用于生成偏振全息图的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于生成偏振全息图的方法，其中，在第一步骤中，计算相位全息图（１），且其中，在第二步骤，计算的相位全息图被转移到物质载体（５），该物质载体包括其中能够通过光暴露局部产生定向双折射的物质。本发明专利技术还涉及用于生成偏振全息图的装置以及根据本发明专利技术的偏振全息图作为数据存储、安全特征或用于执行常规光学功能的衍射光学元件的使用。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于生成偏振全息图的方法、用于生成偏振全息 图的装置以及根据本专利技术的偏振全息图作为数据存储、安全特征或用 于执行常规光学功能的衍射光学元件的使用。
技术介绍
计算产生的全息图(CGH)是数字全息图。CGH的结构使用特定 算法计算，该算法模拟了关于虚拟取样光栅的计算机中的全息记录处 理。这些结构然后例如通过平版印刷方法被转移到物质栽体。与CGH对照，在经典的模拟记录方法中，通过干涉，即激光束的 相位恒定的迭加生成全息结构。CGH的优点在于，它可以制造非实际的计算机计算的对象或作为 数学描述存在的对象图像的全息图。因而，和模拟方法相比，CGH的 使用增强了衍射结构的制造中的灵活性。而且，用于数字全息图的写 入设备的设计比用于模拟全息图的写入设备的设计更为鲁棒，因为它 不必考虑至少两个激光束的时间恒定的相位耦合。计算产生的全息图被广泛地使用，例如用于工件的干涉形状测试， 用于防欺骗的安全元件的制造以及作为用于执行常规光学功能(透镜、 棱镜)的衍射光学元件(DOE)。制造CGH的方法及其作为安全元件的使用是现有技术的一部分， 且例如，在DE 19 926 698A1中描述。存在相位或幅值全息图。偏振全息图是通过模拟技术，即通过激光束的干涉而制造的一种 特定形式的全息图。偏振方向的图样通过激光束的交迭生成，且固定 在光学各向异性材料中。特别是在安全元件中，偏振全息图具有优于通常建立的相位或幅 值全息图的某些优点。例如，偏振全息图对于圆偏振读取束的旋转方 向敏感；偏振全息图在不同的方向衍射右和左圆偏振光(E及oc/^w, K200780004862.X<image>image see original document page 4</image>偏振全息图由此提供了防欺骗的较大保护。需要能够存储写入束的偏振方向的材料以用于将GCH转移到用 于生成偏振全息图的介质。使用CGH通常转移到的惯用材料是不可 能的。而且，在CGH到物质载体的通常的平版印刷转移中，产生不能 被修改的永久的衍射结构。CGH向可重写介质的转移本质上更加灵活。两个方面都被所谓的光寻址(photoaddressable)聚合物满足。光 寻址聚合物是已知的(尸o/，附e,51 as J57e"r卯/ ,/cfl/ flnrf尸/to,oo/^/cfl/ j"/ve 3/erf/fl， K 5"/f/6flev (W/,or人iS戸Viger W/7flg， A^rv K rA: "95 )。这 些物质的特征在于，当暴露于偏振光时形成定向双折射的能力。写入 的双折射图样能够在偏振光中可见。这种类型的示例是根据US专利5 173 381的包含偶氮苯基的侧基聚合物。还知道，使用偏振光，能够在任意所需的点向这些聚合物层写入 局域双折射，该双折射的优选轴关于偏振方向的旋转而移动(JL j"rfer/e，O 附附ii汰70,477-M3(7卵力)。EP0622789 Al描述了 一般可以怎样实现光寻址聚合物的写入通 过光化性光的影响在聚合物层中产生有序状态。优选使用的光是线性 或圆偏振光，其波长处于光致引发配置改变侧基的吸收带的区域内， 当沿着膜的表面法线入射偏振光时，结果是膜的平面中的优先取向， 在线性偏振光的情况下，该取向贯穿膜是均匀的，而使用圆偏振光， 优选方向根据沿着表面法线的激励光的电矢量周期地调整。暴露于非 偏振光产生垂直于膜平面的优先取向。EP0622789 Al还声明，光寻址聚合物尤其适用于图像的处理以及 通过全息图的信息处理，通过使用参考波照射能够实现所述全息图的 再现。在该公开的申请中，通过在存储材料中交迭两个相位恒定的光 源生成全息图。还进一步声明，在模拟存储的情况下，灰度值能够被连续地且具 有位置分辨率地调节。没有描述通过写入偏振方向的数字化图样的偏振全息图的产生。 通过模拟写入技术写入到光寻址聚合物的偏振全息图是现有技术 的一部分 能够用来通过两个圆偏振激光束的交叠将偏振全息图写入到光寻址聚合物的装置在申请WO 99/57719 Al中描述(第10页第1 行到第14页第16行)。然而，使用这种装置，不可能直接将计算机产 生的偏振全息图写入到光寻址聚合物。DE 19 620 588 Al描述了 一种与上述方法不同的方法，且旨在用于 对光寻址聚合物的写入。在生成的第一步骤中，使用偏振光的光源在整个面积上照射光寻 址聚合物层，且因而产生各向异性双折射。在第二步骤中，准备的材 料因而使用较短光脉沖照射且在整个面积上生成的各向异性在局部区 域中变化。没有描述计算产生的偏振全息图的写入。因此，目标是开发一种方法，通过该方法，偏振全息图能够被计 算且能够使用写入系统而被转移到物质栽体.令人惊讶的是，已经发现通过下述用于生成偏振全息图的根据本 专利技术的方法以及根据本专利技术的装置实现该目的。
技术实现思路
本专利技术首先涉及一种用于生成偏振全息图的方法。 根据本专利技术的用于生成偏振全息图的方法包括在第 一步骤中， 计算至少具有两个偏振态的偏振全息图，以及在第二步骤中，将计算 的偏振全息图转移到物质载体，该物质栽体包括能够通过光局部产生 定向双折射的物质。具体实施方式 偏振全息图的计算通过由幅值和相位组成的复数在三维空间中描述对象。该对象的 幅值是亮度值的分布(幅值分布)，该对象的相位可以任意选择。优选 地，选择随机分布。需要被全息存储的对象以数字化的形式存在，即存在用于幅值和 相位的离散值矩阵。偏振全息图是一种特定形式的相位全息图；因此为该对象计算相位全息图。对于该目的，必须发现当使用读取束照射时重新构建该对 象的相位全息图。相位全息图调制读取束的相位。这意味着有必要找 到以如下方式调制读取束的相位的相位全息图，即对象的幅值分布被 重新构建。文献描述了^艮多解决方法；Gerchberg和Saxton描述的迷/fc'谬ji (IFTA )被i人为是一个示例(R.W. Gerberg， W. O. Saxton; A Practical Algorithm for the Detection of Phase from Image and Diffraction Plane Pictures; Optik 35 (1972)， page 237 )。该算法的目标是 在尽可能无错的频率空间中发现对象的表达，定义A(O) 对象的幅值 P(O) 对象的相位 A(C) CGH的幅值 P(C) CGH的相位A(L) 为读取处理i殳置的读取束的幅值在傅立叶全息图的情况下，傅立叶变换允许所需对象的重新构建。 为了生成傅立叶CGH,通过傅立叶变换，从以数字形式存在的对象 (A(O)，P(O))计算全息图的平面中的合成幅值/相位分布。结果同样是复的幅值/相位分布(A(C)，P(C))。对于幅值分布A(C), 使用为读取处理设置的读取束的幅值分布A(L)且实施(A(L)，P(C))的 逆傅立叶变换。结果是对象空间(A，(O)，P，(O))中的幅值和相位分布。这不再对 应于原始分布(A(O)，P(O))，因为A(C)被A(L)代替。相位分布P，(O) 保留，A，(O)被A(O)代替，且实施另一傅立叶变换。该过程一直继续，直到全息图的平本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于生成偏振全息图的方法，其特征在于，在第一步骤中，计算至少具有两个偏振态的偏振全息图，且在第二步骤中，将计算的偏振全息图转移到物质载体，该物质载体包括其中能够通过光局部地产生定向双折射的物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JM阿斯富尔，S施奈德，D埃伯哈德，W里德尔，D吉尔，S沃尔克宁，H琼格曼，
申请(专利权)人：拜尔创新有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]