用于记录至少一个全息图的曝光设备和方法与流程

1.本发明基于根据独立权利要求的类型的用于记录至少一个全息图的曝光设备和用于记录至少一个全息图的方法。


背景技术：

2.对于全息照相光学元件（hoe）的应用领域是新型显示器或传感器系统。全息图的记录方法通常基于，将具有非常小的射束直径的光束置于干涉，从而顺序地将也称为全息元素（hogel）或体素的子全息图写入到光敏层中。


技术实现要素：

3.在该背景下，借助在此介绍的方案介绍根据主权利要求的用于记录至少一个全息图的改进的曝光设备和用于记录至少一个全息图的改进的方法。通过在从属权利要求中列举的措施，在独立权利要求中说明的设备的有利的扩展方案和改进方案是可行的。
4.通过在此介绍的方案，有利地利用可变形的镜能够实现同时记录多个全息图，使得有利地降低散射光量。
5.介绍一种用于记录至少一个全息图的曝光设备。曝光设备在此具有：保持装置，用于保持全息照相胶片；第一反射元件，所述第一反射元件具有利用第一控制信号可变形的连续的第一镜表面，用于将入射的第一光束转换成第一记录波阵面；和第二反射元件，所述第二反射元件具有利用第二控制信号可变形的连续的第二镜表面，用于将入射的第二光束转换成第二记录波阵面。此外，曝光设备具有：第一光学装置，用于将第一记录波阵面传导到保持装置的第一侧上；和第二光学装置，用于将第二记录波阵面传导到保持装置的第二侧上，以便通过记录波阵面的叠加将全息图的全息照相结构曝光到全息照相胶片中。
6.曝光设备例如能够结合全息图用于显示器装置，例如用于车辆的显示器装置，或者用于传感器装置。利用曝光设备建立的全息图例如能够结合平视显示器或投影设备用于投影真实图像。保持装置可以适合于，将全息照相胶片保持在进行曝光的位置上。在此，全息照相胶片可以集成地设置在保持装置中。第一和第二反射元件例如可以成形为镜，所述镜具有均匀的、光滑的、然而可变形的表面性质。例如，反射元件的反射性的表面可以利用可操控的执行器、例如磁体执行器变形。例如，反射元件的表面由于变形能够偏转高达100μm。例如，保持元件可以设置在反射元件之间。第一光学装置和第二光学装置例如可以具有多个透镜，所述透镜例如构成用于，将记录波阵面传导到保持装置上。例如，记录波阵面能够借助于光学装置聚束。这表示，第一光学装置例如可以设置在第一反射元件和保持装置之间，并且第二光学装置可以设置在第二反射元件和保持装置之间。有利地，通过在此介绍的方案，可以避免生成散射光或干扰路径。通过第一光学装置传播的波阵面因此不用于记录与通过第二光学装置引导的波阵面无关的全息照相结构。替代于此，全息图的全息照相结构通过第一和第二光学装置中的两个记录波阵面的叠加产生。
7.根据一个实施方式，曝光设备可以具有至少一个光源，所述光源构成为，将第一光
束作为准直的第一光束和附加地或替选地将第二光束作为准直的第二光束发出。例如，曝光设备可以具有两个光源，所述光源例如可以同类地成形，其中第一光源可以发出第一光束并且第二光源可以发出第二光束。有利地，第一光束和附加地或替选地第二光束可以同时发出。
8.至少一个光源可以包括多个激光光源，用于发出具有不同波长的光。例如，第一光束可以包括第一红色光束、第一绿色光束和第一蓝色光束。此外，第二光束可以包括第二红色光束、第二绿色光束和第二蓝色光束。这表示，至少一个光源例如可以成形为rgb光源。
9.根据一个实施方式，保持装置可以包括全息照相胶片。全息照相胶片例如可以成形为具有光敏层的薄膜。
10.根据一个实施方式，曝光设备可以构成为，将全息图作为透射全息图记录。在所述情况下，可以使用透光的全息照相胶片。替选地，曝光设备可以构成为，将全息图作为反射全息图记录。
11.曝光设备可以构成为，通过叠加记录波阵面，将全息图的具有不同的记录波阵面的至少两个全息照相结构同时曝光到全息照相胶片中。同时曝光涉及同时曝光（“同时多路”）多个全息照相结构、而在此不干扰影响分别另外的结构的可能性，所述全息照相结构通过第一和第二光学装置中的具有不同波长的波阵面的叠加产生。所述全息照相结构在记录之后实现对于全部在曝光时使用的波长而言相同的衍射函数。这尤其对于针对具有多个波长的使用设计的全息图是有利的。
12.同时曝光的所述形式尤其能够通过波阵面成形在可变形的镜处的消色差实现。借助其他的、基于衍射的适应性的射束成形元件（例如空间光调制器）这是不可能的，因为在此产生的波阵面的形状与波长相关。
13.根据一个实施方式，曝光设备可以构成为，通过叠加具有第一记录波长的第一对记录波阵面将全息图的第一全息照相结构曝光到全息照相胶片中。与此同时地，曝光设备可以通过叠加具有另外的记录波长的另一对记录波阵面将全息图的另一全息照相结构曝光到全息照相胶片中。对此，曝光设备可以构成为，提供和反射第一和第二光束，使得形成具有不同的记录波长的第一和第二记录波阵面对，并且同时将其在全息照相胶片中或在全息照相胶片上置于叠加。
14.根据一个实施方式，第一反射元件在第一反射元件的背离第一镜表面的第一保持面上可以具有第一多个可运动的支撑部位。第二反射元件在第二反射元件的背离第二镜表面的第二保持面上可以具有第二多个可运动的支撑部位。第一多个可运动的支撑部位可以构成为，利用第一控制信号使第一反射元件变形。第二多个可运动的支撑部位可以构成为，利用第二控制信号使第二反射元件变形。支撑部位可以有利地单独运动，以便可以使镜表面变形。各个支撑部位例如可以t形地成形。每个支撑部位可以与用于移动支撑部位的执行器相关联。这种执行器例如可以包括用于产生可控磁场的电线圈和可通过磁场影响的磁体。第一控制信号可以适合于，操控与第一支撑部位相关联的执行器。第二控制信号可以适合于，操控与第二支撑部位相关联的执行器。
15.曝光设备还能够具有控制单元，所述控制单元可以构成为，利用第一全息图信号和第一提供规则来提供第一控制信号，并且利用第二全息图信号和第二提供规则来提供第二控制信号。控制单元例如可以成形为控制设备或者集成到控制设备中。全息图信号可以
代表要创建的全息图的特征。提供规则可以在了解使用的反射元件的参数的条件下将全息图信号转换成控制信号。例如，以所述方式可以提供控制信号，所述控制信号操控与反射元件的支撑部位相关联的执行器，使得反射元件变形成，使得通过全息图信号代表的全息图曝光到全息照相胶片中。
16.此外，介绍一种用于利用上述变型形式之一的曝光设备来记录至少一个全息图的方法，其中所述方法包括变形的步骤和传导的步骤。在变形的步骤中，使第一反射元件的连续的第一镜表面变形，以便将入射的第一光束转换成第一记录波阵面。此外，在变形的步骤中，使第二反射元件的连续的第二镜表面变形，以便将入射的第二光束转换成第二记录波阵面。在传导的步骤中，将第一记录波阵面传导到保持装置的第一侧上，并且将第二记录波阵面传导到保持装置的第二侧上，以便通过记录波阵面的叠加，将全息照相结构曝光到全息照相胶片中。
17.所述方法例如能够在曝光设备的上述变型形式中执行或操控。
18.所述方法例如可以在软件或硬件中或以由软件和硬件构成的混合形式例如在控制设备中实现。
19.例如在执行所述方法的条件下建立的对应的全息图具有全息照相结构和至少一个另外的全息照相结构。在此，全息照相结构和另外的全息照相结构同时通过第一对记录波阵面和另一对记录波阵面的叠加来表达曝光到全息照相胶片中的结构。在此，记录波阵面的对能够具有不同的波长。
附图说明
20.在此介绍的方案的实施例在附图中示出并且在下面的描述中更详细阐述。其中：图1示出根据一个实施例的曝光设备的示意图；图2示出根据一个实施例的具有三个借助不同的波长曝光的全息照相结构的全息照相胶片的示意图；图3示出根据一个实施例的反射元件的示意图；图4示出根据一个实施例的用于记录至少一个全息图的方法的流程图；和图5示出根据一个实施例的控制单元的方框图。
21.在下文中对本发明的有利的实施例的描述中，对在不同的附图中示出的并且类似地作用的元件使用相同的或相似的附图标记，其中不对所述元件进行重复描述。
具体实施方式
22.图1示出根据一个实施例的曝光设备100的示意图。曝光设备100构成为，记录至少一个全息图。这种全息图例如可结合光学系统、诸如投影装置使用。
23.曝光设备100具有保持装置102，所述保持装置构成为，保持全息照相胶片103。这表示，保持装置102构成为，例如容纳全息照相胶片103，或者对此替选地将全息照相胶片103集成到保持装置102中，或可将全息照相胶片103集成到保持装置102中。根据该实施例，全息照相胶片103设置在保持装置102中。
24.曝光设备100具有第一反射元件104和第二反射元件106，它们例如分别成形为镜。第一反射元件104具有利用第一控制信号可变形的连续的第一镜表面108，用于将入射的第
一光束110转换成第一记录波阵面112。第二反射元件106具有利用第二控制信号可变形的连续的第二镜表面114，用于将入射的第二光束116转换成第二记录波阵面118。记录波阵面112、118代表适合于全息照相胶片103的曝光的波阵面。
25.此外，曝光设备100具有第一光学装置120和第二光学装置122。在此，第一光学装置120构成为，将第一记录波阵面112传导到保持装置102的第一侧上。第二光学装置122构成为，将第二记录波阵面118传导到保持装置102的第二侧上。光学装置120、122例如包括用于记录波阵面112、118的成型和/或偏转的多个透镜。光学装置120、122也称为光学系统。在光学照相胶片103中或在其上出现记录波阵面112、118的叠加，由此将全息图的全息照相结构曝光到全息照相胶片103中。
26.根据一个实施例，第一记录波阵面112同时包括不同记录波长的多个波阵面并且第二记录波阵面118同时包括具有不同记录波长的多个对应的波阵面。因此，第一记录波阵面112和第二记录波阵面118可以视作为具有不同的记录波长的同时的波阵面的对。该对可以用于同时曝光具有不同的记录波长的多个全息照相结构。
27.根据一个实施例，第一记录波阵面112和第二记录波阵面118由至少一对红色范围中的波阵面、至少一对绿色范围中的波阵面和至少一对蓝色范围中的波阵面组成。由此能够同时、即同步地将红色范围、绿色范围和蓝色范围中的全息照相结构曝光到全息照相胶片中。
28.根据该实施例，反射元件104、114分别具有光滑的表面性质，其例如不是像素式的。由此例如防止，散射光沿不期望的方向远离光学装置120、122辐射。替代于此，将光束110、116的整个强度朝向保持装置102的方向偏转并且可用于记录至少一个全息图。反射元件104、106和光学装置120、122根据一个实施例定向成，使得记录波阵面112、118在相同的高度上射到保持装置102从而胶片103上。根据一个实施例，光学装置120、122关于通过保持装置102引导的平面镜对称地实施。根据光学装置120、122的设置和实施，曝光设备100适合于，将至少一个全息图作为透射全息图或反射全息图曝光到全息照相胶片103上。
29.曝光设备100根据所述实施例具有控制单元124，所述控制单元构成为，利用第一全息图信号和第一提供规则来提供用于控制第一反射元件104的变形的第一控制信号。此外，控制单元124构成为，利用第二全息图信号和第二提供规则来提供用于控制第二反射元件106的变形的第二控制信号。在此，第一提供规则例如描绘第一反射元件104的调节参数，并且第二提供规则描绘第二反射元件106的调节参数。因此，控制单元124根据该实施例构成为，调节反射元件104、106的变形，使得记录波阵面112、118为了产生全息图的通过全息图信号代表的全息照相结构而具有适合的特征。
30.对此，根据该实施例，第一反射元件104在背离第一镜表面108的第一保持面126处具有多个可运动的第一支撑部位128。第二反射元件106与此相应地根据该实施例在背离第二镜表面114的第二保持面130处具有多个可运动的第二支撑部位132。在此，多个可运动的第一支撑部位128利用适合的执行器可运动，以便使第一反射元件104变形，使得实现适合于生成记录波阵面112的变形，其中所述执行器根据该实施例利用第一控制信号来操控。对应地，多个可运动的第二支撑部位130利用适合的执行器可运动，以便使第二反射元件106变形，使得实现适合于生成记录波阵面114的变形，其中所述执行器根据该实施例利用第二控制信号来操控。
31.每个支撑部位128、130根据一个实施例可单独地调节，例如可线性地移动。例如，支撑部位128、130网格形地以多行和多列设置。
32.仅可选地，曝光设备100具有至少一个在此未示出的光源。至少一个光源例如构成为，将第一光束110作为准直的第一光束发出和/或将第二光束116作为准直的第二光束发出。例如，第一光源设为用于放射第一光束110，并且另一光源设为用于放射第二光束116。至少一个光源例如成形为激光光源，所述激光光源例如成形为rgb光源（红-绿-蓝光源）并且对应地放射红色的、绿色的和蓝色的光束，以便在全息照相胶片103上产生至少一个全息图。根据一个实施例，第一光束110包括至少一个第一红色光束、至少一个第一绿色光束和至少一个第一蓝色光束，并且第二光源116包括至少一个第二红色光束、至少一个第二绿色光束和至少一个第二蓝色光束。有利地，光束110、116分别包括多个红色的、绿色的和蓝色的光束或其他不同波长的光束。
33.换言之，介绍了用于建立全息照相光学元素（其在此称为全息图）的曝光设备100，具有称作为反射元件104、106的可编程的可变形的镜，用于实现适合的曝光波。总而言之，全息照相波阵面曝光器基于可变形的镜来介绍。在此，在曝光工艺中，至少两个曝光波经由反射元件104、106改变并且共同地置于干涉。根据该实施例，能够实现借助记录波阵面112、118在相同的也称作为胶片卷的全息照相胶片103中同时记录多个全息图，这也称作为多路技术，所述记录波阵面具有不同的波长。这样记录的结构实现对于多个波长的相同的光学功能。
34.本发明的主要优点根据该实施例基于可变形的反射元件104、106的功能原理。与其他波阵面调制器相比，可变形的反射元件104、106不基于衍射效应，而是反映直接通过镜表面108、114的连续构型得出的目标波阵面。连续构型在此可改变并且通过反射元件104、106的相应的变形来实现。借此实现的、在此称为记录波阵面112、118的波阵面因此可良好成形，因为在使用没有像素结构的反射元件104、106时防止不期望的干扰路径或散射光。在此，借助可变形的镜可产生波阵面，所述波阵面的构型能够作为在镜表面108、114上具有有限的局部弯曲的可连续微分的函数示出（例如多项式表达直至多项式的特定级）。所述波阵面非常好地适合于记录全息图。因为记录波阵面112、118直接限定全息图的光学函数，所以干扰路径或散射光非常强地影响全息图的期望的光学特性，诸如透明度或衍射效率。
35.根据该实施例，首先在至少一个光源中生成准直的激光子束，所述激光子束在此称作为光束110、116并且所述激光子束射到可变形的反射元件104、106上。因此，反射元件104、106的照射例如借助rgb激光进行。根据要产生的全息图的设计，操控可变形的反射元件104、106并且根据该实施例产生对应的记录波阵面112、118。记录波阵面112、118根据一个实施例分别具有对于rgb相同的波阵面。记录波阵面112、118最后经由光学装置120、122投影到全息照相胶片103中，在那里发生干涉并且将全息照相结构曝光到胶片103中。根据反射元件104、106和光学装置120、122的设置，可建立透射或反射全息图。
36.图2示出根据一个实施例的全息照相胶片103的示意图。在此示出的全息照相胶片103例如可以插入或集成到保持装置中，如其在图1中描述的那样。根据该实施例，仅仅一部分全息照相胶片103放大示出。根据该实施例，全息照相胶片103具有光栅结构，所述光栅结构通过第一记录波阵面和第二记录波阵面的叠加产生。光栅结构为了图解说明也能够称作为彩色光栅结构，其中在图2中示出的示意图对应于假彩色视图。在全息照相胶片103中实
际上显现的全息照相结构不具有该意义上的色差。光栅结构包括三个借助不同的波长曝光的全息照相结构202、204、206。全息照相结构202、204、206在此通过各自具有一对不同波长的第一和第二记录波阵面的对的叠加产生。示例性地，示出借助至少一对红色波长的记录波阵面产生的红色的光栅结构202，借助至少一对绿色波长的记录波阵面产生的绿色的光栅结构204和借助至少一对蓝色波长的记录波阵面产生的蓝色的光栅结构206。根据一个实施例，同步地显现不同的全息照相结构202、204、206是可能的，即在此分别对于红色、绿色和蓝色。由此，全息图的光栅结构能够借助同时在全息照相胶片103上出现的不同波长的记录波阵面产生。
37.根据一个实施例，完成的全息图因此具有多个全息照相结构202、204、206，所述全息照相结构同时利用多对不同波长的记录波阵面曝光到胶片103中。
38.图3示出根据一个实施例的反射元件104的示意图。反射元件104例如能够对应于或者至少类似于在图1中描述的反射元件，从而例如可以在曝光设备中使用，如其在图1中描述的那样。
39.根据该实施例，光束110射到反射元件104上并且由反射元件104作为记录波阵面112反射，其也简称为有用光。如在图1中描述的，记录波阵面112随后可以用于全息照相胶片的曝光。
40.换言之，这表示，根据该实施例，光的整体强度基于反射转换成有用级。根据该实施例，反射元件104对此还具有多个可单独线性运动的支撑部位128，所述支撑部位例如t形地实现。支撑部位128在此在光滑的表面、在此反射元件104的保持面之上分布地设置，由此避免出现散射光。例如，反射元件104基于支撑部位128的位置具有弯曲的反射面，所述反射面引起聚焦的记录波阵面112。根据该实施例，通过在反射元件104处反射出现的相位波前与光束110的波长无关。
41.根据该实施例，反射元件104、106在坐标系中描绘，所述坐标系在水平轴300上示出反射元件的表面的偏移作为变量φ并且在竖直轴302上示出沿着反射元件的表面的位置x、y。根据轴300、302，示出支撑部位128、130的位置和因此反射元件104、106的形状，所述形状根据该实施例弯曲地描绘。在准直入射的光束110的情况下，反射元件104、106的形状产生出现的记录波阵面112、118的形状。根据该实施例，避免非偏转的光以及散射光。
42.图4示出根据一个实施例的用于记录至少一个全息图的方法400的流程图。方法400在此结合具有控制单元的曝光设备执行，如其在图1中描述的那样。方法400在此包括步骤402：使第一反射元件的连续的第一镜表面变形，以便将入射的第一光束转换成第一记录波阵面。此外，在变形的步骤402中，使第二反射元件的连续的第二镜表面变形，以便将入射的第二光束转换成第二记录波阵面。此外，方法400包括步骤404：将第一记录波阵面传导到保持装置的第一侧上和将第二波阵面传导到保持装置的第二侧上。通过记录波阵面的叠加，将全息图的全息照相结构曝光到全息照相胶片中。根据该实施例，使反射元件的镜表面在变形的步骤402中借助于支撑部位变形，如其例如在图1或3中描述的那样。
43.图5示出根据一个实施例的控制单元124的方框图。控制单元124例如能够对应于或者至少类似于在图1中描述的控制单元124，并且构成为，操控或者执行用于记录至少一个全息图的方法，如在图4中描述的那样。对此，控制单元124例如具有读入单元500和提供单元502。读入单元500构成为，读入第一全息图信号504和第一提供规则506。此外，读入单
元500构成为，读入第二全息图信号508和第二提供规则510。提供单元502根据该实施例构成为，利用第一全息图信号504和第一提供规则506来提供第一控制信号512，和利用第二全息图信号508和第二提供规则510来提供第二控制信号514。替选地，提供规则506、510存储在控制单元的存储器装置中并且能够从存储器装置中读出以生成控制信号512、514。
44.借助于第一控制信号512引起第一反射元件的第一镜表面的变形，并且借助于第二控制信号514引起第二反射元件的第二镜表面的变形。