Patentanwälte
GEYER, FEH N ERS & PARTN ER
München - Jena
Carl Zeiss Jena GmbH 2. Juni 2023
Anwaltsakte: PAT 1250/348- PCT
Holog aphisches Optikmodul, holographische Anzeigevorrichtung mit einem solchen holographischen Optikmodul und Verfahren zur Herstellung eines solchen holographischen Optikmoduls
Die vorliegende Erfindung betrifft ein holgraphisches Optikmodul, eine holographische Anzeigevorrichtung mit einem solchen holographischen Optikmodul sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen holographischen Optikmoduls.
Es besteht der stetig wachsende Bedarf nach großflächigen Anzeigevorrichtungen, die beispielsweise in transparenten Flächen, wie großen Fensterflächen, entsprechende Scheiben in Fahrzeugen oder z.B. in Glastürenkühlschränken im Einzelhandel eingesetzt werden.
Klassische Anzeigevorrichtungen im Einzelhandel basieren auf LCD- oder OLED-Basis, sind aber in der Regel integrierte Fernseher in den entsprechenden Gegenständen, wie z.B.
Möbelstücke. Diese sind einerseits nicht transparent. Andererseits sind sie sehr teuer und bauraumintensiv, da auch die Elektronik für die Anzeige vorgesehen sein muss.
Es existieren bereits transparente OLED-Displays. Diese sind aber sehr kostenintensiv und daher in vielen Bereichen aus wirtschaftlichen Gründen nicht einsetzbar.
Auch ist es bekannt, dass mittels holographischer Strukturen auf transparenten Flächen gewünschte optische Eigenschaften bereitgestellt werden können. So können beispielsweise dadurch Diffuser-Flächen erzeugt werden, die zur Bilddarstellung genutzt werden können. Jedoch ist die Herstellung solcher holographischer Strukturen kostenintensiv und zeitaufwändig, wobei die Kosten und der Zeitaufwand mit der Größe der gewünschten holographischen Strukturen überproportional stark zunehmen.
Ausgehend hiervon ist es daher Aufgabe der Erfindung, ein Optikmodul bereitzustellen, das bei Anzeigevorrichtungen einsetzbar ist und mit dem die diskutierten Schwierigkeiten möglichst vollständig vermieden werden können. Ferner soll eine Anzeigevorrichtung mit einem solchen Optikmodul sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Optikmoduls bereitgestellt werden.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen 1 , 15 und 16 definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Da bei dem erfindungsgemäßen holographischen Optikmodul aus den mehreren Flächenelementen eine zusammenhängende Fläche gebildet ist, ist einerseits die Größe der so gebildeten zusammenhängenden Fläche grundsätzlich nicht limitiert. Andererseits ist die Herstellung eines solchen holographischen Optikmoduls kostengünstiger und schneller möglich, da die Flächenelemente durch Replizieren eines Master-Hologramms hergestellt werden können. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass das Replizieren eines Master-Hologramms deutlich schneller durchgeführt werden kann als die Herstellung des notwendigen Master- Hologramms. Auch ist das Replizieren des Master-Hologramms deutlich kostengünstiger als die Herstellung des Master-Hologramms selbst. Somit wird ein Zeit- und Kostenvorteil erreicht, wodurch auch größere zusammenhängende Flächen schnell und kostengünstig hergestellt werden können.
Unter einer zusammenhängenden Fläche wird hier insbesondere verstanden, dass die mehreren Flächenelemente auf Stoß, teilweise überlappend oder mit einem Abstand voneinander angeordnet sind, der kleiner ist als 50%, 40%, 30%, 20%, 10%, 9%, 8%, 7%, 6%, 5%, 4%, 3%, 2%, 1%, 0,5% oder 0,1% als eine maximale Ausdehnung eines der Flächenelemente. Die maximale Ausdehnung ist z.B. bei einem rechteckigen Flächenelement eine zwei Ecken verbindende Diagonale.
Ferner ist es möglich, dass die zusammenhängende Fläche nicht in allen Bereichen zusammenhängend ist. So kann sie beispielsweise auch Lücken aufweisen. Jedoch sind stets mindestens zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Flächenelemente so angeordnet, dass sie eine zusammenhängende Fläche bilden.
Unter dem Anordnen der mehreren Flächenelemente auf der ersten Oberfläche des Basiskörpers wird hier insbesondere verstanden, dass einzelne Flächenelemente, dass mindestens ein einzelnes Flächenelement und mindestens eine bereits zusammenhängende Teilfläche mit zwei oder mehr Flächenelementen oder dass mehrere bereits zusammenhängende Teilflächen mit zwei oder mehr Flächenelementen auf der ersten Oberfläche angeordnet sind.
Die erste Oberfläche des Basiskörpers ist insbesondere eine Oberfläche eines einstückigen Basiskörpers bzw. eines einstückigen Teils des Basiskörpers. Die erste Oberfläche kann insbesondere durchgehend und glatt ausgebildet sein. Die erste Oberfläche kann bevorzugt ohne Sprünge, Kanten und/oder Vertiefungen ausgebildet sein. Die erste Oberfläche des
Basiskörpers (und insbesondere des einstückigen Basiskörpers oder des einstückigen Teils des Basiskörpers) ist flächenmäßig bevorzugt größer als jedes der mehreren Flächenelemente. Die erste Oberfläche ist insbesondere eine Oberfläche, die nicht aus mehreren Teilflächen zusammengesetzt ist. Bevorzugt ist die erste Oberfläche als einstückige Oberfläche ausgebildet und/oder als eine einzige Oberfläche ausgebildet.
Der Basiskörper kann beispielsweise als flacher Körper ausgebildet sein. Insbesondere kann der Basiskörper plattenförmig ausgebildet sein. So kann der Basiskörper als planparallele Platte oder auch als gekrümmt Platte ausgebildet sein.
Eine plattenförmige Ausbildung des Basiskörpers zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass der Basiskörper mindestens eine flächige Vorderseite, eine flächige Rückseite und einen die Vorder- und Rückseite verbindenden Rand (bzw. Stirnseite) aufweist, der aufgrund der plattenförmigen Ausbildung des Basiskörpers eine (insbesondere deutlich) kleinere flächenmäßige Ausdehnung als die die Vorder- und Rückseite aufweist. Man kann auch sagen, dass der Abstand von Vorder- und Rückseite und somit die Höhe des Basiskörpers geringer ist (z.B. weniger als 10%) als die Ausdehnung (z.B. Länge und Breite bei rechteckiger Form von Vorder- und Rückseite oder z.B. Durchmesser bei kreisförmiger Form von Vorder- und Rückseite) von Vorder- und Rückseite. Die Vorder- oder Rückseite kann die erste Oberfläche des Basiskörpers sein.
Bevorzugt ist der Basiskörper transparent. Der Basiskörper kann z.B. aus Glas oder Kunststoff hergestellt sein. Der Basiskörper kann als Glasscheibe oder als Kunststoffscheibe ausgebildet sein. Insbesondere kann der Basiskörper als Fensterflächen oder -scheibe, als Scheibe für Fahrzeuge oder für Elektro-Herde, Kühlschränke, Tiefkühltruhen, Waschmaschinen, Trockner, Spülmaschinen, etc. (z.B. im Einzelhandel oder im Haushalt) ausgebildet sein.
Der Basiskörper kann einen, zwei, drei oder mehrere Plattenkörper aufweisen, die stapelförmig angeordnet und miteinander verbunden sind. Der Basiskörper kann z.B. als Mehrscheiben- Isolierglas aus zwei oder mehr Plattenkörpern (bzw. Scheiben) ausgebildet sein.
Wenn der Basiskörper mehrere Plattenkörper aufweist, umfasst jeder Plattenkörper eine flächige Vorderseite und eine flächige Rückseite und einen die Vorder- und Rückseite verbindenden Rand (bzw. Stirnseite), der aufgrund der plattenförmigen Ausbildung des Plattenkörpers eine (insbesondere deutlich) kleinere flächenmäßige Ausdehnung als die Vorder- und Rückseite aufweist. Jede dieser Vorder- und Rückseiten kann die erste Oberfläche des Basiskörpers sein.
Jedes Flächenelement kann z.B. als Film oder als Folie ausgebildet sein. Als Material für einen solchen Film bzw. für eine solche Folie kann beispielsweise Kunststoff (z.B. Polycarbonat oder Polyethylenterephthalat) verwendet werden. Die Flächenelemente können als einlagiger oder mehrlagiger Film bzw. als einlagige oder mehrlagige Folie ausgebildet sein. Die holographische Struktur jedes Flächenelementes kann z.B. als holographischer Film ausgebildet sein. Dieser kann alleine das Flächenelement bilden. Der holographische Film kann aber auch mit einer weiteren Folie verbunden oder zwischen zwei Folien eingebettet sein, so dass dann ein zweilagiges oder dreilagiges Flächenelement vorliegt. Es ist natürlich möglich, dass das Flächenelement mehr als drei Lagen aufweist, wie z.B. vier oder fünf Lagen. Die Gesamtdicke jedes Flächenelementes kann im Bereich von 50 pm bis 2 mm liegen.
Bei dem holographischen Optikmodul können mindestens zwei der Flächenelemente ohne Überlappung auf der ersten Oberfläche angeordnet sein. Dabei können die mindestens zwei Flächenelemente auf Stoß auf der ersten Oberfläche oder mit einer Fuge zwischen den beiden Flächenelementen auf der ersten Oberfläche angeordnet sein. Die Fuge kann mit einem optischen Kitt gefüllt sein, um eine glatte Flächenelementoberfläche zu bilden. Der Kitt weist bevorzugt eine an die beiden Flächenelemente angepasste Brechzahl auf.
Es ist auch möglich, dass ein erstes Flächenelement mit Überlappung eines zweiten Flächenelements auf der ersten Oberfläche angeordnet ist. In diesem Fall können die mittels der holographischen Struktur des ersten und zweiten Flächenelements bereitgestellten optischen Funktionen im Überlappungsbereich so reduziert sein, dass die vorbestimmte optische Funktion im Überlappungsbereich durch die beiden reduzierten optischen Funktionen bereitgestellt wird.
Ferner kann eine Lücke zwischen dem ersten Flächenelement und der ersten Oberfläche im Bereich des zweiten Flächenelements aufgrund der Überlappung vorliegen. Die Lücke ist bevorzugt mit einem optischen Kitt gefüllt, der insbesondere eine an das erste Flächenelement angepasste Brechzahl aufweist.
Ferner kann am Rand des ersten Flächenelements in dem Bereich, in dem das erste Flächenelement auf dem zweiten Flächenelement liegt, ein optischer Kitt angeordnet sein, damit durch diesen eine treppenförmige Kante vermieden wird und eher ein kontinuierlicher Übergang vorliegt.
Bei dem holographischen Optikmodul können die Flächenelemente durch Adhäsion auf der ersten Oberfläche oder durch ein Klebemittel (beispielsweise einen optischen Kitt) auf der
ersten Oberfläche fixiert sein. Der optische Kitt kann insbesondere eine an die Flächenelemente angepasste Brechzahl aufweisen.
Die Flächenelemente können alle die gleiche Form und Größe aufweisen. Es liegt dann somit eine Parkettierung (Bilden der zusammenhängenden Flächen) mit Flächenelementen vor, die alle dieselbe Form und Größe aufweisen.
Es ist natürlich auch möglich, dass die Parkettierung mit Flächenelementen durchgeführt wird, die zwei oder mehr unterschiedliche Formen und Größen aufweisen. Die Flächenelemente können Polygone sein. Insbesondere können die Flächenelemente geradlinige Kanten aufweisen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Flächenelemente gekrümmte Kanten aufweisen.
Der Basiskörper kann transparent sein. Er kann auch nicht transparent sein. Die erste Oberfläche kann plan sein. Ferner ist es möglich, dass die erste Oberfläche gekrümmt ausgebildet ist.
Das holographische Optikmodul kann transmissiv oder reflektiv sein.
Bei dem holographischen Optikmodul können die holographischen Strukturen von zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Flächenelementen (oder von einer Mehrheit der Flächenelemente) jeweils dieselbe optische Funktion (bzw. dieselbe optische Funktionalität) bereitstellen. Es ist auch möglich, dass die holographischen Strukturen aller Flächenelemente des holographischen Optikmoduls dieselbe optische Funktion (bzw. dieselbe optische Funktionalität) bereitstellen. Zusammen bilden dann die Flächenelemente die zusammenhängende Fläche, die die vorbestimmte optische Funktion aufweist.
Bei der optischen Funktion (bzw. der optischen Funktionalität) kann es sich beispielsweise um eine Diffuser-Funktion handeln, so dass die mehreren Flächenelemente eine zusammenhängende Diffuser-Fläche bilden.
Ferner können die holographischen Strukturen von zwei, drei, vier, fünf, sechs, sieben, acht, neun, zehn oder mehr Flächenelementen unterschiedliche optische Funktionalitäten (insbesondere aufeinander abgestimmte optische Funktionalitäten) aufweisen, um zusammen dann die zusammenhängende Fläche zu bilden, die die vorbestimmte optische Funktion aufweist.
Natürlich können die holographischen Strukturen von zwei oder mehr Flächenelementen unterschiedliche optische Funktionalitäten sowie von zwei oder mehr Flächenelementen dieselben optischen Funktionalitäten (insbesondere aufeinander abgestimmte optische Funktionalitäten) aufweisen, um zusammen dann die zusammenhängende Fläche zu bilden, die die vorbestimmte optische Funktion aufweist.
Bei der vorbestimmten optischen Funktion der zusammenhängenden Fläche kann es sich z.B. um die optische Funktion einer Linse (beispielsweise einer sphärischen und/oder asphärischen Linse, einer Sammellinse oder einer Zerstreuungslinse) handeln.
Die erfindungsgemäße holographische Anzeigevorrichtung kann ein erfindungsgemäßes holographisches Optikmodul, ein Bildmodul, das ein Bild erzeugt, und eine Abbildungsoptik, die das vom Bildmodul erzeugte Bild auf das holographische Optikmodul abbildet, aufweisen, wobei das holographische Optikmodul als Diffuser-Fläche wirkt, in der das abgebildete Bild als reelles Bild (als sogenanntes in-plane Bild) wahrnehmbar ist. Somit ist das reelle Bild als Bild in der Ebene der Diffusor-Fläche wahrnehmbar.
Bei dem Bildmodul kann es sich insbesondere um einen Digitalprojektor handeln, der z.B. als Bildgeber ein LCD- oder LCoS-Modul oder eine Kippspiegelmatrix aufweist.
Die Abbildungsoptik kann sphärische und/oder asphärische Abbildungselemente (insbesondere Linsen) aufweisen.
Bei dem Verfahren zur Herstellung eines holographischen Optikmoduls wird in einem ersten Schritt mindestens ein Master-Hologramm, das eine optische Funktionalität aufweist, hergestellt. In einem zweiten Schritt wird das bzw. die Master-Hologramme zur Herstellung mehrerer Flächenelemente (bevorzugt mehrfach) repliziert, wobei die Flächenelemente alle jeweils eine holographische Struktur aufweisen, die die gleiche optische Funktionalität wie die des (jeweiligen) Master-Hologramms aufweist. In einem dritten Schritt werden mehrere Flächenelemente so auf eine erste Oberfläche eines Basiskörpers angeordnet, dass die mehreren Flächenelemente eine zusammenhängende Fläche bilden, die eine vorbestimmte optische Funktion bereitstellt.
Das (jeweilige) Master-Hologramm sowie die damit durch Replizieren hergestellten Flächenelemente können in jedem geeigneten Material, beispielsweise in einem Kunststoffmaterial, gebildet werden. Es kann z.B. eine PC-Folie (Polycarbonat-Folie) oder eine PET-Folie (Polyethylenterephthalat-Folie) mit einem holographischen Film verwendet werden, in dem das Master-Hologramm und/oder die damit durch Replizieren hergestellten
Flächenelemente erzeugt werden. Der holographische Film kann insbesondere zwischen zwei solcher Folien (z.B. Kunststoff-Folien) eingebettet sein, wobei die Gesamtdicke im Bereich von 50 |im bis 2 mm liegen kann.
Unter dem Anordnen der mehreren Flächenelemente auf der ersten Oberfläche des Basiskörpers wird hier insbesondere verstanden, dass einzelne Flächenelemente, dass mindestens ein einzelnes Flächenelement und mindestens eine bereits zusammenhängende Teilfläche mit zwei oder mehr Flächenelementen oder dass mehrere bereits zusammenhängende Teilflächen mit zwei oder mehr Flächenelementen auf der ersten Oberfläche angeordnet werden.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die ebenfalls erfindungswesentliche Merkmale offenbaren, noch näher erläutert. Diese Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend auszulegen. Beispielsweise ist eine Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit einer Vielzahl von Elementen oder Komponenten nicht dahingehend auszulegen, dass alle diese Elemente oder Komponenten zur Implementierung notwendig sind. Vielmehr können andere Ausführungsbeispiele auch alternative Elemente und Komponenten, weniger Elemente oder Komponenten oder zusätzliche Elemente oder Komponenten enthalten. Elemente oder Komponenten verschiedener Ausführungsbeispiele können miteinander kombiniert werden, sofern nichts anderes angegeben ist. Modifikationen und Abwandlungen, welche für eines der Ausführungsbeispiele beschrieben werden, können auch auf andere Ausführungsbeispiele anwendbar sein. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden gleiche oder einander entsprechende Elemente in verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet und nicht mehrmals erläutert. Von den Figuren zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer in einem Glastürenkühlschrank integrierten holographischen Anzeigevorrichtung;
Fig. 2 eine schematische Vorderansicht der in dem Glastürenkühlschrank integrierten holographischen Anzeigevorrichtung von Fig. 1 ;
Fig. 3 eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus des Diffuser-Hologramms 6 aus den mehreren Flächenelementen 10;
Fig. 4 eine schematische Ansicht zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens der
Flächenelemente 10;
Fig. 5 bis 8 Darstellungen zur Erläuterung möglicher Parkettierungen zur Bereitstellung des Diffuser-Hologramms 6;
Fig. 9 bis 12 Schnittansichten zur Erläuterung verschiedener Ausführungsformen der Anordnung der Flächenelemente 10 auf der ersten Oberfläche 5;
Fig. 13 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Effizienzverlaufs der durch die Flächenelemente 10 bereitgestellten optischen Diffuser-Funktionen im Überlappungsbereich, und
Fig. 14 eine Darstellung zur Erläuterung möglichen Implementierung einer Linsenfunktion in ein Diffuser-Hologramms 6.
Ein erfindungsgemäßes holographisches Optikmodul 1 kann beispielsweise als Glastür 2 eines Glastürenkühlschranks 3 ausgebildet sein, wie schematisch in Fig. 1 und 2 dargestellt ist.
Die Glastür 2 umfasst eine Glasscheibe 4, auf deren Innenseite 5 ein Diffusor-Hologramm 6 angeordnet ist. Die Glasscheibe 4 kann auch als Basiskörper 4 bezeichnet werden, wobei die Innenseite 5 eine erste Oberfläche 5 des Basiskörpers 4 ist.
Ferner sind im Glastürenkühlschrank 3 ein Bildmodul 7, das ein Bild erzeugt, sowie eine Abbildungsoptik 8 angeordnet, die das erzeugte Bild auf das Diffusor-Hologramm 6 abbildet (schematisch durch zwei Lichtstrahlen L1 und L2 in Fig. 1 angedeutet). Wie durch die Pfeile P1 und P2 in Fig. 1 angedeutet ist, führt das Diffusor-Hologramm 6 eine Umlenkung der Lichtstrahlen L1 , L2 so durch, dass sie im Wesentlichen senkrecht durch die Glasscheibe 4 verlaufen, wobei ein vorbestimmter Raumwinkelbereich mit den Lichtstrahlen L1 , L2 abgedeckt ist, so dass für einen vor dem Glastürenkühlschrank 3 stehenden Betrachter das vom Bildmodul 7 erzeugte Bild auf dem Diffusor-Hologramm 6 sichtbar ist. Das Diffusor-Hologramm 6 wirkt somit für ein vom Bildmodul 7 erzeugtes Bild als Mattscheibe und es ist bevorzugt transparent, wenn kein Bild des Bildmoduls 7 auf das Diffusor-Hologramm 6 abgebildet wird. Das Diffusor- Hologramm 6 kann, wie in Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, eine im Wesentlichen rechteckige Form mit z.B. einer Abmessung von 700 x 580 mm aufweisen.
Das Optikmodul 1 bildet zusammen mit dem Bildmodul 7 und der Abbildungsoptik 8, das z.B. als Digitalprojektor ausgebildet sein kann, eine holographische Anzeigevorrichtung 9.
Die Glasscheibe 4 kann auch als Doppelverglasung (in diesem Fall umfasst die Glasscheibe 4 zwei Plattenkörper, die hier aus Glas gebildet sind) ausgebildet sein und umfasst dann noch die gestrichelt dargestellte Innenscheibe 4‘. In diesem Fall kann das Diffusor-Hologramm 6 im
Zwischenraum zwischen beiden Scheiben angeordnet sein, wie in Fig. 1 schematisch dargestellt ist.
Erfindungsgemäß wird das Diffusor-Hologramm 6 aus mehreren Flächenelementen 10 gebildet, die alle die gleiche holographische Diffusor-Struktur aufweisen und auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 so angeordnet sind, dass sie eine zusammenhängende Fläche bilden, die dann die gewünschte Diffusor-Funktion bereitstellt.
Wie in Fig. 3 gezeigt ist, kann das Flächenelement 10 als Sechseck (beispielsweise als regelmäßiges Sechseck) ausgebildet sein. Mit solchen Sechsecken lässt sich eine zusammenhängende Fläche bilden, wenn die Sechsecke 10 in der in Fig. 3 gezeigten Art und Weise angeordnet werden.
Zur Herstellung der Flächenelemente 10 wird in einem ersten Schritt S1 ein Master-Hologramm M mit der gewünschten optischen Funktion bzw. Funktionalität (Diffusor-Funktion) geschrieben (Fig. 4). Das Master-Hologramm M kann in einem Flächenbereich geschrieben sein, der die Form des gewünschten Flächenelementes 10 vollständig beinhaltet, wie durch das gestrichelte Sechseck M‘ angedeutet ist. Alternativ ist es möglich, dass das Master-Hologramm M schon die gewünschte Form der herzustellenden Flächenelemente 10 (hier die Sechseckform M‘) aufweist.
In einem nachfolgenden Replikationsschritt S2 wird dann das Master-Hologramm M bzw. M‘ so oft repliziert (in Fig. 3 sind stellvertretend drei Replikationen R angedeutet), bis die gewünschte Anzahl der benötigen Flächenelemente 10 vorliegt (Schritt S2). Sofern notwendig, beinhaltet der Replikationsschritt S2 ein Zuschneiden der Replikationen R, um die gewünschten Flächenstücke 10 zu erhalten.
Das Master-Hologramm M bzw. M‘ sowie die Replikationen R können in jedem geeigneten Material, beispielsweise Kunststoffmaterial, gebildet werden. Es kann z.B. eine PC-Folie (Polycarbonat-Folie) oder eine PET-Folie (Polyethylenterephthalat-Folie) mit einem holographischen Film verwendet werden, in den das Master-Hologramm M bzw. M‘ oder die entsprechende Replikation R erzeugt werden. Der holographische Film kann insbesondere zwischen zwei solcher Folien eingebettet sein, wobei die Gesamtdicke im Bereich von 50 pm bis 2 mm liegen kann.
Danach können die Flächenelemente 10 in einem Stitching-Schritt S3 auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 so angeordnet werden, dass der gesamte Bereich des gewünschten Hologramms 6 durch die Flächenelemente 10 aufgefüllt ist (Fig. 3).
Der große Vorteil bei diesem Vorgehen besteht darin, dass der Replikationsschritt S2 zum Kopieren eines Master-Hologramms (M bzw. M‘) deutlich kürzer ist als der Schritt S1 des Schreibens eines Master-Hologramms M bzw. M‘. Dadurch ist es z.B. möglich, die Herstellungsdauer für das beschriebene Hologramm 6 stark zu reduzieren. Eine konventionelle digitale Belichtung für eine solche Größe dauert derzeit mindestens zwei Wochen bei der oben genannten Hologrammgröße. Bei einer Kantenlänge der regelmäßigen Sechsecke im Bereich von 3 bis 6 cm kann die Dauer zur Herstellung des Hologramms 6 mittels der Schritte S1 -S3 auf ca. vier Tage bis zu ca. einem Tag reduziert werden.
Die Form des Flächenelementes 10 wird bevorzugt so gewählt, dass mit einer einzigen Form und Größe eine zusammenhängende Fläche gebildet werden kann, wie dies beispielhaft für das regelmäßige Sechseck in Fig. 3 gezeigt ist. Es sind jedoch z.B. auch Fünfecke (Fig. 5) sowie andere Formen mit geraden Kanten oder auch gekrümmten Kanten (Fig. 6 und 7) möglich.
Ferner ist es möglich, das Hologramm 6 aus zwei oder mehr unterschiedlichen Flächenelementen zusammenzusetzen. In Fig. 8 ist dies beispielhaft für zwei unterschiedliche Flächenelemente (Sechseck 10 und Dreieck 10‘) angedeutet.
Die Flächenelemente 10 können dabei, wie schematisch für zwei Flächenelemente 10 in Fig. 9 dargestellt ist, so auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 angeordnet werden, dass sie mit ihren Stirnseiten aneinanderstoßen.
Alternativ ist es möglich, wie in Fig. 10 gezeigt ist, dass zwischen den Stirnseiten von zwei direkt benachbarten Flächenelementen 10 ein Spalt 11 vorliegt. Der Spalt 11 ist bevorzugt mit einem optischen Kitt 12 gefüllt, der eine an die Flächenelemente 10 angepasste Brechzahl aufweist.
Ferner ist es möglich, wie in Fig. 11 schematisch dargestellt ist, dass sich zwei direkt benachbarte Flächenelemente 10i , 2 teilweise überlappen. Dadurch entsteht eine Lücke 13 unter dem ersten Flächenelement 10i , das das zweite Flächenelement 102 teilweise überlappt. Diese Lücke 13 ist wiederum bevorzugt mit einem optischen Kitt 14 gefüllt, der eine Brechzahl aufweist, die an die Brechzahl der Flächenelemente 10i , 2 angepasst ist.
In Fig. 12 ist eine Weiterbildung der Anordnung gemäß Fig. 11 gezeigt. Bei dieser Weiterbildung ist auch im Bereich der Stirnseite 15 des ersten Flächenelementes 10i des Bereiches, der auf dem zweiten Flächenelement 2 positioniert ist, ein optischer Kitt 15 so vorgesehen, dass ein möglichst kontinuierlicher Übergang zur Oberseite des zweiten
Flächenelements 102 vorliegt, so dass keine Kante durch die Stirnseite 15 an der Oberseite der Flächenelemente vorliegt. Dies ist vorteilhaft, um unerwünschte Streuungen an einer solchen Kante zu vermeiden.
Das erste und zweite Flächenelement 10i und I O2 (und insbesondere alle Flächenelemente 10) können, wenn sie in überlappender Art und Weise, wie in Fig. 1 1 und 12 angedeutet ist, auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 angeordnet werden, so ausgebildet sein, dass die Effizienz E1 und E2 der holographischen Diffusionsfunktion der Flächenelemente 10i und 2 im Überlappungsbereich abnimmt, wie schematisch in Fig. 13 dargestellt ist. Im Überlappungsbereich liegt dann die Summe der Effizienzen E1 und E2 vor, so dass auch dort die gleiche Effizienz wie außerhalb des Überlappungsbereiches durch die Flächenelemente 101, 2 gegeben ist. In Fig. 13 ist dies rein schematisch dargestellt, wobei die Effizienz E in beliebigen Einheiten zwischen 0 und 1 aufgetragen ist und als Ortskoordinate die y-Koordinate angenommen wurde.
Durch die Herstellung des Diffusor-Hologramms 6 aus kleineren Flächenelementen 10 ist die Größe des Diffusor-Hologramms 6 prinzipiell nicht beschränkt. Wenn ein größeres Diffusor- Hologramm 6 gewünscht ist, werden lediglich mehr Flächenelemente 10 auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 angeordnet.
Natürlich ist die Ausführungsform des Diffusor-Hologramms 6 auf der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 eines Glasscheibenkühlschrankes 3 nur beispielhaft. Ein solches Diffusor- Hologramm 6 kann auf beliebig anderen Flächen ausgebildet werden, wie z.B. großen Fensterflächen oder auf entsprechenden Glasflächen von Fahrzeugen, wie z.B. PKWs oder LKWs.
Das beschriebene Diffusor-Hologramm 6 ist transmissiv. Natürlich ist auch eine reflektive Ausbildung des Diffusor-Hologramms 6 möglich.
Ferner muss das Hologramm 6 nicht als Diffusor-Hologramm ausgebildet sein, sondern kann jede andere optische Funktion, wie z.B. eine Linsenfunktion realisieren. Vorteilhafterweise werden solche optischen Funktionen realisiert, bei denen die einzelnen Flächenelemente 10 jeweils dieselbe optische Funktion aufweisen und somit in ihrer optischen Funktion identisch sind.
Ein Diffusor-Hologramm 6 mit einer Linsenfunktion in einem vorbestimmten Bereich 20 ist z.B. in Fig. 14 schematisch dargestellt, wobei der vorbestimmte Bereich 20 durch einen gestrichelt dargestellten Kreis angedeutet ist. In der Regel sind die optischen Eigenschaften der
Flächenelemente 1-I O7, die die Linsenfunktion realisieren, unterschiedlich, so dass unterschiedliche Masterhologramme M benötigt werden. Bei dem hier gezeigten Beispiel soll die Linsenfunktion einer Sammellinse mit sphärischen Grenzflächen realisiert werden, so dass für die Flächenelemente 10i-1 Oe jeweils ein erstes Masterhologramm und für das Flächenelement 7 ein dazu unterschiedliches zweites Masterhologramm verwendet werden kann.
Natürlich ist es auch möglich, dass mehr als zwei verschiedene Flächenelemente I O1- 7 herzustellen sind. Es können auch alle Flächenelemente I O1- 7 unterschiedlich sein, so dass die gleiche Anzahl von Masterhologrammen notwendig ist (z.B. als separate Masterhologramme).
Bei den bisher beschriebenen Ausführungsformen gemäß Figuren 3 bis 7 wurde nur eine Art von Flächenelement 10 (gleiche Größe und gleiche Form) verwendet, um ein großflächiges Hologramm 6 zu bilden. Es ist jedoch auch möglich, dass die Flächenelemente 10, 10‘ zwei oder mehr unterschiedliche Formen und/oder Größen aufweisen, wie z.B. in Verbindung mit Fig. 8 beschrieben wurde.
Ferner ist es möglich, dass die zusammenhängende Fläche nicht in allen Bereichen zusammenhängend ist. So kann sie beispielsweise auch Lücken aufweisen.
Die Flächenelemente 10, 10‘ können durch Adhäsion an der Innenseite 5 der Glasscheibe 4 fixiert sein. Es ist jedoch auch möglich, dass sie mittels eines optischen Kitts auf der Innenseite 5 fixiert sind. In diesem Fall ist die Brechzahl des optischen Kitts wieder bevorzugt an die Brechzahl der Flächenelemente 10, 10‘ angepasst.
Bei der Glasscheibe 4 handelt es sich somit um einen Basiskörper mit einer ersten Oberfläche, wobei die Flächenelemente 10, 10‘ auf der ersten Oberfläche angeordnet sind. Der Basiskörper ist bevorzugt transparent. Er kann jedoch auch nicht-transparent ausgebildet sein. Die erste Oberfläche 5 kann plan sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die erste Oberfläche 5 gekrümmt ist.
Die erste Oberfläche 5 kann eine äußere Oberfläche des dann so gebildeten holographischen Optikmoduls 1 sein. Es ist jedoch auch möglich, dass auf den Flächenelementen 10, 10‘ eine weitere Schicht (bevorzugt eine transparente Schicht) ausgebildet ist.