用于产生全息图的方法和设备、全息图以及照明设备
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于产生计算机生成的全息图的方法、一种根据权利要求9的前序部分所述的用于产生计算机生成的全息图的设备、通过这种方法产生的和/或借助这种设备产生的全息图、以及一种具有这种全息图的用于车辆的照明设备。
背景技术
从DE 10 2016 107 210 A1中已知开头提及的类型的方法、设备、全息图和照明设备。在其中描述的方法中，由多个亚全息图构成的全息图被印入到光敏的记录材料中。在此，记录材料的对应于各个亚全息图的部段连续地用物体光束和参考光束加载。物体光束由具有计算机生成的全息图信息的光调制器调制。全息图或以全息图作为主全息图产生的副本全息图可以集成到机动车的前照灯中。
在产生全息图时，用于重构的光源的特性起到决定性作用。用于重构全息图的光源相对于在产生过程中使用的光源的特性的变化、诸如发散度引起重构的图像的剧烈变化。同样内容适用于全息图所施加于的基座几何形状的改变。用于产生计算机生成的全息图的设备通常局限于简单的基座形状。自由形状基座仅是有条件地可能的或者不可能的。计算机生成的全息图或由所述全息图所包含的亚全息图在现有技术中在其重构角度上未针对不同的光源的发射特性进行优化，并且用于产生的方法局限于透射全息图、反射全息图或边缘全息图。
发明内容
本发明所基于的问题是，提供一种开头提及类型的方法和设备，所述方法和设备在产生全息图时能够考虑用于重构全息图的光源的特性和/或全息图应施加所在的基座的几何形状。此外，应给出通过这种方法产生的和/或借助这种设备产生的全息图和具有这种全息图的用于车辆的照明设备。
根据本发明，这通过具有权利要求1的特征部分所述的特征的开头提及的类型的方法、具有权利要求9的特征所述的开头提及类型的设备，具有权利要求14所述的特征的全息图和具有权利要求15所述的特征的照明设备来实现。从属权利要求涉及本发明的优选的设计方案。
根据权利要求1规定，所述参考光束射到记录材料的第一部段的表面上的入射角与参考光束射到记录材料的第二部段的表面上的入射角不同。以这种方式，能够读入具有参考光束的不同的入射角的不同的亚全息图，使得在写入全息图时能够考虑用于重构全息图的光源的特性和/或基座的几何形状。例如，能够根据用于重构的光源的发散度或根据全息图应施加于的基座的曲率，对于不同的亚全息图选择参考光束的不同的入射角。在此可能的是，近似连续地为每个亚全息图调整在参考光束与物体光束之间的角度，并且因此为弯曲的基座创造前提，以及能够实现对各种光源的不同的发射特性的匹配。
可以规定，参考光束由反射器、尤其是抛物面状反射器反射到记录材料的部段上。通过反射器能够以简单的方式来改变参考光束射到记录材料上的入射角。
例如，在反射器的光学轴线与参考光束射到反射器上的入射点之间的不同的径向间距能够在记录材料的该部段的表面上产生不同的参考光束入射角。为此，所述参考光束能够平行于反射器的光学轴线射到反射器上。
存在如下可能性：光敏的记录材料具有平坦的表面。然而，通过根据本发明的方法能够实现，在全息图施加到弯曲的基座上之后能够被重构。
可以规定，光敏的记录材料在为了产生第一亚全息图而以物体光束和参考光束进行的曝光与为了产生第二亚全息图而以物体光束和参考光束进行的曝光之间运动、尤其是在与记录材料的平坦表面平行的平面中运动。以这种方式能够连续地写出一些亚全息图。
在此，抛物面状反射器的光学轴线可以位于该平面中，或者可以平行于该平面定向，在所述平面中光敏的记录材料在产生两个亚全息图之间运动。
存在如下可能性：所产生的计算机生成的全息图是透射全息图或反射全息图或边缘全息图。在此可能的是，借助唯一的结构产生透射全息图、反射全息图和边缘全息图。
可以规定，所产生的计算机生成的全息图用作为用于产生副本全息图的主全息图。所述副本全息图例如可以被读入薄的柔性膜中。所述膜然后例如可以施加到照明设备的、尤其是前照灯的弯曲面上。
根据权利要求9规定，用于使物体光束和参考光束叠加的光学器件这样构成，使得参考光束射到记录材料的第一部段的表面上的入射角与参考光束射到记录材料的第二部段的表面上的入射角不同。所述设备允许灵活地产生全息图，所述全息图能够为了施加到弯曲的基座上以及针对任意发射的光源进行调整。
可以规定，所述设备适合用于执行根据本发明的方法。
存在如下可能性：用于使物体光束和参考光束叠加的光学器件包括反射器，尤其是抛物面状反射器，在设备运行中，所述参考光束由该反射器反射到光敏的记录材料上。
可以规定，所述设备包括运动器件，所述运动器件用于使光敏的记录材料在为了产生第一亚全息图而以物体光束和参考光束进行的曝光与为了产生第二亚全息图而以物体光束和参考光束进行的曝光之间运动，其中，所述运动器件能够使记录材料尤其能够在与记录材料的平坦表面平行的平面中运动。
存在如下可能性：所述设备包括用于将与全息图有关的信息调制到物体光束上的调制器件，其中，所述调制器件尤其是构成为LC显示器、优选构成为在反射装置中运行的LC显示器，所述LC显示器能够在物体光束的不同的部段之间具有相位偏移。
根据权利要求14，全息图、尤其是副本全息图通过根据本发明的方法和/或借助根据本发明的设备产生，其中，所述全息图尤其是设置用于施加到曲面上和/或用于与具有预设的发散度的光源一起使用。
根据权利要求15，用于车辆的照明设备、尤其是用于车辆的前照灯包括根据本发明的全息图，其中，所述照明设备尤其是包括曲面，所述全息图设置在该曲面上。
附图说明
根据附图在下文中更详细地阐述本发明。在此示出：
图1示出根据本发明的设备的一部分的立体图；
图2示出重构根据本发明的全息图的第一实施例的示意剖视图；
图3示出重构根据本发明的全息图的第二实施例的示意剖视图。
具体实施方式
在附图中，相同的和功能相同的部件设有相同的附图标记。此外，在图1中绘出笛卡尔坐标系。
在图1中示出的实施例中，将由多个亚全息图构成的全息图印入到仅示意性地示出的光敏的记录材料1中。亚全息图在此可以在二维矩阵中沿x方向和y方向并排设置。作为光敏的记录材料1可以考虑在制造全息图时常用的材料。记录材料1例如可以构成为设置在未绘出的透明基座上的膜。光敏的记录材料1具有平坦的表面并且在x-y平面上延伸。
根据本发明的设备的在图1中示意性地部分示出的实施方式还包括未绘出的激光光源，所述激光光源产生激光束，所述激光束由同样未绘出的光学器件分成物体光束2和参考光束3。所述设备还包括未绘出的调制器件，所述调制器件可以构成为在反射装置中的LC显示器。所述LC显示器可以根据与一些亚全息图的创建相关的计算机生成的数据来操控。
物体光束2可以由同样未绘出的光学器件加宽到LC显示器上。根据操控LC显示器的数据，LC显示器可以在反射时改变物体光束2的一部分的相位，使得物体光束2的该部分相对于物体光束2的其它部分具有相位偏移。由此，将与亚全息图有关的信息被调制到物体光束2上。
所述设备还包括朝向光敏的记录材料1的抛物面状反射器4。在此，反射器4的光学轴线5沿x方向延伸穿过记录材料1的平坦的表面的x-y平面。尤其是，抛物面状反射器4的焦点6位于记录材料1的平坦的表面的x-y平面中。
平行于抛物面状反射器4的光学轴线或沿负的x方向延伸的激光束聚焦到抛物面状反射器4的焦点6中，其中，这些激光束进入光敏的记录材料1的角度与它们射到反射器4上时所处的位置相关。
在图1中示出三个示例性的参考光束3、3’、3”，所述参考光束分别沿负的x方向射到反射器4上，并且在此具有距反射器4的光学轴线5不同的间距。与此相应地，所述参考光束射到记录材料1上的角度也不同。
在图1中远在光学轴线5上方射到反射器4上的参考光束3以与x-y平面成相对大的入射角α射到记录材料1的表面上。而在图1中在光学轴线5的更下方或更靠近光学轴线5地射到反射器4的参考光束3’射到记录材料1的表面上的入射角α’明显小于入射角α。参考光束3、3’的位置变化因此引起参考光束3、3’射到记录材料1上的入射角α、α’的改变，并且因此也引起在全息图中布拉格平面的定向改变以及引起该边缘全息图稍后可以以其来重构的入射角的改变。
物体光束2不在反射器4上反射，而是沿正的z方向直接向上运动到记录材料1中，并且在此处与参考光束3、3’、3”叠加。通过与参考光束3、3’，3”的干涉，以自身已知的方式将全息图写入光敏的记录材料1中。
反射器4承担两个功能。一方面，所述反射器用于将参考光束3、3’、3”聚焦到记录材料1上或中，另一方面，所述反射器能够实现参考光束3、3’、3”的入射角的改变。记录材料1在此能在x-y平面中滑动地支承在反射器4的焦点处。为此，设有适宜的运动器件，以使光敏的记录材料1运动。
为了产生全息图，可以将记录材料1定位在x-y平面中，使得物体光束2和参考光束3、3’、3”在记录材料1的表面的第一部段上叠加，以便印入第一亚全息图。为此，将与第一亚全息图有关的信息调制到物体光束2上。
在读入第一亚全息图之后，使记录材料1在x-y平面中移动，直至物体光束2和参考光束3、3’、3”在记录材料1的表面的第二部段上叠加，以便印入第二亚全息图。为此，将与第二亚全息图有关的信息调制到物体光束2上。
以这种方式，逐渐将全部亚全息图都读入到记录材料1中。
通过将参考光束入射在反射器4的背离物体光束2的一侧上，能够写入反射全息图。在图1中，这对应于物体光束2与上部的参考光束3或略下方设置的参考光束3’的叠加。
通过参考光束3”入射在反射器4的朝向物体光束2的一侧上，能够写入透射全息图。在图1中，这对应于物体光束2与设置在记录材料1下方的参考光束3”的叠加。
通过将参考光束3’在光学轴线5附近射到反射器4上，能够实现如下入射角，所述入射角对应于在记录材料1与周围环境之间的界面上的全反射的临界角。对于参考光束3’而言是这种情况。因此也可以产生两种类别的边缘全息图、即透射和反射全息图。
全息图在不同角度下的印入的灵活性允许对发散的光源进行有目的性的调整。图2示出作为发散的光源的发光二极管(LED)7和从其发出的光8或光8的波阵面9。如果尽管光8发散，通过光8重构的全息图的第一衍射级的分量10仍应向上在图2中沿相同的方向运动，那么全息图针对不同的亚全息图的布拉格平面11必须与记录材料1的表面形成不同的角度。例如，在图2中，右侧的布拉格平面11的角度β1明显大于左侧的布拉格平面11的角度β2。
在此处应当注意，代替薄的记录材料1，在图2和3中仅示出相对厚的板。在此可以是透明的基座，记录材料例如以薄膜的形式施加在所述透明基座上。
借助根据图1的设备或通过根据本发明的方法，能够在将全息图写入记录材料1中期间选择参考光束3、3’、3”射到记录材料1上的适宜的入射角，以便实现在全息图中布拉格平面11的适宜的斜率。在产生计算机生成的全息图时，可以考虑布拉格平面11的适合于发散的光源的斜率，而不必在写入过程中使用发光二极管7本身。
在根据图3的重构的示例中，发光二极管7同样用作为发散的光源。记录材料1或承载记录材料1的基座不是平坦的，而是弯曲的或者说具有弯曲的表面。
一些亚全息图的由于发散的光源而已彼此倾斜的布拉格平面11必须由于包含全息图的标记材料1的曲率而具有附加的斜率变化。这在图3中通过有效的布拉格平面12说明，其反映了通过用作为全息图载体的记录材料1的曲率引起的布拉格平面的变化。在写入过程中已经考虑了在记录材料1相对于在图3中示例性地绘出的平坦的面13弯曲时有效的布拉格平面12的这种角度变化，而不必在写入过程中使用弯曲的记录材料。
借助根据图1的设备或通过根据本发明的方法产生的计算机产生的全息图可以用作为用于产生副本全息图的主全息图。所述副本全息图例如可以被读入薄的柔性膜中。然后，可以将所述膜例如施加到照明设备的、尤其是前照灯的曲面上。
附图标记列表：
1 光敏的记录材料
2 物体光束
3、3’、3” 参考光束
4 抛物面状反射器
5 抛物面状反射器的光学轴线
6 抛物面状反射器的焦点
7 发光二极管
8 从发光二极管发出的光
9 光的波阵面
10重构的全息图的第一衍射级的分量
11布拉格平面
12有效的布拉格平面
13平坦的面
α、α’参考光束射到记录材料上的入射角
β1、β2 在布拉格平面与记录材料的表面之间的角度
