Forschungsprojekt HoMiBeBrA

Ziel ist die Entwicklung von Verfahren zur Belichtung von Hologrammen mit einer räumlich möglichst breiten Abstrahlcharakteristik, idealerweise in den ganzen Halbraum.

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Die gezielte Lenkung von Licht ist in fast allen optischen Systemen Grundvoraussetzung für deren Funktionieren. Dies gilt für abbildende optische Systeme gleichermaßen wie für optische Systeme, die der Beleuchtung dienen.

Die Qualität und Effizienz jeder Leuchte hängt davon ab, zu welchem Anteil und mit welcher Präzision bezüglich der Verteilung, das Licht der Lampe, d.h. des Leuchtmittels, an den auszuleuchtenden Ort gelenkt wird. Die Struktur und Anforderungen an die Ziel-Lichtverteilungen richten sich dabei stark nach der Anwendung. Auto-Frontscheinwerfer, beispielsweise brauchen eine sehr präzise, komplex geformte Abstrahlcharakteristik mit einer scharfen Kante auf einer Seite, um eine Blendung des Gegenverkehrs zu vermeiden. Eine Arbeitsplatzleuchte hingegen soll eine möglichst symmetrische Abstrahlung mit einer homogenen Leuchtdichteverteilung bieten. Straßenlaternen wiederum besitzen weich auslaufende Grenzen in der Leuchtdichte, die so gestaltet sind, dass durch den Überlapp zweier benachbarter Laternen wieder eine homogene Leuchtdichte entsteht.

Bei Displays ist es bis auf den Bereich der privacy-Anwendungen so, dass eine möglichst breite Abstrahlcharakteristik gewünscht wird. Beispiele sind Monitore für Computer, selbstleuchtende Werbetafeln im öffentlichen Raum und auch Anzeigeelemente im Automobil. 

Die Lichtformung erfolgt bis dato mit geometrisch aufwändig geformten Reflektoren und/oder Linsen und Diffusoren. Reflektoren und Linsen stellen stets dicke optische Bauelemente dar, die zudem in ihrer relativen Positionierung definierte, makroskopische Abstände benötigen. Diffusoren besitzen den Nachteil, zwar transluzent, aber nicht transparent zu sein. Ein Klarglas-Erscheinungsbild lässt sich mit diesen also nicht erzeugen.

Sowohl der Ersatz von dicken, abbildenden Optiken durch plane, dünne Elemente als auch die Einführung von transparenten Streu-Elementen eröffnet gänzlich neue Möglichkeiten im Optikdesign eröffnen, insbesondere im Bereich von Leuchten und Displays.

Prinzipiell sind Holgramme als mögliche Realisierungsform von Planoptiken bekannt. Außerdem konnte auch in der Vergangenheit schon gezeigt werden, dass Hologramme zur Realisierung von transparenten Streuern geeignet sind.

Zwei Eigenschaften von Hologrammen haben deren Einsatz in dem in Rede stehenden Gebiet jedoch bislang verhindert: 1) Hologramme weisen eine hohe Dispersion auf, d.h. jede Wellenlänge erfährt eine andere optische Beeinflussung. 2) Ein Hologramm lenkt Licht nur in die Winkelbereiche, unter denen das Hologramm bei seiner Herstellung auch beleuchtet wurde. Insbesondere dies hat bislang dazu geführt, dass holografische Streuer nur eine im Raumwinkel sehr begrenzte Abstrahlcharakteristik aufweisen.

Durch die Erfindung, die diesem Vorhaben zugrunde liegt, können beide Einschränkungen, denen Hologramme bislang unterliegen, aufgehoben werden. Es wird möglich, Transmissionshologramme mit einer Abstrahlung in den ganzen Halbraum zu realisieren und es wird möglich, Dispersionseffekte zu kompensieren, so dass sie nicht mehr wahrnehmbar sind. Damit ergeben sich völlig neue technische Möglichkeiten und Designmöglichkeiten für Leuchten und Displays.