JP2599212B2 - 反射ホログラムを作る方法および装置 - Google Patents
反射ホログラムを作る方法および装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は反射ホログラムを作る方法および装置に関す
るものであり、一層詳しく言えば、円筒形表面を有する
マスタから反射ホログラムを作る方法および装置に関す
る。
るものであり、一層詳しく言えば、円筒形表面を有する
マスタから反射ホログラムを作る方法および装置に関す
る。
ホログラフィというのは光学的情報記録法の１形態で
ある。それの一般的な原理は、多数の文献、たとえば、
Scientific American、212、第６号、第24−35頁（1965
年６月）のE.N.LeithおよびJ.Upatnieks著「Photograph
y by Laser」に記載されている。ホログラフィの有用さ
についての説明は、Encyclopedia of Physical Science
and Technology、第６巻、第507−519頁のC.C.Guest著
「Holography」に記載されている。
ある。それの一般的な原理は、多数の文献、たとえば、
Scientific American、212、第６号、第24−35頁（1965
年６月）のE.N.LeithおよびJ.Upatnieks著「Photograph
y by Laser」に記載されている。ホログラフィの有用さ
についての説明は、Encyclopedia of Physical Science
and Technology、第６巻、第507−519頁のC.C.Guest著
「Holography」に記載されている。
簡単に言えば、撮影あるいは像形成しようとしている
物体をコヒーレント光（たとえば、レーザからの光）で
照射し、この物体から反射してきた光を受けるように感
光性記録媒体（たとえば、写真板）を設置する。この反
射光ビームは物体光と呼ばれる。同時に、コピーレント
光の一部を物体をバイパスさせて記録媒体に向ける。こ
のビームは参照光と呼ばれる。参照光と記録媒体に入射
する物体光との相互作用で生じた干渉パターンが記録媒
体に記録される。この処理された記録媒体を後に適切に
照明し、適切な角度で観察したとき、照明源からの光が
ホログラムで回折させられて物体から記録媒体に当初到
達した波面を再生する。したがって、ホログラムは、物
体の実像あるいは虚像を完全に三次元形態で観察する窓
に似たものと言える。
物体をコヒーレント光（たとえば、レーザからの光）で
照射し、この物体から反射してきた光を受けるように感
光性記録媒体（たとえば、写真板）を設置する。この反
射光ビームは物体光と呼ばれる。同時に、コピーレント
光の一部を物体をバイパスさせて記録媒体に向ける。こ
のビームは参照光と呼ばれる。参照光と記録媒体に入射
する物体光との相互作用で生じた干渉パターンが記録媒
体に記録される。この処理された記録媒体を後に適切に
照明し、適切な角度で観察したとき、照明源からの光が
ホログラムで回折させられて物体から記録媒体に当初到
達した波面を再生する。したがって、ホログラムは、物
体の実像あるいは虚像を完全に三次元形態で観察する窓
に似たものと言える。
参照光、物体光を同じ側から記録媒体に入射させるこ
とによって形成されるホログラムは透過ホログラムと呼
ばれている。記録媒体における物体、参照光の相互作用
で、記録媒体の平面にほぼ直角な方向に変化する屈折率
を持った縞を形成する。ホログラムを透過光で見ること
によって再生すると、これらの縞が光を屈折させて実
像、虚像を発生させる。このような透過ホログラムは、
LeithおよびUpatnieksに許された米国特許第3,506,327
号、同第3,838,903号、同第3,894,787号に開示されてい
るように、この分野では周知の種々の方法によって作る
ことができる。
とによって形成されるホログラムは透過ホログラムと呼
ばれている。記録媒体における物体、参照光の相互作用
で、記録媒体の平面にほぼ直角な方向に変化する屈折率
を持った縞を形成する。ホログラムを透過光で見ること
によって再生すると、これらの縞が光を屈折させて実
像、虚像を発生させる。このような透過ホログラムは、
LeithおよびUpatnieksに許された米国特許第3,506,327
号、同第3,838,903号、同第3,894,787号に開示されてい
るように、この分野では周知の種々の方法によって作る
ことができる。
米国特許第4,209,250号が固定した平らな透過マスタ
・ホログラムから多数のコピーを作る装置を開示してい
る。コピー媒体は、その一部をマスタにつなぐように移
送される。次いで、マスタを通してコピー媒体にビーム
が送られ、コピー媒体部分を露光する。露光後、コピー
媒体の露光部分はマスタから離れる方向に移送される。
このプロセスが繰り返されて多数の透過ホログラム・コ
ピーを作るが、これはステップ・アンド・リピート・プ
ロセスと呼ばれる。
・ホログラムから多数のコピーを作る装置を開示してい
る。コピー媒体は、その一部をマスタにつなぐように移
送される。次いで、マスタを通してコピー媒体にビーム
が送られ、コピー媒体部分を露光する。露光後、コピー
媒体の露光部分はマスタから離れる方向に移送される。
このプロセスが繰り返されて多数の透過ホログラム・コ
ピーを作るが、これはステップ・アンド・リピート・プ
ロセスと呼ばれる。
参照光と物体光を記録媒体に両側から入射させること
によって形成したホログラムは反射ホログラムと呼ばれ
る。この場合、記録媒体における物体光と参照光の相互
作用で、記録媒体の平面に対してほぼ平行な方向で変化
する屈折率を持った縞が生じる。ホログラムが再生され
たとき、これらの縞は観察者に戻るように入射光を反射
する部分的なミラーとして作用する。それ故、ホログラ
ムは透過式ではなく反射式に観察される。
によって形成したホログラムは反射ホログラムと呼ばれ
る。この場合、記録媒体における物体光と参照光の相互
作用で、記録媒体の平面に対してほぼ平行な方向で変化
する屈折率を持った縞が生じる。ホログラムが再生され
たとき、これらの縞は観察者に戻るように入射光を反射
する部分的なミラーとして作用する。それ故、ホログラ
ムは透過式ではなく反射式に観察される。
反射ホログラムはオン・アクシス法あるいはオフ・ア
クシス法で作ることができる。コヒーレント光線ビーム
が記録媒体を通してその背後にある物体に投射されると
きにはオン・アクシス法で反射ホログラムが作られる。
この場合、物体から反射してきたビームは記録媒体へ戻
り、そこに投射されたビームと交差して媒体に対してほ
ぼ平行な縞を形成する。反射ホログラムを作るオン・ア
クシス法はSoviet Physics［Doklady、７、543−５頁
（1962）］に掲載された、Yu N.Denisyukの論文、「Pho
tographic Reconstruction of the Optical Properties
of an Object in its Own Scattered Radiation Fiel
d」に記載されている。また、Journal of the Optical
Society of America、58、856−７頁（1968）に掲載さ
れたClark N.Kurtzの論文「Copying Reflection Hologr
ams」も参照されたい。参考光が記録媒体の片側に投射
され、物体光が記録媒体の反対側に投射されるとき、反
射ホログラムがオフ・アクシス法で作られる。この場
合、物体光は、記録媒体を通過しなかったコヒーレント
光線で物体を照明することによって形成される。たとえ
ば、コヒーレント光線の源ビームを２つの部分に分割
し、一方の部分を記録媒体に投射し、他方の部分を記録
媒体の背後にある物体に投射するように操作する。オフ
・アクシス法で作った反射ホログラムは米国特許第3,53
2,405号に開示されている。
クシス法で作ることができる。コヒーレント光線ビーム
が記録媒体を通してその背後にある物体に投射されると
きにはオン・アクシス法で反射ホログラムが作られる。
この場合、物体から反射してきたビームは記録媒体へ戻
り、そこに投射されたビームと交差して媒体に対してほ
ぼ平行な縞を形成する。反射ホログラムを作るオン・ア
クシス法はSoviet Physics［Doklady、７、543−５頁
（1962）］に掲載された、Yu N.Denisyukの論文、「Pho
tographic Reconstruction of the Optical Properties
of an Object in its Own Scattered Radiation Fiel
d」に記載されている。また、Journal of the Optical
Society of America、58、856−７頁（1968）に掲載さ
れたClark N.Kurtzの論文「Copying Reflection Hologr
ams」も参照されたい。参考光が記録媒体の片側に投射
され、物体光が記録媒体の反対側に投射されるとき、反
射ホログラムがオフ・アクシス法で作られる。この場
合、物体光は、記録媒体を通過しなかったコヒーレント
光線で物体を照明することによって形成される。たとえ
ば、コヒーレント光線の源ビームを２つの部分に分割
し、一方の部分を記録媒体に投射し、他方の部分を記録
媒体の背後にある物体に投射するように操作する。オフ
・アクシス法で作った反射ホログラムは米国特許第3,53
2,405号に開示されている。
反射ホログラムを形成するほほ水平方向の縞は、２つ
の理由のために、透過ホログラムを形成する直角の縞よ
りも記録するのがかなり難しい。第１の理由は、解像度
を高くしなければならない、すなわち、単位長さあたり
よく多くの縞を記録しなければならず、したがって、精
密に接近した縞を記録する必要があるという理由であ
る。水平反射ホログラムは透過ホログラムの場合よりも
単位長さあたり約３倍から６倍の数の縞を必要とする。
第２の理由は、感光性樹脂に関するものであり、水平縞
の、露光中の記録媒体の収縮に対する感度によるもので
ある。露光中の記録媒体の収縮は縞を乱してしまい、最
悪の場合には、ホログラムを形成できなくしてしまうの
である。これは透過ホログラムの場合と対照的である。
透過ホログラムでは、縞が記録媒体の平面に対してぼぼ
直角あるいは正に直角であるときには収縮の影響は少な
いかあるいはまったくなく、透過縞が記憶媒体の平面か
ら45度より大きく傾斜しているときにのみ比較的小さい
像のひずみが生じるにすぎない。
の理由のために、透過ホログラムを形成する直角の縞よ
りも記録するのがかなり難しい。第１の理由は、解像度
を高くしなければならない、すなわち、単位長さあたり
よく多くの縞を記録しなければならず、したがって、精
密に接近した縞を記録する必要があるという理由であ
る。水平反射ホログラムは透過ホログラムの場合よりも
単位長さあたり約３倍から６倍の数の縞を必要とする。
第２の理由は、感光性樹脂に関するものであり、水平縞
の、露光中の記録媒体の収縮に対する感度によるもので
ある。露光中の記録媒体の収縮は縞を乱してしまい、最
悪の場合には、ホログラムを形成できなくしてしまうの
である。これは透過ホログラムの場合と対照的である。
透過ホログラムでは、縞が記録媒体の平面に対してぼぼ
直角あるいは正に直角であるときには収縮の影響は少な
いかあるいはまったくなく、透過縞が記憶媒体の平面か
ら45度より大きく傾斜しているときにのみ比較的小さい
像のひずみが生じるにすぎない。
本発明の一目的は、円筒形のマスタからオン・アクシ
ス法によって反射ホログラムを作ることのできる装置を
提供することにある。
ス法によって反射ホログラムを作ることのできる装置を
提供することにある。
本発明の別の目的は、ステップ・アンド・リピート法
に加えて連続様式で反射ホログラムを作ることのできる
装置を提供することにある。
に加えて連続様式で反射ホログラムを作ることのできる
装置を提供することにある。
本発明は反射ホログラムを作る装置であって、 １つの軸線に対して対称的な円筒形表面を有するマス
タと、 実質的にコヒーレントの光線にさらされ、マスタの円
筒形表面に接続されたときに或る変化をなすことのでき
るホログラフィ記録媒体と、 実質的にコヒーレントの光線を記録媒体を通してマス
タの円筒形表面に送る送り手段であって、マスタへの光
線の入射線がほぼ一定となるように光線を合焦させる合
焦手段を包含する送り手段と を包含することを特徴とする装置に関わる。
タと、 実質的にコヒーレントの光線にさらされ、マスタの円
筒形表面に接続されたときに或る変化をなすことのでき
るホログラフィ記録媒体と、 実質的にコヒーレントの光線を記録媒体を通してマス
タの円筒形表面に送る送り手段であって、マスタへの光
線の入射線がほぼ一定となるように光線を合焦させる合
焦手段を包含する送り手段と を包含することを特徴とする装置に関わる。
本発明は、さらに、反射ホログラムを作る方法であっ
て、 ホログラフィ記録媒体をマスタの円筒形表面に接続す
る段階と、 ほぼコヒーレントな光線の参照光をホログラフィ記録
媒体を通してマスタの円筒形表面に送り、マスタ上での
光線の入射角がほぼ一定であって、参照光と、マスタか
ら反射あるいは回折してきた参照光である物体光とによ
って記録媒体を露光するようにした段階とを包含するこ
とを特徴とする方法に関わるものである。
て、 ホログラフィ記録媒体をマスタの円筒形表面に接続す
る段階と、 ほぼコヒーレントな光線の参照光をホログラフィ記録
媒体を通してマスタの円筒形表面に送り、マスタ上での
光線の入射角がほぼ一定であって、参照光と、マスタか
ら反射あるいは回折してきた参照光である物体光とによ
って記録媒体を露光するようにした段階とを包含するこ
とを特徴とする方法に関わるものである。
本発明は本願の一部をなす添付図面に関連した以下の
詳しい説明からもっと充分に理解して貰えよう。
詳しい説明からもっと充分に理解して貰えよう。
以下の詳細な説明を通じて、同じ参照符号をすべての
図における同様の構成要素を示す。
図における同様の構成要素を示す。
第１図を参照して、ここには本発明に従って反射ホロ
グラムを作る装置が概略的に示してある。この装置は円
筒形の表面４を有するマスタ２と、実施的にコヒーレン
トの光線（たとえば、化学線、電磁線、音響線など）に
さらされたときに化学的あるいは物理的な変化を生じ
る、マスタ２の円筒形表面４に接続されたホログラフィ
記録媒体６と、実質的なコヒーレント光線のビーム10を
放射する源８と、記録媒体６を通してマスタ２にビーム
10を合焦12させて、マスタ２へのビームの入射角をほぼ
一定に保つ手段とを包含する。本発明の目的のために、
「ほぼ一定」という用語はマスタへのビームの入射角が
正確に一定である状況も含めていることは了解された
い。
グラムを作る装置が概略的に示してある。この装置は円
筒形の表面４を有するマスタ２と、実施的にコヒーレン
トの光線（たとえば、化学線、電磁線、音響線など）に
さらされたときに化学的あるいは物理的な変化を生じ
る、マスタ２の円筒形表面４に接続されたホログラフィ
記録媒体６と、実質的なコヒーレント光線のビーム10を
放射する源８と、記録媒体６を通してマスタ２にビーム
10を合焦12させて、マスタ２へのビームの入射角をほぼ
一定に保つ手段とを包含する。本発明の目的のために、
「ほぼ一定」という用語はマスタへのビームの入射角が
正確に一定である状況も含めていることは了解された
い。
マスタ２は少なくとも部分的に反射性を持つかあるい
は回折性を持つかまたはこれら両方の性質を持たなけれ
ばならない。これは、実際には、ほとんどすべての材料
で作れることを意味する。マスタ２は、たとえば、円筒
体14の円筒形表面、円筒体14の円筒形表面上のコーティ
ングあるいは層２もしくはミラーやホログラムのいずれ
かであり得る円筒形表面４を持たなければならない。適
当なマスタが一例図示してあるが、これは蒸着フィル
ム、たとえば、アルミニウム蒸着ポリエステル（たとえ
ば、Mylar）フィルムである。蒸着フィルムは、その
中あるいは外に、エンボス加工あるいは浮き出し加工し
たホログラムを含み得る。
は回折性を持つかまたはこれら両方の性質を持たなけれ
ばならない。これは、実際には、ほとんどすべての材料
で作れることを意味する。マスタ２は、たとえば、円筒
体14の円筒形表面、円筒体14の円筒形表面上のコーティ
ングあるいは層２もしくはミラーやホログラムのいずれ
かであり得る円筒形表面４を持たなければならない。適
当なマスタが一例図示してあるが、これは蒸着フィル
ム、たとえば、アルミニウム蒸着ポリエステル（たとえ
ば、Mylar）フィルムである。蒸着フィルムは、その
中あるいは外に、エンボス加工あるいは浮き出し加工し
たホログラムを含み得る。
ここで使用する記録媒体６は種々の材料で作ることが
できる。その中でも重要なものとしては、銀・ハロゲン
・エマルジョン、二クロム酸化ゼラチン、熱可塑性樹
脂、強誘電結晶、感光樹脂、ホトクロミックス、ホトレ
ジストおよびホトダイクロイックスがある。これらの材
料の特性は、Academic Press（New York）が1981年に発
行した、L.SolymarおよびD.J.Cookの著わした「Volume
Holographyand Volume Gratings」、第10章、254−304
頁に記載されている。記録媒体６は、銀・ハロゲン・エ
マルジョンかあるいは化学線にさらされたときに高分子
の架橋結合体あるいは重合体を形成し、屈折率とレオロ
ジー特性を変える光硬化性組成物で作ったフィルムであ
ると好ましい。好ましい光硬化性組成物は米国特許第3,
658,526号に開示されているような光重合性組成物であ
り、もっと好ましい材料は1988年１月15日に共に出願さ
れた米国特許出願第07/144,355、07/144,840号および19
88年12月23日に出願された米国特許出願第07/288,916号
（すべて本出願人に譲渡されてものであり、ここに参考
資料として援用する）に記載されている。光硬化性フィ
ルムは保護フィルムを持っていることもあり、たとえ
ば、その片面るいは両面にポリエステル（たとえば、My
lar）のシートを設けてあることがある。さらに、光
硬化性フィルムは蒸着コーティングのフィルムで被覆さ
れていたり、それに積層されていたりすることがある。
先の段落で述べたように、蒸着コーティングは、フィル
ムの上あるいは中に、エンボス加工あるいは浮き出し加
工したホログラムを含むことができる。マスタ２および
記録媒体６は、共に、円筒体４のまわりに一緒に巻き付
け、回転させることができる。第5b図を参照されたい。
できる。その中でも重要なものとしては、銀・ハロゲン
・エマルジョン、二クロム酸化ゼラチン、熱可塑性樹
脂、強誘電結晶、感光樹脂、ホトクロミックス、ホトレ
ジストおよびホトダイクロイックスがある。これらの材
料の特性は、Academic Press（New York）が1981年に発
行した、L.SolymarおよびD.J.Cookの著わした「Volume
Holographyand Volume Gratings」、第10章、254−304
頁に記載されている。記録媒体６は、銀・ハロゲン・エ
マルジョンかあるいは化学線にさらされたときに高分子
の架橋結合体あるいは重合体を形成し、屈折率とレオロ
ジー特性を変える光硬化性組成物で作ったフィルムであ
ると好ましい。好ましい光硬化性組成物は米国特許第3,
658,526号に開示されているような光重合性組成物であ
り、もっと好ましい材料は1988年１月15日に共に出願さ
れた米国特許出願第07/144,355、07/144,840号および19
88年12月23日に出願された米国特許出願第07/288,916号
（すべて本出願人に譲渡されてものであり、ここに参考
資料として援用する）に記載されている。光硬化性フィ
ルムは保護フィルムを持っていることもあり、たとえ
ば、その片面るいは両面にポリエステル（たとえば、My
lar）のシートを設けてあることがある。さらに、光
硬化性フィルムは蒸着コーティングのフィルムで被覆さ
れていたり、それに積層されていたりすることがある。
先の段落で述べたように、蒸着コーティングは、フィル
ムの上あるいは中に、エンボス加工あるいは浮き出し加
工したホログラムを含むことができる。マスタ２および
記録媒体６は、共に、円筒体４のまわりに一緒に巻き付
け、回転させることができる。第5b図を参照されたい。
実質的にコヒーレント光線のビーム10を放射する源８
はレーザであってもよい。好ましくは、レーザは実質的
に平行化された、コヒーレントで単色の、偏光された円
形横断面を有する光線を発する。レーザの選択は記録媒
体６が感応した波長に依存する。たとえば、源８は、記
録媒体６が青緑色の光にさらされたときに化学的な変化
を生じるような感度の場合には、アルゴンイオン・レー
ザ、たとえば、カルフォルニア州パロアルト市に所在す
るCoherent Inc.の製造したレーザ・モデルＩ−100−20
であってもよい。しかしながら、他の横断面形状を有す
るビーム、たとえば、実質的に平行された楕円形あるい
は長方形の横断面を有するビームも使用し得る。
はレーザであってもよい。好ましくは、レーザは実質的
に平行化された、コヒーレントで単色の、偏光された円
形横断面を有する光線を発する。レーザの選択は記録媒
体６が感応した波長に依存する。たとえば、源８は、記
録媒体６が青緑色の光にさらされたときに化学的な変化
を生じるような感度の場合には、アルゴンイオン・レー
ザ、たとえば、カルフォルニア州パロアルト市に所在す
るCoherent Inc.の製造したレーザ・モデルＩ−100−20
であってもよい。しかしながら、他の横断面形状を有す
るビーム、たとえば、実質的に平行された楕円形あるい
は長方形の横断面を有するビームも使用し得る。
合焦手段12は記録媒体６を通してマスタ２にビーム10
を設け、マスタ２へのビームの入射角がほぼ一定となる
ようにする。このとき、先に述べたような一定である状
況も含むことは了解されたい。
を設け、マスタ２へのビームの入射角がほぼ一定となる
ようにする。このとき、先に述べたような一定である状
況も含むことは了解されたい。
光源８と合焦手段12は記録媒体６を通してマスタ円筒
形表面４に実質的にコヒーレントである光線を送る手段
として作用する。
形表面４に実質的にコヒーレントである光線を送る手段
として作用する。
マスタ２の円筒形表面４と交差するビーム10内のすべ
ての光線の入射角が一定となると好ましい。この状態で
マスタに最も近い位置で反射ホログラムを生じさせる。
ての光線の入射角が一定となると好ましい。この状態で
マスタに最も近い位置で反射ホログラムを生じさせる。
一般的に言って、すべての光線がマスタ２の円筒形表
面４上で一定となるようにビーム10を合焦させるには、
合焦手段12は、（１）非円筒形レンズあるいは非球面レ
ンズか、（２）非円筒形ミラーあるいは非球面円筒形ミ
ラーか、（３）上記（１）または（２）のいずれかと同
様に作用するように設計したホログラフィ要素か、
（４）その他の均等な装置かを包含するとよい。さら
に、円筒形の色消しレンズやそれと同等の装置もビーム
10の光線を一定の角度で円筒形表面４と交差するように
円筒体14の回転軸線に合焦させることができる。これら
の合焦手段12の各々は或る特定の角度の一定の入射角を
与えることができるだけである。換言すれば、これらの
レンズ、要素あるいは装置12は、それぞれ、所望の入射
角を得るのにだけ使用される。これらの特殊な合焦手段
12がマスタ２に対して正しく設置されていない場合に
は、マスタ２での光線の入射角は変わることになる。こ
うした場合、マスタ２上でのビームの光線がなおほぼ一
定であることは可能である。当業者であれば、これらの
レンズに、レンズ口径、使用されるビーム直径または最
大ビーム直径、レンズの意図した機能（すなわち、記録
媒体６を通してマスタ２へビーム10を合焦させ、ビーム
の光線入射角が一定となるようにする機能）、マスタ上
での光線の所望入射角のような或る種のファクタを与え
ることができる。これらのタイプのレンズ12は普通は注
文で作られるものであり、コストの増加は避けられな
い。
面４上で一定となるようにビーム10を合焦させるには、
合焦手段12は、（１）非円筒形レンズあるいは非球面レ
ンズか、（２）非円筒形ミラーあるいは非球面円筒形ミ
ラーか、（３）上記（１）または（２）のいずれかと同
様に作用するように設計したホログラフィ要素か、
（４）その他の均等な装置かを包含するとよい。さら
に、円筒形の色消しレンズやそれと同等の装置もビーム
10の光線を一定の角度で円筒形表面４と交差するように
円筒体14の回転軸線に合焦させることができる。これら
の合焦手段12の各々は或る特定の角度の一定の入射角を
与えることができるだけである。換言すれば、これらの
レンズ、要素あるいは装置12は、それぞれ、所望の入射
角を得るのにだけ使用される。これらの特殊な合焦手段
12がマスタ２に対して正しく設置されていない場合に
は、マスタ２での光線の入射角は変わることになる。こ
うした場合、マスタ２上でのビームの光線がなおほぼ一
定であることは可能である。当業者であれば、これらの
レンズに、レンズ口径、使用されるビーム直径または最
大ビーム直径、レンズの意図した機能（すなわち、記録
媒体６を通してマスタ２へビーム10を合焦させ、ビーム
の光線入射角が一定となるようにする機能）、マスタ上
での光線の所望入射角のような或る種のファクタを与え
ることができる。これらのタイプのレンズ12は普通は注
文で作られるものであり、コストの増加は避けられな
い。
光線の入射角をマスタ２の円筒形表面４で正確に一定
にするようにビーム10の光線を合焦させることはない
が、マスタ２へのビーム10の光線の入射角がほぼ一定と
なるように光線を合焦させる他のレンズあるいは装置も
合焦手段12として使用できる。このような他のレンズあ
るいは装置12の例としては、（１）円筒形の平凸レン
ズ、（２）色消し円筒形レンズ、（３）最良形態円筒形
レンズ、（４）円筒形の平凸レンズ、色消し円筒形レン
ズ、最良形態円筒形レンズと同様に作用するように設計
したホログラフィ要素、（５）円筒形ミラー、（６）そ
の他の均等装置がある。これら特殊な合焦手段12はビー
ム10をマスタ円筒形表面４内の焦線に正確に合焦させる
か、あるいは、ほぼ合焦させる。これらのレンズ12は、
普通は、マスタ２でのビームの光線の入射角が正確に一
定となるようにビームを合焦させ得るレンズよりも安価
であり、作るのも容易である。
にするようにビーム10の光線を合焦させることはない
が、マスタ２へのビーム10の光線の入射角がほぼ一定と
なるように光線を合焦させる他のレンズあるいは装置も
合焦手段12として使用できる。このような他のレンズあ
るいは装置12の例としては、（１）円筒形の平凸レン
ズ、（２）色消し円筒形レンズ、（３）最良形態円筒形
レンズ、（４）円筒形の平凸レンズ、色消し円筒形レン
ズ、最良形態円筒形レンズと同様に作用するように設計
したホログラフィ要素、（５）円筒形ミラー、（６）そ
の他の均等装置がある。これら特殊な合焦手段12はビー
ム10をマスタ円筒形表面４内の焦線に正確に合焦させる
か、あるいは、ほぼ合焦させる。これらのレンズ12は、
普通は、マスタ２でのビームの光線の入射角が正確に一
定となるようにビームを合焦させ得るレンズよりも安価
であり、作るのも容易である。
合焦手段12の直径は所望の像形成領域の幅より大きい
かあるいは同じでなければならない。この幅はマスタ円
筒形表面の回転軸線に対して平行である。
かあるいは同じでなければならない。この幅はマスタ円
筒形表面の回転軸線に対して平行である。
ビーム10の入射角φがマスタ表面４上で一定でない場
合、所望入射角 からの根平的二乗偏差値Δφを最小限に抑えるか、ある
いは、特許限度より低いレベルまでこの偏差値Δφを少
なくとも源らすことが好ましい。この偏差値Δφが約５
度未満であるかあるいはそれと等しい値である限りは、
許容できるよう反射ホログラムを作ることができる。さ
らに、所望入射角からの根平均二乗偏差値が約１度未満
あるいはそれに等しいことが好ましい。したがって、こ
の開示の目的のためには、約５度あるいはそれ以下の、
好ましくは、約１度またはそれ以下の偏差値Δφがはぼ
一定であると定義される。
合、所望入射角 からの根平的二乗偏差値Δφを最小限に抑えるか、ある
いは、特許限度より低いレベルまでこの偏差値Δφを少
なくとも源らすことが好ましい。この偏差値Δφが約５
度未満であるかあるいはそれと等しい値である限りは、
許容できるよう反射ホログラムを作ることができる。さ
らに、所望入射角からの根平均二乗偏差値が約１度未満
あるいはそれに等しいことが好ましい。したがって、こ
の開示の目的のためには、約５度あるいはそれ以下の、
好ましくは、約１度またはそれ以下の偏差値Δφがはぼ
一定であると定義される。
上述したように、光線の入射角がすべてマスタ２の円
筒形表面４上で正確に一定となるようにビーム10の光線
を合焦させないが、マスタ２へのビーム10の光線の入射
角がほぼ一定となるように光線合焦させる合焦手段12は
ビームをほぼ焦線に合焦させる。この焦線についての好
ましい位置に関する或る種の法則化は可能である。ま
ず、焦線はマスタ円筒形表面の下にありかつマスタ円筒
形表面４の軸線に対して平行であるかあるいはそれと一
致するものでなければならない。
筒形表面４上で正確に一定となるようにビーム10の光線
を合焦させないが、マスタ２へのビーム10の光線の入射
角がほぼ一定となるように光線合焦させる合焦手段12は
ビームをほぼ焦線に合焦させる。この焦線についての好
ましい位置に関する或る種の法則化は可能である。ま
ず、焦線はマスタ円筒形表面の下にありかつマスタ円筒
形表面４の軸線に対して平行であるかあるいはそれと一
致するものでなければならない。
第２、３図は合焦手段12に対するホログラフィ記録ス
テーション34の可能性のある１つの位置を示す概略側面
図であり、焦線についての好ましい位置に関する他の法
則化を説明したり、どんなファクタが偏差値Δφに影響
を与えるかを説明したり、偏差値Δφをいかにして最小
限に抑えるかを説明したり、偏差値Δφを許容限度より
低いレベルまでどのようにして低下させるかを説明した
りするときの助けとなる図である。以下に、第２、３図
を構造を二次元で説明するが、この構造が図面に対して
直角の方向に突出する三次元構造であることは了解され
たい。理解を助けるべく、合焦手段12は或る線に対して
平行化ビーム10を合焦させるものと仮定する。実際に
は、このことは、平行化手段28として色消し球面レンズ
を用い、合焦手段12として色消し円筒レンズを用いるこ
とによって達成され得る。
テーション34の可能性のある１つの位置を示す概略側面
図であり、焦線についての好ましい位置に関する他の法
則化を説明したり、どんなファクタが偏差値Δφに影響
を与えるかを説明したり、偏差値Δφをいかにして最小
限に抑えるかを説明したり、偏差値Δφを許容限度より
低いレベルまでどのようにして低下させるかを説明した
りするときの助けとなる図である。以下に、第２、３図
を構造を二次元で説明するが、この構造が図面に対して
直角の方向に突出する三次元構造であることは了解され
たい。理解を助けるべく、合焦手段12は或る線に対して
平行化ビーム10を合焦させるものと仮定する。実際に
は、このことは、平行化手段28として色消し球面レンズ
を用い、合焦手段12として色消し円筒レンズを用いるこ
とによって達成され得る。
第２図を参照して、マスタの外側の円筒形表面４は半
径Ｒを有する。この表面４はＸ、Ｙ、Ｚ座標系の０点に
中心を持つ。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸線は互いに直角であ
り、Ｘ、Ｙ軸線は図面の平面に位置し、Ｚ軸線はこの平
面に対して直角である。Ｘ、Ｙ軸線の交差点に極を持
ち、正のＸ軸方向に０゜、正のＹ軸方向に90゜とする極
座標系も定められている。ビーム10は焦点Ｐ（xp、yp）
を通り、図面に対して直角の方向に延びる１本の線に対
して合焦手段12によって合焦させられる。レンズ12はＸ
軸線に対して平行でありかつＰ（xp、yp）およびマスタ
円筒形表面４とＢ点で交差する光軸OAを有する。ビーム
10のいちばん端の光線、すなわち、第２図に示す光線の
うち最上方と最下方の組は、それぞれ、辺縁光線MR1、M
R2と呼ぶ。最上方組の辺縁光線MR1はＡ点でマスタの円
筒形表面４と交差する。最下方組の辺緑光線MR2はＣ点
でマスタ円筒形表面４と交差する。マスタ表面４への各
組の光線の入射角（入射光線、たとえば、MR1と０点、
マスタ円筒形表面４が入射光線と交差する点、たとえば
Ａ点間を通る線の間の角度）はφで示してある。上述し
たように、このφはビーム10内の各光線に対してまった
く同じであるが、φがビーム10内の各光線に対してほぼ
同じであることも本発明の範囲内にある。
径Ｒを有する。この表面４はＸ、Ｙ、Ｚ座標系の０点に
中心を持つ。ここで、Ｘ、Ｙ、Ｚ軸線は互いに直角であ
り、Ｘ、Ｙ軸線は図面の平面に位置し、Ｚ軸線はこの平
面に対して直角である。Ｘ、Ｙ軸線の交差点に極を持
ち、正のＸ軸方向に０゜、正のＹ軸方向に90゜とする極
座標系も定められている。ビーム10は焦点Ｐ（xp、yp）
を通り、図面に対して直角の方向に延びる１本の線に対
して合焦手段12によって合焦させられる。レンズ12はＸ
軸線に対して平行でありかつＰ（xp、yp）およびマスタ
円筒形表面４とＢ点で交差する光軸OAを有する。ビーム
10のいちばん端の光線、すなわち、第２図に示す光線の
うち最上方と最下方の組は、それぞれ、辺縁光線MR1、M
R2と呼ぶ。最上方組の辺縁光線MR1はＡ点でマスタの円
筒形表面４と交差する。最下方組の辺緑光線MR2はＣ点
でマスタ円筒形表面４と交差する。マスタ表面４への各
組の光線の入射角（入射光線、たとえば、MR1と０点、
マスタ円筒形表面４が入射光線と交差する点、たとえば
Ａ点間を通る線の間の角度）はφで示してある。上述し
たように、このφはビーム10内の各光線に対してまった
く同じであるが、φがビーム10内の各光線に対してほぼ
同じであることも本発明の範囲内にある。
交差する辺縁光線MR1、MR2のなす角度はαで示してあ
り、この角度はレンズの１特性である焦点比（f/）に、
次のように関係する。
り、この角度はレンズの１特性である焦点比（f/）に、
次のように関係する。
α/2＝Arctan［1/（2f/）］ （１） 第３図は第２図の一部の拡大図であり、Ａ点、Ｃ点の
間あるいはこれらの点を含むものとして定義される、マ
スタ２の表面４上のＱ点を示している。Ｑ点を通る光線
の入射角はφＱで示してあり、これは角γプラス角βに
等しい。ここで、γはＸ軸線と点Ｑ、０を通る線の間の
角度であり、βは光線 のなす角度である。
間あるいはこれらの点を含むものとして定義される、マ
スタ２の表面４上のＱ点を示している。Ｑ点を通る光線
の入射角はφＱで示してあり、これは角γプラス角βに
等しい。ここで、γはＸ軸線と点Ｑ、０を通る線の間の
角度であり、βは光線 のなす角度である。
焦線は位置させなければならない場所を決定するに
は、所望の入射角 からの根平的二乗偏差値Δφを最小限に抑える必要があ
る。この根平均二乗偏差値Δφおよび所望入射角 はγの関数として次のように定義する。
は、所望の入射角 からの根平的二乗偏差値Δφを最小限に抑える必要があ
る。この根平均二乗偏差値Δφおよび所望入射角 はγの関数として次のように定義する。
ここで、Ｉ（γ）は角γの関数としてのビーム10の強
さを表わす。
さを表わす。
さらに、φＱが以下のようにγの関数として説明でき
ることも示すことができる。
ることも示すことができる。
この式（４）は、 γmin≦γ≦γmax （５） ここで、 γmin＝Arcsin［yC/R］ （６） γmax＝Arcsin［yA/R］ （７） Δφの最小化は、（Ａ）式４、６、７からのφＱを式
２に代入し、（Ｂ）Xpに関するΔφの導関数とypに関す
るΔφの導関数を求め、（Ｃ）次いで、これらの導関数
をゼロにセットすることによって達成される。これは次
の式８、９を導く。
２に代入し、（Ｂ）Xpに関するΔφの導関数とypに関す
るΔφの導関数を求め、（Ｃ）次いで、これらの導関数
をゼロにセットすることによって達成される。これは次
の式８、９を導く。
∂／∂xp・Δφ＝０ （８） ∂／∂yp・Δφ＝０ （９） 同時式（８）、（９）からのxp,ypの答えは焦線Ｐ（x
p、yp）の好ましい位置を与える。
p、yp）の好ましい位置を与える。
実際には、円筒体14およびレンズ12の特性は特定の円
筒体とレンズを選ぶとすぐに定められる。これはＲ、f/
を定める。換言すれば、普通は、１つの円筒体14と１つ
のレンズ12を持つか、限られた数の円筒体14とレンズ12
を持ち、それから種々のマスクを使用して反射ホログラ
ムを作ることを欲するものである。各マスタは反射ビー
ム10の光線が種々の好ましいあるいは望ましい入射角、
すなわち、25゜、33゜などを持つことを要求することが
ある。
筒体とレンズを選ぶとすぐに定められる。これはＲ、f/
を定める。換言すれば、普通は、１つの円筒体14と１つ
のレンズ12を持つか、限られた数の円筒体14とレンズ12
を持ち、それから種々のマスクを使用して反射ホログラ
ムを作ることを欲するものである。各マスタは反射ビー
ム10の光線が種々の好ましいあるいは望ましい入射角、
すなわち、25゜、33゜などを持つことを要求することが
ある。
Ｉ（γ）が一定の場合、ゼロに等しいxpはすべての所
望入射角 について最小の偏差値Δφを与える。第Ｉ表はＩ（γ）
一定でのいくつかの最適な結果を示し、ここでは、Ｒ、
f/についての定まった値は２インチ（0.051メート
ル）、６と仮定する。
望入射角 について最小の偏差値Δφを与える。第Ｉ表はＩ（γ）
一定でのいくつかの最適な結果を示し、ここでは、Ｒ、
f/についての定まった値は２インチ（0.051メート
ル）、６と仮定する。
第Ｉ表に示す場合の数値は、すべての所望入射角 に対して偏差値Δφが１度よりも小さいことを示してい
る。このでえたは、光軸OAがｘ軸線に対して平行である
かあるいはそれと一致している場合、焦線がｙ軸線と交
差するように、すなわち、ｘ＝０となるように焦線を位
置させるのが最良であることを示している。換言すれ
ば、焦線がマスタの円筒形表面４の軸線を含む平面であ
って、合焦手段12の光軸に対して直角な平面内にあると
好ましい。
る。このでえたは、光軸OAがｘ軸線に対して平行である
かあるいはそれと一致している場合、焦線がｙ軸線と交
差するように、すなわち、ｘ＝０となるように焦線を位
置させるのが最良であることを示している。換言すれ
ば、焦線がマスタの円筒形表面４の軸線を含む平面であ
って、合焦手段12の光軸に対して直角な平面内にあると
好ましい。
xp、ypに対する解答は、強さＩ（γ）が一定でないと
きには先に与えられた値とは異なる。マスタ円筒形表面
上のビームの強さ、Ｉ（γ）が入射角範囲φQmax〜φ
Qmin｛すなわち、Ｉ（γ）＝cos「φＱ（γ）］｝にわ
たってのマスタ円筒形表面への入射ビームの投射による
小さい強さの変動を含み、横断面を横切ってのビーム任
意の不均一な（たとえば、ガウス）分布Ｇ（γ）｛たと
えば、Ｉ（γ）＝cos［φＱ（γ）］Ｇ（γ）｝を含む
ことは本発明の範囲内にある。
きには先に与えられた値とは異なる。マスタ円筒形表面
上のビームの強さ、Ｉ（γ）が入射角範囲φQmax〜φ
Qmin｛すなわち、Ｉ（γ）＝cos「φＱ（γ）］｝にわ
たってのマスタ円筒形表面への入射ビームの投射による
小さい強さの変動を含み、横断面を横切ってのビーム任
意の不均一な（たとえば、ガウス）分布Ｇ（γ）｛たと
えば、Ｉ（γ）＝cos［φＱ（γ）］Ｇ（γ）｝を含む
ことは本発明の範囲内にある。
第5a、5b図は反射ホログラムを作る装置に関する図で
あり、この装置は本発明による合焦手段の第２実施例12
0を含む。第5a図は装置の概略頂面図であり、第5b図は
装置の概略側面図である。
あり、この装置は本発明による合焦手段の第２実施例12
0を含む。第5a図は装置の概略頂面図であり、第5b図は
装置の概略側面図である。
この第２実施例の装置は、合焦手段120が第１の円筒
レンズ122と第２の円筒レンズ124を包含することを除い
て、第１実施例の装置と同じである。第１円筒レンズ12
2はレーザ８からの光線の鉛筆形ビーム102を受け取り、
それを一方向に拡大して発散する扇形のビーム104を形
成する手段として機能する。第２円筒レンズ124は第１
円筒レンズ122から発散する扇形のビーム104を受け取
り、それを平行化してカーテン形のビーム106を形成す
る手段として作用する。平行化されたカーテン形ビーム
106は、通常は、マスタの円筒形表面４上に記録媒体６
を通して送られ、その光軸OAはマスタ円筒形表面４の回
転軸線Ａに対してほぼ直角とされる。さらに、マスタ円
筒形表面４へのビームの入射角φは光軸OAとマスタ円筒
形表面４の回転軸線Ａとの距離を変えることによって変
えることができる。第5a図、第5b図に示すこの第２実施
例装置では、平行化されたカーテン形ビーム106の光軸O
Aは、マスタ円筒形表面４の回転軸線Ａに対して直角で
もよいし、直角でなくてもよい。
レンズ122と第２の円筒レンズ124を包含することを除い
て、第１実施例の装置と同じである。第１円筒レンズ12
2はレーザ８からの光線の鉛筆形ビーム102を受け取り、
それを一方向に拡大して発散する扇形のビーム104を形
成する手段として機能する。第２円筒レンズ124は第１
円筒レンズ122から発散する扇形のビーム104を受け取
り、それを平行化してカーテン形のビーム106を形成す
る手段として作用する。平行化されたカーテン形ビーム
106は、通常は、マスタの円筒形表面４上に記録媒体６
を通して送られ、その光軸OAはマスタ円筒形表面４の回
転軸線Ａに対してほぼ直角とされる。さらに、マスタ円
筒形表面４へのビームの入射角φは光軸OAとマスタ円筒
形表面４の回転軸線Ａとの距離を変えることによって変
えることができる。第5a図、第5b図に示すこの第２実施
例装置では、平行化されたカーテン形ビーム106の光軸O
Aは、マスタ円筒形表面４の回転軸線Ａに対して直角で
もよいし、直角でなくてもよい。
レーザ８からの鉛筆形ビーム102の横断面は直径ｄを
有する円形である。発散する扇形ビーム104と平行化さ
れたカーテン形ビーム106もその頂面108から底面110ま
で厚さあるいは距離ｄを有する。
有する円形である。発散する扇形ビーム104と平行化さ
れたカーテン形ビーム106もその頂面108から底面110ま
で厚さあるいは距離ｄを有する。
第5a,5b図に示す実施例では、この厚さあるいは距離
ｄが充分に薄いかあるいは短い限り、合焦手段120はビ
ーム100を記録媒体６を通してマスタ２に合焦させ、マ
スタ２でのビームの入射角をほぼ一定とする。第１図に
示す実施例について説明したように、第5a,5b図に示す
実施例の目的のためには、偏差値Δφが約５度より小さ
いかあるいはそれに等しい限り、許容できる反射ホログ
ラムを作ることができる。さらに、所定入射角からの根
平均二乗偏差値Δφが約１度未満あるいはそれに等しい
のが好ましい。
ｄが充分に薄いかあるいは短い限り、合焦手段120はビ
ーム100を記録媒体６を通してマスタ２に合焦させ、マ
スタ２でのビームの入射角をほぼ一定とする。第１図に
示す実施例について説明したように、第5a,5b図に示す
実施例の目的のためには、偏差値Δφが約５度より小さ
いかあるいはそれに等しい限り、許容できる反射ホログ
ラムを作ることができる。さらに、所定入射角からの根
平均二乗偏差値Δφが約１度未満あるいはそれに等しい
のが好ましい。
第１図を再び参照して、光源８が偏光された光を発す
る場合、装置がビーム10の経路に沿った任意の場所に設
置できる偏光ローテータ16を包含すると好ましい。第１
図では、ローテータ16は光源２に隣接して示してある。
ローテータ16は好ましい偏光方向に光を状態調整するよ
うに使用することができる。
る場合、装置がビーム10の経路に沿った任意の場所に設
置できる偏光ローテータ16を包含すると好ましい。第１
図では、ローテータ16は光源２に隣接して示してある。
ローテータ16は好ましい偏光方向に光を状態調整するよ
うに使用することができる。
空間的な要件に合わせるべく、ビーム10の向きを変え
る手段18はビーム10を再方向付けするように設けるとよ
い。この向き変更手段18はホログラフィ・ミラー、プリ
ズムまたはスプリッタを含むミラーを包含するとよい。
る手段18はビーム10を再方向付けするように設けるとよ
い。この向き変更手段18はホログラフィ・ミラー、プリ
ズムまたはスプリッタを含むミラーを包含するとよい。
本装置は、随意に、ビーム10からの望まない光を空間
的に濾過する手段20を包含するとよい。この濾過手段20
は、ビームを１点に合焦させ、それを次にピンホール24
を通してこの空間濾過手段を通ることのない散乱光を阻
止するレンズ系22、たとえば、顕微鏡対物レンズ系を包
含するとよい。濾過手段20はアイリス絞り26を包含して
もよい。このアイリス絞りの調節自在の開口は空間フィ
ルタ24から発散するビームの所望部分を通すように配置
する。
的に濾過する手段20を包含するとよい。この濾過手段20
は、ビームを１点に合焦させ、それを次にピンホール24
を通してこの空間濾過手段を通ることのない散乱光を阻
止するレンズ系22、たとえば、顕微鏡対物レンズ系を包
含するとよい。濾過手段20はアイリス絞り26を包含して
もよい。このアイリス絞りの調節自在の開口は空間フィ
ルタ24から発散するビームの所望部分を通すように配置
する。
本装置がビーム10を１点に合焦させる球面レンズ22を
包含する濾過手段20を包含する場合には、この点から発
散するビーム10を平行化する手段28が必要となる。平行
化手段28の直径は所望の像形成領域の幅よりも大きいか
あるいはそれに等しくなければならなない。ここで言う
幅とは、マスタ円筒形表面の回転軸線に対して平行な方
向の寸法である。平行化手段の例としては、球面レン
ズ、非球面レンズ、球面ミラー、放物線ミラーがある。
包含する濾過手段20を包含する場合には、この点から発
散するビーム10を平行化する手段28が必要となる。平行
化手段28の直径は所望の像形成領域の幅よりも大きいか
あるいはそれに等しくなければならなない。ここで言う
幅とは、マスタ円筒形表面の回転軸線に対して平行な方
向の寸法である。平行化手段の例としては、球面レン
ズ、非球面レンズ、球面ミラー、放物線ミラーがある。
平行化手段28は平行化したビーム10を合焦手段12に送
ることができる。
ることができる。
記録媒体６はマスタの円筒形表面４のまわりに巻き付
けられるか、あるいは、任意の手段によってマスタ円筒
形表面４に、または、そこから移送することができる。
第１図は、未露光記録媒体６が供給ロール30のまわりに
巻き付けてあり、マスタ円筒形表面４と接触するように
移送され、次いで、露光済みの記録媒体６が巻取ロール
32に巻き付けられる状態を示している。第5b図は、フィ
ルム上に蒸着コーティング５を設けたマスタ２に積層し
た未露光記録媒体６が供給ロール30に巻き付けられ、マ
スタ２に円筒形表面４を形成する円筒体14と接触するよ
うに移送され、次いで、露光済みの記録媒体４がマスタ
２と一緒に巻取ロール32に巻き付けられる状態を示して
いる。
けられるか、あるいは、任意の手段によってマスタ円筒
形表面４に、または、そこから移送することができる。
第１図は、未露光記録媒体６が供給ロール30のまわりに
巻き付けてあり、マスタ円筒形表面４と接触するように
移送され、次いで、露光済みの記録媒体６が巻取ロール
32に巻き付けられる状態を示している。第5b図は、フィ
ルム上に蒸着コーティング５を設けたマスタ２に積層し
た未露光記録媒体６が供給ロール30に巻き付けられ、マ
スタ２に円筒形表面４を形成する円筒体14と接触するよ
うに移送され、次いで、露光済みの記録媒体４がマスタ
２と一緒に巻取ロール32に巻き付けられる状態を示して
いる。
第４図を参照して、ここには、本発明で使用するホロ
グラフィ記録ステーション34の好ましい実施例が示して
ある。
グラフィ記録ステーション34の好ましい実施例が示して
ある。
ホログラフィ記録媒体34は円筒体14、供給ロール30お
よび巻取ロール32を包含し、これらの構成要素は、記録
媒体６が供給ロール30から巻取ロール32上に引っ張ら
れ、記録媒体６の一部が円筒形表面４の一部のまわりに
巻き付くように設置してある。
よび巻取ロール32を包含し、これらの構成要素は、記録
媒体６が供給ロール30から巻取ロール32上に引っ張ら
れ、記録媒体６の一部が円筒形表面４の一部のまわりに
巻き付くように設置してある。
ステーション34は、さらに、キシレンのようなカップ
リング液37を塗布する手段36を包含する。このカップリ
ング液の屈折率は露光前に記録媒体６とマスタ２を光学
的に結合し、それらの間の反射を最小限に抑えるように
合わせてある。この塗布手段36は円筒体14の下に設置し
たタンク40であってもよい。その場合、タンク40が液を
入れているとき、円筒体14の一部、マスタ２および記録
媒体６が液37内に潰っていてマスタ２と記録媒体６の間
に液37が流れるようになっている。これらの状態の下
に、円筒体14が第２図の矢印Ａの方向に回転し、マスタ
２および記録媒体６を移送すると、液37の層38がマスタ
２と記録媒体６の間に捕えられ、露光時にマスタ２と記
録媒体６を光学的に結合する。
リング液37を塗布する手段36を包含する。このカップリ
ング液の屈折率は露光前に記録媒体６とマスタ２を光学
的に結合し、それらの間の反射を最小限に抑えるように
合わせてある。この塗布手段36は円筒体14の下に設置し
たタンク40であってもよい。その場合、タンク40が液を
入れているとき、円筒体14の一部、マスタ２および記録
媒体６が液37内に潰っていてマスタ２と記録媒体６の間
に液37が流れるようになっている。これらの状態の下
に、円筒体14が第２図の矢印Ａの方向に回転し、マスタ
２および記録媒体６を移送すると、液37の層38がマスタ
２と記録媒体６の間に捕えられ、露光時にマスタ２と記
録媒体６を光学的に結合する。
記録媒体６の外面から液37を除去する手段42が露光場
所の前に設けてなければならない。この除去手段42は、
ワイパあるいはロールのような任意の装置であり得る。
本装置は、露光後で巻取ロール32に巻き付けられる前に
記録媒体６の片側あるいは両側から液17を除去する手段
43を備えていてもよい。ここで再び、除去手段43は、ワ
イパあるいはロールのような任意の装置であってよい。
所の前に設けてなければならない。この除去手段42は、
ワイパあるいはロールのような任意の装置であり得る。
本装置は、露光後で巻取ロール32に巻き付けられる前に
記録媒体６の片側あるいは両側から液17を除去する手段
43を備えていてもよい。ここで再び、除去手段43は、ワ
イパあるいはロールのような任意の装置であってよい。
あるいは、液はマスタ２および記録媒体６が互いに接
触する場所付近にマスタ２または記録媒体６あるいはこ
れら両方に或る種の装置からしたたり落したり、吹き付
けたり、他の方法で塗布するようにしてもよい。
触する場所付近にマスタ２または記録媒体６あるいはこ
れら両方に或る種の装置からしたたり落したり、吹き付
けたり、他の方法で塗布するようにしてもよい。
或る種の記録媒体６はカップリング液を必要とするこ
となくマスタ２に光学的に結合することもできる。たと
えば、粘着性のある記録媒体６であれば、カップリング
液を必要とすることなく蒸着ポリエステル・フィルムの
ようなマスタに適切に結合することができる。
となくマスタ２に光学的に結合することもできる。たと
えば、粘着性のある記録媒体６であれば、カップリング
液を必要とすることなく蒸着ポリエステル・フィルムの
ようなマスタに適切に結合することができる。
位置決めロール44、45を設けて、記録媒体の経路を定
め、露光領域でマスタ２に記録媒体６を適切に結合させ
てもよい。液37のタンク40を上述のように使用した場
合、位置決めロール44の一方をタンク40内の液37中に沈
め、露光中にマスタ２と記録媒体６の間の液体層38の厚
さを付加的に計量してもよい。
め、露光領域でマスタ２に記録媒体６を適切に結合させ
てもよい。液37のタンク40を上述のように使用した場
合、位置決めロール44の一方をタンク40内の液37中に沈
め、露光中にマスタ２と記録媒体６の間の液体層38の厚
さを付加的に計量してもよい。
制御自在の駆動機構48が設けてあって、供給ロール30
からの記録媒体６を円筒体14のまわりと通して巻取ロー
ル32まで移送する。好ましくは、この駆動機構は可変速
度でかつ可変時間にわたって作動する。駆動機構はモー
タ軸あるいはその延長部によって巻取ロールに直結した
モータを包含し得る。さもなければ、モータを歯車、歯
車・チェーン、ベルトその他の装置によって巻取ロール
あるいは露光済みの記録媒体６またはこれら両方に連結
してもよい。
からの記録媒体６を円筒体14のまわりと通して巻取ロー
ル32まで移送する。好ましくは、この駆動機構は可変速
度でかつ可変時間にわたって作動する。駆動機構はモー
タ軸あるいはその延長部によって巻取ロールに直結した
モータを包含し得る。さもなければ、モータを歯車、歯
車・チェーン、ベルトその他の装置によって巻取ロール
あるいは露光済みの記録媒体６またはこれら両方に連結
してもよい。
張力付与機構50を巻取ロール30または記録媒体６に連
結して記録媒体６の張力を制御し、余分な記録媒体６が
供給ロール30から繰り出されるのを防ぐようにしてもよ
い。
結して記録媒体６の張力を制御し、余分な記録媒体６が
供給ロール30から繰り出されるのを防ぐようにしてもよ
い。
作動にあたって、反射ホログラムは以下のようにして
前述の装置を用いて作られる。
前述の装置を用いて作られる。
まず、ホログラフィ記録媒体６をマスタ２の円筒形表
面４に連結する。次に、参照光10をホログラフィ記録媒
体６を通してマスタ２の円筒形表面４に送り、マスタ２
上の、あるいは、マスタ２と交差するビーム10の入射角
をほぼ一定とし、参照光10と、参照光がマスタ２で反射
させられ、屈折させられて作られた物体光とによって記
録媒体６を照射する。
面４に連結する。次に、参照光10をホログラフィ記録媒
体６を通してマスタ２の円筒形表面４に送り、マスタ２
上の、あるいは、マスタ２と交差するビーム10の入射角
をほぼ一定とし、参照光10と、参照光がマスタ２で反射
させられ、屈折させられて作られた物体光とによって記
録媒体６を照射する。
ホログラフィ記録媒体６およびマスタ２は、（１）記
録媒体６を通して参照光10を方向付けると同時に軸線ま
わりに回転させてもよいし、（２）この方向付けおよび
回転段階を交互に行なってもよい。
録媒体６を通して参照光10を方向付けると同時に軸線ま
わりに回転させてもよいし、（２）この方向付けおよび
回転段階を交互に行なってもよい。
参照光10は、マスク円筒形表面の軸線そのものあるい
はそれに対してほぼ平行な焦線にほぼ合焦するように送
られると好ましい。焦線はマスタ円筒形表面４の軸線を
含み、かつ、合焦手段12の光軸OAに対して直角な平面内
に実質的に位置すると好ましい。
はそれに対してほぼ平行な焦線にほぼ合焦するように送
られると好ましい。焦線はマスタ円筒形表面４の軸線を
含み、かつ、合焦手段12の光軸OAに対して直角な平面内
に実質的に位置すると好ましい。
以上、本発明を詳細に説明したが、本発明はさらに次
の実施態様によってこれを要約して示すことができる。
の実施態様によってこれを要約して示すことができる。
１）反射ホログラムを作る装置であって、 軸線に対して対称的な円筒形表面を有するマスタと、 実質的にコヒーレントの放射線にさらされ、マスタの
円筒形表面に接続されたときに或る変化をなすことので
きるホログラフィ記録媒体と、 実質的にコヒーレントの放射線を記録媒体を通してマ
スタの円筒形表面に送る送り手段であって、マスタへの
放射線の入射角がほぼ一定となるように放射線を合焦さ
せる合焦手段を包含する送り手段 とを包含することを特徴とする装置。
円筒形表面に接続されたときに或る変化をなすことので
きるホログラフィ記録媒体と、 実質的にコヒーレントの放射線を記録媒体を通してマ
スタの円筒形表面に送る送り手段であって、マスタへの
放射線の入射角がほぼ一定となるように放射線を合焦さ
せる合焦手段を包含する送り手段 とを包含することを特徴とする装置。
２）マスタが蒸着コーティングを有するポリエステル・
フィルムからなることを特徴とする、前項１記載の装
置。
フィルムからなることを特徴とする、前項１記載の装
置。
３）記録媒体が蒸着コーティングで被覆されたか、ある
いは、それに積層した光硬化性フィルムからなることを
特徴とする、前項２記載の装置。
いは、それに積層した光硬化性フィルムからなることを
特徴とする、前項２記載の装置。
４）記録媒体が銀・ハロゲン・エマルジョンまたは光硬
化性組成物で作ったフィルムからなることを特徴とす
る、前項１記載の装置。
化性組成物で作ったフィルムからなることを特徴とす
る、前項１記載の装置。
５）軸線まわりにマスタの円筒形表面を回転させる回転
手段をさらに包含することを特徴とする、前項１記載の
装置。
手段をさらに包含することを特徴とする、前項１記載の
装置。
６）記録媒体の未露光部分を格納する格納手段と、記録
媒体の露光部分を受け入れる受け入れ手段とさらに包含
し、それによって、前記回転手段が前記送り手段によっ
て露光のために前記格納手段から前記円筒形表面まで未
露光の記録媒体を移送し、次いで、露光済みの記録媒体
を前記受け取り手段まで移送することを特徴とする、前
項５記載の装置。
媒体の露光部分を受け入れる受け入れ手段とさらに包含
し、それによって、前記回転手段が前記送り手段によっ
て露光のために前記格納手段から前記円筒形表面まで未
露光の記録媒体を移送し、次いで、露光済みの記録媒体
を前記受け取り手段まで移送することを特徴とする、前
項５記載の装置。
７）記録媒体が前記送り手段によって露光されつつある
間、前記回転手段がマスタの円筒形表面を連続的に回転
させるようになっていることを特徴とする、前項５記載
の装置。
間、前記回転手段がマスタの円筒形表面を連続的に回転
させるようになっていることを特徴とする、前項５記載
の装置。
８）前記回転手段が記録媒体を露光のために位置決めす
るようにマスタの円筒形表面を回転させるようになって
おり、記録媒体が露光されつつあるときにはマスタの円
筒形表面が回転しないようにしたことを特徴とする、前
項５記載の装置。
るようにマスタの円筒形表面を回転させるようになって
おり、記録媒体が露光されつつあるときにはマスタの円
筒形表面が回転しないようにしたことを特徴とする、前
項５記載の装置。
９）記録媒体をマスタに光学的に接続する接続手段をさ
らに包含することを特徴とする、前項１記載の装置。
らに包含することを特徴とする、前項１記載の装置。
10）接続手段が、露光前に記録媒体とマスタを光学的に
接続するように選んだ屈折率を有する液体を加える手段
と、露光前にマスタと記録媒体の間から余分な液体を除
去し、かつ、露光前に記録媒体のマスタから最も遠い方
の表面から液体を除去する除去手段とを包含することを
特徴とする、前項９記載の装置。
接続するように選んだ屈折率を有する液体を加える手段
と、露光前にマスタと記録媒体の間から余分な液体を除
去し、かつ、露光前に記録媒体のマスタから最も遠い方
の表面から液体を除去する除去手段とを包含することを
特徴とする、前項９記載の装置。
11）合焦手段が円筒形マスタの軸線にほぼ平行している
かあるいはそれと一致している線に放射線をほぼ合焦さ
せるようになっていること特徴とする、前項１記載の装
置。
かあるいはそれと一致している線に放射線をほぼ合焦さ
せるようになっていること特徴とする、前項１記載の装
置。
12）合焦手段が円筒形マスタの軸線に対して平行である
かあるいはそれと一致し、かつ、ビームを合焦させるた
めの手段の光軸に対して直角な方向の平面内にほぼ位置
する線に対して放射線をほぼ合焦させるようになってい
ることを特徴とする、前項１記載の装置。
かあるいはそれと一致し、かつ、ビームを合焦させるた
めの手段の光軸に対して直角な方向の平面内にほぼ位置
する線に対して放射線をほぼ合焦させるようになってい
ることを特徴とする、前項１記載の装置。
13）合焦手段が円筒形マスタの軸線に対して平行かある
いはそれと一致し、かつ、ビームを合焦させるための手
段の光軸に対して直角であり、前記軸線を含む平面にほ
ぼ位置する線に対して放射線をほぼ合焦させるようにな
っていることを特徴とする、前項１記載の装置。
いはそれと一致し、かつ、ビームを合焦させるための手
段の光軸に対して直角であり、前記軸線を含む平面にほ
ぼ位置する線に対して放射線をほぼ合焦させるようにな
っていることを特徴とする、前項１記載の装置。
14）合焦手段が、 一方向において放射線のビームを拡大して末広扇形の
ビームを形成する拡大手段と、 この拡大手段から末広扇形ビームを受け取り、それを
平行化して、記録媒体を通してマスタの円筒形表面に送
る平行化カーテン形ビームを形成する手段 とを包含することを特徴とする、前項１記載の装置。
ビームを形成する拡大手段と、 この拡大手段から末広扇形ビームを受け取り、それを
平行化して、記録媒体を通してマスタの円筒形表面に送
る平行化カーテン形ビームを形成する手段 とを包含することを特徴とする、前項１記載の装置。
15）合焦手段が、マスタへの放射線の最大入射角と最小
入射角の差が約５度未満あるいは約５度に等しくなるよ
うに放射線を合焦させるようになっていることを特徴と
する、前記１記載の装置。
入射角の差が約５度未満あるいは約５度に等しくなるよ
うに放射線を合焦させるようになっていることを特徴と
する、前記１記載の装置。
16）送り手段が、さらに、 少なくとも実質的に平行化された、コヒーレントで単
色の、偏光した光からなる放射線を発するレーザと、 この光にとって好ましい偏光度を選ぶ可変偏光子と、 光を広げる第１球形レンズと、 広がった光を平行化し、かつ、合焦手段に平行化さ
れ、広がった光を送る第２球形レンズ とを包含することを特徴とする、前項１記載の装置。
色の、偏光した光からなる放射線を発するレーザと、 この光にとって好ましい偏光度を選ぶ可変偏光子と、 光を広げる第１球形レンズと、 広がった光を平行化し、かつ、合焦手段に平行化さ
れ、広がった光を送る第２球形レンズ とを包含することを特徴とする、前項１記載の装置。
17）送り手段が、さらに、 光の向きを換える手段と、 光の中の不均質成分を減らす空間フィルタ とを包含することを特徴とする、前項16記載の装置。
18）反射ホログラムを作る方法であって、 ホログラフィ記録媒体をマスタの円筒形表面に接続す
る段階と、 ほぼコヒーレントな放射線の基準ビームをホログラフ
ィ記録媒体を通してマスタの円筒形表面に送り、マスタ
上での放射線の入射角がほぼ一定であって、基準ビーム
と、マスタから反射あるいは回折してきた基準ビームで
ある物側ビームとによって記録媒体を露光するようにし
た段階 とを包含することを特徴とする方法。
る段階と、 ほぼコヒーレントな放射線の基準ビームをホログラフ
ィ記録媒体を通してマスタの円筒形表面に送り、マスタ
上での放射線の入射角がほぼ一定であって、基準ビーム
と、マスタから反射あるいは回折してきた基準ビームで
ある物側ビームとによって記録媒体を露光するようにし
た段階 とを包含することを特徴とする方法。
19）マスタの円筒形表面に接続したホログラフィ記録媒
体を或る軸線のまわりに回転させる段階をさらに包含す
ることを特徴とする、前項18記載の方法。
体を或る軸線のまわりに回転させる段階をさらに包含す
ることを特徴とする、前項18記載の方法。
20）送り段階と回転段階が同時に行なわれることを特徴
とする、前項19記載の方法。
とする、前項19記載の方法。
21）送り段階と回転段階が交互に行なわれることを特徴
とする、前項19記載の方法。
とする、前項19記載の方法。
22）円筒形マスタの軸線に対してほぼ平行であるか、あ
るいは、それと一致する線に対して基準ビームをほぼ合
焦させる段階をさらに包含することを特徴とする、前項
18記載の方法。
るいは、それと一致する線に対して基準ビームをほぼ合
焦させる段階をさらに包含することを特徴とする、前項
18記載の方法。
23）円筒形マスタの軸線に対してほぼ平行であるかある
いはそれと一致しており、かつ、ビームを合焦させるた
めの手段の光軸に対して直角な平面内にほぼ位置する線
に基準ビームをほぼ合焦させる段階をさらに包含するこ
とを特徴とする、前項18記載の方法。
いはそれと一致しており、かつ、ビームを合焦させるた
めの手段の光軸に対して直角な平面内にほぼ位置する線
に基準ビームをほぼ合焦させる段階をさらに包含するこ
とを特徴とする、前項18記載の方法。
24）円筒形マスタの軸線に対してほぼ平行であるかある
いはそれと一致しており、かつ、ビームを合焦させるた
めの手段の光軸に対して直角であると共に前記軸線を含
む平面内にほぼ位置する線に基準ビームをほぼ合焦させ
る段階をさらに包含することを特徴とする、前項18記載
の方法。
いはそれと一致しており、かつ、ビームを合焦させるた
めの手段の光軸に対して直角であると共に前記軸線を含
む平面内にほぼ位置する線に基準ビームをほぼ合焦させ
る段階をさらに包含することを特徴とする、前項18記載
の方法。
25）一方向において放射線ビームを拡大して末広扇形ビ
ームを形成する段階と、この末広扇形ビームを平行化し
て基準ビームとして使用するための平行化カーテン形ビ
ームを形成する段階とをさらに包含することを特徴とす
る、前項18記載の方法。
ームを形成する段階と、この末広扇形ビームを平行化し
て基準ビームとして使用するための平行化カーテン形ビ
ームを形成する段階とをさらに包含することを特徴とす
る、前項18記載の方法。
上述したような本発明の教示の利益を享受できる当業
者であれば、本発明の種々の変更が可能である。これら
の変更は特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内に含
まれるように為すべきであろう。
者であれば、本発明の種々の変更が可能である。これら
の変更は特許請求の範囲に記載した本発明の範囲内に含
まれるように為すべきであろう。
第１図は本発明による合焦手段の第１実施例を含む、反
射ホログラムを作る装置の概略図である。 第２図はホログラフィ記録ステーションおよび合焦手段
の一部を示す側面図であり、種々の変数を示す図であ
る。 第３図は第２図の拡大図である。 第４図は第１図の装置で用いることのできるホログラフ
ィ記録ステーションの詳細を示す図である。 第5a図は本発明による合焦手段の第２実施例を含む、反
射ホログラムを作る装置の頂面図である。 第5b図は第5a図に示す装置の側面図である。 図面において、２……マスタ、４……円筒形表面、６…
…記録媒体、８……光源、10……ビーム、12……合焦手
段、14……円筒体、20……濾過手段、24……ピンホー
ル、22……レンズ系、28……平行化手段、30……供給ロ
ール、32……巻取ロール、34……ホログラフィ記録ステ
ーション、36……塗布手段、37……カップリング液、40
……タンク、42……液除去手段、43……液除去手段、4
4、45……位置決めロール、48……駆動機構、50……張
力付与機構、102……鉛筆形ビーム、104……発散扇形ビ
ーム、106……平行化カーテン形ビーム、120……合焦手
段、122、124……円筒レンズ。
射ホログラムを作る装置の概略図である。 第２図はホログラフィ記録ステーションおよび合焦手段
の一部を示す側面図であり、種々の変数を示す図であ
る。 第３図は第２図の拡大図である。 第４図は第１図の装置で用いることのできるホログラフ
ィ記録ステーションの詳細を示す図である。 第5a図は本発明による合焦手段の第２実施例を含む、反
射ホログラムを作る装置の頂面図である。 第5b図は第5a図に示す装置の側面図である。 図面において、２……マスタ、４……円筒形表面、６…
…記録媒体、８……光源、10……ビーム、12……合焦手
段、14……円筒体、20……濾過手段、24……ピンホー
ル、22……レンズ系、28……平行化手段、30……供給ロ
ール、32……巻取ロール、34……ホログラフィ記録ステ
ーション、36……塗布手段、37……カップリング液、40
……タンク、42……液除去手段、43……液除去手段、4
4、45……位置決めロール、48……駆動機構、50……張
力付与機構、102……鉛筆形ビーム、104……発散扇形ビ
ーム、106……平行化カーテン形ビーム、120……合焦手
段、122、124……円筒レンズ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・ジエイムズ・ミキツシユ アメリカ合衆国デラウエア州（19803) ウイルミントン．モンテイコロード823 (56)参考文献 特開 昭62−42179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−122983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−117279（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−26152（ＪＰ，Ｂ１)
Claims (10)
- 【請求項１】軸線に対して対称的な円筒面を有する少な
くとも部分的に反射または回折するマスタ、 マスタの円筒面に結合されたホログラフィ記録媒体、 実質的にコヒーレントな光の参照光を記録媒体を通して
マスタの円筒面に向ける導光手段、および マスタの円筒面を軸線まわりに回転させる手段 からなり、そして前記導光手段がマスタの円筒面への光
線の入射角がほぼ一定となるように光線を合焦させる手
段を備え且つこの合焦手段は光線を前記軸線に対して平
行であるかあるいはそれと一致しそして合焦手段の光軸
に直角な平面内にほぼ位置する線にほぼ合焦させるよう
になっており、前記導光手段により参照光が記録媒体に
向けられると、物体光がマスタから反射して記録媒体に
戻って参照光と干渉して記録媒体中に反射ホログラムを
形成することを特徴とする、反射ホログラムを作製する
装置。 - 【請求項２】記録媒体の未露光部分を記憶する手段と、
記録媒体の露光部分を受け入れる手段とをさらに包含
し、それによって、前記回転手段が前記導光手段によっ
て露光のために前記記憶手段から前記円筒面まで未露光
の記録媒体を移送し、次いで露光済みの記録媒体を前記
受け入れ手段まで移送することを特徴とする、請求項１
記載の装置。 - 【請求項３】記録媒体をマスタに光学的に結合する手段
をさらに包含することを特徴とする、請求項１記載の装
置。 - 【請求項４】結合手段が、露光前に記録媒体とマスタを
光学的に結合するのに適合した屈折率を有する液体を適
用する手段と、露光前にマスタと記録媒体の間から余分
な液体を除去し且つ露光前に記録媒体のマスタから最も
遠い方の表面から液体を除去する手段とを包含すること
を特徴とする、請求項３記載の装置。 - 【請求項５】導光手段が、少なくとも実質的に平行化さ
れた、コヒーレントで単色の、偏光した光からなる光線
を発するレーザと、この光にとって好ましい偏光を選ぶ
可変偏光子と、光を拡散する第１球形レンズと、拡散光
を平行化し且つ合焦手段に平行化され、拡散光を送る第
２球形レンズとをさらに包含することを特徴とする、請
求項１記載の装置。 - 【請求項６】導光手段が、光の向きを換える手段と、光
の中の不均質成分を減らす空間フィルタとをさらに包含
することを特徴とする、請求項５記載の装置。 - 【請求項７】ホログラフィ記録媒体を少なくとも部分的
に反射または回折するマスタの円筒面に結合するステッ
プ、 マスタへの光線の入射角がほぼ一定となるように実質的
にコヒーレントな光の参照光をホログラフィ記録媒体を
通してマスクの円筒面に送り、参照光とマスタから反射
あるいは回折してきた参照光である物体光を記録媒体に
照射するステップ、および マスタの円筒面に結合したホログラフィ記録媒体を軸線
のまわりに回転させるステップ を包含し、そして前記の導光ステップが光線を前記軸線
に対して平行であるかあるいはそれと一致しそして合焦
手段の光軸に直角な平面内にほぼ位置する線にほぼ合焦
させて行われることを特徴とする、反射ホログラムを作
製する方法。 - 【請求項８】前記軸線に対してほぼ平行であるが、ある
いはそれと一致する線に対して参照光をほぼ合焦させる
ステップをさらに包含することを特徴とする、請求項７
記載の方法。 - 【請求項９】前記軸線に対してほぼ平行であるかあるい
はそれと一致しており、且つビームを合焦させるための
手段の光軸に対して直角な平面内にほぼ位置する線に参
照光をほぼ合焦させるステップをさらに包含することを
特徴とする、請求項７記載の方法。 - 【請求項１０】光のビームを一方向に拡散して末広扇形
ビームを形成するステップと、この末広扇形ビームを平
行化して参照光として使用するための平行化カーテン形
ビームを形成するステップとをさらに包含することを特
徴とする、請求項７記載の方法。
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