生产光束成形全息光学元件的方法.pdf

本公开涉及一种生产光束成形全息光学元件的方法，该光束成形全息光学元件被构造为生成衍射光束，所述衍射光束被构造为独立于光束在该光束成形全息光学元件上的冲击点而重建扩散器的图像，该方法包括以下步骤：提供记录元件；提供包括特定图案的主元件；形成包括所述记录元件和所述主元件在内的记录层叠，使得所述主元件被布置在所述记录元件的近复制距离内；利用重建光束照射所述记录层叠的至少一部分；利用基准光束照射所述记录层叠的至少一部分，其中，所述重建光束或基准光束中的至少一个穿过所述主元件，以将所述主元件的图案记录到所述记录元件上。

1.  一种用于生产光束成形全息光学元件的方法，所述光束成形全息光学元件被构造为生成衍射光束，所述衍射光束被构造为独立于光束在所述光束成形全息光学元件上的冲击点而重建扩散器的图像，该方法包括以下步骤：
提供记录元件；
提供包括特定图案的主元件；
形成包括所述记录元件和所述主元件在内的记录层叠，使得所述主元件被布置在所述记录元件的近复制距离内；
利用重建光束来照射所述记录层叠的至少一部分；以及
利用基准光束来照射所述记录层叠的至少一部分，
其中，所述重建光束或基准光束中的至少一个穿过所述主元件，以将所述主元件的图案记录到所述记录元件上。

2.  根据权利要求1所述的方法，其中，所述重建光束被所述主元件衍射，使得所得到的衍射光束照射所述记录元件。

3.  根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述主元件是以下各项中的至少一个：
光束成形全息光学元件；以及
菲涅尔带透镜。

4.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述重建光束是准直光束，其中，所述重建光束是已被用于记录所述主元件的基准光束的相位共轭光束，并且其中，所述基准光束是发散光束。

5.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述记录元件与所述主元件之间的所述近复制距离是所述主元件到用于重建所述图案的所述光束的公共源点的距离的0.06倍以下，优选地0.034倍以下，更优选地0.0015倍以下，并且最优选地0.0003倍以下。

6.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述记录元件包括光致抗蚀材料、光致聚合物材料、卤化银材料、二铬酸明胶材料、光致变色材料或光致折射材料。

7.  根据权利要求6所述的方法，其中，所述记录元件包括含有交联基质和写入单体，优选地含有交联基质和基于丙烯酸酯的单体的光致聚合物膜。

8.  根据权利要求7所述的方法，其中，
所述记录元件包括玻璃板，并且
所述光致聚合物膜被层压至所述玻璃板。

9.  根据权利要求8所述的方法，其中，
所述记录元件被布置在所述记录层叠中，使得所述记录元件的所述玻璃板被所述基准光束照射，并且
所述记录元件被布置在所述记录层叠中，使得所述记录元件的所述光致聚合物膜被所述衍射光束照射。

10.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述基准光束和所述重建光束是由单个光源和光分束器生成的，该光分束器被构造为将从所述光源发射的光束分裂成所述基准光束和所述重建光束。

11.  根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述基准光束或重建光束中的至少一个是由激光器、激光二极管或定向光源生成的。

12.  一种用于执行根据权利要求1至11中的任一项所述的方法的布置，该布置包括：
至少一个光束源，该光束源用于生成重建光束和基准光束，
记录支架，该记录支架用于保持包括记录元件和主元件在内的复制层叠，
其中，所述主元件在所述记录元件的近复制距离内。

13.  一种光束成形全息光学元件，该光束成形全息光学元件是通过根据权利要求1至11中的任一项所述的方法生产的。

14.  根据权利要求13所述的光束成形全息光学元件，其中，所述光束成形全息光学元件是反射式光束成形全息光学元件、透射式光束成形全息光学元件或侧光式光束成形全息光学元件或其组合。

15.  一种显示装置，该显示装置包括根据权利要求13或14所述的光束成形全息光学元件。

生产光束成形全息光学元件的方法
技术领域
本公开涉及用于通过提供主元件和记录元件来生产光束成形全息光学元件的方法。具体地，本公开还涉及用于执行所述方法的布置、生产的光束成形全息光学元件以及包括所生产的光束成形全息光学元件的显示装置。
背景技术
如今，在电子应用中经常使用液晶显示器。例示应用是移动装置、游戏计算机、平板计算机、监视器、电视装置、广告面板等。液晶显示器包括具有能够被电驱动的液晶的层或面板。具体地，能够根据施加于液晶的电压来控制由显示器照亮的光的偏振。因为这些面板不生产它们自己的光，所以必须提供背光单元以照亮面板。
由此，一般关注在于提供具有高显示质量的液晶显示器。高显示质量的因素是颜色空间(Gamut)、光照的均匀性和对比度关系。将来的液晶显示器还将需要良好的操纵质量，例如用于提供改进的3-D应用。使得液晶显示器能够实现这些要求的背光单元是包括光束成形全息光学元件的背光单元。光束成形全息光学元件被构造为以均匀方式在距该光束成形全息光学元件的限定距离处照亮限定区域。例如，液晶显示面板、透镜、扩散器等可以被布置在限定区域处。具体地，通过记录包括具有期望的图案的任何适合的记录材料的元件，能够生产光束成形全息光学元件。应当理解，存在需要具有良好的操纵质量的光束成形全息光学元件的多个进一步应用，例如信号照明。
生产的光束成形全息光学元件的一个特别重要的质量特征是操纵质量。操纵质量或操纵能力意味着光束成形全息光学元件能够独立于击中该光束成形全息光学元件的光束的冲击位置来重建扩散器的相同实像(real image)，然而该光束从公共源点出现。
关于本公开的光束成形全息光学元件具体地是将空间上和/或方向上受限的光源变换成空间中的特定位置处的均匀照亮区域的全息光学元件。这种光源的一个重要类 型(但是在本公开的意义上不是排他的)是强激光束。
为了例如在在空间中的特定位置处具有均匀亮度分布的平面矩形中变换该光束的点状截面，可以使用光束成形全息光学元件。这种光束成形全息光学元件能够在透射中或在反射几何中或在侧光式(edge lit)几何中工作，并且必须在空间中的指定位置处重建扩散器的实像以便在那里生成所期望的均匀亮度分布。
然而，具有高质量和足够几何尺寸的光束成形全息光学元件的生产是困难的。以下将借助于图1至图3来描述一个现有技术的方法及其问题。
图1示出了用于生产光束成形全息光学元件的布置的常规示意图。
通常，为了能够利用光束成形全息光学元件来重建实像，重建光束必须是用于生产光束成形全息光学元件的相位共轭光束(Gerhard K.Ackermann和Jürgen Eichler “Holography a Practical Approach”，Wiley VCH Verlag&Co.KGaA，Weinheim，2007年，第16章，第217-218页)。
图1示出了具有照明光束104和基准光束103c的根据现有技术的例示记录方案。会聚记录光束103c被用作针对目前的透射式光束成形全息光学元件的全息记录建立的基准光束103c。从顶部查看图1中的方案。在利用适合的分束器使从公共激光源发射的光束分裂之后，两个空间滤光器105生成了主要发散基准光束103b和用于照亮物体101(例如，透明扩散器)的发散照明光束104。
在被凹面镜107反射之后，主要发散基准光束103b被变换成焦点位于位置103d处的会聚基准光束103c。半透明物体101通过衍射来生成记录物体光束106b。物体光束106b在记录元件102处干涉会聚基准光束103c。元件102是要记录有期望的图案的元件。通过记录记录元件102，生产了所期望的光束成形全息光学元件。
根据图1对于物体101的实像106a的重建(参见图2)，从空间点103a发散的(相位共轭的)重建光束103例如由聚焦激光光束与定位在该焦点处的空间滤光器105相结合地生成。光束成形全息光学元件102然后形成衍射光束106，衍射光束106在期望的位置处形成实像106a。
根据图1的布置的问题是被构造为生成会聚基准光束103c的凹面镜107(或正透镜)的所需尺寸。凹面镜107必须总是具有分别比所期望的光束成形全息光学元件102和记录元件102的横向尺寸大的横向尺寸。由此，焦距(焦点103d与记录元件102之间的距离)越短，凹面镜107(或正透镜)的相对尺寸与光束成形全息光学元 件102相比必须越大。
例如，如果光束成形全息光学元件102本身已经具有大尺寸(例如具有10”对角尺寸或更大的电子显示器的尺寸)，则凹面镜107(或正透镜)必须比光束成形全息光学元件102大得多。这意味着能够形成会聚基准光束的光学部件(例如反射镜或透镜)变得非常大并且将非常昂贵的和/或难以制造。其它问题在于这些大且重的部件、它们的光学对准以及全息记录建立的稳定和足迹(footprint)的处理。
而且，如果数值孔径(图1中的会聚记录光束103c的开度角的一半的正弦)或相当于图2中的光束成形全息光学元件102的视场角变得非常大，则具有开口孔径的必需大直径和相应的短焦距的这种聚焦反射镜107和透镜实际上是不可得到的。在图3中给出了数值孔径的意义的示例性描述，图3是图1中给出的基准光束部分的立体图。这里，数值孔径是sin(θ/2)，其中角度θ在包含光束成形全息光学元件102的最大直径的平面中被测量。
所有这些困难还适用于反射式光束成形全息光学元件或侧光式光束成形全息光学元件。
如以上所提到的，一方面，具有开口孔径的必需大直径和相应的短焦距的高数值孔径聚焦反射镜107和透镜实际上是不可能得到的或者昂贵的并且极其难以在全息记录建立中进行处理。
另一方面，具有高数值孔径的物镜是容易得到的并且可能非常便宜，因为它们已经被用在大量销售的消费者装置中。例如放大率63倍的显微镜物镜能够具有0.75的数值孔径。类似地，蓝光播放机读取头的物镜透镜具有甚至0.85的数值孔径。正是因为这些物镜将具有几mm的输入孔径的有限直径，所以它们适于生成具有所期望的数值孔径的高质量发散光束。
如果基准光束的数值孔径趋于零，则图1和图3中的记录基准光束103c趋于为准直光束并且反射镜107(透镜)相对于从针孔105出现的发散光束103b是准直反射镜(透镜)。在这种情况下，准直反射镜(透镜)尺寸能够减小，接近于或成为与光束成形全息光学元件的尺寸相同的最小尺寸。
准直光束的相位共轭光束也是仅具有相反传播方向的准直光束。这意味着为了在数值孔径接近于零的情况下重建实像，不是利用具有相反方向的准直光束来完成读出，而是能够利用原始准直基准光束来倒转和读出所记录的全息图。
在WO 93/02372中，描述了一种用于透射式光束成形全息光学元件的记录布置和方法。在第一步骤中，利用准直基准光束来记录形式为主光束成形全息光学元件的主元件。
在第二步骤中，利用用于记录光束成形全息光学元件的原始基准光束来倒转和读出主光束成形全息光学元件。由该过程重建的实像被利用发散基准光束复制到新的记录元件中。该记录元件被布置在主光束成形全息光学元件与来自该主光束成形全息光学元件的重建实像的位置之间，其中，主元件与记录元件之间的距离较大。该位置的原因是防止来自主光束成形全息光学元件的零阶光击中用于复制处理的全息记录元件。如果利用用作生产处理或复制处理的基准光束的发散光束来重建所记录或生产的光束成形全息光学元件，则重建了主光束成形全息光学元件的实像。因为准直基准光束被用来记录主光束成形全息光学元件并且发散光束被用来记录复制光束成形全息光学元件，所以能够利用WO 93/02372的方法来实现用来形成基准光束的反射镜或透镜的最小尺寸。
然而，所生产的光束成形全息光学元件的显示质量(具体地，操纵能力)较低。如果所生产的光束成形全息光学元件被光束击中，则它强烈地取决于光的冲击点，而无论是否重建了全实像。
发明内容
实施方式涉及一种用于生产具有改进的操纵能力和简单记录布置的光束成形全息光学元件的方法。
实施方式涉及一种用于生产光束成形全息光学元件的方法。所述全息光学元件生成被构造为独立于光束在光束成形全息光学元件上的冲击点而重建扩散器的相同实像的衍射光束。提供了一种记录元件。提供了一种包括特定图案的主元件。包括所述记录元件和所述主元件的记录层叠(recording stack)被形成为使得所述主元件被布置在所述记录元件的近复制距离内。利用重建光束照射所述记录层叠的至少一部分。利用基准光束照射所述记录层叠的至少一部分。所述重建光束或基准光束中的至少一个穿过所述主元件，以将所述主元件的图案记录到所述记录元件上。
通过形成所述主元件和所述记录元件彼此在近复制距离内的所述记录层叠，生产了具有改进的操纵特性的光束成形全息光学元件。所述光学元件(例如透镜和/或反 射镜)的尺寸(基本上)不大于所生产的光束成形全息光学元件的尺寸。
提供了一种记录元件，例如平面板。所述记录元件是要由期望的图案记录的元件。在所述记录之后，所述记录元件是所生产的光束成形全息光学元件。
所述记录元件包括能够被记录的适合的全息光学材料。所述全息光学材料可以作为片状材料被提供。通过记录所述记录元件(具体地，所述记录元件的所述全息光学材料)生产了所述光束成形全息光学元件。
除所述记录元件之外，提供了主元件。所述主元件分别包括特定图案和图像。如将在下文中详细说明的，所述主元件被构造为使得通过利用重建光束或所述基准光束照射所述主元件，能够将所述主元件的所述图案映射到所述记录元件上。所述主元件还可以是平面板。根据优选实施方式，所述主元件和所述记录元件是具有近似相同的尺寸(例如，相同的长度和宽度)的矩形板。
为了改进要在无需降低其它显示质量的情况下生产的所述光束成形全息光学元件的操纵能力，形成了记录层叠(具体地，近复制距离层叠)。具体地，所述主元件和所述记录元件被布置为彼此在近复制距离内。例如，如果所述主元件和所述记录元件被形成为板，则所述主元件的大表面能够直接面对所述记录元件的大表面。例如，两个部件之间的距离小于1mm(优选地小于500μm，具体地小于150μm)。这种记录层叠和复制层叠分别使得能够执行接触复制处理。
根据实施方式的方法，能够生成至少两个光束(重建光束和基准光束)。例如，所述复制层叠的两个(较大的)表面中的一个利用所述基准光束被照亮并且另一个表面利用所述重建光束被照亮以便生产所述光束成形全息光学元件。优选地，所述表面中的一个由所述记录元件形成并且另一个表面由所述主元件形成。在特殊情况下，将(例如，通过所述基准光束)照亮所述复制层叠的仅一个表面，例如所述主元件的表面。
按照根据本公开的方法的第一实施方式，能够通过所述主元件使所述重建光束衍射，使得所得到的衍射光束照射所述记录元件。所述主元件的特定图案可以使由所述主元件接收到的所述重建光束以期望的方式衍射。所述衍射光束照亮所述记录元件。具体地，在所述记录元件中，所述衍射光束干涉所述基准光束，使得所述特定图像和图案分别被记录到所述记录元件中。换句话说，通过两个光束的干涉能够生产所述光束成形全息光学元件。
根据本公开，所述主元件和所述记录元件被布置在记录层叠内，使得近复制处理是可能的。如果所述记录元件与所述主元件之间的所述近复制距离是所述主元件到用于重建所述图案的光束的公共源点的距离的0.06倍以下(优选地0.034倍以下，更优选地0.0015倍以下，并且最优选地0.0003倍以下)，则能够根据优选实施方式实现特别好的结果。
通常，不同的部件能够被用于形成主元件。根据优选实施方式，所述主元件是光束成形全息光学元件。通常，记录元件能够通过基准光束以及由照明光束和物体(例如，扩散器)生成的物体光束而记录有期望的图案。所记录的元件能够被用作主元件。能够使用基准光束和重建光束将所记录的这种主元件的图案映射或复制到记录元件上。所述重建光束是所述基准光束的相位共轭光束。另选地，根据另一个优选实施方式，所述主元件可以是菲涅尔带(Fresnel zone)透镜。在这种情况下，能够省略通过记录全息光学元件创建主元件。在两种情况下，为了实现良好的操纵特性，所述主元件必须在要记录的所述元件的近复制距离内。
此外，在另一优选实施方式中，所述重建光束是准直光束。另外地或另选地，所述重建光束是已被用于记录所述主元件的基准光束的相位共轭光束。这使得能够以简单方式将主元件的期望的图案复制到记录元件上。此外，所述基准光束优选地是发散光束。
所述记录元件能够包括任何适合的记录材料。在优选实施方式中，所述记录元件可以包括光致抗蚀材料、光致聚合物材料、卤化银材料、二铬酸明胶(di-chromated gelatine)材料、光致变色材料或光致折射材料。
具体地，所述记录元件可以优选地包括含有交联基质和写入单体(优选地含有交联基质和基于丙烯酸酯的单体)的光致聚合物膜。这种材料特别适合于形成光束成形全息光学元件。
而且，所述记录元件能够包括(不同)层的层叠。根据优选实施方式，所述记录元件可以包括玻璃板。具体地，所述玻璃板可以是浮法玻璃板。所述浮法玻璃能够形成所述记录元件的外表面。此外，先前描述的光致聚合物膜可以被层压至所述玻璃板。所述玻璃板可以作为支承层。应当理解，所述记录元件可以包括另外的层。能够提供要记录的元件的紧凑设计。
根据优选实施方式，所述记录元件能够被布置在所述记录层叠中，使得所述记录 元件的所述玻璃板被所述基准光束照射。换句话说，所述基准光束能够经由所述记录元件的所述玻璃板进入所述记录层叠。
另外地或另选地，所述记录元件能够被布置在所述记录层叠中，使得所述记录元件的所述光致聚合物膜被已通过利用所述重建光束照亮所述主元件而生成的所述衍射光束照射。换句话说，所述衍射光束能够经由所述记录元件的所述光致聚合物膜进入所述记录元件。
在所述主元件也是包括期望的图案的光束成形全息光学元件的情况下，所述主元件的结构可以与所述记录元件的结构相似。更具体地，所述主元件可以包括玻璃板和光致聚合物膜。在这种情况下，所述主元件的所述光致聚合物膜和所述记录元件的所述光致聚合物膜能够优选地彼此面对。两个玻璃板可以形成所述记录层叠的所述外表面。所述基准光束可以经由所述记录元件的所述玻璃板进入所述记录层叠。所述重建光束可以经由所述主元件的所述玻璃板进入所述记录层叠。在这种布置中，优选的是，所述两个光致聚合物膜不直接彼此接触。所述两个层之间的间隙可以填充有适合的浸液。记录层叠的该紧凑设计特别适合于生产随着改进的处理时间而具有良好的操纵特性的记录的光束成形全息光学元件。具体地，无需提供具有大于所述光束成形全息光学元件的直径的光学元件，例如反射镜或透镜。所采用的光学元件的直径可以近似地等于所述光束成形全息光学元件的直径。
此外，所述基准光束和所述重建光束优选地由相同的光源生成。所述光源可以包括一个以上的光发生器，例如由适合的光学元件叠加而成的三个单色激光器。光分束器能够被构造为将从所述光源发射的所述光束分裂成所述基准光束和所述重建光束。能够以简单方式生成具有相同特性(例如，波长)的两个光束。根据另一实施方式，所述基准光束或重建光束中的至少一个能够由激光器、激光二极管或定向光源生成。
本公开的另一个方面是一种用于执行先前描述的方法的布置。所述布置包括用于生成重建光束和基准光束的至少一个光束源。所述布置包括用于保持包括记录元件和主元件在内的记录层叠的记录支架，其中，所述主元件在所述记录元件的近复制距离内。
该记录布置使得能够执行用于在无需分别比要记录和生产的所述光束成形全息光学元件大得多的透镜或反射镜的情况下生产期望的光束成形全息光学元件的以上描述的方法。
本公开的另一方面是一种通过先前描述的方法生产的光束成形全息光学元件。
在根据本公开的所述光束成形全息光学元件的优选实施方式中，所述光束成形全息光学元件可以是反射式光束成形全息光学元件、透射式光束成形全息光学元件或侧光式光束成形全息光学元件或其组合。
本公开的另一个方面是一种包括先前描述的光束成形全息光学元件的显示装置。优选地，所述显示装置可以是液晶显示装置。例如，所述显示装置可以是移动装置、游戏计算机、平板计算机、独立监视器、电视装置、广告面板等。
本专利申请的这些和其它方面从以下附图变得显而易见，并且将参照以下附图而被阐明。如以上呈现的本申请及其示例性实施方式的特征被理解为还可按照彼此的所有可能的组合进行公开。
附图说明
附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且被并入本说明书并构成本说明书一部分，附图例示了本公开的实施方式，并且与本描述一起用来说明本公开的原理。
图1是用于生产光束成形全息光学元件的常规布置的示意图；
图2是用于重建图1的物体的实像的布置的示意图；
图3是根据现有技术的用于生产光束成形全息光学元件的布置的示意图，其中，描绘了仅基准光束部分；
图4是根据本公开的透射式光束成形全息光学元件的实施方式的示意图；
图5是结合利用光束成形全息光学元件的操纵能力的另外的光学元件的根据本公开的反射式光束成形全息光学元件的另一个实施方式的示意图；
图6是根据本公开的光束成形全息光学元件的另一个实施方式的示意图；
图7是根据本公开的光束成形全息光学元件的实施方式的示意图；
图8是图7所示的实施方式的示意侧视图；
图9是根据本公开的用于生成主光束成形全息光学元件的形式的主元件的布置的实施方式的示意图；
图10是图9所示的实施方式的示意侧视图；
图11是根据本公开的用于生成光束成形全息光学元件的布置的实施方式的示意图；
图12是根据本公开的用于生成主光束成形全息光学元件的形式的主元件的布置的另一个实施方式的示意图；
图13是根据本公开的用于生成光束成形全息光学元件的布置的另一个实施方式的示意图；
图14是具有根据本公开的光束成形全息光学元件的测试结果的图；
图15是根据本公开的用于测试光束成形全息光学元件的操纵特性的测试布置的示意图；
图16是根据比较例的用于生成主光束成形全息光学元件的形式的主元件的布置的示意图；
图17是根据比较例的用于生成主光束成形全息光学元件的形式的主元件的另一个布置的示意图；
图18是根据比较例的用于生产光束成形全息光学元件的布置的示意图；
图19是根据比较例的用于生成主光束成形全息光学元件的形式的主元件的另一个布置的示意图；
图20是根据比较例的用于生产光束成形全息光学元件的另一个布置的示意图；
图21是根据比较例的用于测试光束成形全息光学元件的操纵特性的测试布置的示意图；
图22是具有根据比较例的光束成形全息光学元件的测试结果的图；
图23是根据现有技术的用于生产光束成形全息光学元件的布置的另一个实施方式的示意图；
图24是根据本公开的用于生产光束成形全息光学元件的布置的另一个实施方式的示意图；以及
图25是根据本公开的用于生产光束成形全息光学元件的布置的另一个实施方式的示意图。
具体实施方式
参照附图，将对本公开的优选实施方式进行描述。相似的附图标记在详细描述中自始至终标明相似的元件。然而，本公开不受这些实施方式限制，而是能够在不改变技术精神的情况下应用于各种改变或修改。在以下实施方式中，元件的名称是为了便 于说明而选择的并且可以不同于实际名称。
图4示出了根据本公开的光束成形全息光学元件2的第一例示实施方式。在本实施方式中，光束成形全息光学元件2是透射式光束成形全息光学元件2。
如可以从图4看到的，光束3从公共源点3a出现并且在所例示的斑点2a、2b或2c中的一个内击中光束成形全息光学元件2。不管照亮斑点2a、2b或2c在光束成形全息光学元件2上的位置如何，扩散器1的相同实像由相应的衍射光束4来重建。图4示出了构建重建图像的角的衍射光束的那些子集的示例。
图5示出了根据本公开的光束成形全息光学元件2的另一个实施方式。所描绘的光束成形全息光学元件2是反射式光束成形全息光学元件2。在反射式光束成形全息光学元件中，公共源点3a相对于光束成形全息光学元件2位于与扩散器1的实像相同的侧，然而在透射式光束成形全息光学元件中，公共源点3a相对于光束成形全息光学元件2位于与扩散器1的实像相反的侧(参见图4)。如可以从图4和图5总体上看到的，光束成形全息光学元件2可以是具有矩形形状的平板。
能够例如在空间中的特定位置处的特定区域需要均匀光照的许多光学应用中利用这种光束成形全息光学元件2。光源3a是光束成形全息光学元件的区域上的强光斑点，并且从该点向该特定区域发射的光的量能够由光束成形全息光学元件的衍射效率来控制。这意味着如果使用了体相位全息图则它可以接近于100％。例如，能够像例如在液晶式显示器的背光单元中那样例如在针对强点光源的非常高效且偏振保持光均匀性的显示应用中使用这种光束成形全息光学元件。
而且，通过将从公共源点3a向不同位置(例如，2a或2b或2c)发射的光束3操纵到光束成形全息光学元件2上，在无需改变均匀地照亮的区域的形状和位置的情况下，能够改变如此形成的点光源2a、2b或2c在光束成形全息光学元件上的位置。
如果像例如透镜、反射镜或另一全息光学元件这样的另一光学元件5(参见图6)被放置在均匀地照亮的区域1的位置处，则光束成形全息光学元件2上的不同位置2a或2b或2c将作为不同的物体点以得到特定光学元件5的成像特性。例如，如果以时间顺序方式对光束成形全息光学元件2上的不同位置2a或2b或2c进行寻址，则能够实现由特定光学元件5生成的相应的图像位置6a或6b或6c的动态操纵。
光束成形全息光学元件2能够被有利地用于实现高度有效的复杂动态光学系统，该复杂动态光学系统需要利用强烈且强定向光源(例如激光二极管)的受限区域的均 匀光照。
在下文中，将说明用于生产光束成形全息光学元件的方法。被记录以生产光束成形全息光学元件的记录元件可以包括适合的全息介质。例如，作为全息记录介质，能够使用包括交联基质和写入单体(优选地包括交联基质和基于丙烯酸酯的单体)的光致聚合物膜。在本示例中，光致聚合物层具有近似22μm的厚度。应当理解，取决于例如应用目的，该厚度可以更高或更低。
光致聚合物层能够被涂覆在透明热塑性膜上。该透明热塑性膜可以是例如60μm厚。例如，能够使用由LOFO HIGH TECH FILM GMBH制造的非晶聚酸胺膜OG 622GL。应当理解，也能够采用其它材料。
图7示出了越位的(offside)反射式光束成形全息光学元件202的重建几何的立体图。图8示出了相同的光束成形全息光学元件202的重建几何的侧视图。如可以从图7和图8看到的，按照例示尺寸提供这些实施方式。
针对图7和图8所示的该越位的反射光束成形全息光学元件202的动作的模式如下：
如关于图4所已经描述的，光束203从公共源点203a(例如激光源)出现，并且例如在斑点202a或202c中的一个内击中光束成形全息光学元件202。不管照亮斑点(202a或202c或任何其它斑点)在光束成形全息光学元件202上的位置如何，扩散器201的相同实像由相应的衍射光束204来重建。所描绘的光束成形全息光学元件202的数值孔径是sin(30.24°)～0.5。换句话说，数值孔径是较高的。
光束成形全息光学元件202的记录和重建在红色光、绿色光和蓝色光的情况下是可能的。
图9示出了透射式主光束成形全息光学元件302的记录几何的立体图(未按比例绘制)。图10示出了该光束成形全息光学元件302的记录几何的侧视图(按比例绘制)。与图7和图8相似，在图9和图10中给出了相应布置的尺寸。
从适合的分束器之后的公共激光源，空间滤光器305能够针对物体301生成发散照明光束304。物体本身可以是由聚碳酸脂制成的扩散器片(LM 3222-4，300μm厚，由BayerMaterialScienceAG制造)。应当理解，能够使用其它材料。
66mm×110mm的相应开口能够由相应孔径的掩模308生成。能够沿着物体301和记录元件302的中心对准照明光的光轴。由物体301(最有效地)生成的物体光束 306b(扩散光束306b)覆盖记录主元件302的区域。像根据图1所描述的那样利用例如折叠式反射镜生成的准直基准光束303被以在记录元件302上相对于其表面法向成30°的角度定向。该折叠式反射镜的有效直径能够被选取为等于记录板302的直径作为其最小值。在本示例中，该直径等于115.43mm。
用于生成物体光束306b的准直基准光束303和发散照明光束304能够优选地从红色激光同对准光、绿色激光同对准光和蓝色激光同对准光的叠加生成。
记录元件302能够优选地包括浮法玻璃板。该浮法玻璃板可以具有近似3mm的厚度。浮法玻璃的横向尺寸可以是90mm×120mm。应当理解，还能够选取其它尺寸。能够在光致聚合物层朝向玻璃表面的情况下层压光致聚合物膜。光致聚合物膜的基板侧能够指向另一侧，该另一侧可以是空气。优选地，能够在光致聚合物膜侧朝向准直基准光束303的情况下使记录元件302定向。光致聚合物膜的基板侧能够面向空气。准直基准光束303因此可以经由光致聚合物膜进入记录元件302。
如果该透射式主光束成形全息光学元件的实像被从图7和图8中给出的公共源点203a出现的光束照亮，则该透射式主光束成形全息光学元件的实像与应该由反射式光束成形全息光学元件从图7和图8重建的实像相同。
图11示出了根据本公开的用于生成光束成形全息光学元件405的布置的实施方式的示意图。具体地，示出了光束成形全息光学元件405的记录几何的侧视图(按比例绘制)。在图11中给出了例示且非限制性尺寸。
如可以从图11看到的，记录层叠由记录元件405和主元件402形成。记录层叠被重建光束404照射。重建光束404是准直光束。具体地，重建光束404是来自图9和图10的已被用于利用期望的图案记录主光束成形全息光学元件402的准直光束303的相位共轭光束。重建光束404被构造为经由衍射光束406在期望的最终位置处重建主光束成形全息光学元件402的实像401。换句话说，重建光束404穿过主光束成形全息光学元件402。取决于所记录的主光束成形全息光学元件402的图案，衍射光束406由衍射生成。
本主光束成形全息光学元件402可以是来自图9和图10中描绘的主光束成形全息光学元件记录方案的已曝光记录板302。
记录元件405和主元件402形成记录层叠，具体地，近复制距离记录层叠。未曝光的记录元件405或复制板405被放置在主光束成形全息光学元件402的近复制距离 内。换句话说，记录元件405与主元件402之间的距离是主元件402到用于重建所记录的图案的光束的公共源点的距离的0.06倍以下(优选地0.034倍以下，更优选地0.0015倍以下，并且最优选地0.0003倍以下)。优选地，主元件402和记录元件405不直接接触。例如，两个部件之间的间隙可以由适合的浸液填充。记录元件405可以在它与入射重建光束相反的侧被布置到主元件402。由主元件402生成的衍射光束406将用于近复制处理的物体光束形成到记录板405中。
此外，记录元件405的另一个表面被基准光束403照射。基准光束403可以是发散光束403。用于复制处理的基准光束403可以经由显微镜物镜407(例如ZEISS LD Plan-NEOFLUAR 63x/NA＝0.75Korr)由同对准的红色未扩展激光光束、绿色未扩展激光光束和蓝色未扩展激光光束形成，并且其焦点位于公共源点403中。
显微镜物镜407的数值孔径可以大于光束成形全息光学元件402的数值孔径。针孔407a可以被优选地用来过滤基准光束403。显微镜物镜407的光轴进而发散基准光束403的光轴能够指向记录元件405的中心。
记录元件405可以是记录板405。该记录板可以由具有90mm×120mm的横向尺寸的3mm浮法玻璃板和光致聚合物膜的层叠组成，并且光致聚合物膜与光致聚合物层朝向玻璃表面层压在一起。光致聚合物膜的基板侧可以指向空气。应该注意，这些尺寸和结构仅作为示例给出。
复制层叠可以由记录元件405和主元件402组成。在本示例中，元件405和402这二者的光致聚合物基板侧优选地彼此面对。重建光束404到复制层叠中的入射表面可以优选地是主元件402的玻璃表面。发散基准光束403到复制层叠中的入射表面可以是记录元件405的玻璃表面。
主元件与记录元件的记录层之间的距离d可以优选地是光致聚合物膜的基板厚度的至多两倍。在本示例中，该距离可以是60μm+60μm＝120μm。记录元件405到用于重建的光束的公共源点的距离D可以是100mm。在本示例中，比d/D是0.0012。
图12示出了根据本公开的用于生产主光束成形全息光学元件702的布置的另一个实施方式。
作为光源，附图标记700a表示红色激光器，附图标记700b表示蓝色激光器，并且附图标记700c表示绿色激光器。对于红色激光器700a，能够使用在单频模式下在647nm处具有2.1瓦特的指定输出功率的氪离子激光器(Coherent，Innova Sabre)700a。 对于绿色激光器700b，能够使用在单频模式下在532nm处具有5瓦特的指定输出功率的DPSS激光器(Coherent Verdi V5)700b。最后，对于蓝色激光器700c，能够使用在488nm处具有0.9瓦特的指定输出功率的氩离子激光器(Coherent，Innova 305)700c。
此外，提供了被构造为阻挡激光光束的单独的快门712。具体地，这些激光器中的每一个能够被直接在激光器输出之后的单独的快门712阻挡。另外，可以提供主快门712。主快门712可以被构造为针对所有三个激光波长控制同时曝光时间texp。
各个单独的激光波长λ的基准光束的功率密度Pref与物体光束的功率密度Pobj之间的光束比(BR)能够利用位于单独的快门712和偏振分束器721之后的半波板709进行调节。由此，光束比BR被定义如下：
BR＝Pref/Pobj   (a)
能够利用在记录主元件702的位置处的光电二极管传感器来测量Pref和Pobj，其中传感器平面被对准为与记录主元件702平行。在本示例中，所有记录光束的偏振相对于记录表被设定为S-偏振。
三个激光光束借助于一个反射镜710和两个光致变色反射镜711而同对准。应当理解，能够使用其它装置。基准光束703由空间滤光器705扩展并且定向在球面反射镜707上。在本示例中，焦距被设定为3m。空间滤光器705的针孔被优选地放置到球面反射镜707的焦点中。空间滤光器705和球面反射镜707被构造为生成准直基准光束703。
在实际测试中，利用切变光束干涉仪(Melles Griot，Shear Plate)来确认准直。在测试中，准直基准光束703以30°入射角指向记录主板702的表面法向。物体波706b和物体光束706b分别由发散照明光束704所照亮的扩散器701生成。发散照明光束704由另一空间滤光器705生成。已在测试中使用了以下记录参数：
·λ＝647nm：Pref＝59.4μW/cm2Pobj＝5.2μW/cm2BR＝11.4
·λ＝532nm：Pref＝59.6μW/cm2Pobj＝8.1μW/cm2BR＝7.4
·λ＝488nm：Pref＝60.0μW/cm2Pobj＝5.0μW/cm2BR＝12.0
·texp＝60s
所记录的主元件702和所记录的主板702现在分别形成主光束成形全息光学元件702。能够在光盒上优选地使主光束成形全息光学元件702脱色十二个小时，以从光 引发剂系统中去除残余着色。
在测试中，为了估计效率η，所记录的主光束成形全息光学元件702被倒转并且放回在所采用的记录板支架上。然后基准光束703被用作重建光束。针对各个激光波长λ测量入射功率密度Pin。此外，在扩散器的实像的位置处，针对各个激光波长λ测量衍射功率密度Pdiff。然后通过下式针对各个λ计算效率η：
η＝(Pdiff/Pin)*(扩散器的实像的面积)/(主元件的面积)   (b)
得到以下结果：
·λ＝647nm：η＝0.58
·λ＝532nm：η＝0.59
·λ＝488nm：η＝0.50
如可以从上述结果看到的，主光束成形全息光学元件702对于所有三个颜色示出了平衡的效率。
在第一步骤中生产主光束成形全息光学元件702之后，主光束成形全息光学元件702能够被用于在第二步骤中生产光束成形全息光学元件。具体地，通过将所生成的主元件702布置在要记录的全息元件的近复制距离内，能够生产具有改进的操纵能力的光束成形全息光学元件。将借助于图13详细描述第二步骤。
图13中的布置基本上对应于图12所示的布置。为了避免重复，因此参照了上述说明，并且将在下文中仅阐明差异。
记录元件715被附接至主元件702以形成接触复制层叠。具体地，主元件702在记录元件715的近复制距离内。空间滤光器705和球面反射镜707被构造为生成重建光束703。优选地，用于记录主元件702的前述基准光束703(图12)的相位共轭光束是重建光束703。
此外，与图12相比，已经去除了用于生成发散光束704的另一空间滤光器705。这本示例中，光束703b通过显微镜物镜730定向并且由针孔730过滤以形成球面基准光束703c，以进行接触复制处理。在实际测试中，使用了以下记录参数：
·λ＝647nm：Pref＝100.0μW/cm2Prec＝30.5μW/cm2BRC＝3.3
·λ＝532nm：Pref＝160.0μW/cm2Prec＝47.5μW/cm2BRC＝3.4
·λ＝488nm：Pref＝178.0μW/cm2Prec＝55.5μW/cm2BRC＝3.2
·texp＝50s
以下能够估计在记录元件715的入射表面处的重建光束的功率密度Prec。功率密度P0利用位于扩散器的实像的中心的光电二极管传感器来测量，由主元件702重建并且然后根据下式乘以说明光束截面扩展的面积因子：
Prec＝P0*(扩散器的实像的面积)/(主元件的面积)   (c)
基准波的功率密度Pref利用位于记录元件715的相反入射表面的中心处的光电二极管传感器来测量，其中传感器平面被对准为与复制元件715平行。接触复制处理的光束比被定义如下：
BRC＝Pref/Prec   (d)
能够在光盒上使记录元件715脱色十二小时，以从光引发剂系统中去除残余着色。
为了估计所记录的光束成形全息光学元件715的效率η，通过光束成形全息光学元件715平面垂直取得透射光谱(Perkin Elmer，PE-LA 950UV-VIS)。图14示出了具有测试的结果的图。η的值被视为相对于透射光谱在三个重建波长λrec下的基线的相对深度。获得了以下结果：
·λrec＝642nm：η＝0.39
·λrec＝528nm：η＝0.27
·λrec＝484nm：η＝0.22
根据这些结果，可以看到的是，形成了重建具有高且平衡的效率的RGB光的光束成形全息光学元件715。
为了评估光束成形全息光学元件715的操纵特性，用于生产图13中描绘的光束成形全息光学元件715的布置被修改为图15中概述的那样。
如可以从图15看到的，用于重建光束的光束路径因束流收集器713而被阻挡。此外，图13所示的显微镜物镜730利用旋转中心在公共源点上的可旋转反射镜714来代替。另外，从接触记录层叠中去除了主元件702。
通过图15中的布置，具体地由于可旋转反射镜714的布置，能够例如随着光束703c、703d和703e在光束成形全息光学元件715的不同位置处移动激光光束(RGB或单色的)。在所有这些情况下，重建了扩散器701的相同实像。
在下一个步骤中，光束成形全息光学元件715绕位于其中心点715a的表面法向旋转90°。能够利用可旋转反射镜714从一个边缘经由中心朝向另一个边缘再一次移 动激光束。在所有这些情况下，重建了扩散器701的相同实像。
换句话说，根据本公开的光束成形全息光学元件715的操纵质量是高的。
为了指出根据本公开的方法和布置的优点，将借助于图16至图22详细描述比较例。
以下光束成形全息光学元件的动作的期望模式与针对以上所提到的示例而描述的光束成形全息光学元件的模式是相同的。
如在上文指出的，为了生成该示例的光束成形全息光学元件，使用了非接触复制处理，即，主元件未被布置在记录元件的近复制距离内。如果使用了这种非接触复制处理，则能够便于设计为使得由主光束成形全息光学元件在重建期间可能透射的零阶光将不会击中记录元件。
图16示出了透射式主光束成形全息光学元件502的记录几何的立体图(未按比例绘制)。图17示出了相同的主光束成形全息光学元件502的记录几何的侧视图(按比例绘制)。在图16和图17中给出了例示尺寸。由于将实现非接触复制处理，必须以适合的方式增加主光束成形全息光学元件502与物体508的距离。并且必须调节主光束成形全息光学元件502相对于物体508的垂直尺寸和相对于物体508的垂直定位。除此之外，用于生产该主元件502的所有部件可以与用于上述示例的主元件相同。
空间滤光器505从适合的分束器之后的公共激光源针对物体501生成发散照明光束504。物体本身是由聚碳酸脂制成的扩散器片(LM 322 2-4，300μm厚，由Bayer MaterialScience AG制造)。66mm×110mm的相应开口能够由相应孔径的掩模508生成。照明光的光轴沿着物体501和记录主板502的中心对准。因此，由物体501生成的扩散物体光束506b最有效地覆盖记录主板502的区域。
像以上所描述的那样利用折叠式反射镜生成的准直基准光束503被以在记录主板502上相对于其表面法向成30°的角度定向。该折叠式反射镜的有效直径能够被选取为等于记录主板502的直径作为其最小值。对于该示例，该直径等于115.43mm。
准直基准光束503和发散光束504由红色激光同对准光、绿色激光同对准光和蓝色激光同对准光的叠加生成。
记录主元件502是板502并且由具有90mm×120mm的横向尺寸的3mm浮法玻璃板和光致聚合物膜的层叠组成，并且光致聚合物膜与光致聚合物层朝向玻璃表面层压在一起。光致聚合物膜的基板侧指向空气。记录层层叠被定向，其中光致聚合物 膜侧朝向准直基准光束503。这意味着光致聚合物膜的面向空气的基板侧是准直基准光束503的入射表面。
如果该透射式主元件502的实像被从图7和图8中给出的公共源点203a出现的光束照亮，则该透射式主元件502的实像与应该由反射式光束成形全息光学元件从图7和图8重建的实像相同。
图18示出了光束成形全息光学元件605的非接触复制记录布置的侧视图(按比例绘制)。同样在图18中给出了布置的尺寸。与根据本公开的方法的先前示例相比，可以从图18直接看到，主元件602与记录元件605之间的距离是非常大的(与120μm相比为60mm)。因此，这些部件未被布置在近复制距离内。
作为来自图16和图17的准直基准光束503的相位共轭光束的准直重建光束604被用来经由衍射光束606在期望的最终位置处重建主元件602的实像601。主元件602是根据关于图16和图17描述的主元件记录方案的已曝光记录主板502。
未曝光的记录元件605和记录板605分别被放置为在与入射重建光束相反的侧处与主元件602相距60mm距离处。并且主元件602的底边缘升高为高于未曝光的记录元件605的底边缘大约33mm。衍射光束606将用于复制处理的物体光束形成到记录板605中。
用于复制处理的发散基准光束603经由具有焦点位于公共源点603a的显微镜物镜607(ZEISS LD Plan-NEOFLUAR 63x/NA＝0.75Korr)由同对准的红色未扩展激光光束、绿色未扩展激光光束和蓝色未扩展激光光束形成。注意，显微镜物镜607的数值孔径大于主元件602的数值孔径。针孔607a被用来过滤基准光束603。显微镜物镜607的光轴进而发散基准光束603的光轴指向记录板605的中心。
在本示例中，记录板605由具有90mm×120mm的横向尺寸的3mm浮法玻璃板和光致聚合物膜的层叠组成，并且光致聚合物膜与光致聚合物层朝向玻璃表面层压在一起。光致聚合物膜的基板侧指向空气。
对于非接触复制处理，记录板605和主元件602的光致聚合物基板侧可以彼此面对。重建光束604到主元件602中的入射表面可以是主元件602的玻璃表面，并且发散基准光束603到记录板605中的入射表面可以是记录板605的玻璃表面。
主元件602与用于记录元件605的记录材料层之间的距离d是60mm。记录元件605到用于重建的光束的公共源点的距离D是100mm。比d/D是0.6，并且因此不在 由本公开限定的近复制距离的范围内。
图19更详细地示出了根据比较例的用于生产主元件的布置。所描绘的布置与图12所示的布置相似。对于红色，在单频模式下在647nm处具有2.1瓦特的指定输出功率的氪离子激光器(Coherent，Innova Sabre)800a被用作光源。对于绿色，使用了在单频模式下在532nm处具有5瓦特的指定输出功率的DPSS激光器(Coherent Verdi V5)800b，并且对于蓝色，使用了在488nm处具有0.9瓦特的指定输出功率的氩离子激光器(Coherent，Innova 305)800c。
各个激光器800a、800b、800c能够被直接布置在激光器输出之后的单独的快门812阻挡。主快门812被布置为针对所有三个激光波长控制同时曝光时间texp。各个单独的激光波长λ的基准光束的功率密度Pref与物体光束的功率密度Pobj之间的光束比(BR)能够利用位于单独的快门812和偏振分束器821之后的半波板811进行调节。BR被定义如下：
BR＝Pref/Pobj   (e)
Pref和Pobj利用在记录主板802的位置处的光电二极管传感器来测量，其中传感器平面被对准为与记录主板802平行。所有记录光束的偏振相对于记录表被设定为S-偏振。
在本示例中，三个激光光束在一个反射镜810和两个光致变色反射镜811的帮助下同对准。基准光束803由空间滤光器805扩展并且定向在球面反射镜807上。反射镜807具有3m的焦距。空间滤光器805的针孔被放置到球面反射镜的焦点中。由此生成了准直基准光束803。
利用切变光束干涉仪(Melles Griot，Shear Plate)来确认准直。准直基准光束803以30°入射角指向记录板802的表面法向。物体波806b由扩散器801生成。因此，扩散器801被另一空间滤光器805所发射的发散光束804照射。在实际测试中，使用了以下记录参数：
·λ＝647nm：Pref＝34.6μW/cm2Pobj＝3.0μW/cm2BR＝11.5
·λ＝532nm：Pref＝49.8μW/cm2Pobj＝3.9μW/cm2BR＝12.9
·λ＝488nm：Pref＝41.8μW/cm2Pobj＝3.4μW/cm2BR＝12.3
·texp＝75s
在光盒上使所记录的元件802脱色十二小时，以从光引发剂系统中去除残余着 色。
为了估计效率η，所记录的主元件802被倒转并且放回在所采用的记录板支架上。然后基准光束803被用作重建光束803。针对各个激光波长λ测量入射功率密度Pin，并且在扩散器801的实像的位置处，同样针对各个激光波长λ测量衍射功率密度Pdiff。然后通过下式针对各个λ计算效率η：
η＝(Pdiff/Pin)*(扩散器的实像的面积)/(主元件的面积)   (f)
计算出以下结果：
·λ＝647nm：η＝0.61
·λ＝532nm：η＝0.58
·λ＝488nm：η＝0.66
根据这些结果能够得出，所生产的主元件802对于所有三个颜色示出了平衡的效率。
图20更详细地描绘了用于生产光束成形全息光学元件的非接触复制方法的实施方式。如同对于主元件802的效率的估计，主元件802被倒转并且安装在记录框架中。记录板815相对于主元件被放置(尺寸被给出在图18中)以形成如以上描述的非接触复制布置。
用于记录主元件802的前述基准光束803被形成为用于主元件802的重建光束。光束803b通过显微镜物镜830被导向并且利用针孔830a过滤，以形成用于非接触复制处理的球面基准光束803c。在实际测试中使用了以下记录参数：
·λ＝647nm：Pref＝138.0μW/cm2Prec＝13.6μW/cm2BRC＝10.1
·λ＝532nm：Pref＝217.1μW/cm2Prec＝18.7μW/cm2BRC＝11.6
·λ＝488nm：Pref＝291.4μW/cm2Prec＝33.8μW/cm2BRC＝8.6
·texp＝30s
在重建光束到记录板815的入射表面处的功率密度Prec利用记录板815的中心点上的光电二极管传感器来测量。
基准波的功率密度Pref利用记录板815的相反入射表面的中心处的光电二极管传感器来测量，其中传感器平面被对准为与记录板815平行。非接触复制处理的光束比被定义如下：
BRC＝Pref/Prec   (g)
在光盒上使记录板815脱色十二小时，以从光引发剂系统中去除残余着色。
为了估计所记录的光束成形全息光学元件815的效率η，通过光束成形全息光学元件平面垂直取得透射光谱(Perkin Elmer，PE-LA 950UV-VIS)。结果被描绘在图22中。η的值被视为相对于透射光谱在三个重建波长λrec下的基线的相对深度。确定了以下结果：
·λrec＝632nm：η＝0.14
·λrec＝522nm：η＝0.08
·λrec＝478nm：η＝0.07
可以从这些结果看到，生产了重建具有良好效率的RGB光的光束成形全息光学元件815。然而，如将在下文中示出的，在记录处理期间由于记录元件815与主元件802之间的大距离，记录元件815的操纵能力是相当低的。
为了评估光束成形全息光学元件815的操纵特性，用于图20中描绘的非接触复制处理的布置被修改为图21中概述的那样。首先，用于重建光束的光束路径因束流收集器813而被阻挡。其次，图20中的显微镜物镜830利用旋转中心在公共源点上的可旋转反射镜814来代替。第三，从非接触复制记录建立中去除图20中的主元件802。
该布置允许能够例如随着光束803c、803d和803e在光束成形全息光学元件815的不同位置处移动激光光束(RGB或单色的)。在所有这些情况下，重建了扩散器801的相同实像。接下来，光束成形全息光学元件815绕位于其中心点815a处的表面法向旋转90°。利用可旋转反射镜814从一个边缘经由中心朝向另一个边缘再次移动激光束。如果激光束803d击中中心，则重建了扩散器的完整实像。然而，如果利用激光束803c和803e照亮了边缘，则如图21所描绘的那样重建了扩散器的不完整实像，在图21中示出了在绕其中心表面法向使光束成形全息光学元件旋转大约90°之后的情形。扩散器801的实像的远边缘部分总是看不到。换句话说，如果使用了非接触复制处理，则不能够维持光束成形全息光学元件815的操纵特性。
图23示出了根据现有技术的用于生产反射式的光束成形全息光学元件102的布置的另一个实施方式。所描绘的方案包括会聚记录光束103b作为基准光束103b，如在上文针对透射式光束成形全息光学元件关于图4所概述的。为了避免重复，参照了图4的描述。
与图4的透射式光束成形全息光学元件的唯一差异在于会聚基准光束103c和物体光束106b分别从不同侧进入到记录板102和记录元件102中。相对于如以上已经提到的大反射镜和透镜尺寸以及高数值孔径，仍然存在相同的缺点。
代替主光束成形全息光学元件，根据本公开的另一个实施方式，主元件能够由菲涅尔带透镜来实现，如图24所示。为了克服使用具有比光束成形全息光学元件本身大得多的尺寸的反射镜或透镜或反射镜和透镜的相应阵列来形成会聚基准光束的必要，能够使用具有适合焦距f的优选为平坦的菲涅尔带透镜108的光束成形全息光学元件的尺寸的剪切。菲涅尔带透镜108因此被布置在记录板102的近复制距离内。例如，菲涅尔带透镜108能够直接接触记录元件102。
图24示出了用于生产具有菲涅尔带透镜108的光束成形全息光学元件102的布置的示意图。如可以从图24看到的，重建光束路径和基准光束路径与图23中描绘的光束记录方案相同。基准光束路径被修改，以使得源自空间滤光器105的发散基准光束103b现在是准直的，以通过凹面镜107形成基准光束103e。凹面镜107被优选地放置为相对于空间滤光器105位于其焦距f的距离处。注意，在这种情况下，凹面镜107由于所使用的菲涅尔带透镜108而可能在尺寸上减小为光束成形全息光学元件102本身的尺寸。
菲涅尔带透镜108的第一表面被光束103e照射。光束103e穿过菲涅尔带透镜108。通过穿过菲涅尔带透镜108，生成了照射记录板102并且朝向位置点103d行进的重建光束103f。注意，位置点103d位于菲涅尔带透镜108的焦平面中。
并且在这种情况下，该记录建立中使用的透镜或反射镜和这些透镜或反射镜的阵列均不必在尺寸上超过光束成形全息光学元件102的尺寸。所生产的光束成形全息光学元件102的操纵特性在该记录建立中被保留，因为基准光束是图23中描述的原始会聚光束。
相反，可能能够甚至抛弃准直反射镜107，因为能够使用针对沿着记录板102和菲涅尔带透镜108的表面法向的方向的透镜标记方程
1O=1f-1I---(h)]]>
以及针对与记录板102和菲涅尔带透镜108的表面法向垂直的距离的放大率方程
hOO=hII---(i)]]>
来朝向位置点103d对空间滤光器的针孔进行成像。其中O表示物体距离并且I表示沿着记录板102和菲涅尔带透镜108的表面法向(其形成光轴)的图像距离，并且f是菲涅尔带透镜的焦距。hO和hI表示物体高度和图像高度。成像必须形成实像。换句话说，O和I必须为正数。如果使用了准直光束103e，则物体距离O是正无穷大，并且因此图像距离I变得等于焦距f。
然而，可能碰巧会聚基准光束103c在其截面中示出暗条纹。已经发现，如果不进行预防，则这些条纹会由准直激光光束103e在菲涅耳透镜的锐波带边缘处的衍射产生。因为这些条纹将被记录到光束成形全息光学元件102中，所以如果例如用于读出的光束的截面小于记录板102的入射平面处的会聚基准光束中的条纹间距，则它们可能在被操纵读出时引起衍射效率的不期望的局部变化。
在本公开的另一个实施方式中，必要时能够克服先前说明的示例的可能缺陷。如在上文在第一实施方式中概述的，如以上所限定的那样布置在记录板的近复制距离内的主光束成形全息光学元件被用来通过记录板重建扩散器的实像。基准光束是能够像针对第一示例概述的那样容易地生成的发散光束。
扩散器的实像能够同样通过经由具有适合焦距f的平坦的菲涅尔带透镜900的光束成形全息光学元件的尺寸的剪切来对扩散器进行成像而生成。这种实施方式被描绘在图25中。具体地，针对纵向放大率和横向放大率等于1的情况描绘了该实施方式。这意味着根据透镜标记方程(h)和放大率方程(g)，O＝I＝f/2。
在这种情况下，扩散器904被从空间滤光器915的针孔出现的发散照明光束906a照亮。来自扩散器904的散射光由菲涅尔带透镜902通过记录板905成像，以经由光束906形成扩散器902的实像。换句话说，重建光束906b照亮包括菲涅尔带透镜902和记录板905在内的记录层叠。菲涅尔带透镜902和记录板905彼此接触或接近于彼此接触，即，彼此在近复制距离内，然而，菲涅尔带透镜902面向扩散器904。
基准光束路径(903b、907、903a和903)现在能够被选取为如图11中的接触复制处理中描述的发散光束903。
因此，在该记录建立中，不需要必须具有比光束成形全息光学元件905本身更大尺寸的透镜或反射镜或这些透镜和反射镜的阵列。因为通过记录板905经由菲涅尔带透镜902生成扩散器的实像完全相当于如图11中描述的那样通过主光束成形全息光学元件重建扩散器的实像，所以所生产的光束成形全息光学元件的操纵特性在该记录 建立中被保留。
而且没有圆形条纹出现在由菲涅尔带透镜902生成的扩散器的实像中。具有通过由菲涅尔带透镜形成的扩散器片的圆形截面的激光光束的实像未示出条纹。因此，光束成形全息光学元件的效率未示出局部变化。
图25所示的记录建立的另一个优点是存在将相对于菲涅耳透镜902放置在更短距离处的较小扩散器904放大至扩散器901的实像的所期望的尺寸和位置的可能性。这允许照明光束906a的较低扩展，并且因此在记录板905的位置处的较低的总激光输出功率和/或较高的总功率密度能够被用来便于光束成形全息光学元件记录。因为可得到的总激光功率是有限的，所以这能够便于非常大尺寸的光束成形全息光学元件记录。