[发明专利]偏振镜的加工方法及其在偏振敏感的光传感器和起偏显像装置上的应用

说明书

技术领域

本发明涉及用于偏振敏感的或偏振化的滤镜的加工方法及其在用于测量入射光偏振的偏振敏感的光传感器上的应用，还涉及用于测量旋转角和强电场或强磁场的偏振敏感的传感器的设计方式以及用于还原偏振信号或再现独立信号的起偏显像装置和起偏显像装置的设计方案。

背景技术

偏振是光的一个重要特性，通常不能被人眼察觉。很多昆虫早已借助偏振散射光在天空中定向，而人类对偏振光的利用较晚。太阳镜能有针对性地抑制天空中的散射光。摄影师将可旋转的偏振镜置于目标前，用于抑制镜片或其它表面上的反射。条纹摄像是质量监控中的重要工具，其例如可以使玻璃瓶中的应力变成可见。此外还已知，穿过两个线性偏振镜的透射光取决于两个偏振镜的相对旋转角——根据马吕斯定律(Malus-Gesetz)，所述透射光的强度按照角度余弦的平方变化。此定律可用于角度测量和显示装置中。

目前，显示技术可能是偏振的最重要的应用领域。液晶显示(LCD)使用具有恒定偏振方向的大面积偏振镜膜片，以通过在两个这样的偏振镜膜片之间的液晶体中的光学旋转或重定向产生明与暗之间的交替。目前偏振镜膜片的大型工业化制造已不成问题。这种偏振镜膜片的工作原理是，在制造过程中，起微型天线作用的长链分子通过机械处理(轧辊、展薄、研磨、外部电场或磁场)平行对齐。如果光的入射使得电场的振动平面平行于起微型天线作用的分子延伸，就会激励出电流。光从而根据微型天线的特性被吸收或反射。与之相反，光在横向穿过时并没有显著的交替作用。偏振依赖性的前提是，微型天线的间距与光的波长相比足够小。例如DE 696 01 621 T2对此类型的制造方法进行了描述，其中还描述了这种膜片的品质和使用寿命，DE 69029 683 T2以及DE 689 27 986 T2也描述了偏振镜的样品加工，但是没有局部不同的定向。DE 41 14 229 A1描述了偏振铸造膜片的高速大型工业化制造法。DE 40 26 892 A1描述了其它类型的铸造膜片。DBP 1015 236描述了一种制造方法，在该方法中，偏振效应能扩展到远红外的波长。DE 199 33 843 B4涉及在使用非结构化的偏振膜片的条件下LCD显示器的制造，此外还描述了电极材料的光刻结构化。

微小的偏振镜的制造、特别是带有适当的不同方向的偏振化区域的制造很困难。将偏振镜膜片切成小块并且如拼图一样组合是不经济的并且就调整公差而言不够精确。此外，尚未成熟的纳米技术分支学科研究通常由碳或铁制造光栅、纳米管或纳米线(T.P.Hülser等：“Self-assembled Iron Nanowires：Morphology，Electrical andMagnetic Properties”，材料研究协会研讨会议论文集，第877E卷，2005)，但是加工工艺不易掌握。在对如此形成的结构进行有针对性的对齐时也会引发很多问题。根据目前的技术现状，仍不能经济地实现由具有适当不同定向的偏振镜构成的微阵列的制造。DE 100 26 080 A1描述了一种通过有选择地进行后处理以使最初为大面积的、均匀的偏振膜片局部丧失偏振功能的方法，还描述了一种由多个该类型的膜片组成一个局部以不同方向偏振化的滤镜的方法。除了软垫以外，滤镜的重量也随着每个附加的覆盖层而增加，而且，很难在一个载体上精确地校准并固定这样制成的膜片。同样描述了通过偏振光的照射使原料适当聚合，但是在质量上落后于通过机械处理制成的膜片。

就旋转角的测量而言，应用和测量方法都多种多样。最经常出现的问题是在旋转部件上的角度测量，例如为了确定信号发生器(操纵杆、踏板等)或伺服装置的位置。

伺服装置300获得额定值304，例如一个角度默认值，该默认值必须自动转换成机械位置(图3)。为此所述伺服装置配有传感器303和适合于控制伺服电机301的控制电路302。典型的伺服装置使用电位计进行测量。所述电位计与电动机或传动装置的轴机械式连接并且能够测量例如旋转角。传统的电位计由导电的圆盘段组成，所述圆盘段由石墨或导电塑料制成并在两个端部具有接口。机械式滑动触头与导电的圆盘段点接触并且从该点接触截取电压。因此，根据每个旋转角分别形成一个分压比处于理想的0％至100％之间的分压器，这表示用于定位信息的比较变量处在0％-100％之间。一个常见的问题是机械磨损，因为滑动触头必需与表面接触。此外需要将滑动触头无间隙地装配在轴上。该伺服装置必需克服摩擦力，以使滑动触头运动，这对于小型伺服装置可能也是个问题。电位计也不适用于需要自由旋转的应用场合。