本发明涉及一种用于产生作为原始全息图的复制品的复制全息图(replikationshologramm)的复制设备(kopiervorrichtung)，该复制设备具有权利要求1的特征。此外，本发明涉及一种用于借助根据本发明的复制设备来产生复制全息图的方法。
背景技术：
为了记录全息图，通常已知首先通过光学元件将原始信号分成两个相干信号。然后，其中一个信号照射到待成像的对象上，该对象的反射形成对象波。第二信号用作参考波，并与光敏全息层上的对象波发生干涉。通过曝光来将产生的干涉图样记录到全息层中，由此记下在参考波与对象波之间的相对相位偏移。如果现在以原始参考波照射干涉图样，则可以再次重建对象波。除对象的三维成像外，还可以通过全息图执行光学功能。在这种情况下，可以由多个子全息图(hogel)构成一个全息图，其中，全息图的整体功能在这种情况下由所有子全息图的不同光学功能确定。由此可以实现非常复杂地构造的光学整体功能。
此外，通常已知将全息复制设备用于全息图的复制。在此，例如将光敏层放置到原始全息图上。然后，借助线扫描仪局部地扫描(abfahren)原始全息图。在此，线扫描仪仿制(nachbilden)在产生原始全息图时使用的原始参考波。参考波透射穿过光敏层并在原始全息图处衍射，其中，反射形成对象波。通过在光敏层中将所产生的对象波与参考波重叠，产生复制全息图作为原始全息图的复制品。这种复制方法限于通过简单构造的(例如以球面波或平面波形式的)参考波形成的原始全息图。
技术实现要素：
具有权利要求1的特征的根据本发明的复制设备具有以下优点：可以显著地加速原始全息图的复制过程。同时，与由现有技术已知的用于全息图的复制设备相比，根据本发明的复制设备能够实现成本优势，因为根据本发明，在产生作为原始全息图的复制品的复制全息图时仅使用一个原始信号。根据本发明的复制设备尤其使得可以加速由多个子全息图(hogel)构造的原始全息图的复制过程，其中，优选地也使得可以减少在原始全息图中所包含的干扰部位
这能够通过如下方式实现：根据本发明的用于产生作为原始全息图的复制品的复制全息图的复制设备具有参考全息图，该参考全息图可以被原始信号激发并且如此构造，使得在以原始信号激发之后可以仿制原始全息图的原始参考信号。除了参考全息图之外，根据本发明的复制设备还包括对象全息图，该对象全息图如此构造，使得在以原始信号激发时可以产生对象波。换句话说，这意味着通过参考全息图如此变换原始信号，使得实现期望的波前并且因此可以仿制原始参考波。同时，通过对象全息图如此变换原始信号，使得在此还实现同样匹配于原始对象波的期望的波前。然后，如此产生的对象波和如此产生的参考波在其中布置有用于形成复制全息图的光敏层的平面中彼此碰射，其中，通过对光敏层的曝光来检测两个波的干涉图样。根据本发明，这使得能够将光敏层形成为复制全息图的复制品。这基于如下事实：根据本发明，根据原始全息图产生合适的对象全息图和合适的原始全息图，然后根据本发明的复制设备将所述合适的对象全息图和合适的原始全息图用于原始全息图的复制。可以如此设计对象全息图和参考全息图，使得所述对象全息图和参考全息图可以被任意构造的原始信号激发。根据用于产生原始信号的原始源的功率，要么可以完全地照射参考全息图和对象全息图(必要时借助光学元件来扩展原始信号)，要么可以逐区段地扫描参考全息图和对象全息图，其中，所产生的对象波和所产生的参考波在光敏层中重叠，以逐区段地形成干涉图样。有利地，将原始源的功率设计得更小并且因此设计得更成本有利。在这种情况下，在逐区段的照明中特别优选地使用线扫描仪。
根据本发明，可以仅使用一个原始源，其中，通过光学元件来划分原始信号，以便照射对象全息图和参考全息图用以产生对象波和参考波。然而，替代地也可以使用两个分开的原始源用于照射对象全息图和参考全息图，其中，原始信号必须彼此相干地构造。
根据本发明的复制设备的有利扩展方案在从属权利要求中列出。
在本发明的一种优选的实施方式中，使用产生原始信号的原始源，该原始信号具有平面波前或表现为球面波或者还包括圆柱形波前。在所有这些原始信号中有利的是，所述原始信号可以相对简单地产生。因此，为了产生包括圆柱形波前的原始信号，仅需将由原始源发射的信号引导通过圆柱形透镜。然后，可以将如此产生的原始信号用于参考全息图和对象全息图的完全或逐区段的照明。由于仅需要成本有利的光学元件来定义(构型)原始信号，因此这能够实现成本优势。
根据本发明的另一优选的实施方式，原始全息图包括至少两个子全息图(hogel)，其中，子全息图的整体得出原始全息图的光学功能。在这种情况下，应该提到的是，每个子全息图都有自己的光学功能。由此可以实现原始全息图的光学整体功能，所述光学整体功能非常复杂并且无法通过常规方法实现。根据本发明，对象全息图和参考全息图形成原始全息图的子全息图，其中，在根据本发明的复制设备中的复制过程期间，也可以与子全息图无关地照射参考全息图和对象全息图。因此，可以通过根据本发明的复制设备产生由一百万个或更多个子全息图构成的原始全息图的复制品。在此，有利的是，通过根据本发明的复制设备使得由单个未改变的原始信号如此形成的原始全息图的复制品成为可能。
本发明的一种扩展方案设置，对象全息图和/或参考全息图分别布置在玻璃板和/或光波导中、优选地相对于光传播方向布置在端侧。在这种情况下，进一步优选的是，玻璃板在输入侧具有耦合全息图，该耦合全息图如此构造，使得原始信号在照射到耦合全息图上时可以被偏转，并因此在玻璃板内或在光波导内在对象全息图和/或参考全息图的方向上有针对性地传播。为此，偏转光学器件优选地形成耦合全息图，其中，参考射束被强烈地衍射，使得原始信号以大于在玻璃板或光波导中的全反射角被反射。在此有利的是，原始信号可以在光波导或玻璃板内传播并且因此被有针对性地引导至端侧的参考全息图或对象全息图。然后，布置在端侧的对象全息图和/或布置在端侧的参考全息图实现多种功能。一方面，原始信号被偏转并定向到光敏层上以形成干涉图样，另一方面，原始信号在参考全息图中被变换成参考波，而在对象全息图中被变换成对象波。将原始信号耦合到玻璃板或光波导中有利地防止干涉图样被原始信号的散射分量影响或歪曲。此外，参考全息图和/或对象全息图也可以如此构造，使得原始信号的一部分不被偏转到光敏层上，而在玻璃板或光波导内继续传播，因此可以被有针对性地引导远离光敏层。恰好在产生由许多子全息图构成的复制全息图时，可能需要这样的方法来仿制各个子全息图，其中，通过有意去除原始信号的部分可以改善结果。
该实施方式的一种扩展方案设置，对象全息图和/或参考全息图如此构造，使得在将原始信号偏转并定向到光敏层时，使原始信号在其传播方向上轻微变化。通过所述措施，可以纯化(auswaschen)并因此削弱原始全息图中的干扰部位。此外，可以削弱在各个子全息图之间不可避免地出现的过渡部位(
扩展地设置，对象波和参考波从不同的侧照射到光敏层上，以便通过借助干涉图样的曝光而在那里构成复制全息图。有利地，在此可以减小散射光束的分量。同时，这有利地使得能够完全地分离对于产生参考波和对象波所需的分量。
复制设备的如此形成的实施方式还使得可以通过将光敏层逐步移动通过复制设备来实现适于大批量生产的制造。在此，所产生的对象波和所产生的参考波优选地以相反的方向照射到光敏层上，以构造参考图样。
此外，本发明还包括一种用于通过根据本发明的复制设备来产生复制全息图的复制方法，其中，根据本发明的复制方法至少包括以下步骤：在第一步骤中，将光敏层放置在一个平面中，用以通过借助待产生的对象波和待产生的参考波的干涉图样的曝光来形成复制全息图。在第二步骤中，给参考全息图施加原始信号，用以产生参考波。同时，通过借助原始信号激发对象全息图来产生对象波，其中，该对象全息图和参考全息图如此布置和构造，使得干涉图样恰好形成在布置有光敏层的平面中。
根据本发明的复制方法的一种扩展方案设置，当原始信号照射到参考全息图上用以由原始信号形成参考波时，对原始信号进行光学地变换和定向。有利地，这使得可以影响对象波和/或参考波的形状并且在此任意地匹配原始信号。
最后，复制方法还包括一个方法步骤，在该方法步骤中，使光敏层逐步地(优选地平行于先前提及的记录参考全息图和对象全息图的玻璃板地)引导穿过根据本发明的复制设备，其中，优选地，在每个步骤中通过以干涉图样对光敏层的曝光来产生复制全息图。替代地也可以设想，每个方法步骤仅产生复制全息图的一部分。在这种情况下，仅在固定数量的方法步骤之后才能形成完整的复制全息图。
附图说明
本发明的其他优点、特征和细节由优选的实施例的以下描述和根据附图得出。
附图示出：
图1以侧视图示出根据本发明的复制设备的一种优选实施方式的示意图；
图2也以侧视图示出由图1已知的根据本发明的复制设备的一种扩展方案的示意图。
在附图中，功能相同或彼此等效的元件或组件由相同的附图标记表示。
具体实施方式
图1以侧视图示出本发明的一种优选的实施方式中的根据本发明的复制设备1。根据本发明的复制设备1包括对象全息图2和参考全息图3，所述对象全息图和参考全息图沿着深度轴t彼此间隔开。对象全息图2布置在构造为玻璃板4的光波导6的端侧，其中，玻璃板4沿纵轴l延伸。在玻璃板4中，耦合全息图5(以对角线)布置在关于纵轴l与对象全息图2相对置的端部中。在对象全息图2的区域中，在对象全息图2和参考全息图3之间在平行于纵轴l的平面7中布置有光敏层8。参考全息图3也布置在构造为玻璃板4的波导体6中，其中，玻璃板4在沿着纵轴l与参考全息图3相对置的端部中接收耦合全息图5。
在运行中，通过在图1中仅示意性地示出的原始源11产生原始信号9，借助光学元件12将该原始信号9变换成具有平面波前10的原始信号9，并将该原始信号定向到耦合全息图5之一。因此，原始信号9的平面波前10照射到布置在玻璃板4中的耦合全息图5上。在此，原始信号9的平面波前10被以大于玻璃板4的全反射角的角度α反射。出于这个原因，原始信号9的平面波前10现在在玻璃板4内沿着纵轴l在光敏层8的方向上传播，并在端侧要么照射到对象全息图2要么照射到参考全息图3上。现在，参考全息图3实现两个功能：一方面，使原始信号9在光敏层8的方向上偏转，另一方面，也使原始信号光学地如此变换，使得包括平面波前10的原始信号9被变换成未以图形方式示出的原始全息图的原始参考波14。在对象全息图2中也进行原始信号9的偏转(定向)和光学变换，以仿制原始全息图的原始对象波13(构型)。根据本发明，对象波13和参考波14如此偏转和定向，使得对象波13和参考波14恰好在其中已经布置有光敏层8的平面7中形成干涉图样15，然后通过曝光将该干涉图样记录到光敏层8中。这使得可以通过光敏层8形成复制全息图16，该复制全息图构成原始全息图的复制品，其中，复制全息图16也可以由多个子全息图(hogel)20构成。
图2以侧视图示出本发明的一种优选的扩展方案中的根据本发明的复制设备1a的示意图。所示的复制设备1a与从图1中已知的复制设备1的不同之处在于，光敏层8现在沿着纵轴l在记录有参考全息图3或对象全息图2的两个玻璃板4之间延伸。在此，光敏层8逐步地沿着纵轴l可移动地布置。这使得能够通过根据本发明的复制设备1a实现复制过程的有利的简单自动化。
在运行中，首先将两个玻璃板4之间的光敏层8沿纵轴l如此布置，使得光敏层8的区段17在对象全息图2和参考全息图3的区域中位于目标位置18。接着，相应于图1中的实施方案地产生对象波14和参考波13，由此可以通过曝光在光敏层8的区段17中印入
在本发明的一种替代的实施方式中，还可以在玻璃板4之间嵌入弯曲的面，在该弯曲的面上施加有光敏层8。由此也可以在任意成形的全息图中定义期望的光学功能。这例如在如下情况下是有意义的：后续应将全息图施加在眼镜片上。通过弯曲形式的记录，可以防止全息光栅在记录后由于弯曲而变形，从而损害光学功能。
此外应当说明，除了图示的实施方式之外，在不偏离本发明构思的情况下，复制设备1；1a也可以不同的构造。
1.一种用于产生复制全息图(16)的复制设备(1；1a)，所述复制全息图是原始全息图的复制品，所述复制设备具有对象全息图(2)以及参考全息图(3)，所述对象全息图用于通过原始信号(9)产生对象波(13)，所述参考全息图用于借助所述原始信号(9)产生参考波(14)，其中，所述对象全息图(2)和所述参考全息图(3)如此构造，使得通过借助所述原始信号(9)的照射，所产生的参考波(14)与所产生的对象波(13)在平面(7)中相交，在所述平面中布置有用于形成所述复制全息图(3)的光敏层(8)，通过曝光能够将干涉图案(15)记录到所述光敏层中。
2.根据权利要求1所述的复制设备，其特征在于，所述对象全息图(2)和/或所述参考全息图(3)能够通过平面波前(10)、通过球面波或通过圆柱形波前作为原始信号(9)被激发。
3.根据权利要求1或2所述的复制设备，其特征在于，所述原始全息图由至少两个子全息图(20)构成，所述至少两个子全息图能够由原始不同的参考波(14)产生。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的复制设备，其特征在于，所述对象全息图(2)和/或所述参考全息图(3)分别布置在光波导(6)的端侧，所述光波导优选地构造为玻璃板(4)，其中，所述光波导(6)具有耦合全息图(5)，所述耦合全息图如此构造，使得所述原始信号(9)能够在所述对象全息图(2)和/或所述参考全息图(3)的方向上被偏转。
5.根据权利要求3或4所述的复制设备，其特征在于，所述对象全息图(2)和/或所述参考全息图(3)如此构造，使得所述对象波(13)和/或所述参考波(14)构造成具有变化的射出方向，优选地用于纯化在待产生的复制全息图(16)的所述至少两个子全息图(20)之间的过渡区域。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的复制设备，其特征在于，用于形成所述复制全息图(16)的所述光敏层(8)如此布置，使得借助所述参考全息图(3)定义的参考波(14)和借助所述对象全息图(2)定义的对象波(13)从相对置的侧照射到所述光敏层(8)上。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的复制设备，其特征在于，为了产生多个复制全息图(16)，所述光敏层(8)能够被逐步地移动通过所述复制设备(1；1a)。
8.一种用于借助复制设备(1；1a)来产生复制全息图(16)的复制方法，所述复制设备根据权利要求1至7中任一项构造，所述复制方法至少包括以下步骤：
将光敏层(8)布置在一个平面中，用以通过借助待产生的参考波(15)的和待产生的对象波(13)的干涉图样(15)对所述光敏层(8)的曝光来形成所述复制全息图(16)；
以原始信号(9)照射参考全息图(3)，用以产生参考波(15)；
以所述原始信号(9)同时照射对象全息图(2)，用以产生对象波(13)。
9.根据权利要求8所述的复制方法，其特征在于，将所述原始信号(9)在所述参考全息图(3)中进行变换，用以由所述原始信号(9)形成所述参考波(14)，和/或将所述原始信号(9)在所述对象全息图(2)中进行变换，用以形成所述对象波(13)。
10.根据权利要求8或9所述的复制方法，其特征在于，为了形成作为原始全息图的复制品的所述参考全息图(3)，从而产生多个复制全息图(16)，将所述光敏层(8)逐步地移动通过所述复制设备(1；1a)。
技术总结