WO2024052536A1 - Functionalised waveguide - Google Patents

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WO2024052536A1
WO2024052536A1 PCT/EP2023/074744 EP2023074744W WO2024052536A1 WO 2024052536 A1 WO2024052536 A1 WO 2024052536A1 EP 2023074744 W EP2023074744 W EP 2023074744W WO 2024052536 A1 WO2024052536 A1 WO 2024052536A1
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WO
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diffractive structure
reflection layer
coupling
base body
radiation
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/074744
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German (de)
French (fr)
Inventor
Viktor Schuetz
Petr Vojtisek
Yi ZHONG
Original Assignee
Carl Zeiss Jena Gmbh
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Publication date
Application filed by Carl Zeiss Jena Gmbh filed Critical Carl Zeiss Jena Gmbh
Publication of WO2024052536A1 publication Critical patent/WO2024052536A1/en

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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B6/24Coupling light guides
    • G02B6/26Optical coupling means
    • G02B6/34Optical coupling means utilising prism or grating
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B1/00Optical elements characterised by the material of which they are made; Optical coatings for optical elements
    • G02B1/10Optical coatings produced by application to, or surface treatment of, optical elements
    • G02B1/11Anti-reflection coatings
    • GPHYSICS
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    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
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    • G02B27/42Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
    • G02B27/4272Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having plural diffractive elements positioned sequentially along the optical path
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    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/14Systems for two-way working
    • H04N7/141Systems for two-way working between two video terminals, e.g. videophone
    • H04N7/142Constructional details of the terminal equipment, e.g. arrangements of the camera and the display
    • H04N7/144Constructional details of the terminal equipment, e.g. arrangements of the camera and the display camera and display on the same optical axis, e.g. optically multiplexing the camera and display for eye to eye contact
    • GPHYSICS
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    • G02B17/00Systems with reflecting surfaces, with or without refracting elements
    • G02B17/006Systems in which light light is reflected on a plurality of parallel surfaces, e.g. louvre mirrors, total internal reflection [TIR] lenses

Definitions

  • the present invention relates to a functionalized waveguide that can be used, for example, in a detector system or a screen.
  • Transparent surfaces made of glass or plastic such as windows or windshields in cars, have a transparent base body and generally only serve to protect people or objects from environmental influences such as wind, temperature, particles or radiation.
  • an anti-reflection layer is formed on the front and/or back, which suppresses reflection of the interfering radiation on the front and/or back, in particular by transmitting the interfering radiation on the front and/or back.
  • undesirable ghost images (or double images) of the object or other undesirable effects of interference radiation can be prevented or at least significantly reduced by means of the functionalized waveguide.
  • 100% or at least 90% or more than 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% of the interference radiation is transmitted on the front and/or back , whereby the desired suppression of the reflection of the interference radiation on the front and/or back is achieved.
  • a (eg partially transparent) coupling region and a coupling region spaced therefrom in a first direction can be provided or formed in the transparent base body.
  • the coupling-in area can have a diffractive structure, with which the transparency of the coupling-in area is maintained under normal viewing over a large angle and wavelength range. Only part of the radiation striking a front side of the transparent base body can be redirected by means of the transparent coupling-in area in such a way that the deflected part propagates as coupled-in radiation in the base body through reflection up to the coupling-out area and hits the coupling-out area.
  • the reflections can in particular be total internal reflections on the front and/or back of the transparent base body.
  • reflective layers or coatings or partially reflective layers or coatings can be provided for this purpose.
  • the front and back of the transparent base body can be designed as flat surfaces.
  • the transparent base body can be designed as a plane-parallel plate.
  • the front and/or the back may be curved.
  • the transparent base body can be made of glass and/or plastic. It can be in one piece or have a multi-layer structure.
  • the transparent base body can be transparent to radiation or light from the visible wavelength range. Furthermore, there may be transparency for the near infrared and/or the infrared range.
  • the decoupling region of the transparent base body can deflect at least part of the coupled-in radiation striking it in such a way that the deflected part emerges from the base body. This is preferably done via the front or back of the transparent base body.
  • the coupling-in area and the coupling-out area can be designed in such a way that, in addition to the deflection, they do not produce an optical imaging function.
  • the coupling-in area and/or the coupling-out area can provide an optical imaging function in addition to the deflection and thus bring about an optical imaging.
  • the optical imaging function can realize the function of a converging lens or diverging lens, a concave or convex mirror, the curved surfaces (centered or decentered) can be spherically curved, aspherically curved surfaces or free-form surfaces.
  • the diffractive structure of the coupling region can be implemented as a buried diffractive structure, as a diffractive structure between two substrates or as a diffractive structure formed on the front or back.
  • the decoupling area can have a diffractive structure.
  • the diffractive structure of the decoupling area can be designed as a buried diffractive structure or as a diffractive structure on the front or back.
  • a reflective or transmissive volume hologram can be provided as the diffractive structure of the coupling-in area or the coupling-out area. Furthermore, it is possible for the diffractive structure of the coupling-out or coupling-in area to be a transmissive or reflective relief grating.
  • the coupling region is designed as a (reflective or transmissive) relief grating, it is preferred not to form the anti-reflection layer directly on the relief grating.
  • the relief grid can be formed on the front of the transparent base body and the anti-reflection layer on the back of the transparent base body (or vice versa).
  • the anti-reflection layer can be formed directly on the volume hologram.
  • the volume hologram can be designed as a stack of several individual volume holograms, with each individual volume hologram being optimized for a predetermined wavelength. For example, three individual volume holograms can be optimized for wavelengths from the red, green or blue wavelength range.
  • the anti-reflection layer is preferably formed as the first or last layer of such a stack.
  • the anti-reflection layer can preferably be designed so that it is transmissive (preferably only) for the predetermined wavelengths for which the diffractive structure (eg the volume hologram) of the coupling region is designed.
  • the anti-reflection layer can thus have a transmissivity that is designed for the acceptance characteristic of the diffractive structure of the coupling region (or the volume hologram(s).
  • the acceptance characteristic is understood here in particular to mean that for certain directions or angles of incidence there are certain wavelength spectra that are diffracted by the diffractive structure. In other words, the acceptance characteristic here means in particular that the diffractive structure in Depending on the angle of incidence, only certain wavelength spectra or only radiation with certain wavelengths diffracts.
  • the anti-reflection layer can be designed as a broadband anti-reflection layer which is (preferably only) transmissive in the entire predetermined angle of incidence range for all wavelengths used.
  • the anti-reflection layer can be formed as a single layer or as a multi-layer system (for example as a multi-layer system, as an interference layer system and/or as a moth-eye anti-reflection layer).
  • the anti-reflection layer can be designed for an angle of incidence range of, for example, 80°-100°.
  • the anti-reflection layer can in particular be designed in such a way that it does not influence the radiation coupled into the base body from the diffractive structure of the coupling-in region in such a way that it does not propagate through reflections to the coupling-out region.
  • the optical properties, the dimensions and/or positioning of the anti-reflection layer are selected such that the radiation coupled into the base body from the diffractive structure of the coupling-in region can propagate through reflections to the coupling-out region.
  • the dimensions and/or positioning of the anti-reflection layer can be selected so that the coupled-in radiation does not hit the anti-reflection layer.
  • This can be easily achieved, for example, in the case in which the anti-reflection layer is formed on the back of the base body and the diffractive structure of the coupling region is formed on the front of the base body.
  • this can be easily implemented, for example, in the case in which the anti-reflection layer is formed on the front of the base body and the diffractive structure of the coupling region is formed on the back of the base body.
  • it is advantageous for example, if the dimension of the diffractive structure of the coupling region in the first direction is in the range of 5-15 mm or 5-10 mm.
  • the dimension of the anti-reflection layer in the first direction can preferably be equal to or smaller than the dimension of the diffractive structure of the coupling region in the first direction.
  • the dimension of the diffractive structure of the coupling-in region in the first direction is selected so that the radiation coupled into the base body from the diffractive structure of the coupling-in region does not strike the diffractive structure of the coupling-in region again after a first reflection in the base body.
  • This can be done, for example, by a suitable choice of the dimension of the diffractive structure of the coupling area in the first direction can be achieved.
  • Advantageous values are, for example, in the range of 5-15 mm or 5-10 mm.
  • the diffractive structure of the coupling region can be designed so that only the radiation coming from the object, which hits the diffractive structure at an angle from a predetermined angle of incidence range, is diffracted by the diffractive structure and thereby redirected, the optical properties of the anti-reflection layer (s) are chosen so that the anti-reflection layer(s) transmit/transmit radiation that strikes the anti-reflection layer(s) at an angle that lies in the predetermined angle of incidence range.
  • the predetermined angle of incidence range defines a field of view.
  • the anti-reflection layer(s) is/are preferably designed so that they are transmissive for at least this field of view.
  • the predetermined angle of incidence range can be rotationally symmetrical.
  • the predetermined angle of incidence range may not be rotationally symmetrical.
  • the predetermined angle of incidence range in a first plane (x-z plane), which is spanned by a perpendicular to the diffractive structure and a perpendicular to both the first direction and the perpendicular to the diffractive structure, can be larger than in a second plane (y-z plane), which is spanned by the perpendicular to the diffractive structure (12) and the first direction.
  • the ratio is preferably not greater than 2:1 or not greater than 3:2.
  • the predetermined angle of incidence range can, for example, be in the range from 40° to 120° and in particular be 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 1 10° or 120°.
  • the predetermined angle of incidence range can be symmetrical to the perpendicular to the diffractive structure.
  • the predetermined angle of incidence range can be, for example, any range from +/- 20° to +/- 60° and in particular a range from -20° to 20°, -25° to 25°, -30° to 30°, -35 ° to 35°, -40° to 40°, -45° to 55°, -50° to 50°, -55° to 55° or from -60° to 60°.
  • the anti-reflection layer or the anti-reflection layers can be implemented in a wide variety of variants.
  • the anti-reflection layer can be formed or consist in the simplest form of a single layer, for example of MgFz (for example on spectacle lenses), and in more complex versions of several 10 to 100 layers, for example as in high-performance anti-reflection coatings on optics in ultra-short-pulsed lasers .
  • Example materials are TiO 2 and SiO 2 .
  • the anti-reflection layer can be made planar and/or can also be implemented on additionally structured surfaces. Examples of this include so-called moth-eye structures and/or pyramidal surfaces, such as those realized on monocrystalline silicon solar cells.
  • adapted anti-reflection layers can be designed and optimized using software solutions known to those skilled in the art.
  • the anti-reflection layer preferably completely covers the diffractive structure of the coupling region.
  • the anti-reflection layer can have the same size as the diffractive structure or be larger (for example 5-10% larger).
  • the decoupling area can also have a mirror surface, a prism and/or a reflective or transmissive Fresnel structure. These variants can be provided as an alternative to the diffractive structure or in addition to the diffractive structure of the output region.
  • the detector system can have a detector onto which the part of the radiation deflected by the decoupling area hits.
  • the detector can be connected to the front or back of the base body. In particular, there may be a direct connection.
  • the detector system can in particular be designed as a camera, so that a recording (e.g. a single image, several images or a video) of the object can be carried out.
  • a recording e.g. a single image, several images or a video
  • the detector system can be designed such that at least one optically imaging element is arranged in the area between the detector and the front or back. It is also possible for the area between the detector and the front or back to be free of imaging optical elements. In other words, the radiation coupled out from the decoupling area hits the detector without having passed through further optically imaging elements. In this case, it is advantageous if the decoupling area has an optical imaging property in addition to the deflection.
  • the functionalized waveguide can be designed to perform infinite-infinity imaging. However, it is also possible for it to perform a finite-infinity mapping, an infinite-finite mapping or a finite-finite mapping.
  • the detector system can of course also be designed in such a way that at least one optically imaging element is arranged between the detector and the front or back.
  • a projection system or a screen with a functionalized waveguide according to the invention (including all further developments) is provided.
  • the functionalized waveguide according to the invention can, for example, be arranged with the back of the transparent base body on a front side of a screen (e.g. connected to it), so that light to be emitted from the screen via its front side enters the back of the base body via the back of the base body in order to display a predetermined image, runs up to the front of the base body and exits over the front of the base body.
  • the part of the light from the screen that hits the anti-reflection layer is transmitted through the anti-reflection layer, which can prevent unwanted stray light.
  • the system formed in this way from waveguide and screen can be designed, for example, as a stand-alone screen (e.g. a screen for a computer), as a laptop screen, as a mobile phone, as a tablet, etc.
  • the screen can be developed in such a way that the detector system described (in particular with the camera functionality described) is provided.
  • This allows the object (e.g. a person looking at the screen) to be recorded.
  • This can be realized, for example, by recording a person looking at the screen looking into the eyes of the person shown on the screen with whom the video call is being carried out, for example during a video call (or video conference), so that a natural Impression created during video telephony.
  • the recording direction of the camera is, for example, perpendicular to the front of the screen, which is possible with the screen according to the invention due to the functionalized waveguide.
  • the screen can, for example, have no LCD elements (or other image-generating elements) or is, for example, transparent.
  • the decoupling area or section can be in an area in which no image information is generated by the screen. It is also possible that no part of the screen is formed in the area of the output area or section.
  • FIG. 1 is a side view of an embodiment of a detector system according to the invention.
  • FIG. 2 is a top view of the waveguide 1 from FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the spectrally resolved, angle-dependent deflection efficiency of the transmissive volume hologram of the coupling region 4;
  • FIG. 5 shows a side view of a detector system with a waveguide without an anti-reflection layer
  • Fig. 6 is a schematic enlarged representation of the coupling area of the side view of Fig. 5;
  • FIG. 7 shows a side view of a further embodiment of the detector system according to the invention.
  • FIG. 8 is a side view of a detector system with a waveguide without an anti-reflection layer
  • FIG. 9 shows a side view of a further embodiment of the detector system according to the invention
  • Fig. 10 is a side view of a further embodiment of the detector system according to the invention.
  • FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the waveguide 1 according to the invention together with a detector system 2 in order to realize a camera 3.
  • the waveguide 1 comprises a coupling-in region 4 and a coupling-out region 5 spaced therefrom in a first direction (here along the y-axis) and can be designed as a plane-parallel plate 6 with a flat front side 7 and a flat back side 8.
  • the plane-parallel plate 6, which can also be referred to as the base body 6, is formed from a transparent material, such as glass or plastic.
  • the detector system 2 and the lower part of the plate 6 with the decoupling area 5 can be arranged in a housing G, which is only shown schematically in FIG. 1, so that it is not obvious to a user at first glance that it is a camera 3 .
  • a control unit S can be provided in the housing, which can control the execution of a recording and, for example, has a processor P and a memory M.
  • an object 9 can be imaged in such a way that light beams emanating from the object 9 (a light beam L1 is shown as a representative) enter the plate 6 via the front 7 and are redirected by the coupling area 4 in such a way that they hit the back 8 at such an angle that total internal reflection takes place.
  • the light bundles L1 are guided by internal total reflection on the front 7 and back 8 to the decoupling area 5, which causes a deflection towards the back 8, so that the light bundles L1 emerge from the plate 6 via the back 8.
  • a reflective or partially reflective coating not shown in FIGS. 1 and 2
  • the light bundles L1 are then focused onto a detector 11 of the detector system 2, so that the desired image of the object 9 can be recorded using the detector 11.
  • the representation of the imaging properties of the lens 10 is purely schematic.
  • the detector system 2 can also be designed so that no lens 10 is required.
  • the decoupling area 5 can, for example, have a transmissive volume hologram 12, which has a wavelength selectivity that is dependent on the angle of incidence, so that it has a high level of transparency over a large angle and wavelength range.
  • FIG. 3 shows schematically the spectrally resolved, angle-dependent deflection efficiency for the transmissive volume hologram 12 of the coupling region 4 as a function of the angle of incidence (in the y-z plane) of the corresponding light bundle, with the wavelength in pm along the x-axis and the wavelength along the y -Axis the angle of incidence is plotted in °.
  • 4 shows the deflection efficiency for the angles of incidence + 20°, 0° and - 20°, with the wavelength in nm plotted along the x-axis and the efficiency plotted along the y-axis.
  • the coupling area 4 additionally has an anti-reflection layer 13 (FIGS. 1 and 2), which is designed in such a way that it emits light beams (a light beam L2 is shown as a representative), which come from the object 9, for example, and lead to an undesirable ghost image on the detector 11 would be transmitted, so that they emerge from the plate 6 via the back 8 and therefore cannot hit the detector 11.
  • an anti-reflection layer 13 part of the light bundles L2 would be reflected back towards the front side 7 at the back side 8 - air interface, as shown schematically in FIG. 5.
  • the back-reflected part of the light bundle is shown offset in the y-direction in FIG.
  • FIG. 6 shows, schematically enlarged, how the undesired ghost image can occur for an object 9'.
  • Light rays L2i and L2z pass through the volume hologram 12 (without being deflected), are reflected at the air-back interface 8 (a first virtual image 9h is generated by the reflection at the air-back interface 8), and pass through the volume hologram 12 again , are reflected at the air-front interface 7 (a second virtual image 9'2 is generated by the reflection at the air-front interface 7) and are then deflected by the volume hologram 12 so that they are in the plate 6 to the decoupling area 5 be guided.
  • These light rays L2i and L2z thus generate a second virtual image 9'2, which appears as a ghost image offset from the object 9' by twice the distance d from the front 7 to the back 8.
  • FIG. 7 shows a modification of the embodiment according to FIGS. 1 and 2.
  • an anti-reflection layer 14 is formed on the front side 7 in front of the volume hologram 12. This prevents unwanted ghost images that can come from light beams (a light beam L3 is shown as a representative) that enter the plate 6 via the back 8 and run through the volume hologram 12. A part of these light bundles would then be reflected at the front surface 7 - air (as shown schematically in FIG. 8) and in turn hit the volume hologram 12, which would redirect part of it in the manner shown in FIG. 8, whereby this Light in the plate 6 would be guided to the coupling-out section 5 and would be coupled out by means of the coupling-out section 5 and would lead to the undesirable ghost image.
  • the anti-reflection layer 14 on the front 7 the light bundles L3 are transmitted (FIG. 7), so that such ghost images can be prevented.
  • FIG. 9 In the embodiment of the waveguide 2 according to the invention shown in FIG. 9, this is applied to a screen 20 which sits in a housing 21 in which the detector system 2 is also accommodated.
  • the system formed in this way can be designed, for example, as a stand-alone screen (eg a screen for a computer), a laptop screen, a mobile phone, a tablet, etc.
  • the representation in Fig. 9 is purely schematic and in particular not true to scale.
  • the back side 8 of the base body 6 is connected (for example glued) to a front side 22 of the screen 20, so that the light (L3, L4) emitted by the screen 20 via its front side 22 is transmitted through the back side 8 to produce a predetermined image on the screen 20 enters the transparent base body 6, runs in this to the front 7 and exits via the front 7, so that a viewer can perceive the image generated by the screen 20.
  • This light L3, L4 emitted by the screen 20 could, for example, lead to undesirable stray light in the area of the coupling-in area 4.
  • the anti-reflection layer 14 is provided, any light rays L3 that may lead to stray light are transmitted and thus emerge from the base body 6 via the front side 7.
  • the light emitted by the screen 20 does not lead to any undesirable stray light and there is no undesirable reduced brightness in the image generated by the screen 20 in the area of the coupling area 4.
  • the screen 20 has, for example, no LCD elements or is, for example, transparent, so that the light bundles L1 deflected by the decoupling section 5 can be focused by the lens 10 onto the detector 11.
  • the decoupling section 5 can thus be located in an area in which no image information is generated by the screen 20 (it should be noted that the representation in FIG. 9 is schematic and not true to scale).
  • FIGS. 10 shows a modification of the embodiment according to FIGS. 1 and 2, in which an anti-reflection layer 14 according to FIG. 4 is provided in addition to the anti-reflection layer 13, so that suppression of undesirable ghost images due to light bundles L2 and L3 can be prevented.
  • the light bundles L2, L3 shown in FIGS. 1, 2, 7, 9 and 10 each strike the front side 7 and back side 8 perpendicularly.
  • the anti-reflection layers 13, 14 can be designed for a predetermined angle of incidence range of the light bundles L2, L3.
  • This predetermined angle of incidence range can be, for example, 80°-100°.
  • the angle of the light beam L2 becomes the plumb line to the front (i.e. 0° in Fig. 1) or the angle of the light beam L3 becomes the plumb line to the back (i.e. 0° in Fig. 7) in the respective yz level (hereinafter also referred to as the second level).
  • the angle of incidence range in the xz plane (hereinafter also referred to as the first plane) can be the same size (then there is a rotationally symmetrical angle of incidence range) or larger than the angle of incidence range in the yz plane, with a ratio of not greater than 2:1 or 3:2 can be present.
  • the predetermined angle of incidence range is preferably symmetrical to the respective perpendicular, so that with a predetermined angle of incidence range of, for example, 80°, the range from -40° to 40° is covered.
  • the waveguide 1 according to FIGS. 1, 2, 7, 9 and 10 can be designed such that neither the coupling-in region 4 nor the coupling-out region 5 has an imaging function. In this case, the waveguide 1 has an infinite-infinity configuration. One can also say that the waveguide 1 performs an infinite-infinity mapping.
  • the detector 11 can be, for example, a CCD detector or a CMOS detector.
  • the coupling region 4 has the transmissive volume hologram 12
  • the coupling by means of the transmissive volume hologram 12 leads to a dispersion within the coupled spectral range for every angle.
  • the coupling-out area 5 has a transmissive volume hologram designed in the same way as the coupling-in area 4, the dispersion caused by the coupling-in area 4 is compensated for and all spectral components are deflected again into the corresponding angle.
  • the coupling-in region 4 and/or the coupling-out region 5 can, for example, have an imaging function in the form of a lens function or concave mirror function.
  • an imaging function in the form of a lens function or concave mirror function.
  • finite-infinity, infinite-finite or finite-finite imaging configurations can be realized using the waveguide 1.
  • this can be used, for example, to record an object 9 that is positioned so close to the waveguide 1 that it can no longer be optically assumed to be an infinitely distant object.
  • an implementation of such a lens or concave mirror function makes it possible to convert the decoupled angular spectrum into a spatial distribution in the focal plane of this implemented lens or mirror function.
  • the lens 10 can be omitted, for example.
  • the detector system 2 has the detector 11 as well as the lens and/or concave mirror function of the decoupling area 5. Since the lens 10 can be omitted, the detector 11 can be positioned and/or attached, for example, directly on the back 8 of the waveguide 1, whereby a very high degree of integration, a minimal volume and a high level of robustness can be achieved.
  • the described reflective volume holograms for the coupling-in region 4 and the coupling-out region 5 can, for example, be produced in such a way that a photosensitive volume holographic material 12, which is integrated into the waveguide 1, is exposed to a reference wave with a wavelength of 532 nm, which is at an angle of incidence of 0 ° incident on the front side 7 and exposed to a signal wave with the same wavelength, which is incident on the back side 8 at an angle of incidence of 60°, the reference wave and the signal wave coming from the same Lasers come from so that an interference field or interference volume is created via the photosensitive volume holographic material and corresponding refractive index modifications can form there.
  • Photosensitive glasses, dichromate gelatins or photopolymers can be used as photosensitive volume holographic materials. These can, for example, be applied to a PC film (polycarbonate film) and exposed accordingly. The film can then be laminated onto a substrate for the waveguide 1 to produce the waveguide 1. The film can, for example, only be laminated in the area of the coupling-in area 4 and the coupling-out area 5. Alternatively, full-surface lamination over the entire waveguide surface is possible, with the corresponding coupling-in and coupling-out functions simply being exposed in the coupling-in and coupling-out areas. To protect the volume holograms, it makes sense to apply another substrate to the laminated volume hologram. A layer stack with the following basic structure is thus realized: transparent substrate, putty or adhesive layer, volume hologram, putty or adhesive layer, transparent substrate.

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  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

The invention relates to a functionalised waveguide, wherein the waveguide (1) has a transparent main body (6) with a front side (7) and a rear side (8), wherein the main body (6) has a coupling-in region (4) and a coupling-out region (5) spaced apart therefrom in a first direction (5), wherein the coupling-in region (4) comprises a diffractive structure (12) which deflects at least a portion of the radiation (L1), which comes from an object (9) and strikes said structure, in such a manner that the deflected portion is propagated as coupled-in radiation in the main body (6) through reflections up to the coupling-out region (5) and strikes the coupling-out region (5), wherein on the front side (7) and/or rear side (8) an anti-reflection layer (13, 14) is formed which transmits interference radiation, which would strike the diffractive structure (12) only after a reflection on the front side (7) and/or rear side (8), to the front side (7) and/or rear side (8) and thus suppresses the reflection on the front side (7) and/or rear side (8).

Description

Funktionalisierter Wellenleiter Functionalized waveguide
Die vorliegende Erfindung betrifft einen funktionalisierten Wellenleiter, der beispielsweise in einem Detektorsystem oder einem Bildschirm einsetzbar ist. The present invention relates to a functionalized waveguide that can be used, for example, in a detector system or a screen.
Transparente Oberflächen aus Glas oder Kunststoff wie beispielsweise Fenster oder Windschutzscheiben in Autos weisen einen transparenten Basiskörper auf und dienen in der Regel lediglich dem Schutz von Personen oder Gegenständen vor Umwelteinflüssen wie Wind, Temperatur, Partikeln oder Strahlung. Transparent surfaces made of glass or plastic, such as windows or windshields in cars, have a transparent base body and generally only serve to protect people or objects from environmental influences such as wind, temperature, particles or radiation.
Es besteht zunehmend ein Interesse daran, einen solchen transparenten Basiskörper zur Verfügung zu stellen, der eine zusätzliche optische Funktionalität bereitstellt. There is increasing interest in providing such a transparent base body that provides additional optical functionality.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen transparenten Basiskörper mit einer zusätzlichen optischen Funktionalität bereitzustellen. It is therefore the object of the invention to provide a transparent base body with additional optical functionality.
Die Erfindung ist in den unabhängigen Ansprüchen definiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. The invention is defined in the independent claims. Advantageous embodiments are specified in the dependent claims.
Bei dem erfindungsgemäßen funktionalisierten Wellenleiter ist an der Vorderseite und/oder Rückseite eine Antireflexionsschicht ausgebildet ist, die eine Reflexion der Störstrahlung an der Vorderseite und/oder Rückseite insbesondere dadurch unterdrückt, dass die Störstrahlung an der Vorderseite und/oder Rückseite transmittiert wird. Dadurch können z.B. unerwünschte Geisterbilder (bzw. Doppelbilder) des Objektes oder sonstige unerwünschte Effekte der Störstrahlung mittels des funktionalisierten Wellenleiters verhindert oder zumindest deutlich verringert werden. Bevorzugt wird 100% oder mindestens 90% oder mehr als 90%, 91 %, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% oder 99% der Störstrahlung an der Vorderseite und/oder Rückseite transmittiert, wodurch die gewünschte Unterdrückung der Reflexion der Störstrahlung an der Vorderseite und/oder Rückseite erreicht wird. In the functionalized waveguide according to the invention, an anti-reflection layer is formed on the front and/or back, which suppresses reflection of the interfering radiation on the front and/or back, in particular by transmitting the interfering radiation on the front and/or back. As a result, for example, undesirable ghost images (or double images) of the object or other undesirable effects of interference radiation can be prevented or at least significantly reduced by means of the functionalized waveguide. Preferably, 100% or at least 90% or more than 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98% or 99% of the interference radiation is transmitted on the front and/or back , whereby the desired suppression of the reflection of the interference radiation on the front and/or back is achieved.
Im transparenten Basiskörper kann ein (z.B. teiltransparenter) Einkoppelbereich und ein davon in einer ersten Richtung beabstandeter Auskoppelbereich vorgesehen bzw. ausgebildet sein. Der Einkoppelbereich kann eine diffraktive Struktur aufweisen, mit der die Transparenz des Einkoppelbereiches bei normaler Durchsicht in einem großen Winkel- und Wellenlängenbereich erhalten bleibt. Es kann somit von der auf eine Vorderseite des transparenten Basiskörpers treffenden Strahlung mittels des transparenten Einkoppelbereiches nur ein Teil so umgelenkt werden, dass der umgelenkte Teil als eingekoppelte Strahlung im Basiskörper durch Reflexion bis zum Auskoppelbereich propagiert und auf den Auskoppelbereich trifft. A (eg partially transparent) coupling region and a coupling region spaced therefrom in a first direction can be provided or formed in the transparent base body. The coupling-in area can have a diffractive structure, with which the transparency of the coupling-in area is maintained under normal viewing over a large angle and wavelength range. Only part of the radiation striking a front side of the transparent base body can be redirected by means of the transparent coupling-in area in such a way that the deflected part propagates as coupled-in radiation in the base body through reflection up to the coupling-out area and hits the coupling-out area.
Die Reflexionen können insbesondere interne Totalreflexionen an der Vorder- und/oder Rückseite des transparenten Basiskörpers sein. Es ist jedoch auch möglich, dass reflektive Schichten bzw. Beschichtungen oder teilreflektive Schichten oder Beschichtungen dafür vorgesehen sind. The reflections can in particular be total internal reflections on the front and/or back of the transparent base body. However, it is also possible for reflective layers or coatings or partially reflective layers or coatings to be provided for this purpose.
Die Vorder- und Rückseite des transparenten Basiskörpers können als plane Flächen ausgebildet sein. So kann der transparente Basiskörper beispielsweise als planparallele Platte ausgebildet sein. The front and back of the transparent base body can be designed as flat surfaces. For example, the transparent base body can be designed as a plane-parallel plate.
Es ist jedoch auch möglich, dass die Vorderseite und/oder die Rückseite gekrümmt ausgebildet sind. However, it is also possible for the front and/or the back to be curved.
Der transparente Basiskörper kann aus Glas und/oder Kunststoff hergestellt sein. Er kann einstückig sein oder einen mehrschichtigen Aufbau aufweisen. The transparent base body can be made of glass and/or plastic. It can be in one piece or have a multi-layer structure.
Insbesondere kann der transparente Basiskörper für Strahlung bzw. Licht aus dem sichtbaren Wellenlängenbereich transparent sein. Ferner kann eine Transparenz für das nahe Infrarot und/oder den Infrarotbereich vorliegen. In particular, the transparent base body can be transparent to radiation or light from the visible wavelength range. Furthermore, there may be transparency for the near infrared and/or the infrared range.
Der Auskoppelbereich des transparenten Basiskörpers kann von der auf ihn treffenden eingekoppelten Strahlung mindestens einen Teil so umlenken, dass der umgelenkte Teil aus dem Basiskörper austritt. Bevorzugt erfolgt dies über die Vorderseite oder Rückseite des transparenten Basiskörpers. The decoupling region of the transparent base body can deflect at least part of the coupled-in radiation striking it in such a way that the deflected part emerges from the base body. This is preferably done via the front or back of the transparent base body.
Der Einkoppelbereich und der Auskoppelbereich können so ausgebildet sein, dass sie neben der Umlenkung keine optische abbildende Funktion bewirken. Es ist jedoch auch möglich, dass der Einkoppelbereich und/oder der Auskoppelbereich zusätzlich zur Umlenkung eine optische Abbildungsfunktion bereitstellen und somit eine optische Abbildung bewirken. So kann die optische Abbildungsfunktion beispielsweise die Funktion einer Sammellinse oder Zerstreuungslinse, eines konkaven oder konvexen Spiegels verwirklichen, wobei die gekrümmten Flächen (zentriert oder dezentriert) sphärisch gekrümmt, asphärisch gekrümmte Flächen oder Freiformflächen sein können. The coupling-in area and the coupling-out area can be designed in such a way that, in addition to the deflection, they do not produce an optical imaging function. However, it is also possible for the coupling-in area and/or the coupling-out area to provide an optical imaging function in addition to the deflection and thus bring about an optical imaging. For example, the optical imaging function can realize the function of a converging lens or diverging lens, a concave or convex mirror, the curved surfaces (centered or decentered) can be spherically curved, aspherically curved surfaces or free-form surfaces.
Die diffraktive Struktur des Einkoppelbereiches kann als vergrabene diffraktive Struktur, als dif- fraktive Struktur zwischen zwei Substraten oder als auf der Vorder- oder Rückseite ausgebildete diffraktive Struktur verwirklicht sein. The diffractive structure of the coupling region can be implemented as a buried diffractive structure, as a diffractive structure between two substrates or as a diffractive structure formed on the front or back.
Ferner kann der Auskoppelbereich eine diffraktive Struktur aufweisen. Die diffraktive Struktur des Auskoppelbereiches kann als vergrabene diffraktive Struktur oder als diffraktive Struktur auf der Vorderseite oder Rückseite ausgebildet sein. Furthermore, the decoupling area can have a diffractive structure. The diffractive structure of the decoupling area can be designed as a buried diffractive structure or as a diffractive structure on the front or back.
Als diffraktive Struktur des Einkoppelbereiches bzw. des Auskoppelbereiches kann ein reflekti- ves oder transmissives Volumenhologramm vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, dass die diffraktive Struktur des Auskoppel- bzw. Einkoppelbereiches ein transmissives oder reflektives Reliefgitter ist. A reflective or transmissive volume hologram can be provided as the diffractive structure of the coupling-in area or the coupling-out area. Furthermore, it is possible for the diffractive structure of the coupling-out or coupling-in area to be a transmissive or reflective relief grating.
Wenn der Einkoppelbereich als (reflektives oder transmissives) Reliefgitter ausgebildet ist, ist es bevorzugt, die Antireflexionsschicht nicht direkt auf dem Reliefgitter auszubilden. So kann z.B. das Reliefgitter auf der Vorderseite des transparenten Basiskörpers und die Antireflexionsschicht auf der Rückseite des transparenten Basiskörpers (oder umgekehrt) ausgebildet sein. If the coupling region is designed as a (reflective or transmissive) relief grating, it is preferred not to form the anti-reflection layer directly on the relief grating. For example, the relief grid can be formed on the front of the transparent base body and the anti-reflection layer on the back of the transparent base body (or vice versa).
Wenn der Einkoppelbereich als (reflektives oder transmissives) Volumenhologramm ausgebildet ist, kann die Antireflexionsschicht direkt auf dem Volumenhologramm ausgebildet sein. Insbesondere kann das Volumenhologramm als Stapel mehrerer einzelner Volumenhologramme ausgebildet sein, wobei jedes einzelne Volumenhologramm für eine vorbestimmte Wellenlänge optimiert ist. So können zum Beispiel drei einzelne Volumenhologramme für Wellenlängen aus dem roten, grünen bzw. blauen Wellenlängenbereich optimiert sein. Bei der Ausbildung des Volumenhologramms als Stapel mehrerer einzelner Volumenhologramme ist die Antireflexionsschicht bevorzugt als erste oder letzte Schicht eines solchen Stapels ausgebildet. If the coupling region is designed as a (reflective or transmissive) volume hologram, the anti-reflection layer can be formed directly on the volume hologram. In particular, the volume hologram can be designed as a stack of several individual volume holograms, with each individual volume hologram being optimized for a predetermined wavelength. For example, three individual volume holograms can be optimized for wavelengths from the red, green or blue wavelength range. When the volume hologram is formed as a stack of several individual volume holograms, the anti-reflection layer is preferably formed as the first or last layer of such a stack.
Die Antireflexionsschicht kann bevorzugt so ausgebildet sein, dass sie (bevorzugt nur) für die vorbestimmten Wellenlängen, für die die diffraktive Struktur (z.B. das Volumenhologramm) des Einkoppelbereiches ausgelegt ist, transmissiv ist. So kann die Antireflexionsschicht eine auf die Akzeptanzcharakteristik der diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches (oder des bzw. der Volumenhologramme) ausgelegte Transmissivität aufweisen. Unter der Akzeptanzcharakteristik wird hier insbesondere verstanden, dass für gewisse Richtung bzw. Einfallswinkel es gewisse Wellenlängenspektren gibt, die an der diffraktiven Struktur gebeugt werden. Anders gesagt wird unter der Akzeptanzcharakteristik hier insbesondere verstanden, dass die diffraktive Struktur in Abhängigkeit des Einfallswinkels nur bestimmte Wellenlängenspektren bzw. nur Strahlung mit bestimmten Wellenlängen beugt. The anti-reflection layer can preferably be designed so that it is transmissive (preferably only) for the predetermined wavelengths for which the diffractive structure (eg the volume hologram) of the coupling region is designed. The anti-reflection layer can thus have a transmissivity that is designed for the acceptance characteristic of the diffractive structure of the coupling region (or the volume hologram(s). The acceptance characteristic is understood here in particular to mean that for certain directions or angles of incidence there are certain wavelength spectra that are diffracted by the diffractive structure. In other words, the acceptance characteristic here means in particular that the diffractive structure in Depending on the angle of incidence, only certain wavelength spectra or only radiation with certain wavelengths diffracts.
Ferner ist es möglich, dass die Antireflexionsschicht als Breitband-Antireflexionsschicht ausgelegt ist, die (bevorzugt nur) im gesamten vorbestimmten Einfallswinkelbereich für alle benutzten Wellenlängen transmissiv ist. Furthermore, it is possible for the anti-reflection layer to be designed as a broadband anti-reflection layer which is (preferably only) transmissive in the entire predetermined angle of incidence range for all wavelengths used.
Die Antireflexionsschicht kann als eine einzelne Schicht oder als Mehrschichtsystem (beispielsweise als Multischichtsystem, als Interferenzschichtsystem und/oder als Mottenauge-Antireflexi- onsschicht) ausgebildet sein. The anti-reflection layer can be formed as a single layer or as a multi-layer system (for example as a multi-layer system, as an interference layer system and/or as a moth-eye anti-reflection layer).
Die Antireflexionsschicht kann für einen Einfallswinkelbereich von beispielweise 80°-100° ausgelegt sein. The anti-reflection layer can be designed for an angle of incidence range of, for example, 80°-100°.
Die Antireflexionsschicht kann insbesondere so ausgebildet sein, dass sie die von der diffrakti- ven Struktur des Einkoppelbereiches in den Basiskörper eingekoppelte Strahlung nicht so beeinflusst, dass sie nicht durch Reflexionen bis zum Auskoppelbereich propagiert. Man kann auch sagen, dass die optischen Eigenschaften, die Abmessungen und/oder Positionierung der Antireflexionsschicht so gewählt sind/ist, dass die von der diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches in den Basiskörper eingekoppelte Strahlung durch Reflexionen bis zum Auskoppelbereich propagieren kann. The anti-reflection layer can in particular be designed in such a way that it does not influence the radiation coupled into the base body from the diffractive structure of the coupling-in region in such a way that it does not propagate through reflections to the coupling-out region. One can also say that the optical properties, the dimensions and/or positioning of the anti-reflection layer are selected such that the radiation coupled into the base body from the diffractive structure of the coupling-in region can propagate through reflections to the coupling-out region.
So können/kann z.B. die Abmessungen und/oder Positionierung der Antireflexionsschicht so gewählt sein, dass die eingekoppelte Strahlung nicht auf die Antireflexionsschicht trifft. Dies lässt sich beispielsweise gut in dem Fall realisieren, in dem die Antireflexionsschicht an der Rückseite des Basiskörpers ausgebildet und die diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches an der Vorderseite des Basiskörpers ausgebildet ist. Ferner lässt sich dies z.B. gut in dem Fall realisieren, in dem die Antireflexionsschicht an der Vorderseite des Basiskörpers ausgebildet und die diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches an der Rückseite des Basiskörpers ausgebildet ist. Vorteilhaft ist in diesem Fall z.B., wenn die Abmessung der diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches in der ersten Richtung im Bereich von 5-15 mm oder 5-10 mm liegt. Die Abmessung der Antireflexionsschicht in der ersten Richtung kann bevorzugt gleich oder kleiner als die Abmessung der diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches in der ersten Richtung sein. For example, the dimensions and/or positioning of the anti-reflection layer can be selected so that the coupled-in radiation does not hit the anti-reflection layer. This can be easily achieved, for example, in the case in which the anti-reflection layer is formed on the back of the base body and the diffractive structure of the coupling region is formed on the front of the base body. Furthermore, this can be easily implemented, for example, in the case in which the anti-reflection layer is formed on the front of the base body and the diffractive structure of the coupling region is formed on the back of the base body. In this case, it is advantageous, for example, if the dimension of the diffractive structure of the coupling region in the first direction is in the range of 5-15 mm or 5-10 mm. The dimension of the anti-reflection layer in the first direction can preferably be equal to or smaller than the dimension of the diffractive structure of the coupling region in the first direction.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Abmessung der diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches in der ersten Richtung so gewählt ist, dass die von der diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches in den Basiskörper eingekoppelte Strahlung nach einer ersten Reflexion im Basiskörper nicht erneut auf die diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches trifft. Dies kann z.B. durch eine geeignete Wahl der Abmessung der diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches in der ersten Richtung erreicht werden. Vorteilhafte Werte liegen beispielsweise im Bereich von 5-15 mm o- der 5-10 mm. Furthermore, it is advantageous if the dimension of the diffractive structure of the coupling-in region in the first direction is selected so that the radiation coupled into the base body from the diffractive structure of the coupling-in region does not strike the diffractive structure of the coupling-in region again after a first reflection in the base body. This can be done, for example, by a suitable choice of the dimension of the diffractive structure of the coupling area in the first direction can be achieved. Advantageous values are, for example, in the range of 5-15 mm or 5-10 mm.
Die diffraktive Struktur des Einkoppelbereiches kann so ausgelegt, dass nur die vom Objekt kommende Strahlung, die unter einem Winkel aus einem vorbestimmten Einfallswinkelbereich auf die diffraktive Struktur trifft, von der diffraktiven Struktur gebeugt und dadurch umgelenkt wird, wobei die optischen Eigenschaften der Antireflexionsschicht(en) so gewählt sind, dass die Antireflexionsschicht(en) Strahlung transmittiert/transmittieren, die unter einem Winkel auf die Antireflexionsschicht(en) trifft, die im vorbestimmten Einfallswinkelbereich liegt. The diffractive structure of the coupling region can be designed so that only the radiation coming from the object, which hits the diffractive structure at an angle from a predetermined angle of incidence range, is diffracted by the diffractive structure and thereby redirected, the optical properties of the anti-reflection layer (s) are chosen so that the anti-reflection layer(s) transmit/transmit radiation that strikes the anti-reflection layer(s) at an angle that lies in the predetermined angle of incidence range.
Man kann auch sagen, dass der vorbestimmte Einfallswinkelbereich ein Field of View (bzw. ein Sichtfeld) definiert. Die Antireflexionsschicht(en) ist/sind bevorzugt so ausgelegt, dass sie mindestens für dieses Sichtfeld transmissiv sind. One can also say that the predetermined angle of incidence range defines a field of view. The anti-reflection layer(s) is/are preferably designed so that they are transmissive for at least this field of view.
Der vorbestimmte Einfallswinkelbereich kann rotationssymmetrisch sein. The predetermined angle of incidence range can be rotationally symmetrical.
Alternativ kann der vorbestimmte Einfallswinkelbereich nicht rotationssymmetrisch sein. So kann der vorbestimmte Einfallswinkelbereich in einer ersten Ebene (x-z-Ebene), die durch ein Lot auf die diffraktive Struktur und einer Senkrechten sowohl auf die erste Richtung als auch auf das Lot auf die diffraktiven Struktur aufgespannt ist, größer ist als in einer zweiten Ebene (y-z- Ebene), die durch das Lot auf die diffraktive Struktur (12) und die erste Richtung aufgespannt ist. Alternatively, the predetermined angle of incidence range may not be rotationally symmetrical. The predetermined angle of incidence range in a first plane (x-z plane), which is spanned by a perpendicular to the diffractive structure and a perpendicular to both the first direction and the perpendicular to the diffractive structure, can be larger than in a second plane (y-z plane), which is spanned by the perpendicular to the diffractive structure (12) and the first direction.
Bevorzugt ist das Verhältnis nicht größer als 2:1 oder nicht größer als 3:2. The ratio is preferably not greater than 2:1 or not greater than 3:2.
Der vorbestimmte Einfallswinkelbereich kann z.B. im Bereich von 40° bis 120° liegen und insbesondere 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 1 10° oder 120° betragen. Insbesondere kann der vorbestimmte Einfallswinkelbereich symmetrisch zum Lot auf die diffraktive Struktur sein. Somit kann der vorbestimmte Einfallswinkelbereich z.B. ein beliebiger Bereich von +/- 20° bis +/- 60° sein und insbesondere ein Bereich von -20° bis 20°, -25° bis 25°, -30° bis 30°, -35° bis 35°, -40° bis 40°, -45° bis 55°, -50° bis 50°, -55° bis 55° oder von -60° bis 60° sein. The predetermined angle of incidence range can, for example, be in the range from 40° to 120° and in particular be 40°, 50°, 60°, 70°, 80°, 90°, 100°, 1 10° or 120°. In particular, the predetermined angle of incidence range can be symmetrical to the perpendicular to the diffractive structure. Thus, the predetermined angle of incidence range can be, for example, any range from +/- 20° to +/- 60° and in particular a range from -20° to 20°, -25° to 25°, -30° to 30°, -35 ° to 35°, -40° to 40°, -45° to 55°, -50° to 50°, -55° to 55° or from -60° to 60°.
Die Antireflexionsschicht bzw. die Antireflexionsschichten können in einer breiten Variantenvielfalt realisiert werden. Zum einen kann die Antireflexionsschicht in der einfachsten Form aus einer einzelnen Schicht, z.B. aus MgFz (beispielsweise bei auf Brillengläsern), und in komplexeren Ausführungen aus mehreren 10 bis 100 Schichten gebildet sein oder bestehen, z.B. wie bei Hochleistungsentspiegelungen auf Optiken in ultrakurz-gepulsten Lasern. Beispielmaterialien sind TiO2 und SiO2. Die Antireflexionsschicht kann planar ausgeführt und/ oder auch auf zusätzlich strukturierten Oberflächen realisiert sein. Beispiele hierfür sich sogenannte Mottenaugen- Strukturen und/ oder auch pyramidale Oberflächen, wie sie z.B. auf monokristallinen Siliziumsolarzellen realisiert werden. Typischerweise können angepasste Antireflexionsschicht mit für den Fachmann bekannten Softwarelösungen ausgelegt und optimiert werden. The anti-reflection layer or the anti-reflection layers can be implemented in a wide variety of variants. On the one hand, the anti-reflection layer can be formed or consist in the simplest form of a single layer, for example of MgFz (for example on spectacle lenses), and in more complex versions of several 10 to 100 layers, for example as in high-performance anti-reflection coatings on optics in ultra-short-pulsed lasers . Example materials are TiO 2 and SiO 2 . The anti-reflection layer can be made planar and/or can also be implemented on additionally structured surfaces. Examples of this include so-called moth-eye structures and/or pyramidal surfaces, such as those realized on monocrystalline silicon solar cells. Typically, adapted anti-reflection layers can be designed and optimized using software solutions known to those skilled in the art.
Bevorzugt überdeckt die Antireflexionsschicht die diffraktive Struktur des Einkoppelbereiches vollständig. Dazu kann die Antireflexionsschicht die gleiche Größe wie die diffraktive Struktur aufweisen oder größer sein (beispielsweise 5-10% größer). The anti-reflection layer preferably completely covers the diffractive structure of the coupling region. For this purpose, the anti-reflection layer can have the same size as the diffractive structure or be larger (for example 5-10% larger).
Der Auskoppelbereich kann ferner eine Spiegelfläche, ein Prisma und/oder eine reflektive oder transmissive Fresnel-Struktur aufweisen. Diese Varianten können alternativ zur diffraktiven Struktur oder zusätzlich zur diffraktiven Struktur des Auskoppelbereiches vorgesehen sein. The decoupling area can also have a mirror surface, a prism and/or a reflective or transmissive Fresnel structure. These variants can be provided as an alternative to the diffractive structure or in addition to the diffractive structure of the output region.
Ferner wird ein Detektorsystem mit einem erfindungsgemäßen funktionalisierten Wellenleiter (einschließlich aller Weiterbildungen) bereitgestellt. Das Detektorsystem kann einen Detektor aufweisen, auf den der vom Auskoppelbereich umgelenkte Teil der Strahlung trifft. Der Detektor kann mit der Vorder- oder der Rückseite des Basiskörpers verbunden sein. Insbesondere kann eine direkte Verbindung vorliegen. Furthermore, a detector system with a functionalized waveguide according to the invention (including all further developments) is provided. The detector system can have a detector onto which the part of the radiation deflected by the decoupling area hits. The detector can be connected to the front or back of the base body. In particular, there may be a direct connection.
Das Detektorsystem kann insbesondere als Kamera ausgebildet sein, so dass eine Aufnahme (z.B. ein einzelnes Bild, mehrere Bilder oder ein Video) des Objektes durchgeführt werden kann. The detector system can in particular be designed as a camera, so that a recording (e.g. a single image, several images or a video) of the object can be carried out.
Ferner kann das Detektorsystem so ausgebildet sein, dass im Bereich zwischen dem Detektor und der Vorder- bzw. Rückseite mindestens ein optisch abbildendes Element angeordnet ist. Es ist auch möglich, dass der Bereich zwischen dem Detektor und der Vorder- bzw. Rückseite frei von abbildenden optischen Elementen ist. In anderen Worten trifft somit die vom Auskoppelbereich ausgekoppelte Strahlung auf den Detektor, ohne durch weitere optisch abbildende Elemente gelaufen zu sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn der Auskoppelbereich zusätzlich zur Umlenkung eine optisch abbildende Eigenschaft aufweist. Furthermore, the detector system can be designed such that at least one optically imaging element is arranged in the area between the detector and the front or back. It is also possible for the area between the detector and the front or back to be free of imaging optical elements. In other words, the radiation coupled out from the decoupling area hits the detector without having passed through further optically imaging elements. In this case, it is advantageous if the decoupling area has an optical imaging property in addition to the deflection.
Der funktionalisierte Wellenleiter kann so ausgebildet sein, dass er eine unendlich-unendlich- Abbildung durchführt. Es ist jedoch auch möglich, dass er eine endlich-unendlich-Abbildung, eine unendlich-endlich-Abbildung oder eine endlich-endlich-Abbildung durchführt. The functionalized waveguide can be designed to perform infinite-infinity imaging. However, it is also possible for it to perform a finite-infinity mapping, an infinite-finite mapping or a finite-finite mapping.
Das Detektorsystem kann natürlich auch so ausgebildet sein, dass zwischen dem Detektor und der Vorder- bzw. Rückseite noch mindestens ein optisch abbildendes Element angeordnet ist. Ferner wird ein Projektionssystem oder ein Bildschirm mit einem erfindungsgemäßen funktiona- lisierten Wellenleiter (einschließlich aller Weiterbildungen) bereitgestellt. Insbesondere kann der erfindungsgemäße funktionalisierten Wellenleiter z.B. mit der Rückseite des transparenten Basiskörpers auf einer Vorderseite eines Bildschirms angeordnet (z.B. mit dieser verbunden) sein, so dass vom Bildschirm über seine Vorderseite abzugebendes Licht zur Darstellung eines vorbestimmten Bildes über die Rückseite des Basiskörpers in diesen eintritt, bis zur Vorderseite des Basiskörpers läuft und über die Vorderseite des Basiskörpers austritt. Durch die Antireflexionsschicht wird z.B. der Teil des Lichts des Bildschirms, der auf die Antireflexionsschicht trifft, von dieser transmittiert, wodurch unerwünschtes Störlicht verhindert werden kann. The detector system can of course also be designed in such a way that at least one optically imaging element is arranged between the detector and the front or back. Furthermore, a projection system or a screen with a functionalized waveguide according to the invention (including all further developments) is provided. In particular, the functionalized waveguide according to the invention can, for example, be arranged with the back of the transparent base body on a front side of a screen (e.g. connected to it), so that light to be emitted from the screen via its front side enters the back of the base body via the back of the base body in order to display a predetermined image, runs up to the front of the base body and exits over the front of the base body. For example, the part of the light from the screen that hits the anti-reflection layer is transmitted through the anti-reflection layer, which can prevent unwanted stray light.
Das so gebildete System aus Wellenleiter und Bildschirm kann z.B. als ein Stand-alone Bildschirm (z.B. ein Bildschirm für einen Computer), als ein Laptop-Bildschirm, als ein Mobiltelefon, als ein Tablet, etc. ausgebildet sein. The system formed in this way from waveguide and screen can be designed, for example, as a stand-alone screen (e.g. a screen for a computer), as a laptop screen, as a mobile phone, as a tablet, etc.
Der Bildschirm kann so weitergebildet werden, dass das beschriebene Detektorsystem (insbesondere mit der beschriebenen Kamera-Funktionalität) vorgesehen ist. Damit kann das Objekt (z.B. eine auf den Bildschirm blickende Person) aufgenommen werden. Dies kann beispielsweise so realisiert werden, das eine auf den Bildschirm blickende Person so aufgenommen wird, das sie während z.B. einer Videotelefonie (oder Videokonferenz) der auf dem Bildschirm dargestellten Person, mit der die Videotelefonie durchgeführt wird, in die Augen blickt, sodass ein natürlicher Eindruck bei der Videotelefonie entsteht. Wesentlich dafür ist, dass die Aufnahmerichtung der Kamera z.B. senkrecht zur Vorderseite des Bildschirms ist, was mit dem erfindungsgemäßen Bildschirm aufgrund des funktionalisierten Wellenleiters möglich ist. Dies ist vorteilhaft zu bekannten Lösungen, bei denen die Kamera am Rand des Bildschirms oder im Bildschirmrahmen angeordnet ist, wodurch eine auf den Bildschirm blickende Person schräg von oben, von unten oder von der Seite aufgenommen wird. Dadurch tritt der bekannte Effekt auf, dass die aufgenommene Person scheinbar an einem vorbeiblickt. The screen can be developed in such a way that the detector system described (in particular with the camera functionality described) is provided. This allows the object (e.g. a person looking at the screen) to be recorded. This can be realized, for example, by recording a person looking at the screen looking into the eyes of the person shown on the screen with whom the video call is being carried out, for example during a video call (or video conference), so that a natural Impression created during video telephony. It is essential for this that the recording direction of the camera is, for example, perpendicular to the front of the screen, which is possible with the screen according to the invention due to the functionalized waveguide. This is advantageous compared to known solutions in which the camera is arranged on the edge of the screen or in the screen frame, whereby a person looking at the screen is recorded at an angle from above, below or from the side. This creates the well-known effect that the person being recorded appears to look past you.
Im Bereich des Auskoppelbereiches bzw -abschnitts kann der Bildschirm z.B. keine LCD-Elemente (oder sonstigen bilderzeugenden Elemente) aufweisen oder ist beispielsweise transparent ausgebildet. Insbesondere kann der Auskoppelbereich bzw -abschnitt in einem Bereich liegen, in dem keine Bildinformation durch den Bildschirm erzeugt wird. Auch ist es möglich, dass im Bereich Auskoppelbereiches bzw -abschnitts kein Teil des Bildschirms ausgebildet ist.In the area of the decoupling area or section, the screen can, for example, have no LCD elements (or other image-generating elements) or is, for example, transparent. In particular, the decoupling area or section can be in an area in which no image information is generated by the screen. It is also possible that no part of the screen is formed in the area of the output area or section.
Dadurch kann z.B. sichergestellt werden, dass der vom Auskoppelbereich umgelenkte Teil der eingekoppelten Strahlung auf den Detektor trifft. 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. This makes it possible, for example, to ensure that the part of the coupled-in radiation that is deflected by the decoupling area hits the detector. It is understood that the features mentioned above and those to be explained below can be used not only in the combinations specified, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
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: The invention will be explained in more detail below using exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings, which also reveal features essential to the invention. These embodiments are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting. For example, a description of an embodiment including a plurality of elements or components should not be construed to mean that all of these elements or components are necessary for implementation. Rather, other embodiments may also contain alternative elements and components, fewer elements or components, or additional elements or components. Elements or components of different embodiments may be combined with one another unless otherwise specified. Modifications and variations described for one of the embodiments may also be applicable to other embodiments. To avoid repetition, the same or corresponding elements in different figures are designated with the same reference numerals and are not explained more than once. Of the figures show:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Detektorsystems; 1 is a side view of an embodiment of a detector system according to the invention;
Fig. 2 eine Draufsicht des Wellenleiters 1 von Fig. 1 ; FIG. 2 is a top view of the waveguide 1 from FIG. 1;
Fig. 3 eine schematische Darstellung der spektral aufgelösten, winkelabhängigen Ablenkeffizienz des transmissiven Volumenhologramms des Einkoppelbereiches 4; 3 shows a schematic representation of the spectrally resolved, angle-dependent deflection efficiency of the transmissive volume hologram of the coupling region 4;
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Ablenkeffizienz für drei unterschiedliche Einfallswinkel in Abhängigkeit der Wellenlänge; 4 shows a schematic representation of the deflection efficiency for three different angles of incidence depending on the wavelength;
Fig. 5 eine Seitenansicht eines Detektorsystems mit einem Wellenleiter ohne Antireflexionsschicht; 5 shows a side view of a detector system with a waveguide without an anti-reflection layer;
Fig. 6 eine schematisch vergrößerte Darstellung des Einkoppelbereiches der Seitenansicht von Fig. 5; Fig. 6 is a schematic enlarged representation of the coupling area of the side view of Fig. 5;
Fig. 7 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Detektorsystems; 7 shows a side view of a further embodiment of the detector system according to the invention;
Fig. 8 eine Seitenansicht eines Detektorsystems mit einem Wellenleiter ohne Antireflexionsschicht; 8 is a side view of a detector system with a waveguide without an anti-reflection layer;
Fig. 9 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Detektorsystems, und Fig. 10 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Detektorsystems. 9 shows a side view of a further embodiment of the detector system according to the invention, and Fig. 10 is a side view of a further embodiment of the detector system according to the invention.
Die Ansichten gemäß Fig. 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wellenleiters 1 zusammen mit einem Detektorsystem 2, um eine Kamera 3 zu realisieren. The views according to FIGS. 1 and 2 show an embodiment of the waveguide 1 according to the invention together with a detector system 2 in order to realize a camera 3.
Der Wellenleiter 1 umfasst dazu einen Einkoppelbereich 4 sowie einen davon in einer ersten Richtung (hier entlang der y-Achse) beabstandeten Auskoppelbereich 5 und kann als planparallelen Platte 6 mit einer planen Vorderseite 7 und einer planen Rückseite 8 ausgebildet sein. Die planparallele Platte 6, die auch als Basiskörper 6 bezeichnet werden kann, ist aus einem transparenten Material, wie zum Beispiel Glas oder Kunststoff, gebildet. For this purpose, the waveguide 1 comprises a coupling-in region 4 and a coupling-out region 5 spaced therefrom in a first direction (here along the y-axis) and can be designed as a plane-parallel plate 6 with a flat front side 7 and a flat back side 8. The plane-parallel plate 6, which can also be referred to as the base body 6, is formed from a transparent material, such as glass or plastic.
Das Detektorsystem 2 und der untere Teil der Platte 6 mit dem Auskoppelbereich 5 können in einem nur in Fig. 1 schematisch dargestellten Gehäuse G angeordnet sein, so dass für einen Benutzer auf den ersten Blick nicht erkennbar ist, dass es sich um eine Kamera 3 handelt. Im Gehäuse kann eine Steuereinheit S vorgesehen sein, die die Durchführung einer Aufnahme steuern kann, und beispielsweise einen Prozessor P und einen Speicher M aufweist. The detector system 2 and the lower part of the plate 6 with the decoupling area 5 can be arranged in a housing G, which is only shown schematically in FIG. 1, so that it is not obvious to a user at first glance that it is a camera 3 . A control unit S can be provided in the housing, which can control the execution of a recording and, for example, has a processor P and a memory M.
Mit der Kamera 3 kann ein Objekt 9 in der Art und Weise abgebildet werden, dass vom Objekt 9 ausgehende Lichtbündel (es ist stellvertretend ein Lichtstrahl L1 eingezeichnet) über die Vorderseite 7 in die Platte 6 eintreten und vom Einkoppelbereich 4 so umgelenkt werden, dass sie unter einem solchen Winkel auf die Rückseite 8 treffen, dass interne Totalreflexion stattfindet. Somit werden die Lichtbündel L1 durch interne Totalreflexion an der Vorderseite 7 und Rückseite 8 bis zum Auskoppelbereich 5 geführt, der eine Umlenkung in Richtung zur Rückseite 8 bewirkt, so dass die Lichtbündel L1 über die Rückseite 8 aus der Platte 6 austreten. Natürlich ist es auch möglich, die Vorder- und Rückseite 7, 8 mit einer reflektiven oder teilreflektiven Beschichtung (in Fig. 1 und 2 nicht gezeigt) zu beschichten, so dass die Führung der Lichtbündel in der Platte 6 vom Ein- zum Auskoppelbereich 4, 5 durch Reflexionen an der reflektiven oder teilreflektiven Beschichtung erfolgt. With the camera 3, an object 9 can be imaged in such a way that light beams emanating from the object 9 (a light beam L1 is shown as a representative) enter the plate 6 via the front 7 and are redirected by the coupling area 4 in such a way that they hit the back 8 at such an angle that total internal reflection takes place. Thus, the light bundles L1 are guided by internal total reflection on the front 7 and back 8 to the decoupling area 5, which causes a deflection towards the back 8, so that the light bundles L1 emerge from the plate 6 via the back 8. Of course, it is also possible to coat the front and back sides 7, 8 with a reflective or partially reflective coating (not shown in FIGS. 1 and 2), so that the guidance of the light bundles in the plate 6 from the input to the output area 4, 5 occurs through reflections on the reflective or partially reflective coating.
Mittels eines Objektives 10 des Detektorsystems 2 werden die Lichtbündel L1 dann auf einen Detektor 11 des Detektorsystems 2 fokussiert, so dass mittels des Detektors 11 das gewünschte Bild des Objektes 9 aufgenommen werden kann. In Fig. 1 ist die Darstellung bezüglich der Abbildungseigenschaften des Objektives 10 rein schematisch. Das Detektorsystem 2 kann auch so ausgebildet sein, dass kein Objektiv 10 benötigt wird. Es ist beispielsweise möglich, dass der Auskoppelbereich 5 eine gewünschte abbildende Funktion (zusätzlich zur Strahlumlenkung) bereitstellt. Der Einkoppelbereich 4 kann z.B. ein transmissives Volumenhologramm 12 aufweisen, das eine einfallswinkelabhängige Wellenlängenselektivität aufweist, so dass es für einen großen Winkel- und Wellenlängenbereich eine hohe Transparenz besitzt. Das bedeutet, dass nur ein Teil der vom Objekt 9 ausgehenden und auf den Einkoppelbereich 4 (bzw. auf das transmissive Volumenhologramm 12) treffenden Lichtbündel L1 in der beschriebenen Art und Weise umgelenkt werden. Andere Lichtbündel vom Objekt 9 propagieren durch den Einkoppelbereich 4 (bzw. durch das transmissive Volumenhologramm 12) und treten über die Rückseite 8 aus der Platte 6 aus. Somit kann der Einkoppelbereich 4 als teiltransparent bezeichnet werden. Using a lens 10 of the detector system 2, the light bundles L1 are then focused onto a detector 11 of the detector system 2, so that the desired image of the object 9 can be recorded using the detector 11. In Fig. 1, the representation of the imaging properties of the lens 10 is purely schematic. The detector system 2 can also be designed so that no lens 10 is required. It is possible, for example, for the decoupling area 5 to provide a desired imaging function (in addition to beam deflection). The coupling region 4 can, for example, have a transmissive volume hologram 12, which has a wavelength selectivity that is dependent on the angle of incidence, so that it has a high level of transparency over a large angle and wavelength range. This means that only a portion of the light beams L1 emanating from the object 9 and striking the coupling region 4 (or the transmissive volume hologram 12) are redirected in the manner described. Other light bundles from the object 9 propagate through the coupling area 4 (or through the transmissive volume hologram 12) and emerge from the plate 6 via the back 8. The coupling area 4 can therefore be described as partially transparent.
In Fig. 3 ist schematisch die spektral aufgelöste, winkelabhängige Ablenkeffizienz für das transmissive Volumenhologramm 12 des Einkoppelbereiches 4 in Abhängigkeit des Einfallswinkels (in der y-z-Ebene) des entsprechenden Lichtbündels dargestellt, wobei entlang der x-Achse die Wellenlänge in pm und entlang der y-Achse der Einfallswinkel in ° aufgetragen ist. In Fig. 4 ist die Ablenkeffizienz für die Einfallswinkel + 20°, 0° und - 20° dargestellt, wobei die Wellenlänge in nm entlang der x-Achse und die Effizienz entlang der y-Achse aufgetragen ist. 3 shows schematically the spectrally resolved, angle-dependent deflection efficiency for the transmissive volume hologram 12 of the coupling region 4 as a function of the angle of incidence (in the y-z plane) of the corresponding light bundle, with the wavelength in pm along the x-axis and the wavelength along the y -Axis the angle of incidence is plotted in °. 4 shows the deflection efficiency for the angles of incidence + 20°, 0° and - 20°, with the wavelength in nm plotted along the x-axis and the efficiency plotted along the y-axis.
Aus Fig. 3 und 4 kann entnommen werden, dass das transmissive Volumenhologramm 12 des Einkoppelbereiches 4 für einen Einfallswinkel von -20° Strahlung aus dem Spektralbereich von 392 nm bis 398 nm (Azentrai = 395 nm ± 3 nm) mit hoher Effizienz ablenkt und somit in die planparallele Platte 6 einkoppelt. Für Einfallswinkel von 0° liegt die hohe Effizienz für den Spektralbereich von 528 nm bis 536 nm (Azentrai = 532 nm ± 4 nm) vor und für den Einfallswinkel von +20° liegt eine hohe Einkoppeleffizienz für den Spektralbereich von 600 nm bis 610 nm (Azentrai = 605 nm ± 5 nm). From Fig. 3 and 4 it can be seen that the transmissive volume hologram 12 of the coupling area 4 deflects radiation from the spectral range from 392 nm to 398 nm (Azentrai = 395 nm ± 3 nm) with high efficiency for an angle of incidence of -20 ° and thus coupled into the plane-parallel plate 6. For an angle of incidence of 0° there is a high efficiency for the spectral range from 528 nm to 536 nm (Azentrai = 532 nm ± 4 nm) and for an angle of incidence of +20° there is a high coupling efficiency for the spectral range from 600 nm to 610 nm ( Azentrai = 605 nm ± 5 nm).
Der Einkoppelbereich 4 weist zusätzlich eine Antireflexionschicht 13 (Fig. 1 und 2) auf, die so ausgelegt ist, dass sie Lichtbündel (es ist stellvertretend ein Lichtstrahl L2 eingezeichnet), die z.B. vom Objekt 9 stammen und zu einem unerwünschten Geisterbild am Detektor 11 führen würden, transmittiert, so dass sie über die Rückseite 8 aus der Platte 6 austreten und daher nicht auf den Detektor 11 treffen können. Ohne die Antireflexionschicht 13 würde ein Teil der Lichtbündel L2 an der Grenzfläche Rückseite 8 - Luft in Richtung zur Vorderseite 7 zurückreflektiert werden, wie schematisch in Fig. 5 dargestellt ist. Zur Vereinfachung der Darstellung ist in Fig. 5 der zurückreflektierte Teil der Lichtbündel in y-Richtung versetzt eingezeichnet. The coupling area 4 additionally has an anti-reflection layer 13 (FIGS. 1 and 2), which is designed in such a way that it emits light beams (a light beam L2 is shown as a representative), which come from the object 9, for example, and lead to an undesirable ghost image on the detector 11 would be transmitted, so that they emerge from the plate 6 via the back 8 and therefore cannot hit the detector 11. Without the anti-reflection layer 13, part of the light bundles L2 would be reflected back towards the front side 7 at the back side 8 - air interface, as shown schematically in FIG. 5. To simplify the illustration, the back-reflected part of the light bundle is shown offset in the y-direction in FIG.
Von diesem zurückreflektierten Teil der Lichtbündel L2, der bei der Ausbildung des Wellenleiters in Fig. 5 auf das Volumenhologramm 12 trifft, wird ein gewisser Anteil an der Grenzfläche Luft- Vorderseite 7 reflektiert und vom Volumenhologramm 12 umgelenkt, wie in Fig. 6 schematisch eingezeichnet ist. Dieser umgelenkte Teil der Lichtbündel L2 wird dann in gleicher Weise wie der umgelenkte Teil der Lichtbündel L1 bis zum Auskoppelabschnitt 5 geführt und ausgekoppelt, so dass ein unerwünschtes Geisterbild erzeugt wird. From this back-reflected part of the light bundle L2, which hits the volume hologram 12 during the formation of the waveguide in FIG. 5, a certain proportion is reflected at the air-front interface 7 and redirected by the volume hologram 12, as shown schematically in FIG . This deflected part of the light bundle L2 is then in the same way how the deflected part of the light bundle L1 is guided to the decoupling section 5 and decoupled, so that an undesirable ghost image is generated.
In Fig. 6 ist schematisch vergrößert für ein Objekt 9‘ dargestellt, wie es zu dem unerwünschten Geisterbild kommen kann. Lichtstrahlen L2i und L2z durchlaufen das Volumenhologramm 12 (ohne abgelenkt zu werden), werden an der Grenzfläche Luft-Rückseite 8 reflektiert (es wird ein erstes virtuelle Bild 9h durch die Reflexion an der Grenzfläche Luft-Rückseite 8 erzeugt), durchlaufen erneut das Volumenhologramm 12, werden an der Grenzfläche Luft-Vorderseite 7 reflektiert (es wird ein zweites virtuelle Bild 9‘2 durch die Reflexion an der Grenzfläche Luft-Vorderseite 7 erzeugt) und werden dann vom Volumenhologramm 12 so umgelenkt, dass sie in der Platte 6 zum Auskoppelbereich 5 geführt werden. Diese Lichtstrahlen L2i und L2z erzeugen somit ein zweites virtuelle Bild 9‘2, das als Geisterbild um den doppelten Abstand d von Vorderseite 7 zu Rückseite 8 vom Objekt 9‘ versetzt erscheint. 6 shows, schematically enlarged, how the undesired ghost image can occur for an object 9'. Light rays L2i and L2z pass through the volume hologram 12 (without being deflected), are reflected at the air-back interface 8 (a first virtual image 9h is generated by the reflection at the air-back interface 8), and pass through the volume hologram 12 again , are reflected at the air-front interface 7 (a second virtual image 9'2 is generated by the reflection at the air-front interface 7) and are then deflected by the volume hologram 12 so that they are in the plate 6 to the decoupling area 5 be guided. These light rays L2i and L2z thus generate a second virtual image 9'2, which appears as a ghost image offset from the object 9' by twice the distance d from the front 7 to the back 8.
Durch das Vorsehen der Antireflexionschicht 13 gemäß Figuren 1 und 2 wird ein solches unerwünschtes Geisterbild stark reduziert, da mittels der Antireflexionsschicht 13 (Fig. 1 ) die Lichtstrahlen L2, L2i und L22 transmittiert und somit nicht mehr an der Grenzfläche Luft-Rückseite 8 reflektiert werden. By providing the anti-reflection layer 13 according to Figures 1 and 2, such an undesirable ghost image is greatly reduced, since the light rays L2, L2i and L22 are transmitted by means of the anti-reflection layer 13 (FIG. 1) and are therefore no longer reflected at the air-back interface 8 .
In Fig. 7 ist eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 gezeigt. Bei der Ausführungsform von Fig. 7 ist eine Antireflexionschicht 14 auf der Vorderseite 7 vor dem Volumenhologramm 12 ausgebildet. Damit werden unerwünschte Geisterbilder verhindert, die von Lichtbündeln (es ist stellvertretend ein Lichtstrahl L3 eingezeichnet) stammen können, die über die Rückseite 8 in die Platte 6 eintreten und durch das Volumenhologramm 12 laufen. Ein Teil dieser Lichtbündel würde dann an der Grenzfläche Vorderseite 7 - Luft reflektiert werden (wie in Fig. 8 schematisch dargestellt ist) und wiederum auf das Volumenhologramm 12 treffen, das einen Teil davon in der in Fig. 8 gezeigten Art umlenken würde, wodurch dieses Licht in der Platte 6 bis zum Auskoppelabschnitt 5 geführt werden und mittels des Auskoppelabschnitt 5 ausgekoppelt werden und zu dem unerwünschten Geisterbild führen würde. Aufgrund der Antireflexionschicht 14 auf der Vorderseite 7 werden die Lichtbündel L3 jedoch transmittiert (Fig. 7), so dass solche Geisterbilder verhindert werden können. 7 shows a modification of the embodiment according to FIGS. 1 and 2. In the embodiment of FIG. 7, an anti-reflection layer 14 is formed on the front side 7 in front of the volume hologram 12. This prevents unwanted ghost images that can come from light beams (a light beam L3 is shown as a representative) that enter the plate 6 via the back 8 and run through the volume hologram 12. A part of these light bundles would then be reflected at the front surface 7 - air (as shown schematically in FIG. 8) and in turn hit the volume hologram 12, which would redirect part of it in the manner shown in FIG. 8, whereby this Light in the plate 6 would be guided to the coupling-out section 5 and would be coupled out by means of the coupling-out section 5 and would lead to the undesirable ghost image. However, due to the anti-reflection layer 14 on the front 7, the light bundles L3 are transmitted (FIG. 7), so that such ghost images can be prevented.
Bei der in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wellenleiters 2 ist dieser auf einem Bildschirm 20 aufgebracht, der in einem Gehäuse 21 sitzt, in dem ebenfalls das Detektorsystem 2 aufgenommen ist. Das so gebildete System kann z.B. als ein Stand-alone Bildschirm (z.B. ein Bildschirm für einen Computer), ein Laptop-Bildschirm, ein Mobiltelefon, ein Tablet, etc. ausgebildet sein. Die Darstellung in Fig. 9 ist rein schematisch und insbesondere nicht maßstabstreu. Die Rückseite 8 des Basiskörpers 6 ist mit einer Vorderseite 22 des Bildschirms 20 verbunden (z.B. verklebt), so dass das vom Bildschirm 20 über seine Vorderseite 22 abgegebene Licht (L3, L4) zur Erzeugung eines vorbestimmten Bildes auf dem Bildschirm 20 durch die Rückseite 8 in den transparenten Basiskörper 6 eintritt, in diesem bis zur Vorderseite 7 läuft und über die Vorderseite 7 austritt, so dass ein Betrachter das vom Bildschirm 20 erzeugte Bild wahrnehmen kann. Dieses vom Bildschirm 20 abgegebene Licht L3, L4 könnte z.B. im Bereich des Einkoppelbereiches 4 zu unerwünschtem Störlicht führen. Da jedoch die Antireflexionsschicht 14 vorgesehen ist, werden die evtl, zur Störlicht führenden Lichtstrahlen L3 transmittiert und treten somit über die Vorderseite 7 aus dem Basiskörper 6 aus. Somit führt das vom Bildschirm 20 abgegebene Licht zu keinem unerwünschten Störlicht und es kommt zu keiner unerwünschten reduzierten Helligkeit im vom Bildschirm 20 erzeugten Bild im Bereich des Einkoppelbereiches 4. In the embodiment of the waveguide 2 according to the invention shown in FIG. 9, this is applied to a screen 20 which sits in a housing 21 in which the detector system 2 is also accommodated. The system formed in this way can be designed, for example, as a stand-alone screen (eg a screen for a computer), a laptop screen, a mobile phone, a tablet, etc. The representation in Fig. 9 is purely schematic and in particular not true to scale. The back side 8 of the base body 6 is connected (for example glued) to a front side 22 of the screen 20, so that the light (L3, L4) emitted by the screen 20 via its front side 22 is transmitted through the back side 8 to produce a predetermined image on the screen 20 enters the transparent base body 6, runs in this to the front 7 and exits via the front 7, so that a viewer can perceive the image generated by the screen 20. This light L3, L4 emitted by the screen 20 could, for example, lead to undesirable stray light in the area of the coupling-in area 4. However, since the anti-reflection layer 14 is provided, any light rays L3 that may lead to stray light are transmitted and thus emerge from the base body 6 via the front side 7. Thus, the light emitted by the screen 20 does not lead to any undesirable stray light and there is no undesirable reduced brightness in the image generated by the screen 20 in the area of the coupling area 4.
Im Bereich des Auskoppelabschnitts 5 weist der Bildschirm 20 z.B. keine LCD-Elemente auf o- der ist beispielsweise transparent, damit die vom Auskoppelabschnitt 5 umgelenkten Lichtbündel L1 vom Objektiv 10 auf den Detektor 1 1 fokussiert werden können. So kann der Auskoppelabschnitt 5 in einem Bereich liegen, in dem keine Bildinformation durch den Bildschirm 20 erzeugt wird (dazu ist anzumerken, dass die Darstellung in Fig. 9 schematisch und nicht maßstabstreu ist). In the area of the decoupling section 5, the screen 20 has, for example, no LCD elements or is, for example, transparent, so that the light bundles L1 deflected by the decoupling section 5 can be focused by the lens 10 onto the detector 11. The decoupling section 5 can thus be located in an area in which no image information is generated by the screen 20 (it should be noted that the representation in FIG. 9 is schematic and not true to scale).
In Fig. 10 ist eine Abwandlung der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2, bei zusätzlich zur Antireflexionschicht 13 eine Antireflexionschicht 14 gemäß Fig. 4 vorgesehen ist, so dass eine Unterdrückung von unerwünschten Geisterbilder aufgrund von Lichtbündeln L2 und L3 verhindert werden kann. 10 shows a modification of the embodiment according to FIGS. 1 and 2, in which an anti-reflection layer 14 according to FIG. 4 is provided in addition to the anti-reflection layer 13, so that suppression of undesirable ghost images due to light bundles L2 and L3 can be prevented.
Die in Fig. 1 , 2, 7, 9 und 10 gezeigten Lichtbündel L2, L3 treffen jeweils senkrecht auf die Vorderseite 7 bzw. Rückseite 8. Natürlich können die Antireflexionsschichten 13, 14 für einen vorbestimmten Einfallswinkelbereich der Lichtbündel L2, L3 ausgelegt sein. Dieser vorbestimmte Einfallswinkelbereich kann beispielsweise 80°-100° betragen. Unter dem Einfallswinkel wird hier insbesondere der Winkel des Lichtbündels L2 zum Lot auf die Vorderseite (also 0° in Fig .1 ) bzw. der Winkel des Lichtbündels L3 zum Lot auf die Rückseite (also 0° in Fig. 7) in der jeweiligen y-z-Ebene (nachfolgend auch zweite Ebene genannt) verstanden. Der Einfallswinkelbereich in der x-z-Ebene (nachfolgend auch erste Ebene genannt) kann gleich groß (dann liegt ein rotationssymmetrischer Einfallswinkelbereich vor) oder größer als der Einfallswinkelbereich in der y- z-Ebene sein, wobei ein Verhältnis von nicht größer als 2:1 oder 3:2 vorliegen kann. Der vorbestimmte Einfallswinkelbereich ist bevorzugt symmetrisch zum jeweiligen Lot, so dass bei einem vorbestimmten Einfallswinkelbereich von z.B. 80° der Bereich von -40° bis 40° abgedeckt ist. Der Wellenleiter 1 gemäß Fig. 1 , 2, 7, 9 und 10 kann so ausgebildet sein, dass weder der Einkoppelbereich 4 noch der Auskoppelbereich 5 eine abbildende Funktion aufweist. In diesem Fall liegt eine Unendlich-Unendlich-Konfiguration des Wellenleiters 1 vor. Man kann auch sagen, dass der Wellenleiter 1 eine Unendlich-Unendlich-Abbildung durchführt. Der Detektor 11 kann zum Beispiel ein CCD-Detektor oder ein CMOS-Detektor sein. The light bundles L2, L3 shown in FIGS. 1, 2, 7, 9 and 10 each strike the front side 7 and back side 8 perpendicularly. Of course, the anti-reflection layers 13, 14 can be designed for a predetermined angle of incidence range of the light bundles L2, L3. This predetermined angle of incidence range can be, for example, 80°-100°. In particular, under the angle of incidence, the angle of the light beam L2 becomes the plumb line to the front (i.e. 0° in Fig. 1) or the angle of the light beam L3 becomes the plumb line to the back (i.e. 0° in Fig. 7) in the respective yz level (hereinafter also referred to as the second level). The angle of incidence range in the xz plane (hereinafter also referred to as the first plane) can be the same size (then there is a rotationally symmetrical angle of incidence range) or larger than the angle of incidence range in the yz plane, with a ratio of not greater than 2:1 or 3:2 can be present. The predetermined angle of incidence range is preferably symmetrical to the respective perpendicular, so that with a predetermined angle of incidence range of, for example, 80°, the range from -40° to 40° is covered. The waveguide 1 according to FIGS. 1, 2, 7, 9 and 10 can be designed such that neither the coupling-in region 4 nor the coupling-out region 5 has an imaging function. In this case, the waveguide 1 has an infinite-infinity configuration. One can also say that the waveguide 1 performs an infinite-infinity mapping. The detector 11 can be, for example, a CCD detector or a CMOS detector.
Da der Einkoppelbereich 4 das transmissives Volumenhologramm 12 aufweist, führt die Einkopplung mittels des transmissiven Volumenhologramms 12 zu einer Dispersion innerhalb des eingekoppelten Spektralbereiches für jeden Winkel. Wenn der Auskoppelbereich 5 ein in gleicher Weise ausgebildetes transmissives Volumenhologramm wie der Einkoppelbereich 4 aufweist, wird die durch den Einkoppelbereich 4 bedingte Dispersion kompensiert und alle spektralen Anteile werden wieder in den entsprechenden Winkel abgelenkt. Since the coupling region 4 has the transmissive volume hologram 12, the coupling by means of the transmissive volume hologram 12 leads to a dispersion within the coupled spectral range for every angle. If the coupling-out area 5 has a transmissive volume hologram designed in the same way as the coupling-in area 4, the dispersion caused by the coupling-in area 4 is compensated for and all spectral components are deflected again into the corresponding angle.
Alternativ zur beschriebenen Unendlich-Unendlich-Konfiguration des Wellenleiters 1 kann der Einkoppelbereich 4 und/oder der Auskoppelbereich 5 zum Beispiel eine abbildende Funktion in Form einer Linsenfunktion oder Hohlspiegelfunktion aufweisen. Dadurch können Endlich-Unendlich-, Unendlich-Endlich- oder Endlich-Endlich-Abbildungskonfigurationen mittels des Wellenleiters 1 realisiert werden. Bei dem Einkoppelbereich 4 kann dies beispielsweise dazu genutzt werden, um ein Objekt 9 aufzunehmen, das so nah an dem Wellenleiter 1 positioniert ist, das optisch nicht mehr von einem unendlich weit entfernten Objekt ausgegangen werden kann. Beim Auskoppelbereich 5 ermöglicht eine Implementierung einer solchen Linsen- oder Hohlspiegelfunktion, das ausgekoppelte Winkelspektrum gleich in eine Ortsverteilung in der Brennebene dieser implementierten Linsen- oder Spiegelfunktion zu überführen. In diesem Fall kann das Objektiv 10 zum Beispiel weggelassen werden. In diesem Fall kann man sagen, dass das Detektorsystem 2 den Detektor 11 sowie die Linsen- und/oder Hohlspiegelfunktion des Auskoppelbereiches 5 aufweist. Da das Objektiv 10 entfallen kann, kann der Detektor 11 beispielsweise direkt auf der Rückseite 8 des Wellenleiters 1 positioniert und/oder befestigt werden, wodurch ein sehr hoher Integrationsgrad, ein minimales Volumen und eine hohe Robustheit realisiert werden kann. As an alternative to the described infinite-infinity configuration of the waveguide 1, the coupling-in region 4 and/or the coupling-out region 5 can, for example, have an imaging function in the form of a lens function or concave mirror function. As a result, finite-infinity, infinite-finite or finite-finite imaging configurations can be realized using the waveguide 1. In the coupling area 4, this can be used, for example, to record an object 9 that is positioned so close to the waveguide 1 that it can no longer be optically assumed to be an infinitely distant object. In the decoupling region 5, an implementation of such a lens or concave mirror function makes it possible to convert the decoupled angular spectrum into a spatial distribution in the focal plane of this implemented lens or mirror function. In this case, the lens 10 can be omitted, for example. In this case one can say that the detector system 2 has the detector 11 as well as the lens and/or concave mirror function of the decoupling area 5. Since the lens 10 can be omitted, the detector 11 can be positioned and/or attached, for example, directly on the back 8 of the waveguide 1, whereby a very high degree of integration, a minimal volume and a high level of robustness can be achieved.
Die beschriebenen reflektiven Volumenhologramme für den Einkoppelbereich 4 und den Auskoppelbereich 5 können beispielsweise so hergestellt werden, dass ein fotosensitives volumenholographische Material 12, das in den Wellenleiter 1 integriert ist, mit einer Referenzwelle mit der Wellenlänge von 532 nm, die unter einem Einfallswinkel von 0° auf die Vorderseite 7 einfällt und einer Signalwelle mit der gleichen Wellenlänge, die unter einem Einfallswinkel von 60° auf die Rückseite 8 einfällt, belichtet wird, wobei die Referenzwelle und die Signalwelle vom selben Laser stammen, so dass ein Interferenzfeld bzw. Interferenzvolumen über das fotosensitive volumenholographische Material entsteht und sich dort entsprechende Brechzahlmodifikationen ausbilden können. Als fotosensitive volumenholographische Materialen können fotosensitive Gläser, Dichromat- Gelatinen oder Fotopolymere verwendet werden. Diese können zum Beispiel auf eine PC-Folie (Polycarbonat-Folie) aufgebracht und dort entsprechend belichtet werden. Die Folie kann dann auf ein Substrat für den Wellenleiter 1 laminiert werden, um den Wellenleiter 1 herzustellen. Dabei kann die Folie beispielsweise nur in dem Bereich des Einkoppelbereiches 4 und des Aus- koppelbereiches 5 laminiert werden. Alternativ ist eine vollflächige Lamination über die gesamte Wellenleiterfläche möglich, wobei leidglich in die Ein- und Auskoppelbereiche die entsprechende Ein- und Auskoppelfunktion einbelichtet wird. Zum Schutz der Volumenhologramme ist es sinnvoll, ein weiteres Substrat auf das auflaminierte Volumenhologramm aufzubringen. Somit wird ein Schichtstapel mit folgendem prinzipiellen Aufbau realisiert: transparentes Substrat, Kitt- bzw. Kleberschicht, Volumenhologramm, Kitt- bzw. Kleberschicht, transparentes Substrat. The described reflective volume holograms for the coupling-in region 4 and the coupling-out region 5 can, for example, be produced in such a way that a photosensitive volume holographic material 12, which is integrated into the waveguide 1, is exposed to a reference wave with a wavelength of 532 nm, which is at an angle of incidence of 0 ° incident on the front side 7 and exposed to a signal wave with the same wavelength, which is incident on the back side 8 at an angle of incidence of 60°, the reference wave and the signal wave coming from the same Lasers come from so that an interference field or interference volume is created via the photosensitive volume holographic material and corresponding refractive index modifications can form there. Photosensitive glasses, dichromate gelatins or photopolymers can be used as photosensitive volume holographic materials. These can, for example, be applied to a PC film (polycarbonate film) and exposed accordingly. The film can then be laminated onto a substrate for the waveguide 1 to produce the waveguide 1. The film can, for example, only be laminated in the area of the coupling-in area 4 and the coupling-out area 5. Alternatively, full-surface lamination over the entire waveguide surface is possible, with the corresponding coupling-in and coupling-out functions simply being exposed in the coupling-in and coupling-out areas. To protect the volume holograms, it makes sense to apply another substrate to the laminated volume hologram. A layer stack with the following basic structure is thus realized: transparent substrate, putty or adhesive layer, volume hologram, putty or adhesive layer, transparent substrate.

Claims

Patentansprüche Funktionalisierter Wellenleiter, wobei der Wellenleiter (1 ) einen transparenten Basiskörper (6) mit einer Vorderseite (7) und einer Rückseite (8) aufweist, wobei der Basiskörper (6) einen Einkoppelbereich (4) und einen davon in einer ersten Richtung beabstandeten Auskoppelbereich (5) aufweist, wobei der Einkoppelbereich (4) eine diffraktive Struktur (12) umfasst, die von einem Objekt (9) kommende und auf sie treffende Strahlung (L1 ) mindestens einen Teil so umlenkt, dass der umgelenkte Teil als eingekoppelte Strahlung im Basiskörper (6) durch Reflexionen bis zum Auskoppelbereich (5) propagiert und auf den Auskoppelbereich (5) trifft, der von der auf ihn treffenden eingekoppelten Strahlung mindestens einen Teil so umlenkt, dass der umgelenkte Teil aus dem Basiskörper (6) austritt, wobei an der Vorderseite (7) und/oder Rückseite (8) eine Antireflexionsschicht (13, 14) ausgebildet ist, die Störstrahlung, die erst nach eine Reflexion an der Vorderseite (7) und/oder Rückseite (8) auf die diffraktive Struktur (12) treffen würde, an der Vorderseite (7) und/oder Rückseite (8) transmittiert und somit die Reflexion an der Vorderseite (7) und/oder Rückseite (8) unterdrückt. Wellenleiter nach Anspruch 1 , wobei eine erste Antireflexionsschicht (13, 14) auf der Vorderseite (7) ausgebildet ist. Wellenleiter nach Anspruch 1 oder 2, wobei eine zweite Antireflexionsschicht (13, 14) auf der Rückseite (8) ausgebildet ist. Wellenleiter nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Antireflexionsschicht(en) (13, 14) die diffraktive Struktur (12) vollständig überdeckt/überdecken. Wellenleiter nach einem der obigen Ansprüche, wobei die erste Antireflexionsschicht (13, 14) und/oder die zweite Antireflexionsschicht (13, 14) so ausgebildet sind/ist, die vom zu detektierenden Objekt (9) kommende Strahlung (L1 ) zu transmittieren. 6. Wellenleiter nach einem der obigen Ansprüche, wobei die diffraktive Struktur (12) als transmissives oder reflektives Volumenhologramm ausgebildet ist. Claims Functionalized waveguide, wherein the waveguide (1) has a transparent base body (6) with a front (7) and a back (8), the base body (6) having a coupling-in region (4) and a coupling-out region spaced therefrom in a first direction (5), wherein the coupling region (4) comprises a diffractive structure (12) which deflects at least a part of the radiation (L1) coming from an object (9) and striking it in such a way that the deflected part appears as coupled radiation in the base body (6) propagated by reflections to the decoupling area (5) and hits the decoupling area (5), which deflects at least part of the coupled-in radiation hitting it in such a way that the deflected part emerges from the base body (6), whereby at the An anti-reflection layer (13, 14) is formed on the front (7) and/or back (8), the interference radiation which only hits the diffractive structure (12) after a reflection on the front (7) and/or back (8). would be transmitted on the front (7) and/or back (8) and thus the reflection on the front (7) and/or back (8) is suppressed. Waveguide according to claim 1, wherein a first anti-reflection layer (13, 14) is formed on the front side (7). Waveguide according to claim 1 or 2, wherein a second anti-reflection layer (13, 14) is formed on the back side (8). Waveguide according to one of the above claims, wherein the anti-reflection layer (s) (13, 14) completely covers the diffractive structure (12). Waveguide according to one of the above claims, wherein the first anti-reflection layer (13, 14) and / or the second anti-reflection layer (13, 14) are designed to transmit the radiation (L1) coming from the object (9) to be detected. 6. Waveguide according to one of the above claims, wherein the diffractive structure (12) is designed as a transmissive or reflective volume hologram.
7. Wellenleiter nach einem der obigen Ansprüche, wobei die optischen Eigenschaften, die Abmessungen und/oder Positionierung der Antireflexi- onsschicht(en) (13, 14) so gewählt sind/ist, dass die von der diffraktiven Struktur (12) des Einkoppelbereiches (4) in den Basiskörper (6) eingekoppelte Strahlung durch Reflexionen bis zum Auskoppelbereich (5) propagieren kann. 7. Waveguide according to one of the above claims, wherein the optical properties, the dimensions and / or positioning of the anti-reflection layer (s) (13, 14) are selected such that the diffractive structure (12) of the coupling region ( 4) radiation coupled into the base body (6) can propagate through reflections to the decoupling area (5).
8. Wellenleiter nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Abmessung der diffraktiven Struktur des Einkoppelbereiches in der ersten Richtung so gewählt ist, dass die von der diffraktiven Struktur (12) des Einkoppelbereiches (4) in den Basiskörper (6) eingekoppelte Strahlung nach einer ersten Reflexion im Basiskörper (6) nicht erneut auf die diffraktiven Struktur (12) des Einkoppelbereiches (4) trifft. 8. Waveguide according to one of the above claims, wherein the dimension of the diffractive structure of the coupling region in the first direction is selected such that the radiation coupled into the base body (6) from the diffractive structure (12) of the coupling region (4) after a first Reflection in the base body (6) does not hit the diffractive structure (12) of the coupling area (4) again.
9. Wellenleiter nach einem der obigen Ansprüche, wobei die diffraktive Struktur (12) des Einkoppelbereiches (4) so ausgelegt ist, dass nur die vom Objekt (9) kommende Strahlung, die unter einem Winkel aus einem vorbestimmten Einfallswinkelbereich auf die diffraktive Struktur (12) trifft, von der diffraktiven Struktur (12) umgelenkt wird, wobei die optischen Eigenschaften der Antireflexionsschicht(en) (13, 14) so gewählt sind, dass die Antireflexionsschicht(en) (13, 14) Strahlung transmittiert/transmittieren, die unter einem Winkel auf die Antireflexionsschicht(en) (13, 14) trifft, die im vorbestimmten Einfallswinkelbereich liegt. 9. Waveguide according to one of the above claims, wherein the diffractive structure (12) of the coupling region (4) is designed so that only the radiation coming from the object (9) which is at an angle from a predetermined incidence angle range onto the diffractive structure (12 ) hits, is deflected by the diffractive structure (12), the optical properties of the anti-reflection layer (s) (13, 14) being selected so that the anti-reflection layer (s) (13, 14) transmit/transmit radiation which is below a Angle hits the anti-reflection layer (s) (13, 14), which is in the predetermined angle of incidence range.
10. Wellenleiter nach Anspruch 9, wobei der vorbestimmte Einfallswinkelbereich rotationssymmetrisch ist. 10. Waveguide according to claim 9, wherein the predetermined angle of incidence range is rotationally symmetrical.
11 . Wellenleiter nach Anspruch 9, wobei der vorbestimmte Einfallswinkelbereich in einer ersten Ebene (x-z-Ebene), die durch ein Lot auf die diffraktive Struktur (12) und einer Senkrechten sowohl auf die erste Richtung als auch auf das Lot auf die diffraktiven Struktur aufgespannt ist, größer ist als in einer zweiten Ebene (y-z-Ebene), die durch das Lot auf die diffraktive Struktur (12) und die erste Richtung aufgespannt ist, wobei bevorzugt ein Verhältnis von nicht größer als 2:1 oder 3:2 vorliegt. Wellenleiter nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Antireflexionsschicht(en) so ausgebildet ist/sind, dass sie für die vorbestimmten Wellenlängen, für die diffraktive Struktur (12) des Einkoppelbereiches (4) ausgelegt ist, tran- missiv ist/sind. Wellenleiter nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Antireflexionsschicht(en) so ausgebildet ist/sind, dass sie eine auf die Akzeptanzcharakteristik der diffraktiven Struktur (12) des Einkoppelbereiches (4) ausgelegte Transmis- sivität aufweist/aufweisen. Wellenleiter nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , wobei die Antireflexionsschicht(en) so ausgebildet ist/sind, dass sie im gesamten vorbestimmten Einfallswinkelbereich der diffraktiven Struktur (12) des Einkoppelbereiches (4) für alle benutzten Wellenlängen transmissiv ist/sind. Detektorsystem mit einem funktionalisierten Wellenleiter (1 ) nach einem der obigen Ansprüche. Detektorsystem nach Anspruch 15, wobei das Detektorsystem einen Detektor (2) aufweist, auf den der vom Auskoppelbereich (5) umgelenkte Teil der Strahlung trifft. Detektorsystem nach Anspruch 15 oder 16, wobei das Detektorsystem einen Bildschirm (20) mit einer Vorderseite (22) aufweist, der zur Darstellung eines Bildes Licht (L3, L4) über die Vorderseite (22) abstrahlen kann, wobei der Basiskörper (6) mit seiner Rückseite (8) auf der Vorderseite (22) des Bildschirms angebracht ist, so dass das vom Bildschirm (20) kommende Licht (L3, L4) durch den Basiskörper (6) läuft und über die Vorderseite (7) des Basiskörpers (6) austritt, wobei der Teil (L3) des vom Bildschirm (20) kommenden Lichts (L3, L4), der auf die Antireflexionsschicht (13, 14) trifft, von dieser transmittiert wird. 11. Waveguide according to claim 9, wherein the predetermined angle of incidence range is in a first plane (xz plane), which is spanned by a perpendicular to the diffractive structure (12) and a perpendicular to both the first direction and to the perpendicular to the diffractive structure, is larger than in a second plane (yz plane), which is spanned by the perpendicular to the diffractive structure (12) and the first direction, with preferably a ratio of not greater than 2:1 or 3:2. Waveguide according to one of the above claims, wherein the anti-reflection layer (s) is/are designed such that it is/are transmissive for the predetermined wavelengths for the diffractive structure (12) of the coupling region (4). Waveguide according to one of the above claims, wherein the anti-reflection layer(s) is/are designed such that they have/have a transmissivity designed for the acceptance characteristic of the diffractive structure (12) of the coupling region (4). Waveguide according to one of claims 1 to 11, wherein the anti-reflection layer (s) is / are designed so that it is / are transmissive for all wavelengths used in the entire predetermined angle of incidence range of the diffractive structure (12) of the coupling region (4). Detector system with a functionalized waveguide (1) according to one of the above claims. Detector system according to claim 15, wherein the detector system has a detector (2) onto which the part of the radiation deflected by the decoupling region (5) hits. Detector system according to claim 15 or 16, wherein the detector system has a screen (20) with a front side (22) which can emit light (L3, L4) over the front side (22) to display an image, the base body (6) also its back (8) is attached to the front (22) of the screen, so that the light (L3, L4) coming from the screen (20) runs through the base body (6) and over the front (7) of the base body (6). emerges, whereby the part (L3) of the light (L3, L4) coming from the screen (20) that hits the anti-reflection layer (13, 14) is transmitted by it.
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