TW201730695A - 光束成形全像攝影之光學元件的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體之方法，此方法包含至少下述步驟：提供一第一雷射光源；提供一包含一基板及一光活性層之光聚合紀錄媒體，其中光聚合紀錄媒體具有一至少0.04之折射率調變△n及一至少25μm之光活性層之厚度d；以第一雷射光束照射光聚合紀錄媒體，第一雷射光束係藉由一具有3*Di之最小放射能量劑量之第一雷射光源而產生，Di係為光活性層之抑制劑量，其中執行光聚合紀錄媒體之放射以使照射第一雷射光束之光係被散射於散射中心，這些散射中心係藉由第一雷射光束所引發之光活性層中的化學反應而產生，從而藉由在照射第一雷射光束與第一雷射光束之散射光之間的交互作用形成複數個散射體全像圖。

Description

光束成形全像攝影之光學元件的製造方法
本發明係關於一種將複數個散射體全像圖(scatter volume hologram)記錄在一光聚合紀錄媒體之方法。本發明亦關於複數個由這種方法所記錄之散射體全像圖及一具有至少一均質發光表面之照明系統。
對複數個例如液晶顯示器或例如車輛之背光單元的應用而言，全像圖變得越來越普遍。為了記錄一具有一期望光柵之全像圖，可用一雷射光束來照射一紀錄媒體(例如：H.M.Smith in "Principles of Holography(全像原理)"，Wiley-Interscience 1969)。一種已知方法係所謂的雙光束方法。於此方法中，一第一雷射光束及一第二雷射光束最好是由單一雷射光源所提供。藉由以兩個雷射光束照射紀錄媒體，由於光學干擾而於紀錄媒體之位置產生一靜態強度調變。依據應用的強度調變，經由一光反應而形成一折射率調變。在產生的光柵或調變之內，儲存全像攝影資訊。
在一照明系統之一例示應用中，例如一供一般電 子設備用之定向背光單元、汽車電子顯示器、供一般照明用之平面照明裝置、照明招牌應用，一依據上述方法所製作的全像圖通常是由一個或多個光源(例如雷射或發光二極體(Light-Emitting Diodes,LED))所照明。例如，複數個LED可被安置於一包含至少此記錄媒體之導光堆疊(light guiding stack)之一狹窄側或端緣面。
圖6a中描繪一種依據習知技術之本質上平面照明系統26'之一例示實施例之俯視圖，平面照明系統26'具有一種已依據習知技術之一方法被記錄之媒體6.1'。更特別是，如果一觀察者之可視角度與照明系統26'之平面成90°，則描繪的實施例顯示由照明系統26'所發射之光圖片。在顯示的實施例中，三個光源20.1至20.3(例如LED)係被配置於具有一記錄媒體6.1'之導光堆疊32'之(左)狹小側28'。每個光源20.1至20.3產生一光束，光束由於全內反射而在記錄媒體6.1'之內傳播。光係藉由適當的耦出結構(未顯示)而被耦出。從圖6a可見，三個光源20.1至20.3產生三個本質上平行光條帶22.1至22.3。習知技術之記錄媒體6.1'之一項缺點係為本質上在導光堆疊32'之寬闊表面之總面積周圍，一觀察者無法感知到均質發光表面。例如，在光條帶22.1與光條帶22.2之間以及在光條帶22.2與光條帶22.3之間，可感知到一未照明的條帶。
圖6b顯示如圖6a所示之相同例子之另一視圖。圖6a與6b之間的差異係為觀察者之可視角度。圖6b中之可視角度係為60°。從圖6b可見，與圖6a中之光條帶之走向(course)比較而言，不同的可視角度導致以一不同角度感知到可見光條帶。然而，亦於此情況下(以及每隔一個可視角度)，在(本質上)導光堆疊32'之總表面周圍，沒有均質發光表面可被感知到。
因此，本發明之一個目的是提供一種將全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體之方法，此方法允許產生一記錄媒體，藉以本質上在記錄媒體之總表面周圍，提供一由一觀察者可感知的本質上均質的發光表面。
此目的係依據本發明之一第一實施樣態，藉由一種依據申請專利範圍第1項所述之將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體之方法而獲得解決。此方法包含至少下述步驟：a.提供一第一雷射光源；b.提供一光聚合紀錄媒體，包含一基板及一光活性層，其中光聚合紀錄媒體具有至少0.04之折射率調變△n及至少25μm之光活性層之厚度d；c.以第一雷射光束照射光聚合媒體，第一雷射光束藉由具有3*Di之一最小放射能量劑量之第一雷射光源而產生，Di係為光活性層之抑制劑量；其中執行光聚合紀錄媒體之放射，以使照射第一雷射光束之光於散射中心散射，這些散射中心係藉由第一雷射光束所引發之光活性層中的化學反應而產生，從而藉由在照射第一雷射光束與第一雷射光束之散射光之間的交互作用形成複數個散射體全像圖。
相較於依據習知技術的用以將全像圖記錄在一紀錄媒體中之方法之下，依據本發明之方法導致散射體全像圖在光聚合紀錄媒體之內產生。因而，所產生的散射體全像圖分別 允許分別產生的全像圖提供一本質上均質的發光表面，而一觀察者可遍及產生的全像圖及記錄媒體之本質上總表面感知到此本質上均質的發光表面。吾人應理解到，假使只有紀錄媒體之一部分被照射，則只有紀錄媒體之各個表面部分提供一本質上均質的發光表面。
發明人已認知到在從習知技術得知之紀錄媒體中，觀察者由於紀錄媒體之一有限的放射角分佈而感知到光條帶(不是一均質發光表面)。依據習知技術方法所產生之一紀錄媒體之全像圖，導致所照射的光量的確是均質的。然而，由於紀錄媒體之有限的放射角分佈，所照射的光之方向(從而是由一觀察者可感知到的光)並不均質。依據本發明，由於散射體全像圖之產生，放射角範圍分佈係被放大，以使一觀察者可感知到一本質上均質的發光表面。換言之，可提供一均質角放射。
依據本方法，提供一第一雷射光源。第一雷射光源係被設計成用於產生至少一第一雷射光束。第一雷射光源可被配置成使光聚合紀錄媒體可被第一雷射光束所照射。
吾人應理解到在一記錄配置中，第一雷射光束可被一個或多個光學模組(例如一透鏡、一反射鏡、一資訊遮罩、一散射模組及/或同類者)所導引及/或調變。這允許以一期望方式照射光聚合紀錄媒體。例如，至少一光學模組可被設計成用於使衝擊光聚合紀錄媒體之雷射光束包含一期望直徑及/或一期望入射角。
光聚合紀錄媒體包含至少一基板及至少一光活性層。基板可支撐光活性層。例如，光活性層可被疊層至基板之上。基板可以是一透明或半透明元件。在一較佳實施例中，基板可以是一玻璃平板，更特別是一浮動玻璃平板或一 Nextrema®玻璃平板。
為了在光聚合紀錄媒體之內產生散射體全像圖，提供一特別形成的光聚合紀錄媒體。提供的光聚合紀錄媒體包含一特定的折射率調變範圍。依據本發明，折射率調變△n必須是至少0.04。依據本發明，吾人已觀察到所使用的媒體必須具有一特定的折射率調變(△n0.04)，以便可使散射體全像圖之產生在光聚合紀錄媒體之內。折射率調變△n最好是至少0.05。
除此之外，提供具有一大厚度之一光活性層。更特別是，光活性層包含至少25μm之一厚度。依據習知技術記錄方法所使用之紀錄媒體通常更薄。吾人已認知到，如果光活性層包含一比25μm更小的厚度，則不可能在光活性層之內產生一足夠量之散射體全像圖，用以提供一具有由一觀察者可感知的一本質上均質的發光表面之紀錄媒體。更特別是，一特定折射率調變△n及一光聚合紀錄媒體之特定厚度之組合可使散射體全像圖之產生在光聚合紀錄媒體之內。
再者，為了在光活性層之內導致期望散射體全像圖之產生，必須形成一具有3*Di之一特定最小放射能量劑量之第一雷射光束。因此，Di係為光活性層之抑制劑量。如果以一低於Di之放射能量劑量來產生一雷射光束，則幾乎所有光子係被自由基捕捉劑(radical catchers)所攔截。因此，無法產生散射體全像圖。因此，為了開始下面描述的化學程序，需要第一雷射光源能夠產生至少一具有至少3*Di之放射能量劑量之第一雷射光束。
依據本發明，執行光聚合紀錄媒體之放射，以使照射第一雷射光束之光於散射中心散射。更特別是，在總放射程序之一開始階段期間，第一雷射光束可產生散射中心(持續一 中間時間)。開始階段可落在照射程序之開始時間tstart=0與一時間點tx之間，其中tx<<tend。因此，tend係為放射程序之結束時間。例如，開始階段可以是總放射程序時間之0.1%至10%。這些散射中心係藉由在由第一雷射光束所引發之光活性層中的化學反應而產生。
然後，複數個散射體全像圖係藉由在照射第一雷射光束與第一雷射光束之散射光之間的交互作用而形成。第一光束之散射光起因於由散射中心所散射之光。在第一散射體全像圖之產生之後，其他其他散射體全像圖，係可藉由在照射第一雷射光束與由第一散射體全像圖所散射之光之間的交互作用而形成。所產生的散射體全像圖具有不同且隨機產生的特性。因為光活性層包含複數個具有不同特性(例如一不同的光柵常數)之散射體全像圖，所以可產生(使用於一照明系統)一種提供由一觀察者可感知的一本質上均質的發光表面之光聚合紀錄媒體。更特別是，可提供一本質上均質角放射。
換言之，所提出的全像攝影記錄方法係基於至少一信號光束(例如第一雷射光束)與至少一自我產生的空間結構參考光束之非線性交互作用。信號光束於散射中心散射，從而形成一自我產生的空間結構參考光束。信號光束可以是與參考光束同調、部分同調或非同調。
更特別是，吾人已認知到，藉由產生用以形成散射中心之化學反應會引起一連串的反應之開始，藉以導致複數個散射體全像圖形成在光活性層之內。此種記錄媒體可以由一照明系統之一導光堆疊所構成，而允許由一觀察者可感知的一本質上均質光場之發射可遍及本質上的總表面上。
依據本發明之方法之一第一實施例，可提供一第 二雷射光束。第一雷射光束可與第二雷射光束交互作用，以記錄一除了複數個散射體全像圖以外之另一體全像圖。另一體全像圖可以是能夠使光朝一本質上不同的方向偏離第一雷射光束。第二雷射光束最好是可藉由第一雷射光源而產生。第一雷射光束及第二雷射光束使光聚合紀錄媒體擊中光聚合紀錄媒體之相同表面或光聚合紀錄媒體之相反表面。
在依據本發明之方法之一較佳實施例中，第一與第二雷射光束可以是一參考光束及一物體光束。物體光束可以是攜帶待儲存於光聚合紀錄媒體之資訊之光束。例如，物體光束係為反射離開物體或已通過待記錄之物體之光束。當物體光束與參考光束到達光聚合記錄元件時，它們的光波會彼此相交並干擾。它就是這種被蓋印於光聚合紀錄媒體上作為另一體全像圖之干擾圖案。藉由使用一第二雷射光束，可產生一除複數個散射體全像圖以外之明確定義的體全像圖。
依據本發明之方法之另一較佳實施例，第一雷射光束及/或第二雷射光束可被設置成側光式(edge-lit)配置。例如，可將一光學導光元件設置於光聚合紀錄媒體之一個表面。最好是，光學導光元件可直接接觸光聚合紀錄媒體之基板之表面。例如，可配置一稜鏡元件。稜鏡元件之一個表面可以與基板之表面達成光學接觸。吾人應理解到，光學接觸包含連接手段(例如一黏接劑等等)之使用。雷射光束之至少一者可擊中稜鏡元件。雷射光束可被稜鏡元件導引至具有特定特性之光聚合紀錄媒體之上。這些特性可取決於所使用的稜鏡元件等等。
再者，光聚合紀錄媒體可包含任何適當的光聚合記錄材料。在較佳的實施例中，光聚合紀錄媒體最好是可包含一光聚合膜，其包含一交聯基質及寫入單體，最好是包含一交 聯基質及丙稀酸酯類單體。這種材料特別適合形成一包含複數個散射體全像圖之全像攝影元件。
本發明之另一實施樣態係為依據上述方法所記錄之複數個散射體全像圖。
另一實施樣態係為一種用以依據上述方法將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之記錄系統。
本發明之另一實施樣態係為依據申請專利範圍第13項之一種具有由一觀察者可感知的至少一均質發光表面之照明系統。照明系統包含至少一光源。照明系統包含一導光堆疊，導光堆疊包含一導光板，而一光聚合紀錄媒體裝設至導光板之至少一側，光聚合紀錄媒體之光活性層具有複數個依據申請專利範圍第1項之方法所記錄之散射體全像圖及一依據申請專利範圍第2項所記錄之第二體全像圖。至少一光源與導光堆疊係相關於彼此被配置，以使從至少一光源發射之光係經由導光板之一第一端緣面被耦合進入導光板中。
在自由空間中，光是從導光堆疊中半球體地耦出。從導光堆疊耦出之光具有一在一第一極截面中之放射之角度分佈之第一FWHM角α，及一在一第二極截面中之放射之角度分佈之第二FWHM角β，其中α>>β。
照明系統包含至少一光源，用以將光發射進入一導光堆疊中。導光堆疊包含依據上述之一方法所記錄之光聚合紀錄媒體。導光堆疊係藉由使用所產生的全像圖而設計成用於耦出光。由於複數個在光聚合紀錄媒體之內的散射體全像圖，照明系統提供至少一可以由一觀察者所感知之均質發光表面。
依據本發明之照明系統之一第一實施例，此系統可包含至少一第二光源，其被配置成能使來自至少第二光源之 光經由一至少一第二端緣面而耦合進入導光板中。可更進一步改善發光表面之均質性。
再者，依據本發明之另一實施例，至少一光源及/或至少一第二光源可以是發光二極體(LED)。更特別是，可提供一LED陣列作為至少一光源及/或至少一第二光源。LED特別適合於照明一導光堆疊，導光堆疊包含依據上述之一方法所記錄之光聚合紀錄媒體。可提供一特定的均質發光表面。
從下面的附圖中可更清楚顯明及闡明本專利申請的這些和其它方面。本申請案的特徵和如上所述之其例示實施例的特徵，係被理解成也將在彼此所有可能的組合中被揭露。
d‧‧‧厚度
2、2.1、2.2‧‧‧記錄系統/配置
4‧‧‧第一光束/第一雷射光束
4.1'‧‧‧散射光波/散射波
4.1、4.2、4.3、4.4‧‧‧波
6‧‧‧紀錄媒體
6.1‧‧‧光活性層
6.1'‧‧‧記錄媒體
6.2‧‧‧玻璃平板/基板/透明或半透明元件
8‧‧‧第二雷射光束
10‧‧‧稜鏡/稜鏡元件/導光元件
12‧‧‧散射中心
16、16.1、16.2‧‧‧散射體全像圖
18‧‧‧體全像圖
20‧‧‧第一光源
20.1、20.2、20.3‧‧‧LED/光源
22、24‧‧‧光條帶
22.1、22.2、22.3‧‧‧第一光條帶/LED
24.1、24.2、24.3‧‧‧光條帶
26‧‧‧照明系統
26'‧‧‧平面照明系統
28‧‧‧端緣面
28'‧‧‧狹小側
30‧‧‧導光板
32、32'‧‧‧導光堆疊
34‧‧‧總表面
圖1為一種用以執行依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之配置之一實施例之概要視圖。
圖2為用以執行另一方法之一配置之更進一步的實施例之概要視圖，用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中。
圖3為用以執行另一方法之一配置之另一實施例之概要視圖，用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中。
圖4a為在用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之一實施例之執行期間，一位於一例示的第一時間點之光聚合紀錄媒體之概要剖面視圖。
圖4b為在用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之一實施例之執行期間，位於一例示的另一時間點之圖4a之光聚合紀錄媒體之概要剖面視圖。
圖4c為在用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之一實施例之執行期間，位於一例示的另一時間點之圖4a之光聚合紀錄媒體之概要剖面視圖。
圖5為在用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之另一實施例之執行期間，一位於一例示的時間點之光聚合紀錄媒體之概要剖面視圖，圖6a為一包含依據習知技術之一方法所記錄之一紀錄媒體之習知技術之照明系統之概要俯視圖。
圖6b為一包含依據習知技術之一方法所記錄之一紀錄媒體之習知技術之照明系統之另一概要視圖。
圖7a為依據本發明之一照明系統之一實施例之概要俯視圖。
圖7b為依據本發明之一照明系統之實施例之另一概要視圖。
不同附圖中之相同參考數字表示相同元件。
圖1顯示一種用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體6中之一配置2或記錄系統2之一實施例之概要視圖，更特別是剖面圖。將借助於圖1說明依據本發明之方法之一第一實施例。
從圖1可見，提供一光聚合紀錄媒體6。描繪出 的光聚合紀錄媒體6包含一基板6.2及一光活性層6.1。在本發明之其他實施例中，光聚合紀錄媒體可包含其他層，例如位於光活性層6.1之頂端上之至少一其他層。
基板6.2可以是一透明或半透明元件6.2。最好是，可提供一玻璃平板6.2。光活性層6.1可被疊層至基板6.2之上。光活性層可以是一光聚合膜，其包含一交聯基質及寫入單體，最好是包含一交聯基質及丙稀酸酯類單體。
再者，光聚合紀錄媒體6具有一至少0.04之折射率調變△n。光活性層6.1之厚度d至少為25μm，最好是至少30μm。
此外，提供一第一雷射光源(未顯示)之一第一雷射光束4。吾人可注意到為了清楚起見，圖1至3中已省略用以導引第一雷射光束所需要的其他光學元件，例如透鏡、反射鏡等。
於本實施例中，第一雷射光束擊中光聚合紀錄媒體6之一(寬闊)表面上。於本例子中，第一雷射光束4擊中至光活性層6.1之上。
光聚合紀錄媒體6係被具有3*Di之一最小放射能量劑量之第一雷射光源所照射，Di係為光活性層之抑制劑量。因此，執行光聚合紀錄媒體6之放射以使照射第一雷射光束之光散射於散射中心，這些散射中心係藉由第一雷射光束所引發的光活性層中之化學反應而產生。因此，複數個散射體全像圖係藉由在照射第一雷射光束與第一雷射光束之散射光之間的交互作用而形成。這將在以下作更詳細說明。
圖2顯示用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體6中之一配置2.1或記錄系統2.1之另 一實施例之概要視圖。將借助於圖2說明依據本發明之方法之另一實施例。為了避免重複，以下將只說明圖1之實施例與圖2之實施例之間的差異。
相較於圖1之實施例之下，光聚合紀錄媒體6係被一第二雷射光束8照射。第二雷射光束8最好是由第一雷射光源所提供。例如，第一雷射光源之雷射光束可藉由一分光器元件而分為第一雷射光束4及第二雷射光束8。舉例而言，第一雷射光束4可以是一物體光束，而第二雷射光束8可以是一參考光束。
可藉由使用透鏡來擴散並導引第一雷射光束4至光聚合紀錄媒體6之上。亦可經由透鏡之使用來擴散第二雷射光束8。於本實施例中，各個雷射光束4及8從相反側照射光聚合紀錄媒體6。在其他實施例中，第一與第二雷射光束會從相同側照射光聚合紀錄媒體。
當兩個雷射光束4及8到達光聚合紀錄媒體時，它們的光波相互相交並相互干擾。這種干擾圖案係被蓋印於光聚合紀錄媒體上作為另一體全像圖，其可能能夠以一種定義方式使所照射的光偏轉。
圖3顯示用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之一配置2.2或系統2.2之另一實施例之概要視圖，更特別是剖面圖。將借助於圖3說明依據本發明之方法之另一實施例。為了避免重複，以下將只說明圖2之實施例與圖3之實施例之間的差異。
從圖3可見，存在有一被配置於光聚合紀錄媒體6之一個表面之導光元件10。更特別是，一稜鏡元件10被配置於光聚合紀錄媒體6之(底部)表面。最好是，稜鏡10係與基板 6.2直接接觸。
描繪的稜鏡10係被設計用來使第二雷射光束8折射。藉由使第二雷射光束8經由稜鏡10折射，可以以一高精度將雷射光束8導引至光聚合紀錄媒體6之上。
如前所述，圖1至3只概要地顯示用以記錄一光聚合紀錄媒體之各個配置。為了清楚起見，已省略一記錄系統之數個組件。例如，第一光束可在擊中光聚合紀錄媒體之前，被導引至一強度整形遮罩(intensity shaping mask)之上。再者，光聚合紀錄媒體可設有一相位整形遮罩(phase shaping mask)。選擇性或另外地，可提供一個一維散射膜及/或一資訊遮罩(在第二雷射光束之光束路徑中)，及/或一光束孔徑形成遮罩(在第一光束之光束路徑中)。
再者，數個體全像圖可同時被記錄在紀錄媒體6中。更特別是，藉由使用圖2或3之配置，有至少三個干涉光束：
A-散射體全像圖，藉由第一雷射光束4及一散射光束而形成(經由第一雷射光束之散射於一散射中心，及/或於一已經形成的散射體全像圖而產生)。
B-另一體全像圖(能夠使光朝一本質上不同的方向偏離第一雷射光束)，藉由第一雷射光束4及第二雷射光束8而形成。
C-散射體全像圖，藉由第二雷射光束8及散射光束而形成(經由第二雷射光束8之散射於一散射中心，及/或一已經形成的散射體全像圖而產生)。
各個全像圖(A-C)具有不同的布拉格光柵角及周期，俾能使與一重建光束的交互作用亦可有所不同。記錄的體全像圖或光柵B可具有一對應於入射角之周期D(此第一雷射光 束可從法線傳播至紀錄媒體，而第二雷射光束角可以是β，其中π>β>arcsin(n -1)
對於光柵B，可導出下述方程式
又，相對於法線的這個光柵在紀錄媒體中之方位α可以是
B-光柵提供光束之外耦合。然而，A及C光柵兩者可能在雷射光波與全像圖之分佈式交互作用期間出現光功率再分配。可有數種用於消除記錄那些全像圖之其一的方法。
光束之空間構成之另一變形例可以是一種在光聚合記錄材料之局部不均勻性上之自繞射。在記錄方法的這些變形例之其中一個中，這種散射或不均勻性可特別被引發為記錄資訊。所以全像圖可重建預定資訊，但它看起來像一散射板。
以下，將說明依據本發明之方法之一實施例。更特別是，將借助於圖4a至4c更詳細地說明複數個散射體全像圖之產生。
圖4a顯示在用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之一實施例之執行期間，一位於一例示的第一時間點t1之光聚合紀錄媒體之概要剖面視圖。從圖4a可見，為了清楚起見，只顯示光活性層6.1。以一第一雷射光束4照射光活性層6.1。例如，使用依據圖1之配置2。
於圖4a中，光活性層6.1係於一第一時間點t1被顯示處於一第一狀態。第一時間點t1係處於記錄過程之開始階段。在記錄過程之開始階段期間，藉由第一雷射光束4產生散射中心12。複數個散射中心12係藉由在由第一雷射光束4所引發的光活性層6.1中之化學反應而產生。雷射光束4導致光活性層6.1之分子改變它們的狀態並形成分子鏈。在一中間狀態中，這些分子形成散射中心12。因為它係以點標示，所以複數個散射中心12係藉由第一光束4而形成在光活性層6.1之內。
圖4b顯示在用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之一實施例之執行期間，位於一例示的另一時間點t2之圖4a之光聚合紀錄媒體(更特別是，光活性層6.1)之概要剖面視圖。第二時間點t2係晚於第一時間點t1。
於第二例示的時間點t2，光活性層6.1仍然被第一雷射光束4所照射。因為它係被標示在圖4b中時，第一雷射光束4之波4.1擊中一散射中心12。吾人可注意到為了清楚起見，只描繪出單一散射中心12。光或波4.1係被散射中心12所散射，從而形成散射波4.1'。散射波4.1'與第一雷射光束4之波4.2相交並干擾。這個干擾圖案係被蓋印於光活性層6.1上以作為散射體全像圖16.1。更特別是，複數個散射體全像圖16.1係藉由照射第一雷射光束波4.2與第一雷射光束4之散射光波4.1'之間的交互作用而形。
圖4c顯示在用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之一實施例之執行期間，位於一例示的另一時間點t3之圖4a之光聚合紀錄媒體(更特別是光活性層6.1)之概要剖面視圖。第三時間點t3落在第二時間 點t2後面。
從圖4c可見，光活性層6.1仍然被第一雷射光束4所照射。如前所述，第一散射體全像圖16.1已經被形成於光活性層6.1中。為了清楚起見，圖4c只描繪出一個散射體全像圖16.1。第一雷射光束4之波4.3擊中至散射體全像圖16.1之上。散射的體全像圖散射這些波4.4。散射波4.3'與第一雷射光束4之其他波4.4相交並干擾。相交及干擾導致另一散射體全像圖16.2之產生。
於放射程序結束時，光活性層6.1包含複數個散射體全像圖16。
圖5顯示在用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之另一實施例之執行期間，一位於一例示的時間點te之光聚合紀錄媒體之概要剖面視圖。
於時間點te，光活性層6.1係被一第一雷射光束4及一第二雷射光束8所照射。為了清楚起見，圖5只描繪出此光活性層6.1。如圖5中所標示的，光活性層6.1包含複數個散射體全像圖16。這些散射體全像圖16已如前所述被產生。除了散射體全像圖16以外，描繪的光活性層6.1包含一定義的另一體全像圖18。另一體全像圖18更特別是能夠使光朝一本質上不同的方向偏離第一雷射光束。這另一體全像圖18係藉由第一與第二光束4及8之光波之一相交及干擾而產生。
圖7a顯示用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之一實施例之一紀錄媒體之概要俯視圖。
更特別是，依據本發明之一照明系統26之一實施例係顯示於圖7a中。照明系統26包含一第一光源20。第一光 源20更特別是一陣列之複數個非同調光源20.1至20.3，例如LED 20.1至20.3。舉例而言，描繪出三個LED 20.1至20.3。
再者，照明系統26包含一導光堆疊32。導光堆疊32最好是包含一導光板30，而一光聚合紀錄媒體裝設至導光板30之至少一側。光聚合紀錄媒體已依據一種先前說明的方法被記錄。更特別是，依據圖2、3及/或5，導光板30可包含一光活性層6.1。換言之，於本例中，導光板30包含一光活性層6.1，其具有複數個散射體全像圖及一更進一步定義的體全像圖。
如可從圖7a更進一步看見的，光源20與導光板30係相關於彼此地配置，以使從光源20發射之光經由導光板30之一第一端緣面28被耦合進入導光板30中。再者，光是在自由空間中，從導光堆疊中半球體地被耦出。因此，從導光堆疊被耦出之光具有在一第一極截面(polar sectional plane)中之放射之角度分佈之一第一FWHM角α，以及在一第二極截面中之放射之角度分佈之一第二FWHM角β，其中α>>β。
再者，圖7a中所描繪之實施例顯示出如果一觀察者之可視角度是90°的話，由觀察者可感知的產生之光圖片。相較於依據習知技術之一導光堆疊(參見圖6a)之下，導光板30之(本質上)總表面34提供一由觀察者可感知的均質光表面。更特別是，由一觀察者可感知的一(本質上)均質發光表面，係藉由圖7a所顯示之照明系統而產生。只為了闡明起見，在導光板30之表面上描繪出數個光條帶22及24。
第一光條帶22.1至22.3起因於藉由第一與第二雷射光束4、8之一相交而產生之定義的體全像圖。這個體全像圖的功用是使從端緣面28照射之光，朝一條相關於光活性層6.1 之延伸之法線方向偏轉。因此，光條帶22.1係由LED 22.1所創造，光條帶22.2係由LED 22.2所創造，而光條帶22.3係由LED 22.3所創造。
除這些光條帶22.1至22.3之外，產生其他光條帶24.1至24.3。這些光條帶24.1至24.3起因於導光板30之光活性層6.1之複數個散射體全像圖。LED 20.1之光波係藉由散射體全像圖而散射並產生光條帶24.1。因此產生其他光條帶24.2及24.3。
吾人可注意到，實際測驗已顯示出產生一近乎均質光場，其中光條帶22.1至22.3及24.1至24.3之輪廓(如果有的話)係可由一觀察者稍微看得見。
圖7b顯示用以依據本發明將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體中之方法之一實施例之紀錄媒體之另一概要俯視圖。更特別是，照明系統26(已經說明過)係顯示於圖7b中。圖7a與7b之間的差異係為觀察者之可視角度。圖7b中之可視角度係為(大約)60°。
從圖7b可見，與圖7a中之光條帶22.1至22.3之走向比較而言，不同的可視角度導致一觀察者以一不同的角度感知到光條帶22.1至22.3。再者，由散射體全像圖所產生的光條帶24.1至24.3亦以一不同角度被感知到。然而，從圖7b可見，一觀察者仍然在遍及導光板30之(幾乎)總面積上感知到一本質上均質的發光表面。
吾人可注意到，依據更進一步的實施例，至少一第二光源(未顯示)，例如另一LED陣列，至少可被配置於一第二端緣面。第二光源可被配置成使來自此光源之光，能經由至少一第二端緣面被耦合進入導光板中。
最後，注意下述內容：依據本發明之一實施例，一種供光學元件及光分佈記錄及再生用之全像攝影之記錄系統及方法可包含至少一光源；至少一光學光構成元件，用以空間調變由上述之光源所製造的光束；一光折射紀錄媒體，在光源之波長方面是敏感的；一資訊調變器，以供輸入資訊在記錄系統中；複數個輔助光學元件，用以進行光束轉換及導引；其中在一光折射紀錄媒體中執行資訊之記錄，以作為一在由上述光學光構成元件所構成的光束與由所提及的資訊調變器所調變的光束之間的干擾。
依據另一實施例，可使所提及的空間結構化光束形成於記錄媒體與空氣之總內部光學邊界上。再者，依據另一實施例，所提及的空間結構化光束可藉由空間周期之布拉格光柵(較小信號之空間頻率及參考光束干擾)而形成。
此外，可使所提及的空間結構化光束形成於所提及的光學邊界散射之自我散射上。所提及的空間結構化光束可藉由一資訊調變器而被直接調變。所提及的空間結構化光束可被形成於直接在光折射媒體中之光之散射上。再者，所提及的散射可以在記錄曝光期間由紀錄媒體之相位不均勻性所導致，俾能使散射在全像圖之記錄期間發生。依據另一實施例，所提及的光學邊界之相位浮雕(phase relief)可執行所提及的資訊調變器之功能。所提及的光源可具有低同調性，俾能使在經由資訊調變器傳播之光束與藉由光學光構成元件而形成之光束之間的有效干擾成為不可能。此系統可應用彼此非同調之兩個所提及的光源，俾能使全像圖可被記錄為資訊光束自我記錄及空間結構參考光束自我記錄之一分離全像圖，在該些全像圖之間的交互作用因為光折射紀錄媒體發生。
4‧‧‧第一光束/第一雷射光束
4.1'‧‧‧散射光波/散射波
4.1、4.2‧‧‧波
6.1‧‧‧光活性層
12‧‧‧散射中心
16.1‧‧‧散射體全像圖

Claims (15)

  1. 一種將複數個散射體全像圖記錄在一光聚合紀錄媒體(6)中之方法，該方法包含至少下述步驟：a.提供一第一雷射光源；b.提供一光聚合紀錄媒體(6)，其包含一基板(6.2)及一光活性層(6.1)，其中該光聚合紀錄媒體(6)具有一至少0.04之折射率調變△n及一至少25μm之該光活性層(6.1)之厚度d；以及c.以第一雷射光束(4)照射該光聚合紀錄媒體(6)，該第一雷射光束(4)藉由一具有3*Di之最小放射能量劑量之該第一雷射光源而產生，Di係為該光活性層(6.1)之抑制劑量；其中執行該光聚合紀錄媒體(6)之放射，以使該照射第一雷射光束(4、4.1、4.2、4.3、4.4)之光散射於散射中心(12)，該等散射中心(12)係藉由該第一雷射光束(4、4.1、4.2、4.3、4.4)所引發之該光活性層(6.1)中的化學反應而產生，從而藉由在該照射第一雷射光束(4、4.1、4.2、4.3、4.4)與該第一雷射光束(4、4.1、4.2、4.3、4.4)之散射光(4.1'、4.3')之間的交互作用，來形成複數個散射體全像圖(16、16.1、16.2)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中提供一第二雷射光束(8)，其中該第一雷射光束(4、4.1、4.2、4.3、4.4)與該第二雷射光束(8)交互作用，以記錄除了該複數個散射體全像圖(16、16.1、16.2)以外之另一體全像圖(18)，該另一體全像圖(18)係能夠使光朝一本質 上不同的方向偏離該第一雷射光束(4、4.1、4.2、4.3、4.4)。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之方法，其中該第二雷射光束(8)係由該第一雷射光源所產生。
  4. 如前述申請專利範圍之任一項所述之方法，其中該光活性層(6.1)係疊層至該基板(6.2)之上。
  5. 如前述申請專利範圍之任一項所述之方法，其中該基板(6.2)是透明及/或半透明的。
  6. 如前述申請專利範圍之任一項所述之方法，其中該第一雷射光束(4、4.1、4.2、4.3、4.4)在總放射程序之一開始相位期間產生該等散射中心(12)。
  7. 如前述申請專利範圍之任一項所述之方法，其中該光聚合紀錄媒體(6)包含一光聚合膜，該光聚合膜包含一交聯基質及寫入單體，最好是包含一交聯基質及丙稀酸酯類單體。
  8. 如前述申請專利範圍第2至7項之任一項所述之方法，其中該第一雷射光束(4、4.1、4.2、4.3、4.4)及/或該第二雷射光束(8)係設置成側光式配置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之方法，其中至少一光學導光元件(10)係設置於該光聚合紀錄媒體(6.1)之一表面。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該光學導光元件(10)係與該光聚合紀錄媒體(6.1)之該表面呈光學接觸。
  11. 複數個散射體全像圖(16、16.1、16.2)，依據申請專利範圍第1項所述之方法所記錄。
  12. 一種記錄系統(2、2.1、2.2)，依據申請專利範圍第1項所述之方法將複數個散射體全像圖(16、16.1、16.2)記錄在一光聚合紀錄媒體(6.1)中。
  13. 一種具有至少一均質發光表面(34)之照明系統(26)，包含：a.至少一光源(20、20.1、20.2、20.3)；以及b.一導光堆疊(32)，包含一導光板(30)，而一光聚合紀錄媒體裝設至該導光板(30)之至少一側，該光聚合紀錄媒體之該光活性層(6.1)具有複數個如申請專利範圍第1項所述之方法所記錄之散射體全像圖(16、16.1、16.2)，以及一如申請專利範圍第2項所述之第二體全像圖(18)；其中該至少一光源(20、20.1、20.2、20.3)與該導光堆疊(32)係相關於彼此配置，以使從該至少一光源(20、20.1、20.2、20.3)發射之光係經由該導光板(30)之一第一端緣面(28)耦合進入該導光板(30)中，其中光係在自由空間中，從該導光堆疊(32)中半球體地被耦出，以及其中從該導光堆疊(32)被耦出之光，係具有一在一第一極截面中之放射之角度分佈之第一FWHM角α，以及一在一第二極截面中之放射之角度分佈之第二FWHM角β，其中α>>β。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之照明系統(26)，其中該系統(26)包含至少一第二光源，其被配置以使來自該至少第二光源之光係經由至少一第二端緣面被耦合進入該導光板(30)中。
  15. 如申請專利範圍第13或14項所述之照明系統，其中該至少一光源(20、20.1、20.2、20.3)及/或該至少一第二光源係為發光二極體(LED)，更特別是一LED陣列。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11282540B2 (en) * 2019-01-11 2022-03-22 Google Llc Holographic optical elements having lightguides with multiple hologram recordings and methods of making the same
US20200356050A1 (en) * 2019-05-08 2020-11-12 Facebook Technologies, Llc Spatial deposition of resins with different functionality

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4942102A (en) * 1988-01-15 1990-07-17 E. I. Du Pont De Nemours And Company Holographic optical elements having a reflection hologram formed in a photopolymer
EP0479490A3 (en) * 1990-10-02 1992-08-12 Physical Optics Corporation Volume holographic diffuser
US5418631A (en) * 1993-05-14 1995-05-23 Kaiser Optical Systems, Inc. Edge-lit holographic diffusers for flat-panel displays
US5796499A (en) * 1997-02-28 1998-08-18 Polaroid Corporation Transmission holographic diffuser made and used to effect lateral color constancy in rear screen projection display systems
US6762865B1 (en) * 2003-02-07 2004-07-13 Imation Corp. Self-referenced holography using diffusive element
JP2005134659A (ja) * 2003-10-30 2005-05-26 Nitto Denko Corp ホログラム多重記録装置およびホログラム多重記録方法ならびにホログラム再生方法
JP2006039056A (ja) * 2004-07-23 2006-02-09 Hitachi Chem Co Ltd 液晶表示装置
US10534114B2 (en) * 2010-12-31 2020-01-14 Luminit LLC. Substrate-guided holographic diffuser
US20150192725A1 (en) * 2012-08-13 2015-07-09 Bayer Materialscience Ag Light guide comprising decoupling elements
CN104937460B (zh) * 2012-08-13 2018-11-13 科思创德国股份有限公司 液晶显示器的照明设备

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