstellbaren Achsen umfasst.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 34, wobei das Positionierungsmodul (56) einen mehrachsigen optischen Linearverstelltisch (241 , 242) umfasst.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 36, wobei das Positionierungsmodul basierend auf Steuerdaten (401) angesteuert wird, welche die gekrümmte Bahnkurve (61) und optional einen Austrittswinkel (85) des Strahlengangs (41) im Bezugspunkt in Bezug auf das Master-HOE bestimmen.
38. Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Steuerdaten (401) den Einfallswinkel (89) des Lichts auf dem Master- HOE angeben.
39. Verfahren nach Anspruch 37 oder 38, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer ersten Oberflächenform (911 ) des T rägermaterials (91 ) des Master-HOE (92) während eines weiteren Belichtungsprozesses zur Belichtung des Master-HOE (92), und basierend auf einer zweiten Oberflächenform (912) des Trägermaterials (91) des Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses, und weiter basierend auf einem Einfallswinkel (89) von Licht als Funktion des Ortes auf dem Mater-HOE (92) während des weiteren Belichtungsprozesses.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 39, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer Geometrie einer Lichtquelle (851), die zur Rekonstruktion eines Hologramms durch Beleuchtung des HOE verwendet wird.
41 . Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 40, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- Berechnen der Steuerdaten (401) basierend auf einer vorgegebenen Aberration.
42. Verfahren nach einem der Ansprüche 37 bis 41 , wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- in Abhängigkeit vom Master-HOE (92): Auswählen der Steuerdaten (401) aus einer Steuerdaten-Nachschlagetabelle (400), die eine Vielzahl von Kandidaten-Steuer- daten umfasst, die mit unterschiedlichen Master-HOE assoziiert sind.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 42, wobei zumindest eines von einer Form der Bahnkurve (61), eines Scan-Musters, eines Einfallswinkels des Lichts auf dem Trägermaterial des Master-HOE eine Krümmung des Trägermaterials (91) des Master-HOE (92) während des Belichtungsprozesses kompensiert.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 43, wobei die Trägerschicht (95) des HOE (96) während des Belichtungsprozesses eine zweite Oberflächenform (912) aufweist, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- nach dem Belichtungsprozess: Fixieren (3015) der Trägerschicht des HOE in einer ersten Oberflächenform (911 ), die verschieden ist von der zweiten Oberflächenform (912).
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 44, wobei das Verfahren weiterhin umfasst:
- nach dem Fixieren der Trägerschicht des HOE eine Beleuchtung des HOE zur Rekonstruktion des Hologramms.
46. Verfahren nach Anspruch 45, wobei die Beleuchtung mit einer Lichtquelle mit einer flächigen Geometrie umfasst, wie zum Beispiel einer organischen Leuchtdiode oder einem Leuchtdioden-Panel.
47. Computerprogramm, welches Programmcode umfasst, der von einem Prozessor geladen und ausgeführt werden kann, wobei das Ausführen des Programmcodes bewirkt, dass der Prozessor ein Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 23 ausführt.
48. Verfahren, das umfasst:
- Erzeugen eines holographisch optischen Elements, HOE, in einer ersten Oberflächenform, durch Replikation eines Master-HOE,
- Fixieren des HOE in einer zweiten Oberflächenform, die verschieden von der ersten Oberflächenform ist, und - nach dem Fixieren, Beleuchten des HOE mit einer Lichtquelle, zur Rekonstruktion eines Hologramms.
49. Verfahren nach Anspruch 48, wobei die Lichtquelle flächig ist oder ein Leuchtdioden-Panel umfasst.
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