JP2001100621A - 光の均質化装置及びその製造方法 - Google Patents

光の均質化装置及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の拡散装置または均質化装置は光を種々
の方向に撒き散らすが、特定の方向における強度は拡散
装置の構成に依存するため透過効率が悪く、拡散光の方
向または形を制御することができない。 【解決手段】 本発明は光の解体成形装置においては、
光が反射または伝達される方向を制御し、また所定の方
向に伝達される光を均質化する微細な彫刻表面を設け
る。上記表面組織は、感光性媒体に拡散された干渉光を
露光する事によって形成する。感光性媒体は、例えば、
重クロム酸化ゼラチン、ホトレジスト、ハロゲン化銀ま
たはホトポリマーである。一度感光性媒体を記録し処理
した場合には、硬化したとき媒体から分離できる多くの
種類のエポキシまたはその等価物に表面組織を複写する
ことができる。硬化せしめたエポキシ層をそのまま伝達
体として、または反射のための反射材料を被覆して用い
ることができる。量産のためには、プラスチックまたは
他の型押し可能な材料からメタルマスターを作るためエ
ポキシ層を電鋳プロセスまたは同等プロセスにより処理
し、彫刻表面組織を形成せしめる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光の均質化装置及び
その製造方法、特に、光を解体し成形して均質ならしめ
る装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の拡散装置または均質化装置は光を
種々の方向に撒き散らすが、特定の方向における強度は
拡散装置の構成に依存する。従来の拡散装置としては例
えばすりガラス、乳白ガラス、不透明プラスチック、ケ
ミカルエッチングプラスチック、面機械加工プラスチッ
ク等が知られている。布及びナイロン拡散体も良く用い
られている。これら従来の総ての拡散装置は、多くの用
途に不適当であるという欠点を有している。その多くは
透過効率が悪く、拡散光の方向または形を制御すること
ができない。
【０００３】レンズ状または面機械加工プラスチックに
おいては、拡散装置の表面組織の特性を変えることによ
って拡散光の角度を制御できる。このようにレンズ状拡
散装置は少なくとも拡散光の角度を部分的に制御できる
ので他の従来のものに比べその適用範囲が広い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】然しながらレンズ状拡
散装置は、極端に複雑なマクロサイズの両面構造である
ため多くの用途に不適当である。また、製造が難しく高
価となり、極めて高い分解能を必要とする用途には適用
できない。更に、大きなサイドローブを発生し、たとえ
拡散光の角度を調節できたとしても多くの光エネルギー
をサイドローブ内で消費し、所望の孔を通して伝達する
ことができなくなる。従って輝度が減少し、より輝度の
高い光源を使用する必要がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は光の解体成形装
置及びその製造方法、特に、光源から放出される光束を
均質化し所定の方向に指向せしめるための装置及びその
製造方法である。本発明装置は、光が反射または伝達さ
れる方向を制御する微細な彫刻表面を有する。この彫刻
表面はまた所定の方向に伝達される光を均質化する。本
発明装置は、均質化と光源から放出される光源を方向づ
けることが望まれる多くの用途の総てに用い得る。これ
らの用途には、従来の装置ではなし得なかった拡散を含
む。本発明の光の解体成形装置によれば、伝導度または
反射効率を極めて高くでき、サイドローブを減少でき
る。本発明の光の解体成形装置の製造方法は、干渉光を
用いて感光性媒体内に表面組織を形成し、媒体を処理
し、例えばエポキシ内に上記表面組織を再生せしめる工
程より成る。上記表面組織は、感光性媒体に拡散された
干渉光を露光する事によって形成できる。この光は、例
えばすりガラス、ホログラフ、レンズまたはアセテート
拡散体によって拡散できる。感光性媒体は、例えば、重
クロム酸化ゼラチン、ホトレジスト、ハロゲン化銀また
はホトポリマーである。一度感光性媒体を記録し処理し
た場合には、硬化したとき媒体から分離できる多くの種
類のエポキシまたはその等価物に表面組織を複写するこ
とができる。硬化せしめたエポキシ層をそのまま伝達体
として、または反射のための反射材料を被覆して用いる
ことができる。量産のためには、プラスチックまたは他
の型押し可能な材料からメタルマスターを作るためエポ
キシ層を電鋳プロセスまたは同等プロセスにより処理
し、彫刻表面組織を形成せしめる。
【０００６】本発明装置の表面組織は、光源から放出さ
れる光の方向を良好な視野内に指向せしめるように制御
する。更に高効率の表面組織を有し、及び光が望まない
方向に指向されることがないため、視野の輝度またはゲ
イン（単位面積当たりの光子の数）が十分に増大され
る。本発明装置の用途は実際上無制限に存在する。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１に所定の出力エリア３を有す
る本発明の均質化装置２を示す。この均質化装置２は、
所定の出力エリア３内に入射される光を反射せしめるた
めに好適な彫刻表面組織を有するプラスチック等の任意
の数の型押し可能な材料より成る。以下、“反射”光に
は、反射均質化装置からの反射光と光伝達均質化装置を
通して所定の出力エリアに伝達された光とを含むものと
する。均質化装置２は使用されるエリアの境界に依存す
る所望の寸法及び形状のものである。本発明の光伝達均
質化装置２は、光を所定の出力エリア３、またはエポキ
シの複写層をその上に有するガラス基材に伝達するため
に好ましい彫刻表面組織を型押しせしめたプラスチック
シート、または他の型押し可能な透明材料より成る。
【０００８】図１に示すように好ましい出力エリアは矩
形である。光は所定の出力エリア３内に出力され、出力
エリア３以外での光の輝度レベルは極端に低い。均質化
装置２内の表面組織は均質化装置２を通過して所定の出
力エリア３に入る光束を再指向せしめ、効率は極めて高
くなる。所定の出力エリアに実際に再指向される光の出
力エリア内の輝度は、本発明の均質化装置を用いない場
合よりも高くなる。換言すれば、所定の出力エリア３内
の輝度は十分に高くなる。
【０００９】反射均質化装置２の場合には、アルミニウ
ム等の反射コーティングを均質化装置２の表面に蒸着
し、彫刻組織に応じて入射光束を反射せしめる。光は望
まないエリア内には反射されず、所定の出力エリア内に
反射され、全出力エリア内で輝度が上昇する。
【００１０】本発明の均質化装置は多くのものに適用可
能である。例えば、本発明の均質化装置は光源の解体装
置として十分に用い得る。多くの用途において、フイラ
メントの影はサンプルを通る光に変化を与えて好ましく
ないため、光源出力自体からこれを消去するのが望まし
い。更に、光源を交換した後の光源フイラメントまたは
アークの配向の変化は誤った読み取りのもとになる。図
２Ａに示すように光源５と検出器間に配置された本発明
の均質化装置４は、光源出力からフイラメントの影を消
去し、従って光源から検出器への光は均質とされた出力
ＨＯとなる。
【００１１】若し、外科手術の間、外科医のヘッドピー
スに取り付けた光源装置の１本の光ファイバー素子が断
線した場合には外科領域に対する散乱光強度が変化する
ようになる。図２Ｂに示すように光ファイバーの束７の
端部に配置した本発明の均質化装置６は、残りの光ファ
イバーからの光を均質化し、患者に対する光から断線し
た光ファイバーの影を消去するようになる。標準のすり
ガラス拡散体は大きな後方散乱が処理能力を減じ効果的
に使用することはできない。本発明の均質化装置によれ
ば、光を均質とし、特に手術に好適な広い視野に光を指
向せしめることができる彫刻表面組織を有する。更に本
発明の均質化装置は光ファイバー内視鏡に適用でき、こ
の場合には均質化装置を内視鏡の端部に配置し、体の映
像を表示するカメラに合致するよう光の孔の数を変える
ようにする。
【００１２】光学装置は、異なるメディア、例えばバイ
オロジカル、有機及び無機化学の分野を放射及び吸収、
蛍光及びラーマン等の方法を用いて解柝する。かかる解
柝においては、サンプルからの光の波長λ0 は好ましく
はなく、検出器からは除去すべきものである。この波長
λ0 は装置の内側を黒く塗って光を吸収することによっ
て除去することができる。然しながら、塗料は通常蛍光
を発し、これを反射するため全体として吸収体とはなり
得ない。検出器の壁に被着した本発明の均質化装置は、
その好ましい表面組織を用いることによって検出器外に
波長λ0 を再指向することができる。この型の“光トラ
ップ”は、迷光を再指向するスペクトロメータ等の装置
に好適である。
【００１３】本発明の均質化装置は、光源のフイラメン
トまたはアークの光を解体することによって顕微鏡下の
サンプルを均一に照明し、均質に照明された視野を有す
るために用いることができる。均質化装置は、更に、例
えば螺旋モードファイバーからの光出力の種々のモード
を均質化するために用いられる。
【００１４】本発明の均質化装置は、作業及び生活スペ
ースのための好ましい光を作るために用いることができ
る。一般的な宣伝用としては、室に対する光の拡散を助
成するため、モールドした視認できる面組織を有する廉
価なプラスチックシートを用いる。従来の拡散体の１つ
の代わりに用いられた本発明の均質化装置は、より均質
な光出力を作り、光は室の総ての隅部に拡散し、明るい
点を形成することがない。更に、図３に示すように均質
化装置８の面組織は、作業エリア９等の室の一部に光を
指向するように作られる。これは、光が照明を望まない
エリアに達する前に光を吸収することによってではな
く、照明を望むエリアに光を指向することによって成さ
れる。
【００１５】本発明の均質化装置は、図４に示すように
美術品を照明するよう光を拡散するために用い得る。光
源１１上の均質化装置１０は、美術品１４を示すための
好ましい寸法及び方向の孔１２を最も好ましい方法で作
る。
【００１６】均質化装置は、更に所望の方向に指向され
た、均質化された光を作ることによってステージのため
の照明を制御するために用いられる。ステージ及びテレ
ビ撮影所内で、好ましい照明のために必要な総ての異な
る効果を得るためには広く変化するステージ光を用いる
必要がある。このためには高価な多くの異なるランプを
用いる必要がある。ランプ上に配置した本発明の均質化
装置によれば、放散される必要な光を殆ど無制限に作る
ことができる。従って、移動する、または移動しない、
任意の形状の殆どの物体を正しく照明することができ
る。
【００１７】本発明の均質化装置は、レーザダイオード
（ＬＤｓ）または発光ダイオード（ＬＥＤｓ）からの出
力を、赤外（ＩＲ）検出器により高いコントラストを与
えるため全エリアに亘り均質化するため法令施行及び安
全システムの分野で用いることができる。本発明の均質
化装置は、紙幣読み取り器や肌処理器等におけるＬＥＤ
やＬＤ光源を用いる装置から構成を除去するために用い
る。この結果、精度が大きく向上する。
【００１８】本発明の均質化装置は、液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）材料の後方に蛍光ランプがある場合のバック
ライトを表示するＬＣＤに用いる。均質化装置は、光を
より均質に放射する伝達モードにおけるＬＣＤ材料の前
面に配置する。本発明の均質化装置は更に、反射して観
察者に向かう光を均質化するため蛍光源の後方に配置す
る。
【００１９】本発明の均質化装置の好ましい製造方法を
以下説明する。一般に第１の工程は、マスター拡散体を
作ることであり、第２の工程は、マスター拡散体を通過
した干渉光を感光性媒体に記録することであり、第３の
工程は、感光性媒体の表面組織を例えばエポキシに複写
することである。第４及び必要とする工程は、量産のた
めエポキシから金属電鋳マスターを作ることである。他
の例においては、電鋳マスターをマスター拡散体から直
接形成する。
【００２０】図５Ａに示す記録機構１６は干渉レーザ光
源１８と、対物レンズ２０と、マスター拡散体２２及び
感光性媒体２４とより成る。干渉レーザ光源１８は基準
のものである。対物レンズ２０は基準のものであるが、
感光性媒体２４の所望の特性に応じて低または高倍率の
ものとする。対物レンズ２０はマスター拡散体２２から
距離ｘだけ離間せしめる。マスター拡散体２２は基準の
すりガラス拡散体、レンズ状拡散体、アセテート拡散
体、またはホログラフ拡散体より成る。すりガラス、レ
ンズ及びアセテート拡散体は従来既知のものであり、従
来既知の方法で作られる。ホログラフマスター拡散体を
使用する場合には、記録されるべきホログラフ拡散体を
感光性媒体２４に配置し、従来のすりガラス拡散体をマ
スター拡散体２２に配置し、図５Ａに示す記録機構によ
って記録する。次いでマスター拡散体を本発明の均質化
装置として使用される他の感光性媒体に記録するために
用いる。
【００２１】体積ホログラフ拡散体を記録するための従
来の関連機構では従来のすりガラス拡散体を通過した干
渉レーザ光によってホログラフ板を記録し、ホログラム
体内に更にスペックルを形成する。スペックルの寸法、
形状及び方向が調節され、ホログラフ拡散体から再生さ
れる散乱光の拡がり角度が制御される。一般に散乱光の
拡がり角度、即ち、散乱光の角度分布はスペックルの平
均サイズ及び形状に依存する。スペックルが小さけれ
ば、角度分布は広い。スペックルが横方向の長円形であ
れば、角度分布の形は縦方向の長円形となる。従って、
媒体内に記録されるスペックルのサイズと形状は正しい
出力または拡がり角度が得られるように制御するのが好
ましい。
【００２２】スペックルのサイズはマスター拡散体の孔
のサイズに反比例する。若し、孔のサイズが大きくなれ
ば、スペックルのサイズは減少し、記録された感光性媒
体からの散乱光の広がり角度が増加する。これとは反対
に、マスター拡散体の孔のサイズが減少すれば、拡散体
内に記録したスペックルのサイズが増加し、記録された
感光性媒体からの散乱光の広がり角度が減少する。従っ
て、マスター拡散体の孔が細長い場合には、スペックル
は細長く、その軸は孔の軸に直角となる。このことは、
体積ホログラム記録媒体及び面ホログラム記録媒体の双
方に当てはまる。
【００２３】然しながら、従来の場合には媒体内部、ま
たは、体積内に記録されたスペックルは、材料から得ら
れるべき所望の効果を得るためにのみ考えられていた。
然しながら、同様の記録機構により重クロム酸化ゼラチ
ン（ＤＣＧ）のような体積ホログラフの広がり角を記録
することにより以下のように模写できる山と谷の表面効
果を得ることを発見した。
【００２４】感光性媒体２４内に記録した表面組織のサ
イズ、形状及び方向は、用いられた対物レンズ２０とマ
スター拡散体２２の型及びこれら感光性媒体２４との相
対位置を含む多数の変数の関数となる。結局、所望の結
果は経験的テストによって得られる。本発明の均質化装
置を有する、模写可能な特別な表面組織を有する記録さ
れた感光性媒体を得るためには、所望の形の光出力を得
るように以下に記載のパラメータを調節する必要があ
る。
【００２５】対物レンズ２０は干渉光源１８からの光を
拡散し、対物レンズ２０からマスター拡散体２２に向か
う投射光の面積（または“みかけの孔”）は、レーザビ
ーム自身の断面積よりも大きくなる。この光ビームは対
物レンズ２０の倍率に応じて広がる。
【００２６】従って、倍率が例えば５Ｘのように小さい
対物レンズ２０を用いた場合には、マスター拡散体２２
に入射する光の孔は、倍率が例えば６０Ｘのように大き
い対物レンズ２０を用いた場合より小さくなり、従って
感光性媒体２４内に記録された表面組織のサイズは大き
くなり、マスター拡散体２２に入射する光の孔のサイズ
は感光性媒体２４内に記録された表面組織のサイズに反
比例するようになる。
【００２７】感光性媒体２４内に所望の彫刻表面組織を
記録するためには対物レンズ２０とマスター拡散体２２
間の距離を考慮しなければならない。対物レンズ２０と
マスター拡散体２２間の距離ｘが減少したとき、スペッ
クルのサイズは増加する。対物レンズ２０がマスター拡
散体２２に近づくため、マスター拡散体２２に入射する
光のみかけの孔は小さくなる。感光性媒体２４内に記録
されたスペックルのサイズはマスター拡散体２２のみか
けの孔のサイズに逆比例するため、スペックルは大きく
なる。一方、感光性媒体２４内に記録されたスペックル
のサイズが増加すれば、均質化装置による拡散が減少さ
れる。
【００２８】これとは反対に、距離ｘが増加すればマス
ター拡散体２２に対する入射光のみかけの孔が増大し、
従って感光性媒体２４内に記録されたスペックルのサイ
ズが減少し、均質化装置の広がり角が増加する。
【００２９】マスター拡散体２２と感光性媒体２４間の
距離ｙがスペックルのサイズに影響する。距離ｙが減少
すれば、感光性媒体２４内に記録されたスペックルのサ
イズもまた減少する。このことは感光性媒体２４がマス
ター拡散体２２に接近したときの対物レンズ２０におけ
る光束の広がりを考えれば、マスター拡散体２２内の不
規則部分の夫々から放射された光束の広がりは、感光性
媒体２４に達する迄の時間に応じて減少し、その結果ス
ペックルが小さくなる。これとは逆に、距離ｙが増加す
れば、記録されたスペックルのサイズが増加する。従っ
て、感光性媒体２４内に望ましいサイズのスペックルを
得るためこれら距離ｘ，ｙ間の単純な関係と対物レンズ
２０の倍率を経験に基づいて総て調節する。
【００３０】拡散体の正常な軸に対する“外れた軸”に
おける所定の出力エリアは、感光性媒体２４の面を正常
な軸の回りに傾けることによって得ることができる。例
えば２０°傾いた軸の拡散体は感光性媒体２４を約２０
°傾けることによって得られる。
【００３１】マスター拡散体２２としてすりガラス拡散
体を用いた場合には、感光性媒体２４内に記録されたス
ペックルの形状は、感光性媒体２４から得られた均質化
装置の角度的出力の形状のように略丸くなる。図５Ｂは
丸い角度的出力を有する均質化装置の表面の写真であ
る。丸い出力はマスター拡散体２２としてレンズ状また
はアセテートシートを用いたときにも得られる。レンズ
状シートは機械加工した極めて小さいレンズ状素子をそ
の内部に有する。アセテート拡散体は略丸いスペックル
を得る押し出し及び型押しプロセスによって作られる。
アセテート拡散体内に所望の不規則部分を作りまたは制
御することは困難である。レンズ状拡散体に関しては、
出力形状を変えるために必要な表面効果は複雑に機械加
工した視認できる組織である。マスター拡散体２２とし
てあらかじめ記録したホログラフマスター拡散体を使用
すれば、以下説明するようにマスター拡散体は任意の形
状、サイズ及び方向を実質的に有するスペックルによっ
て作り得るため、記録の自由度を大きくできる。スペッ
クルの特性はホログラフマスター拡散体を用いることに
よってより容易に制御できる。
【００３２】図５Ａに示す記録機構においては、マスタ
ー拡散体により対物レンズ２０から感光性媒体２４迄光
を伝達する必要がある。従って、ホログラフマスター拡
散体を用いた場合のようにマスター拡散体２２の一部と
して基質が必要な場合にはこの基質は光を効率的に伝達
できることが必要である。ガラス基質は好ましいもので
ある。マスター拡散体としてあらかじめ記録した体積ま
たは面ホログラムを用いることによって自由度を増し得
ることに加えて、ホログラフマスター拡散体２２の使用
は、感光性媒体２４内で均一な輝度を形成し、マスター
拡散体２２の光伝導度を高め、すりガラス拡散体よりも
後方散乱が少ないため好ましい。一世代ホログラフ体積
マスター拡散体はすりガラスまたはアセテート拡散体を
使用して作ることができる。このホログラフ拡散体は、
大きく制御できる２世代体積または面ホログラフマスタ
ー拡散体を作るため使用できる。
【００３３】図６は、感光性媒体２４内に記録するため
の反射記録機構を示す。光源１８からの干渉レーザ光を
対物レンズ２０に投射せしめ、集光及び拡散し、次いで
対物レンズ２０から距離ｘにある反射マスター拡散体２
６に入射せしめる。反射マスター拡散体２６から反射し
た光を感光性媒体２４に投射せしめる。干渉レーザ光源
１８と、対物レンズ２０と、感光性媒体２４は図５Ａに
示す同一符号のものと同一である。図５Ａにおけると同
様、すりガラス、レンズ状、アセテートまたは体積ホロ
グラフマスター拡散体を使用できるのに加え、好ましい
前方反射面を有し、光はマスター拡散体２６を通過せず
感光性媒体２４上に反射される。距離ｘ，ｙ及び対物レ
ンズ２０の倍率の変更は図５Ａの記録機構に関して記載
したと同様の効果をもたらす。
【００３４】本発明の均質化装置と従来の拡散体との相
違は、すりガラス、アセテート及びレンズ状拡散体から
従来得られた丸めること及び丸い出力の形成のみなら
ず、従来得られなかった外れた軸の出力を含む多くの形
の面特性、従って角度的出力を考慮したとき更に明確と
なる。
【００３５】図７は、付加的レンズ２８、干渉レーザ光
源１８、対物レンズ２０、マスター拡散体２２及び感光
性媒体２４とを用いた伝達記録機構を示す。干渉レーザ
光源１８からの光をこの光がマスター拡散体２２に達す
る前に成形するため多くの異なる型のレンズを用いるこ
とができる。本発明の目的は所望の広がりを得るため感
光性媒体２４内に所望の彫刻面組織を作ることにあり、
従って、対物レンズ２０とマスター拡散体２２間に配置
する付加的レンズ２８は所望の形状及び向きの光を形成
するために選択される。この例では、付加的レンズ２８
は図８Ａに示すように光束を一方向において広げると共
に、図８Ｂに示すように他方向において一線に集める筒
状レンズとする。従って、図７に示すようにマスター拡
散体２２に投射された光束は一方向では広げられ、これ
と直角の方向では一線に集められる。従ってまた、マス
ター拡散体２２を通過した光束は、マスター拡散体の光
軸に直角な方向では光軸と並行な方向の光束より早い速
度で広げられるようになる。
【００３６】図７に示す記録機構では、マスター拡散体
２２を筒状レンズ２８の焦点またはその近傍に配置す
る。マスター拡散体２２を筒状レンズ２８の焦点に配置
した場合には、筒状レンズから最大の効果が得られる。
この効果とは、感光性媒体２４内に記録したスペックル
を一方向に引き延ばすことである。この結果、図７の記
録機構において感光性媒体２４内に記録したスペックル
は一方向では長くこれと直角な方向では短く、筒状レン
ズ２８によって作られた光束の形状は略“線”となり、
光束はこれと９０°の方向に指向される。図９Ａは、筒
状レンズ２８からマスター拡散体２２に投射された、水
平方向に一線とされた光を示す。感光性媒体２４内に記
録されたスペックルは図９Ｂに示すように水平線に対し
９０°の方向に延び、図９Ｃに示すように細長い角度的
出力を有する。マスター拡散体２２が筒状レンズ２８の
焦点に位置する場合には、図９Ｂに示すスペックルの長
さは最大である。マスター拡散体２２がレンズ２８の焦
点のいずれかの側にづれて位置する場合には、図９Ｄに
示すようにスペックルの長さは垂直方向では短くなり、
水平方向では広がるようになり、図９Ｅに示すように角
度的出力は幅が僅か広く、長さが短いものとなる。図９
Ｆは、均質化装置の表面を数１００倍した写真を示す。
細長い面特性は山と谷として表れている。
【００３７】図７に示すように、対物レンズ２０と筒状
レンズ２８間の距離はｘ，筒状レンズ２８とマスター拡
散体２２間の距離はｙ、マスター拡散体２２と感光性媒
体２４間の距離はｚである。上記記録機構においてｘが
増加すれば、スペックルのサイズは減少する。ｚが増加
すればスペックルのサイズは増加する。ｙが筒状レンズ
の焦点距離に等しく孔が最小となる場合には、マスター
拡散体２２の位置が焦点距離より長いか、短い場合に比
べスペックルは大きくなる。
【００３８】図７の記録機構により垂直方向に線状に記
録されたスペックルを有する感光性媒体２４は以下示す
ように複製でき、本発明の指向性均質化装置として使用
でき、または図１０に示すように自由度を増すため他の
記録機構におけるマスター拡散体として使用することが
できる。記録された感光性媒体２４を次の記録のための
マスター拡散体として使用する場合には、マスター拡散
体は感光性媒体２４内に所望の長円形スペックルを形成
するのでレンズ２８は不要となる。
【００３９】図１０は、既に説明したものと同様の干渉
レーザ光源１８と、対物レンズ２０と、感光性媒体２４
と、及び第１マスター拡散体３２と、第２マスター拡散
体３４とを示す。図１０の記録機構によれば、後方散乱
が少なく、伝導効率が大きく、輝度の均一性が増加す
る。例えば夫々同一方向に記録した長円形スペックルを
有する２個のマスター拡散体３２，３４を用いることに
よって感光性媒体２４内に、１個のマスター拡散体を用
いて得られるものより輝度が大きい長円孔スペックルを
作ることができる。更に、２個のマスター拡散体を用い
ることによって表面エリアの大きい記録媒体を作ること
ができる。
【００４０】図１１Ａに示す出力は、矩形であり、水平
方向に長い長円形スペックルと垂直方向に僅か短い長円
形スペックルとを同一の感光性媒体２４内に記録するこ
とによって作られる。これら２つの記録は、長円形スペ
ックルをあらかじめ記録した体積ホログラフマスター拡
散体または筒状レンズ及び従来の円形出力拡散体または
レンズとマスター拡散体の他の組合せを順次に用いるこ
とによって実行できる。図１１Ｂは、図１１Ａに示すよ
うに水平方向では全幅半値（ｆｕｌｌ ｗｉｔｈ ｈａ
ｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）（ＦＷＨＭ）に略等しく、垂直
方向では略半分に減少された出力を示す。指向性均質化
装置の中心を通過する光の強度の半分である周上の総て
の点において均質化装置からの出力の広がりを測定する
ためＦＷＨＭにおいて角度的出力を測定する。図１１Ａ
に示す出力を有する均質化装置の彫刻面特性は、図１１
Ｃの写真に示すように面内に山と谷の直交するセットを
有する。
【００４１】本発明の均質化装置の高い効率を図１２Ａ
〜図１２Ｅに示す。図１２Ａは、指向性均質化装置から
の光の出力の広がりに対する、指向性均質化装置を通る
光の強度またはパイロットパワーの度合いを示す。図１
２Ａに示す出力を作る本発明の均質化装置は２０°の円
形均質化装置である。換言すれば、この均質化装置は略
２０°（正確には１９．５５°）のＦＷＨＭを有する。
図１２Ａから明らかなようにサイドローブ（所定の出力
エリアの外側エリア、またはＦＷＨＭ発光エリア）の強
度は最小であり、従って光エネルギーは保存される。
【００４２】図１２Ｂは、１０°のＦＷＨＭを有する均
質化装置を示す。最小のサイドローブは、特に中心から
約１２°において輝度が実際上零に低下する部分に現れ
る。図１２Ａの出力を作る均質化装置に反してこの均質
化装置は、極めて狭い円形スポット光を作る。制限され
ない数のＦＷＨＭ値の均質化装置を本発明によって作る
ことができ、従って、いかなる用途にも実際上好適な無
数の出力形状と輝度を有する均質化装置を作ることがで
きる。
【００４３】図１２Ｃ，１２Ｄ及び１２Ｅは、夫々比較
のため２０ミクロンのすりガラス拡散体、アセテート拡
散体及びレンズ状拡散体からの出力を示す。図１２Ｃ〜
１２Ｅの夫々では、サイドローブは大きく、これはエネ
ルギーが消費されたことを示す。更に、すりガラス、ア
セテート及びレンズ状拡散体を作る方法では、これら拡
散体内の不規則性と所望の実際の出力特性を制御する能
力がかなり小さい。本発明によれば、所望の均質化パタ
ーンを得るため均質化装置内のスペックルを容易に形成
し制御できる大きな利益がある。
【００４４】記録後、感光性媒体を現像するため従来の
現像プロセスを用いる。ＤＣＧの例では、表面組織を作
るため露光エリアよりもはるかに大きく非露光エリアを
増大せしめるため水−アルコール浴を用いる。ホトレジ
ストを用いた場合には、現像したとき露光エリアは除去
され、非露光エリアはそのまま残る。上記記録機構の何
れかを用い感光性媒体２４が記録され、現像された後
は、感光性媒体２４を下記のように処理する。感光性媒
体２４の表面組織は好ましくは硬化可能な標準エポキシ
またはシリコンゴム、または他のモールド材に写す。硬
化後エポキシの引きはがしを容易ならしめるためエポキ
シを適用する前に感光性媒体に離型剤を塗布するのが好
ましい。例えば油や他の好ましい“滑らかな”離型剤の
離型層を角度的な広がり上に蒸着するのが好ましい。エ
ポキシを感光性媒体に重ね、次いでエポキシ上にガラ
ス、金属またはプラスチック等の基板を重ねてエポキシ
を感光性媒体と基板間に挟むようにする。他の例におい
ては、始めエポキシの被着を確実ならしめるためあらか
じめ凹凸を付した基板にエポキシを重ね、次いで基板と
感光性媒体によりエポキシを挟むようにする。
【００４５】エポキシは、感光性媒体２４と基板との間
に気泡が入り込まないよう均一に挟む必要がある。この
挟み込みが完了した後エポキシをＵＶランプのもとで硬
化せしめ、または時間経過により硬化するエポキシの場
合には時間経過によって硬化せしめ、最後にエポキシを
感光性媒体から分離せしめる。感光性媒体がＤＣＧの場
合には、その“親”複製と呼ばれる付加的エポキシ複製
を作る。
【００４６】正確な親（エポキシ）複製を多数作るため
標準の量産技術を用いることができる。ポリエステルま
たは熱成形プラスチックに型押しするために用いる金属
マスターを作るため、ニッケル電鋳等の従来の電鋳プロ
セスを親複製に適用する。使用される量産の方式は所望
の複製の数に依存する。
【００４７】大型の均質化装置では、感光性媒体２４の
表面エリアをできるだけ大きくするのが好ましい。この
ような例では、大きな面を形成するため共に用られる複
数の熱成形プラスチックフィルムに型押しするためニッ
ケル電鋳マスターを使用する。ここに記載しなかった本
発明の実施例も添付請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の均質化装置の所定の出力エリアの説明
図である。
【図２Ａ】光源からの光を解体する本発明の均質化装置
の説明図である。
【図２Ｂ】光源からの光を解体する本発明の均質化装置
の説明図である。
【図３】ワークピース内の光の方向を定める本発明の均
質化装置の説明図である。
【図４】美術品に入射する光を成形する本発明の均質化
装置の説明図である。
【図５Ａ】感光性媒体に記録するため用いた光伝達拡散
材料と対物レンズとを用いる記録機構の説明図である。
【図５Ｂ】数１００倍に拡大した２０°円形均質装置の
表面の写真を示す。
【図６】感光性媒体に記録するため光反射拡散材料と対
物レンズとを用いる記録機構の説明図である。
【図７】感光性媒体に記録するため光伝達拡散材料と２
個のレンズとを用いる記録機構の説明図である。
【図８Ａ】筒状レンズを通過する光の説明図である。
【図８Ｂ】筒状レンズを通過する光の説明図である。
【図９Ａ】筒状レンズからマスター拡散体に入射される
光の説明図である。
【図９Ｂ】筒状レンズを用いて感光性媒体内に記録した
スペックルの説明図である。
【図９Ｃ】本発明の均質化装置の角度的出力の説明図で
ある。
【図９Ｄ】感光性媒体に記録したスペックルの説明図で
ある。
【図９Ｅ】本発明の均質化装置の角度的出力の説明図で
ある。
【図９Ｆ】本発明の均質化装置の表面の写真を示す。
【図１０】感光性媒体を記録するため２個のホログラフ
拡散装置と対物レンズとを用いる記録機構の説明図であ
る。
【図１１Ａ】一方向に細長い長円状のスペックルを記録
し、順次に直角方向に細長い長円状のスペックルを記録
した本発明の均質化装置の角度的出力を示す説明図であ
る。
【図１１Ｂ】一方向に細長い長円状のスペックルを記録
し、順次に直角方向に細長い長円状のスペックルを記録
した本発明の均質化装置の角度的出力を示す説明図であ
る。
【図１１Ｃ】かかる均質化装置の出力を示す本発明の均
質化装置の表面の写真である。
【図１２Ａ】本発明の２０°均質化装置のＦＷＨＭ（全
幅で最大値の半分）説明図である。
【図１２Ｂ】本発明の１０°均質化装置の説明図であ
る。
【図１２Ｃ】２０ミクロンのすりガラス拡散装置の説明
図である。
【図１２Ｄ】アセテート拡散装置の説明図である。
【図１２Ｅ】レンズ状拡散装置である。
【符号の説明】
２ 均質化装置 ３ 出力エリア ４ 均質化装置 ５ 光源 ６ 均質化装置 ７ 光ファイバーの束 ８ 均質化装置 ９ 作業エリア １０ 均質化装置 １１ 光源 １２ 孔 １４ 美術品 １６ 記録機構 １８ 干渉レーザ光源 ２０ 対物レンズ ２２ ホログラフマスター拡散体 ２４ 感光性媒体 ２６ 反射マスター拡散体 ２８ 付加的レンズ ３２ 第１マスター拡散体 ３４ 第２マスター拡散体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レーナー ジェリミイー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 90230カルバー シィティ メイタイム レーン 4914

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ａ．拡散体を通して拡散された一つの光
    束の干渉光により感光性媒体を露光することによって感
    光性媒体内に任意の寸法, 形状のスペックルを形成せし
    める工程と、 Ｂ．上記感光性媒体を現像し、（１）光の方向を制御
    し、（２）指向された光を均質化する微細彫刻面組織を
    形成する工程と、及び Ｃ．上記感光性媒体に形成された上記微細彫刻面組織の
    複製を作る工程とより成り、 上記複製から放散される光が、上記スペックルによって
    特徴づけられる、 光の均質化装置の製造方法。
  2. 【請求項２】 Ａ．（１）光の方向を制御し、（２）指
    向された光を均質化する１つの微細彫刻面組織をその内
    部に形成した変形可能な材料のシートと、 Ｂ．上記１つの微細彫刻面組織に投射された光を出力エ
    リア内に反射するため上記１つの微細彫刻面組織上にこ
    れに合致するよう重ねた反射層とより成り、 上記１つの微細彫刻面組織が、感光性媒体内に形成され
    た（１）光の方向を制御し、（２）指向された光を均質
    化する他の微細彫刻面組織を上記変形可能な材料のシー
    トに複製して形成されたものであり、上記他の微細彫刻
    面組織は、 （ａ）１つの光束を拡散体を通して拡散して得た干渉光
    により上記感光性媒体内に任意の寸法, 形状のスペック
    ルを形成し、 （ｂ）上記感光性媒体を現像して形成したものであり、 上記１つの微細彫刻面組織から放散される光が、上記ス
    ペックルによって特徴づけられる、光の均質化装置。
  3. 【請求項３】（１）光の方向を制御し、（２）指向され
    た光を均質化する１つの微細彫刻面組織をその内部に形
    成した型押し可能な材料のシートを有し、上記１つの微
    細彫刻面組織が、感光性媒体内に形成された（１）光の
    方向を制御し、（２）指向された光を均質化する他の微
    細彫刻面組織を上記型押し可能な材料のシートに複製し
    て形成されたものであり、上記他の微細彫刻面組織は、 （ａ）拡散体を通して拡散された一つの光束の干渉光に
    より上記感光性媒体内に任意の寸法, 形状のスペックル
    を形成し、 （ｂ）上記感光性媒体を現像して形成されたものであ
    り、 上記１つの微細彫刻面組織から放散される光が、上記ス
    ペックルによって特徴づけられる、 光の均質化装置。
  4. 【請求項４】 Ａ．マスター拡散体を通して拡散された
    一つの光束の干渉光により感光性媒体を露光することに
    よって感光性媒体内に任意の寸法，形状のスペックルを
    形成せしめる工程と、 Ｂ．上記感光性媒体を現像し（１）光の方向を制御し、
    （２）指向された光を均質化する微細彫刻面組織を形成
    する工程と、 Ｃ．離型剤被覆を形成するため上記微細彫刻面組織上に
    離型剤を塗布する工程と、及び Ｄ．基板にエポキシを被覆し、上記エポキシを上記離型
    剤被覆に重ね、上記エポキシを硬化し、上記エポキシを
    離型剤被覆から分離することによって、上記感光性媒体
    内に形成した上記微細彫刻面組織の複製を作る工程とよ
    り成り、 上記複製から放散される光が、上記スペックルによって
    特徴づけられる、 光の均質化装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 Ａ．（１）光の方向を制御し、（２）指
    向された光を均質化する１つの微細彫刻面組織をその内
    部に形成した変形可能な材料のシートと、 Ｂ．上記１つの微細彫刻面組織に投射された光を出力エ
    リア内に反射するため上記１つの微細彫刻面組織上にこ
    れに合致するよう重ねた反射層とより成り、 上記１つの微細彫刻面組織が、感光性媒体内に形成され
    た（１）光の方向を制御し、（２）指向された光を均質
    化する、他の微細彫刻面組織を上記変形可能な材料のシ
    ートに複製して形成されたものであり、上記他の微細彫
    刻面組織は、 （ａ）上記感光性媒体内に光を拡散体を通して拡散して
    得た干渉光により任意の寸法，形状のスペックルを形成
    し、 （ｂ）上記感光性媒体を現像して形成したものであり、 上記１つの微細彫刻面組織が、円形、長円形及び矩形よ
    り成る群から選んだ１つの形の出力を得るための山と谷
    によって特徴づけられ、上記１つの微細彫刻面組織から
    放散される光が、上記スペックルによって特徴づけられ
    る、光の均質化装置。
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