JP6259858B2 - ホログラフィック光学素子の製造方法及びこの方法によるホログラフィック光学素子を含む表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの支持素子に積層された少なくとも１つの記録素子を含む記録スタックが提供され、前記記録スタックは、少なくとも１つの記録ビームにより光が照射されるホログラフィック光学素子を製造する方法に関するものである。さらに、本発明は、前記方法により製造されたホログラフィック光学素子及びその方法により製造されたホログラフィック光学素子を含む表示装置に関するものである。

今日、液晶表示装置が電子分野に適用されて使用されることがある。このような適用の例には、携帯用装置、ゲームコンピュータ、タブレットコンピュータ、モニタ、テレビ装置、広告パネル等が含まれる。液晶表示装置は、電気的に駆動され得る液晶セルを有するレイヤまたはパネルを含む。特に、表示装置により照射される光の分極が液晶セルに加えられる電圧によって制御され得る。このようなパネルは、自ら光を生成しないため、このようなパネルに光を照射するためにバックライトユニット（Ｂａｃｋ Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ）が提供されなければならない。

これにより、表示装置の品質が高い液晶表示装置を提供することが一般的な関心事となる。液晶表示装置がこのような要件を満たすことができるようにするバックライトユニットは、ホログラフィック光学素子、特に、ビーム形成ホログラフィック光学素子を含むバックライトユニットである。ビーム形成ホログラフィック光学素子は、ビーム形成ホログラフィック光学素子からの定義された距離で定義された領域に光を均一な方式で照射するように構成される。例えば、液晶表示装置パネル、レンズ、回折計などのような装置が定義された領域に配置され得る。特に、望ましい適宜の記録物質を含む素子を記録することにより、ビーム形成ホログラフィック光学素子を製造することができる。多数の適用分野で良い操向品質を有するビーム形成ホログラフィック光学素子を要求するという事実を理解すべきであろうし、このような分野には、例えば、信号灯、投射システム、または光結合器などがある。

特に、ホログラフィック光学素子は、非常に複雑な光学機能を行わなければならない、例えば、ヘッドアップ表示装置（ＨＵＤ）とヘッド装着表示装置（ＨＭＤ）及び自動立体３Ｄ表示装置（ＡＳＤ）のように厚さが薄い光学装置で選好される選択である。特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）とレーザーダイオード（ＬＤ）とを光源として使用する場合が増加することで、ホログラフィック光学素子の利点を完全に活用できるようになった。

ホログラフィック光学素子を生産するために、記録素子が支持素子上に積層され得る。その後、前記記録素子は、所望のパターンを有するホログラフィック光学素子を生成するために、所定の露出時間の間、少なくとも１つの記録ビームにより照射され得る。一般に、高い品質を有するホログラフィック光学素子を生成するのが好ましい。特に、均一な回折効率を有するホログラフィック光学素子を製造することが目標である。

しかし、知られた記録体系における問題点は、いわゆるフリンジが発生できるということである。フリンジは、ホログラフィック光学素子上に暗くかつ明るいリングとして表れる。特に、このようなフリンジが現れないようにしつつ、広い面積のホログラフィック光学素子を生成することは難しい。

より詳細には、フリンジ形成は、ホログラフィック光学素子の機能と品質を単純に低下させるようになる。前記ホログラフィック光学素子が、例えば、その中を観察するために使用される場合、観察箱として使用されるならば、前記フリンジは、単にホログラフィック光学素子面内の暗い領域に見えるようになる。前記ホログラフィック光学素子が、例えば、空間的によく定義された光源として作用できる回折計の実際映像を再構築するために使用される場合、前記フリンジは、単に前記ホログラフィック光学素子の回折効率を減少させるようになる。

本発明の目的は、上記問題点を克服するために考案されたものであって、フリンジが発生しないホログラフィック光学素子を製造する方法を提供することにある。本発明の他の目的は、フリンジが現れないながら、広い面積のホログラフィック光学素子を製造する方法及びその方法によるホログラフィック光学素子を提供することにある。

本発明によるホログラフィック光学素子の製造方法は、少なくとも１つの支持素子上に積層された少なくとも１つの記録素子を含む記録スタックを提供するステップと、記録スタックが撓む間、記録スタックの少なくとも一部に少なくとも１つの記録ビームを照射するステップと、記録スタックに対する撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒを提供するステップと、そして、記録スタックの予想される最大撓み偏差ξ_ｍａｘが撓み偏差しきい値を超過しないように少なくとも１つの第１過程パラメータを調整するステップとを含む。少なくとも１つの第１過程パラメータは、照射ステップの間、記録スタックの撓み挙動に影響を与える。

一例として、第１過程パラメータは、記録スタックの厚さに対する記録スタックの側面サイズの比であるＲ_ｄｉｍ、記録スタックの熱膨脹係数（ＣＴＥ）、記録素子領域に対する支持素子領域の充填因子、固定された記録定量Ｅでの露出時間ｔ_ｅｘｐ、または支持素子領域及び前記露出時間ｔ_ｅｘｐのうち、いずれか１つを含む。

一例として、照射ステップ以前に予想される最大撓み偏差ξ_ｍａｘは、固定具が支持される場合には、

に基づいて、

固定具が締結される場合には、

に基づいて計算して決定される。ここで、Ａは、予め定義された大きさ因子、ｄ_ｓｐまたはｄ_ｃｌａは、前記支持素子の正規化された撓み変形関数、ＣＴＥは、前記記録スタックの熱膨脹係数、Ｒ_ｄｉｍは、前記記録スタックの側面サイズの前記記録スタックの厚さに対する比であり、β（τ_ｅｘｐ）は、正規化された露出時間τ_ｅｘｐに依存する関数である。

一例として、撓み偏差しきい値が少なくとも１つの第２過程パラメータに依存する少なくとも１つの第２過程パラメータを提供するステップと、そして、少なくとも１つの第２過程パラメータによって記録スタックに対する撓み偏差しきい値を決定するステップとをさらに含む。

一例として、第２過程パラメータは、傾斜角、記録素子の格子ベクトル、記録素子の格子距離、または記録素子及び格子距離のうち、いずれか１つを含む。

一例として、最大撓み偏差しきい値ξ_ｍａｘは、（π／２Ｋ_ｚ）と同じであるか、これより小さい。ここで、Ｋ_Ｚは、記録スタックの格子ベクトルの厚さ方向成分である。

一例として、記録スタックは、照射ステップで基準ビーム及び客体ビームにより照射される。

一例として、基準ビームまたは客体ビームのうち、少なくともいずれか１つは、レーザー、レーザーダイオード、及び方向性光源のうち、いずれか１つにより生成される。

一例として、記録素子は、フォトレジスト物質、光重合体物質、ハロゲン化銀物質、重クロム酸塩ゼラチン物質、光色性物質、及び光屈折性物質のうち、少なくともいずれか１つを含む。

一例として、記録素子は、架橋マトリックス及び架橋マトリックスとアクリル酸基盤単量体を含む書き込み用単量体を含む光重合体フィルムを含む。

一例として、支持素子は、ホウケイ酸ガラス、熱膨脹係数（ＣＴＥ）が前記撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒ未満であるガラス、セラミックスガラス、溶融シリカ、溶融水晶、及びフロートガラス板のうち、少なくともいずれか１つを含む。

一例として、支持素子は、絶対値が７×１０^−６Ｋ^−１と同じであるか、これより小さい熱膨脹係数（ＣＴＥ）を有する。

本発明によるホログラフィック光学素子は、少なくとも１つの支持素子上に積層された少なくとも１つの記録素子を含む記録スタックを提供するステップと、記録スタックが撓む間、記録スタックの少なくとも一部に少なくとも１つの記録ビームを照射するステップと、記録スタックに対する撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒを提供するステップと、そして、記録スタックの予想される最大撓み偏差ξ_ｍａｘが撓み偏差しきい値を超過しないように少なくとも１つの第１過程パラメータを調整するステップとを含み、少なくとも１つの第１過程パラメータは、照射ステップの間、記録スタックの撓み挙動に影響を与えるホログラフィック光学素子の製造方法により製造される。

また、本発明による表示装置は、少なくとも１つの支持素子上に積層された少なくとも１つの記録素子を含む記録スタックを提供するステップと、記録スタックが撓む間、記録スタックの少なくとも一部に少なくとも１つの記録ビームを照射するステップと、記録スタックに対する撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒを提供するステップと、そして、記録スタックの予想される最大撓み偏差ξ_ｍａｘが撓み偏差しきい値を超過しないように少なくとも１つの第１過程パラメータを調整するステップとを含み、少なくとも１つの第１過程パラメータは、照射ステップの間、記録スタックの撓み挙動に影響を与えるホログラフィック光学素子の製造方法により製造されたホログラフィック光学素子を含む。

本発明は、ホログラフィック光学素子を製造するための実施形態が提供される。記録スタックは、少なくとも１つの支持素子上に積層された少なくとも１つの記録素子を含む。少なくとも１つの記録ビームを有する記録スタックの少なくとも一部は、照射ステップで照射される。照射ステップの間、記録スタックは撓む。記録スタックは、撓み偏差しきい値を有するように構成される。少なくとも１つの第１過程パラメータは、記録スタックの予期される最大撓み偏差が撓み偏差しきい値を超過しないように調節される。少なくとも１つの第１過程パラメータは、記録スタックの前記照射ステップの間、撓み挙動に影響を及ぼす。本発明によるホログラフィック光学素子の製造方法によれば、フリンジパターンが表れないホログラフィック光学素子を製造することができる。また、フリンジが表れない大面積のホログラフィック光学素子を製造することができる。

図１は、フリンジを有するホログラフィック光学素子の例を示した概略図である。

図２ａは、本発明に係るホログラフィック光学素子を製造するための方法を行うための配置の例を示した概略図である。

図２ｂは、図２ａに示された実施形態の概略的側面図である。

図３は、本発明に係るホログラフィック光学素子を製造するための方法を行うための配置の追加的な実施形態の概略図である。

図４ａは、本発明に係る記録素子及び支持素子を含む記録スタックが初期状態である記録スタックの実施形態の概略図である。

図４ｂは、図４ａに示された実施形態の概略的側面図である。

図４ｃは、図４ａ及び図４ｂに示された記録スタックが撓まれた状態である実施形態の概略図である。

図５は、本発明の一実施形態に係る製造方法を示した順序図である。

以下、添付した図面を参照して本発明に係る好ましい実施形態を詳細に説明する。明細書全体にわたって同じ参照符号は、実質的に同じ構成素子を意味する。以下の説明において、本発明と関連した公知技術若しくは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不要に濁す可能性があると判断される場合、その詳細な説明を省略する。

ホログラフィック光学素子内でのフリンジの発生は、上記実施形態に係る照射ステップ以前に記録スタックの照射により引き起こされる前記記録スタックの予想される最大撓み偏差が受け入れられる撓み偏差しきい値を超過しないように少なくとも１つの第１過程パラメータを生成することにより、少なくとも減少されることができる。

上記実施形態によれば、記録素子及び支持素子を含む記録スタックが提供される。前記記録素子は、前記支持素子に積層される。前記記録素子及び／又は前記支持素子は平板でありうる。前記記録素子は、各々所望のパターン及び情報により記録される素子である。前記記録過程以後に、前記記録素子は、製造されたホログラフィック光学素子でありうる。前記記録素子は、記録されることができる適宜のホログラフィック光学物質で製造される。前記ホログラフィック光学物質は、シート物質で提供されることができる。前記記録素子、特に、前記記録素子のホログラフィック光学物質を記録することにより、前記ホログラフィック光学素子が製造される。前記支持素子は、その上に前記記録素子が積層され得る透明または半透明素子でありうる。前記記録スタック、特に、前記記録素子は、所望のパターンを記録するために、少なくとも１つの光のビームとして照射されることができる。

望ましくないフリンジが表れる理由は、照射ステップの間、記録スタックが非対称的に加熱されるためであることと明らかにされており、このような非対称的加熱が記録スタックの所望しない撓みを誘発するようになる。特に、最大撓みが特定の撓みしきい値を超過する場合、フリンジがホログラフィック光学素子上に発生しうる。フリンジ発生の危険を減らすために、少なくとも１つの調整可能な第１過程パラメータが、照射過程により引き起こされた最大撓み偏差の予測値が前記撓み偏差しきい値を超過しないように設定される。

記録スタックの予期される最大撓み偏差は、照射ステップ以前の記録スタックの点の初期位置または記録スタックの初期状態から前記照射ステップの間またはそれ以後での最大撓み位置までの最大変位を意味し、このような撓みは、照射により引き起こされうる。最大変位に対する前記定義により、最大撓み変形及び撓み偏差しきい値が０または０より大きい値を有することと理解される。普通、このような最大変位は、記録スタックの中心で発生する。撓み偏差は、記録スタックの中立平面の中央にある正規化された厚さ座標ｚ／ｈでありうる。

光の照射ステップ以前に、一般的に記録設定を調整することが必要である。過程パラメータ、すなわち、第１過程パラメータのうち、少なくとも一部が記録スタックの撓み挙動に（直接的に）影響を及ぼすことと知られている。特に、第１過程パラメータを設定することにより、撓み偏差が減少され、または増加されうる。本発明の方法によれば、このような第１過程パラメータのうち、少なくとも１つは、前記照射以前に評価または計算され得る最大撓み偏差の予測値が前記撓み偏差しきい値を超過しないように調整されることができる。第１過程パラメータのうち、２つまたはそれ以上が前記撓み偏差しきい値を満たすために調整され得ることが理解されるべきであろう。

照射過程の間またはそれ以後に臨界的または受け入れられる撓みしきい値が超過されないので、フリンジを含まないホログラフィック光学素子が製造され得る。高い品質のホログラフィック光学素子が生成される。

本発明に係る方法の一実施形態によれば、前記第１過程パラメータは、記録スタックの側面サイズに対する記録スタックの厚さの比、記録スタックの熱膨張係数、記録素子領域に対する前記支持素子領域の充填因子及び／又は固定された記録定量での露出時間である。記録スタックの撓み挙動は、これらの第１過程パラメータによって変わることと知られている。

例えば、記録スタックの予期される最大撓み偏差は、記録スタックの側面サイズに対する記録スタックの厚さの比が減少することで減少できる。側面サイズは、矩形記録スタックの高さと幅であるか、円形記録スタックの半径に関係されることができる。このような比は、記録スタックの厚さの増加及び／又は記録スタックの側面サイズの減少によって減らすことができる。一般的には、広い領域のホログラフィック光学素子が製造されなければならないので、側面サイズの減少は望ましい選択でない。記録素子の厚さを変化させずに記録スタックの厚さ、特に、支持素子の厚さを減らすのがより好ましい。その理由は、薄いホログラフィック光学素子を得るためである。全ての場合において、記録スタックの厚さを増加させても記録スタックの撓みが減少せず、単に厚さの臨界値が克服されるべきであるという事実が明かされていることに留意しなければならない。

他の方法または追加的な方法として、記録スタックの撓み偏差を減少させるために、例えば、支持素子の領域を増加させるか、記録素子の領域を減少させることにより（望ましい選択ではないが）、充填因子を減少させることができる。

前記記録スタックの幾何学的特性を修正することにより、前記記録スタックの撓み偏差が容易に減少され得る。

また、２５℃で記録スタックの熱膨脹係数（ＣＴＥ）の予測値が、前記記録スタックが最大撓み偏差を減少させるために減少され得る。望ましい実施形態において、記録スタックのＣＴＥの絶対値を減少させるために、低い絶対値のＣＴＥを有する支持素子が使用され得る。例えば、低い絶対値のＣＴＥを有するガラス物質で製造された支持板は、このような変形を臨界値でない水準で起こさせることができる。ＣＴＥが本質的に０であるときは、ＣＴＥパラメータまたは因子が記録スタックの幾何学的形態、及び光重合体形成物の特性から完全に分離され得るということを認識することが重要である。したがって、低いＣＴＥの絶対値を有する支持素子は、あらゆる状況で撓み変形を減少させるであろう。

ガラスで作られて役に立つ支持板は、例えば、ホウケイ酸ガラス、例えば、ボロフロート（Ｂｏｒｏｆｌｏａｔ（登録商標））（ショット（Ｓｃｈｏｔｔ）ＡＧ、ドイツ、マインツ）、スプレマックス（Ｓｕｐｒｅｍａｘ（登録商標））（ショット（Ｓｃｈｏｔｔ）ＡＧ、ドイツ、マインツ）、デュラン（Ｄｕｒａｎ（登録商標））（デュラングループＧｍｂＨ、マインツ）、コーニングイーグル（Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標）イーグルＸＧ（登録商標））（コーニング、米国ニューヨーク）、ＣＴＥ ｏｆ ３．３×１０^−６Ｋ^−１であるシマックス（Ｓｉｍａｘ（登録商標））（カバリエルグラス（Ｋａｖａｌｉｅｒｇｌａｓｓ）ａ．ｓ．、チェコ共和国サザバ）、しきい値より低いＣＴＥを有するガラスとして、ネクストリーマ（Ｎｅｘｔｒｅｍａ（登録商標））（ショット（Ｓｃｈｏｔｔ）ＡＧ、ドイツ、マインツ）、溶融されたシリカとして、１×１０^−６Ｋ^−１より低いＣＴＥを有するバイコール（Ｖｙｃｏｒ（登録商標））７９１３（コーニング、米国ニューヨーク）、コーニング（Ｃｏｒｎｉｎｇ（登録商標））７９８０（コーニング、米国ニューヨーク）、ＣＴＥが０であるセラミックスガラスとして、例えば、ロバックス（Ｒｏｂａｘ（登録商標））（ショット（Ｓｃｈｏｔｔ）ＡＧ、ドイツ、マインツ）、クリアセラム（Ｃｌｅａｒｃｅｒａｍ（登録商標））（オハラ（Ｏｈａｒａ Ｉｎｃ．）、日本、神奈川）、０．１×１０^−６Ｋ^−１より低いＣＴＥを有するゼロデュア（Ｚｅｒｏｄｕｒ（登録商標））（ショット（Ｓｃｈｏｔｔ）ＡＧ、ドイツ、マインツ）、溶融シリカとして、例えば、ＧＥ１２４（ボリューム精密ガラス（Ｖｏｌｕｍｅ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｇｌａｓｓ Ｉｎｃ．）、米国、カリフォルニアサンタローザ）または溶融された水晶などがある。

特に、ＣＴＥの絶対値が７×１０^−６Ｋ^−１と同じであるか、これより小さい支持素子として、望ましくは１×１０^−６Ｋ^−１と同じであるか、これより小さい支持素子が使用され得る。望ましい実施形態において、前記支持素子は、ガラス板、特に、フロートガラス板、セラミックスガラス板、溶融されたシリカ、または溶融された水晶板でありうる。セラミックスガラス板と溶融されたシリカガラスとは、特に低い絶対値のＣＴＥを有しており、したがって、利点を有して使用されることができる。

前述した第１過程パラメータの調整に対する他の方法または追加的な方法として、露出時間または同等なものとして固定された記録量での記録パワー密度が予想される最大撓み偏差を減少させるために調整されて構成されることができる。これにより、前記記録量Ｅは、全体パワー密度Ｐを介して次のように露出時間ｔ_ｅｘｐに関連される：

（ａ）

このような最大撓み偏差は、パワー密度Ｐが減少すれば減少され得る。言い替えれば、固定された記録量ｓＥで露出時間ｔ_ｅｘｐが増加すれば、予期される最大撓み偏差が減少する。

容易な方法では、前記記録スタックの予期される最大撓み偏差が、前述された１次パラメータのうち少なくとも１つを前記予期される最大撓み偏差が受け入れられる撓み偏差しきい値を超過しないように調整することにより減少されうる。撓み偏差しきい値を満たすために、前述された第１過程パラメータの全て、一部、またはただ１つのみが調整され得ることを理解すべきであろう。前述された１番目のパラメータは、例示に過ぎないことを理解すべきであろう。

本発明の望ましい方法の実施形態によれば、前記照射ステップ以前に予期される最大撓み偏差ξ_ｍａｘを下記の数式に基づいて計算することにより、予期される最大撓み偏差が決定され得る。

（ｂ）

このとき、Ａは、予め定義された大きさ因子、ｄ_ｓｐは、支持素子の正規化された撓み変形関数、ＣＴＥは、前記記録スタックの熱膨張係数、Ｒ_ｄｉｍは、記録スタックの側面サイズに対する記録スタックの厚さの比であり、β（τ_ｅｘｐ）は、正規化された露出時間τ_ｅｘｐによって変わる関数である。数式（ｂ）において見ることができるように、予想される最大撓み偏差ξ_ｍａｘは、調整可能な第１パラメータ｜ＣＴＥ｜、Ｒ^２ _ｄｉｍまたはβ（τ_ｅｘｐ）のうち、少なくとも１つを減少させることにより減少され得る。

また、受け入れられる撓み偏差しきい値、すなわち、フリンジの危険を減少させるために超過されてはならない値は、他の値でありうるということが知られている。特に、受け入れられる撓み偏差しきい値は、第２過程パラメータによって変わることができる。望ましい実施形態によれば、前記方法は、次のステップを含むことができる：
−少なくとも１つの第２過程パラメータを提供するステップであって、
−前記撓み偏差しきい値が少なくとも１つの第２過程パラメータによって変わるステップと、
−前記記録スタックに対して少なくとも１つの第２過程パラメータによって違うように前記撓み偏差しきい値を決定するステップ。

決定によって、例えば、第２過程パラメータによる撓み偏差しきい値を計算することにより、最適の撓み偏差しきい値が決定され得る。例えば、少なくとも１つの第２過程パラメータのうち、１番目の値に対して１番目の撓みしきい値を超過すれば、フリンジが発生し得、それに対し、少なくとも１つの第２過程パラメータのさらに他の値に対しては、前記１番目の撓みしきい値より大きい（小さい）ことがあり得る２番目の撓みしきい値を超過すれば、フリンジが発生しうる。少なくとも１つの第２過程パラメータによる前記撓みしきい最適値の決定は、フリンジの発生を避けるために、少なくとも１つの第１過程パラメータのみを多少調整すべきであるという利点を有することができる。

望ましくは、前記少なくとも１つの第２過程パラメータは、前記少なくとも１つの記録ビームの格子ベクトルＫの傾斜角α及び／又は前記少なくとも１つの記録ビームの格子間隔Λでありうる。前記傾斜角は、記録された格子の格子ベクトルＫと記録スタック表面との間の角度である。特に、撓み偏差しきい値とフリンジの発生は、格子ベクトル記録スタック表面に対するＫの方向と格子間隔Λ（逆空間周波数）によって各々変わる。特に、これは、透過または反射ホログラムが生成されたか否かによって変わる。これにより、下位波長格子間隔Λを有する反射ホログラムに対してフリンジ形成がより深刻となり、格子レイヤは、変形される記録スタックの可能性のある運動方向に多少垂直となる。

望ましい実施形態によれば、前記撓み偏差しきい値ξ_ｍａｘは、π／（２Ｋ_ｚ）より小さいか、同じであり、このとき、Ｋ_ｚは、記録スタックの格子ベクトルＫの厚さ方向に平行した成分である。より詳細には、積｜ξ_ｍａｘ＊Ｋ_ｚ｜が（π／２）より大きければフリンジが発生し、前記積｜ξ_ｍａｘ＊Ｋ_ｚ｜が（π／２）より小さいか、同じであればフリンジが発生しないことと明かされている。製造中にフリンジが発生しないという事実は、容易に保障され得る。

本発明に係る方法のさらに他の望ましい実施形態において、前記記録スタックは、前記照射ステップで基準ビームにより、また、客体ビームにより照射されることができる。前記客体ビームは、前記記録素子及び光学ホログラフィック素子に各々記録される情報を含んでいるビームでありうる。例えば、前記客体ビームは、客体から反射されるか、客体を通過したビームである。前記２つのビームが前記記録素子に到達すれば、これらの光波が相互交差して互いに干渉する。このような干渉パターンが前記記録媒体上に刻印されるようになる。

また、前記基準ビーム及び客体ビームは、同じ光源により生成されるのが好ましい。前記光源は、適宜の光学素子によって重なる３つの単色レーザーのような２つ以上の光生成器を含むことができる。光のビーム分割器は、光源から照射されたビームを基準ビームと客体を通過するように構成された光のビームとに分割するように構成されることができる。同じ性質（波長等）を有する２つのビームは、簡単な方法で生成されることができる。さらに他の実施形態によれば、少なくとも１つの基準ビームまたは再構築ビームがレーザー、レーザーダイオード、または方向性光源により生成され得る。

前記記録素子は、いかなる適宜の記録物質を含むことができる。望ましい実施形態において、前記記録素子は、フォトレジスト物質、光重合体物質、ハロゲン化銀物質、重クロム酸塩ゼラチン物質、光クロム酸物質、または光屈折性物質を含むことができる。

特に、前記記録素子は、相互結合されたマトリックスと書き込み用単量体、望ましくは、相互結合されたマトリックスとアクリル酸塩基盤単量体を含む光重合体フィルムを含むのが好ましい。このような物質は、ビーム形成ホログラフィック光学素子を形成するのに特に適切である。

本発明のさらに他の側面は、前述された方法により製造されたホログラフィック光学素子である。特に、前記ホログラフィック光学素子は、ビーム形成ホログラフィック光学素子である。前記ホログラフィック光学素子は、フリンジが全くない高い品質を有する。

本発明に係る望ましいホログラフィック光学素子において、前記ホログラフィック光学素子は、反射型ホログラフィック光学素子、透過型ホログラフィック光学素子、またはエッジに照射されるホログラフィック光学素子、若しくはこれらの結合でありうる。以前に指摘したように、受け入れられる撓みしきい値は、ホログラフィック光学素子の類型によって変わることができる。

本発明の追加的な側面は、前述したホログラフィック光学素子を含む表示装置である。望ましくは、前記表示装置は、液晶表示装置でありうる。例えば、前記表示装置は、携帯用装置、ゲームコンピュータ、タブレットコンピュータ、独立的なモニタ、テレビ装置、広告パネルなどでありうる。

本特許出願のこのような側面及びその他の側面は、次の図面から明確になるはずであり、これらの図面を参照することにより詳細に理解され得るであろう。本出願の特徴と前記提示されたこれに対する例示的実施形態は、相互間に可能なあらゆる組み合わせでも開示され得ることが理解されるべきであろう。

図１は、フリンジ１２０を有するホログラフィック光学素子１０２の概略図である。前記ホログラフィック光学素子１０２は。所望のパターンを形成するために、少なくとも１つの記録ビームにより照射された記録素子である。一般に、均一な回折効率を有するホログラフィック光学素子１０２を得るのが好ましい。しかし、図１の例から見ることができるように、前記ホログラフィック光学素子１０２は、環形の暗い部分１２０を含む（断面領域参照）。言い替えれば、前記描写されたホログラフィック光学素子１０２は、フリンジ１２０を含む。

上述されたように、このようなフリンジは、ホログラフィック光学素子の品質を低下させ、したがって、これを避けなければならない。本発明に係る方法の実施形態を説明する前に、前記方法を行うための記録装置の配置が以下において記述される。

図２ａは、透過型ホログラフィック光学素子２０２の記録装置幾何形態の斜視図を示す。図２ｂは、ホログラフィック光学素子２０２のこのような記録装置幾何形態の側面図を示す。

一般的なレーザー光源（図示せず）から適宜のビーム分割器以後に空間フィルタ２０５が客体２０１に対して発散する照射ビーム２０４を生成することができる。前記客体２０１自体は、ポリカーボン酸塩で作られた拡散器シート（例えば、マクロフォール（Ｍａｋｒｏｆｏｌ（登録商標））ＬＭ３２２ ２−４、厚さ３００μｍ、バイエル社（Ｂａｙｅｒ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＡＧ）製造）でありうる。他の成分及び／又は物質が使用され得ることが理解されるべきであろう。

例えば、横と縦が６６ｍｍ及び１１０ｍｍである開口部がそれぞれの孔を有するマスク２０８により生成され得る。照射される光の光学的軸は、客体２０１及び記録素子２０２の中央に沿って整列されることができる。前記記録素子は、支持素子２０９上に積層されることができる。記録素子２０２及び支持素子２０９が共に記録スタックを形成する。

第１の記録ビーム２０６ｂが前記客体２０１及び発散する照射ビーム２０４により生成されることができる。前記記録ビーム２０６ｂ、すなわち、前記客体ビーム２０６ｂ、特に、前記客体２０１により（最も効率的に）生成された散乱光のビーム２０６ｂが前記記録素子２０２の領域を処理する。追加的な記録ビーム２０２、特に、例えば、折り畳まれる鏡を使用して生成された平行基準ビーム２０３が表面法線に対して３０゜のθ_Ｒ角度で記録素子２０２に向かうようになる。このような折り畳まれる鏡の作動直径は、その最小値として前記記録素子２０２の直径と同じように選択されることができる。本例において、前記直径は、１１５．４３ｍｍと同様でありうる。

前記客体ビーム２０６ｂを生成するために使用される平行して照射される基準ビーム２０３及び発散する照射ビーム２０４は、望ましくは、赤色、緑色、及び青色レーザーの相互整列された光の重ね合わせから生成されることができる。

前記支持素子２０９は、例えば、フロートガラス板２０９でありうる。前記フロートガラス板２０９は、約３ｍｍの厚さを有することができる。フロートガラス板２０９の側面サイズは、縦横が９０ｍｍと１２０ｍｍでありうる。本明細書に記述された大きさだけでなく、他の大きさも選択され得ることが理解されるべきであろう。記録素子２０２として、光重合体フィルムが光重合体レイヤとともに前記支持素子２０９のガラス表面に積層され得る。前記光重合体フィルムの基板側は、他の側に向かうようにすることができ、これは、大気中でありうる。望ましくは、前記記録素子２０２及び前記支持素子２０９を含む前記記録スタックは、前記光重合体フィルム側とともに平行にされた基準ビーム２０３に向けて配置されることができる。前記光重合体フィルムの基板側は大気に向かい合うことができる。平行にされて照射される基準ビーム２０３に沿って光重合体フィルムを介して記録スタックに進入することができる。

図３は、本発明に係るホログラフィック光学素子３０２を製造するための方法を行うための配置の追加的な実施形態を（より詳細に）示す。

光源として基準信号３００ａは、赤色レーザーを表し、基準信号３００ｂは、青色レーザーを、基準信号３００ｃは、緑色レーザーを表す。赤色レーザー３００ａとしては、単一周波数モードにおいて６４７ｎｍで特定の出力パワー２．１ワットを有するクリプトンイオン（Ｋｒｙｐｔｏｎ Ｉｏｎ）レーザー（コヒーレント（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）、イノーバセーバー（Ｉｎｎｏｖａ Ｓａｂｒｅ））３００ａが使用され得る。緑色レーザー３００ｂとしては、単一周波数モードにおいて５３２ｎｍで特定の出力パワー０．９ワットを有するＤＰＳＳレーザー（コヒーレント（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）ヴェルディ（Ｖｅｒｄｉ）Ｖ５）３００ｂが使用され得る。最後に、青色レーザー３００ｃとしては、４８８ｎｍで特定の出力パワー５ワットを有するアルゴンイオン（Ａｒｇｏｎ Ｉｏｎ）レーザー（コヒーレント（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ）イノーバ（Ｉｎｎｏｖａ）３０５）３００ｃが使用され得る。

また、図３から分かるように、レーザービームを遮断するように構成された個別的なシャッタ３１２が提供される。特に、これらのレーザー３００の各々は、レーザー出力直後に個別的なシャッター３１２により遮断され得る。追加的に、メインシャッタ３１２が提供され得る。前記メインシャッタ３１２は、３つの全てのレーザー波長に対して同時露出時間ｔ_ｅｘｐを制御するように構成されることができる。それぞれの個別レーザー波長λの基準ビームの力密度Ｐ_ｒｅｆ及び客体ビームの力密度Ｐ_ｏｂｊ間のビーム比率は、前記個別的なシャッタ３１２及び分極ビームスプリッタ３２１の後に位置した半波長板３１９により調整されて構成されることができる。

前記３つのレーザービームは、１つの鏡３１０と２つのダイクロイック（ｄｉｃｈｒｏｉｃ）鏡３１１の助けを受けて相互整列される。他の手段が使用され得ることが理解されるべきであろう。前記基準ビーム３０３は、空間フィルタ３０５により拡張され、球形の鏡３０３上に向かうようになる。本例において、焦点距離は３ｍに設定される。前記空間フィルタ３０５のピンホールは、望ましくは前記球形の鏡３０３の焦点に位置する。前記空間フィルタ３０５及び前記球形の鏡３０３は、平行して照射される基準ビーム３０３を生成するように構成される。

図４ａは、本発明に係る記録素子４０２及び支持素子４０９を含む記録スタックの実施形態の概略図を示す。図４ｂは、図４ａに示された実施形態の概略的側面図を示す。図４ａと図４ｂは、共に初期状態または初期位置、すなわち、各々記録及び照射ステップ以前にある記録スタックを示す。図４ｃは、図４ａ及び図４ｂに示された実施形態の概略的側面図を示す。図４ｃに示された記録スタックは、撓まれた状態である。

前記記録素子４０２は、前記支持素子４０９上に積層される。図示された実施形態において、前記支持素子４０９及び前記記録素子４０２は、薄い環形の板である。本発明の他の変形によれば、少なくとも１つの記録素子及び支持素子の形態が異なり得ることが理解されるべきであろう。例えば、これらの素子のうち、少なくとも１つは、矩形形態を有することができる。

本例において、前記支持素子４０９は、ガラス板４０９と同様に、半径Ｒ_ｓを有し、前記記録素子４０２は、半径Ｒ_ｒを有する。また、図４ａから見ることができるように、前記半径Ｒ_ｓは半径Ｒ_ｒより大きい。したがって、前記記録スタックの半径Ｒは半径Ｒ_ｓである。追加的に、前記支持素子４０９は、厚さｈ_ｓを有しており、前記記録素子４０２は、厚さｈ_ｒを有している。この厚さｈ_ｓ及びｈ_ｒは、互いにほとんど同じであるか、異なることができる。したがって、前記記録スタックの厚さｈは、ｈ＝ｈ_ｓ＋ｈ_ｒである。

前記ホログラフィック光学素子を製造するための方法において、前記記録素子４０２及び前記支持素子４０９を含む前記記録スタックは撓む。図４ｃは、撓まれた記録スタックの実施形態の例を見せる。特に、図４ｂに示された（ほとんど）平面である記録スタックと比較すれば、前記記録スタックは撓む。これにより、最大撓み偏差ξ_ｍａｘは、前記記録スタックの中央Ｃで発生する。

本発明によれば、フリンジは、最大撓み偏差ξ_ｍａｘが定義された撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒを超過するとき、すなわち、ξ_ｍａｘ＞ξ_ｔｈｒであるときに（よく）発生することと明かにされた。フリンジ形成が記録素子の撓み挙動に依存するということを例証するために、次のような検査が行われ得る。

１番目の検査において、記録素子が支持素子上に積層される。記録は、θ_０＝０゜／θ_Ｒ＝３０゜透過幾何形態で、例えば、緑色レーザー（λ＝０．５３２μｍ）として行うことができる。記録素子として、光重合体フィルムが幅４５０ｍｍ、高さ６００ｍｍの支持素子として作用する１０ｍｍ厚さのガラス基板上に積層される。前記光重合体フィルムは、記録する間にレーザー方向に向かうようになる。結果的に現れるか、生産されたホログラフィック光学素子は、暗いフリンジを見せる。追加的な検査において、このような記録が１つの相違のみで同じ方式により行われた。前記光重合体フィルムは、２つの支持素子、例えば、２つのガラス板間に挟まれる。結果的に表れるホログラフィック光学素子は、フリンジを見せない。本方式の挟み入れる解決策は、例えば、製造されたホログラフィック光学素子上の圧力痕などのため、現実的でないことに留意しなければならない。

上記の観測は、フリンジ形成が記録過程中の前記記録素子の動き及び／又は撓みにより引き起こされたということを意味する。例えば、前記客体ビーム（例えば、前記散乱器）または前記基準ビームが動いたり、その形態または波面が変化したとすれば、フリンジが再構成された実際イメージに表れるか、リアルタイム干渉計設定で見えなければならない。後者の場合は、仮想イメージまたは生成されたホログラフィック素子を介して眺める基準ビームが観測され、基準ビームと客体ビームとが共に作動されているということを意味する。

実際イメージやリアルタイム干渉設定のどこでもそれぞれのフリンジが観測されなかった。対称的な設定でいかなるフリンジ形成も発生しなかったので、記録板の撓み及び／又は板の動きは、非対称記録スタック内の光重合体フィルム自体により露出期間の間にのみ発生したであろう。

また、撓み偏差に対する原因、及びフリンジ形成に対する原因は、記録スタックの非対称加熱であることと明かされている。一般に、非対称設定においてこのようなフリンジが形成される原因は、２つがあり得る。第１の原因は、照射ステップの間の記録素子の収縮であり、第２の原因は、記録スタックの非対称加熱である。

収縮は、例えば、アクリル酸塩基盤光重合体において光重合による体積減少のために引き起こされる。光重合体が支持素子、例えば、ガラス板に付着される平たい記録スタック設定では、体積減少が厚さの収縮に完全に転移される。しかし、ホログラフィック光学素子領域の縁では、板表面に沿う移動性対称がくずれるようになり、せん断応力が発生しうる。これは、回転力を発生させて、ついには全体記録スタックが撓むようになる。

このような理論をより詳細に調査するために、大きなサイズの記録素子が記録実験で使用され得る。１番目の検査において、照射ステップ以後にフリンジが観測され得る。同じ検査が繰り返される。しかし、繰り返された検査において、前記積層された光重合体レイヤが露出以前に基板を介してガラス板下の小さい矩形（小さなサイズの記録素子と類似したサイズ）として切り落とされる。このような検査の結果は、このようなフリンジ形成が依然として発生するということである。したがって、フリンジが形成される可能性があるソースから収縮が排除され得る。

フリンジ形成が可能なソースから収縮が排除され得るので、記録スタックが撓む唯一の可能性は、非対称加熱によるものである。これは、少なくとも１つの記録ビームの記録用光との反応により、記録スタックの１つの表面が露出期間の間、２番目の表面と異なる温度を有するということを意味する。熱膨脹により、例えば、板を支持するガラス厚さにわたったこのような温度差は、結果的に支持素子を撓むようにすることができ、したがって、全体記録スタックの撓みを誘発できる。

また、記録過程及び照射過程の間のそれぞれの非対称的加熱は、吸収された光の熱への変換及び／又は反応熱（ｔ_ｅｘｐの期間を有する露出間隔の間のみ発生）によってのみ発生できる。光重合体の場合、前記反応熱は重合熱と同じである。例えば、光重合体内で記録過程の間の非対称加熱の主な原因は、重合熱であることと明かされている。より詳細には、重合の発熱性熱の場合に、断熱温度増加Ｔ_ａｄは、次の数式（Ｃ）のように計算され得る：

（ｃ）

このとき、ｆ（ｔ_ｅｘｐ）は、露出期間の間、得ることができる完全な変換の比率を表し、ｃ_ｐは、記録スタックの体積当りの熱容量であり、ΔＨ_ｐは、光重合体レイヤの重合の放出される熱である。

吸収の場合に、断熱温度の増加Ｔ_ａｄは、次の数式（ｄ）のように計算されることができ：

（ｄ）

このとき、Ｅは、記録定量、Ｔ_ｉｎｉは、記録波長λでの初期透過であり、ｄは、光反応記録レイヤの厚さである。これにより、サンプルがｔ_ｅｘｐの間、溢れて侵さないことと仮定される。

これらの変数のそれぞれの一般的な値を数式（ｃ）及び数式（ｄ）に代入することになると、結果的な値が約１０程度で互いに異なるようになる。特に、重合により発生する熱の影響が記録用光の吸収の影響より１３倍多い。したがって、フリンジ形成が低いΔＨ_ｐとして形成される光重合体上に集中されるのを避けるか、ｆ（ｔ_ｅｘｐ）を小さく維持することがより助けになるであろうし、これは、高い効率を達成するために暗い状態での反応を長く持続させることにより利益を得るということを意味する。長く持続され、効率的な暗い状態での反応を行うために光重合体形成が最適化され得ることに留意しなければならない。

フリンジ発生の原因を指摘したので、以下の説明では、本発明に係る方法の実施形態が詳細に説明される。

図５は、本発明の実施形態による製造方法の順序を見せる。

第１ステップ（５０１）において、少なくとも１つの第２過程パラメータが提供される。少なくとも１つの第２過程パラメータがフリンジの発生に連関されている。より詳細に説明すれば、フリンジの発生は、撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒが超過するかによって発生される。このようなしきい値ξ_ｔｈｒは、少なくとも１つの第２過程パラメータに依存する。言い替えれば、少なくとも１つの第２過程パラメータによって、照射ステップの間のより高いか、低い撓みを受け入れることができる。

前記第２過程パラメータは、少なくとも記録ビーム上及び／又は結果的に表れる格子ベクトルＫの方向によって形成される干渉パターンの傾斜角α及び／又は格子間隔Λでありうる。より詳細には、平均的なフリンジ可視性Ｖは、次の数式により計算され得ることが知られている：

（ｅ）

このとき、Ｖ_０は、前記少なくとも１つの記録ビームにより生成された干渉パターンのフリンジ可視性であり、Λは、格子間隔であり、αは、傾斜角である。例えば、前記基準ビームと客体ビームとが同じパワーを有する場合、Ｖ_０は、１と同じでありうる。一般的に、Ｖ_０は、０と１との間の範囲である。

特に、｛（２＊π＊ｓｉｎ（α））／Λ｝によって、このようなしきい値を超過する場合にのみ、所望しないフリンジを含むホログラフィック光学素子が結果的に表れるように、前記撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒが決定され得る（ステップ５０２）。特に、前記撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒは、傾斜角αの影響のため、透過体系または反射体系のような記録体系の類型によって変わる。

本発明の他の変形において前記撓み偏差しきい値は、他の方式でも決定されることができ、例えば、純粋に実験的基準によって決定されることができることを理解すべきであろう。

前述されたように、ステップ５０２において、前記撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒが決定される。特に、前記少なくとも１つの第２過程パラメータによって、前記撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒが決定され得る。例えば、前記撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒが計算され得る。前記撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒは、記録ステップの間及び照射ステップの間のそれぞれの撓みが撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒより小さくなると、フリンジが発生しないように選択される。

また、ステップ５０３において、少なくとも１つの第１過程パラメータは、続く照射ステップ（ステップ５０４）で最大撓み偏差ξ_ｍａｘが以前に決定された撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒを超過しないように調整される。特に、前記照射ステップ以前に予想される最大撓み偏差ξ_ｍａｘがξ_ｍａｘ＜ξ_ｔｈｒになるように、次の数式上で計算され得る。記録スタックの撓みの原因が重合により発生する熱による非対称加熱であることを識別したことを念頭に置き、数式（ｂ）で、以前に与えられた前記因子ＡがＡ＝（６／π^２）＊（Ｔ_ａｄ＊ｄ）により代入されなければならない。ｄは、光反応記録レイヤの厚さである。Ｔ_ａｄは、重合の発熱反応で発生する熱による断熱温度増加である。

（ｂ１）

例えば、低い絶対値のＣＴＥを有する支持素子の使用及び／又はＲ^２ _ｄｉｍを減少させるための幾何学的形態の大きさ調整及び／又は決定された撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒを満たすための正規化された露出時間τ_ｅｘｐ及びエネルギー定量Ｅの調整が各々行われ得る。これにより、β（τ_ｅｘｐ）は、次の数式（ｆ）のように与えられる：

（ｆ）

ここで、次の数式（ｇ）を満たす。

（ｇ）

前記記録レイヤスタックの支持構造を含むフロートガラスの熱散乱時間τ_０は、次の数式（ｈ）のように与えられる：

（ｈ）

Ｄは、記録レイヤスタックの支持構造を含むフロートガラスの熱散乱係数である。減少された露出時間τ_ｅｘｐは、次の数式（ｉ）のように与えられる：

（ｉ）

ｄ_ｓｐ（ρ、σ）は、次の数式（ｊ）のように与えられる：

（ｊ）

このとき、ρは、正規化された半径方向座標であり、σは、記録スタックのポアソン（Ｐｏｉｓｓｏｎ）比である。ｄ_ｓｐは、前記記録板の辺（ρ＝１）が固定具によりフレームで支持される場合の記録スタックの撓みを記述し、これは、ｄ_ｓｐ（ρ＝１、σ）がこれらの辺に沿って本質的に０と同じであることを意味する。

その後、前記記録設定が調整されてから、前記記録素子及び支持素子を含む記録スタックは、ステップ５０４において光で照射される。特に、前記記録スタックは、上述したように、客体ビームと基準ビームとによって照射される。このような照射ステップの結果として、フリンジを有さない好ましいパターンを有するホログラフィック光学素子が製造される。

以下では、記録結果が例として提供される。

１番目の例において、記録定量Ｅは、１５ｍＪ／ｃｍ^２であり、露出時間は、ｔ_ｅｘｐ＝１００秒であり、これは、力密度Ｐ＝１５０μＷ／ｃｍ^２に該当する。これは、サイズが大きいホログラフィック光学素子が１ないし２ワットの出力パワーを有するレーザーとして記録される場合に達成できる上位水準での典型的なパワー値である。このような記録定量と使用された光重合体に対して数式（ｃ）での因子ｆは０．５に設定されなければならない。前記支
持素子の半径Ｒが最大記録スタック拡張（ホログラフィック光学素子の幅が３１２ｍｍであり、ホログラフィック光学素子の高さが５３２ｍｍであるホログラフィック光学素子）として取られるならば、これはつまり、Ｒ＝６００／２ｍｍに達するようになる。記録レイヤの厚さｄは、１５μｍであり、断熱温度増加Ｔ_ａｄは、３３．２５Ｋである。

下記の表１は、記録スタックの支持構造として使用されるフロートガラスが装着された記録スタックの厚さｈの変化に対する最大撓み偏差ξ_ｍａｘを見せ、このとき、記録スタックの半径は、Ｒ＝６００／２ｍｍであり、露出時間は、ｔ_ｅｘｐ＝１００秒である。

表１から分かるように、小さいｈに対してξ_ｍａｘ値は、ｈに全く依存せず、これに対し、ｈ値が特定の値を超えると、ξ_ｍａｘは、ｈが増加することにしたがって減少し始める。このような交差される値は、τ_ｅｘｐ＝１近傍で発生する。したがって、記録スタック厚さｈを増加させるとしても、全ての場合に記録スタックの撓みが減少しないはずであり、厚さｈの臨界値を克服してこそ撓みを減少させることができるであろう。厚さｈの臨界値未満でｔ_ｅｘｐが固定された場合に、最大撓み偏差ξ_ｍａｘは、ＣＴＥの絶対値及びＲ^２にのみ依存するようになる。

次の表２は、記録スタックの支持構造として使用されるフロートガラスが装着された記録スタックに対して露出時間ｔ_ｅｘｐの変化による最大撓み偏差ξ_ｍａｘを見せ、このとき、記録スタックの半径は、Ｒ＝６００／２ｍｍであり、記録スタックの厚さは、ｈ＝１０ｍｍである。この場合にも記録定量Ｅは、１５ｍＪ／ｃｍ^２に固定されたことと仮定される。露出時間ｔ_ｅｘｐが変化する場合、記録は、互いに異なるパワー密度Ｐで行われる。

表２から分かるように、固定された定量Ｅに対して露出時間ｔ_ｅｘｐが増加することにしたがってξ_ｍａｘが減少可能である。

また、ＣＴＥの絶対値を減少させ、支持素子の熱拡散係数Ｄを減少させることにより、τ_０を減らすことがほとんどの場合にξ_ｍａｘを減少させるということを留意する必要がある。

最後に、表３ないし５は、１２個の互いに異なる記録設定と例においてそれぞれの実験的結果を見せる。

上記の表等において、パラメータＴ_ａｄは、使用された光重合体形成に対して数式（ｃ）によって計算された重合反応の発熱反応熱ΔＨ_Ｐ＝１３３Ｊ／ｃｍ^３及び記録レイヤスタックの体積当り熱容量ｃ_ｐ＝２Ｊ／（ｃｍ^３Ｋ）を有する重合の発熱反応で発生する熱による断熱温度増加であり、使用された記録定量Ｅが１５ｍＪ／ｃｍ^２に対して全体変換分率ｆ（ｔ_ｅｘｐ）＝０．５が使用されなければならない。λは、真空中で記録用光の波長として表した単位である。類型は、ＨＯＥの記録特性をいう。類型が「透過型」である場合、前記基準及び客体ビームが同じ側から前記記録レイヤスタックに入る。類型が「反射型」である場合、前記基準及び客体ビームが反対側から前記記録レイヤスタックに入る。θ_Ｒは、大気中で記録レイヤスタックの表面法線方向に測定された基準ビームの角度である。θ_０は、大気中で記録レイヤスタックの表面法線方向に測定された客体ビームの角度である。前記表面法線は、常に記録レイヤスタックでそれぞれの記録ビームが存在するそれぞれの半分空間の大気中に外へ向かう表面法線を意味する。ｎは、前記光重合体の屈折率である。これらのパラメータが与えられれば、格子ベクトルＫ及び傾斜角α、並びに格子距離Λが干渉光学の分野で通常の知識を有した者に知られた通常的方法によってｎの屈折率を有する媒体内で計算されることができる。固定具は、前記記録スタックを含む前記記録板が記録過程の間、フレームにどのように固定されるかを説明する。固定具が「支持」される場合、これは、数式（ｊ）によるｄ_ｓｐ（ρ＝１，σ）がこれらの辺に沿って本質的に０であることを意味する。固定具が「締結」される場合、これは、ｄ_ｃｌａ（ρ＝１）が本質的に０と同じであり、追加的に、数式（ｋ）による（ｄｄ_ｃｌａ／ｄρ）（ρ＝１）がこれらの辺に沿って本質的に０であることを意味する。締結された場合に、数式（ｂ１）で最大撓み偏差ξ_ｍａｘを評価するために、数式（ｊ）は、次の数式（ｋ）に代替されなければならない。

（ｋ）

上記１ないし１２の例から直接的に分かるように、次の数式（ｌ）が満たされれば、フリンジが発生しないが、

（ｌ）

次の数式（ｍ）が満たされれば、フリンジが発生する。

（ｍ）

以上で説明した内容を介して、当業者であれば、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で様々な変更及び修正が可能であることが分かるであろう。したがって、本発明は、詳細な説明に記載された内容に限定されるものでなく、特許請求の範囲により決められなければならないであろう。

１０２ ホログラフィック光学素子
１２０ 暗い部分
２０１ 客体
２０２、４０２ 記録素子
２０３ 基準ビーム
２０４ 照射ビーム
２０５ 空間フィルタ
２０６ｂ 第１記録ビーム
２０８ マスク
２０９、４０９ 支持素子

Claims (12)

1. 少なくとも１つの支持素子上に積層された少なくとも１つの記録素子を含む記録スタックを提供するステップと、
   前記記録スタックが撓む間、前記記録スタックの少なくとも一部に少なくとも１つの記録ビームを照射するステップと、
   前記記録スタックに対する撓み偏差しきい値であって、フリンジ発生の危険を減らすために超過するべきでない撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒを提供するステップと、
   前記記録スタックの予想される最大撓み偏差ξ_ｍａｘが撓み偏差しきい値を超過しないように少なくとも１つの第１過程パラメータを調整するステップと、
   を含み、
   前記少なくとも１つの第１過程パラメータは、照射ステップの間、前記記録スタックの撓み挙動に影響を与える、ホログラフィック光学素子の製造方法。
2. 前記第１過程パラメータは、前記記録スタックの厚さに対する前記記録スタックの側面サイズの比であるＲ_ｄｉｍ、前記記録スタックの熱膨脹係数（ＣＴＥ）、支持素子領域に対する記録素子領域の充填因子、または固定された記録定量Ｅでの露出時間ｔ_ｅｘｐ、のうち、少なくとも１つである、請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
3. 前記照射ステップ以前に予想される最大撓み偏差ξ_ｍａｘが、
   記録スタックの辺が固定具によってフレームに支持されて、撓み変形関数に境界条件、ｄ _ｓｕｐ （ρ＝１，σ）＝０、が付される場合には、
   

   

   
   に基づいて、
   記録スタックの辺が固定具によってフレームに締結されて、撓み変形関数に境界条件、ｄ _ｃｌａ （ρ＝１，σ）＝ｄｄ _ｃｌａ ／ｄρ（ρ＝１）＝０、が付される場合には、
   

   

   
   に基づいて計算して決定され、
   ここで、Ａは予め定義された大きさ因子であり、ρは正規化された半径方向座標であり、σは記録スタックのポアソン比であり、ｄ_ｓｐまたはｄ_ｃｌａは前記支持素子の正規化された撓み変形関数であり、ＣＴＥは前記記録スタックの熱膨脹係数であり、Ｒ_ｄｉｍは前記記録スタックの側面サイズの前記記録スタックの厚さに対する比であり、β（τ_ｅｘｐ）は正規化された露出時間τ_ｅｘｐに依存する関数である、請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
4. 前記撓み偏差しきい値が少なくとも１つの第２過程パラメータに依存する前記少なくとも１つの第２過程パラメータを提供するステップと、
   そして、前記少なくとも１つの第２過程パラメータによって前記記録スタックに対する前記撓み偏差しきい値を決定するステップと、
   をさらに含む、請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
5. 前記第２過程パラメータは、記録された格子の格子ベクトルと記録スタック表面との間の傾斜角、前記記録素子の格子ベクトル、または前記記録素子の格子距離のうち、少なくとも１つである、請求項４に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
6. 前記最大撓み偏差ξ _ｍａｘ は、
   （π／２Ｋ_ｚ）と同じであるか、これより小さく、ここで、Ｋ_Ｚは、前記記録スタックの格子ベクトルの厚さ方向成分である、請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
7. 前記記録スタックは、前記照射ステップで基準ビーム及び客体ビームにより照射される、請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
8. 前記基準ビームまたは客体ビームのうち、少なくともいずれか１つは、レーザー、レーザーダイオード、及び方向性光源のうち、いずれか１つにより生成される、請求項７に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
9. 前記記録素子は、フォトレジスト物質、光重合体物質、ハロゲン化銀物質、重クロム酸塩ゼラチン物質、光色性物質、及び光屈折性物質のうち、少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
10. 前記記録素子は、架橋マトリックス及び架橋マトリックスとアクリル酸基盤単量体を含む書き込み用単量体を含む光重合体フィルムを含む、請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
11. 前記支持素子は、ホウケイ酸ガラス、熱膨脹係数（ＣＴＥ）が前記撓み偏差しきい値ξ_ｔｈｒ未満であるガラス、セラミックスガラス、溶融シリカ、溶融水晶、及びフロートガラス板のうち、少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
12. 前記支持素子は、絶対値が７×１０^−６Ｋ^−１と同じであるか、これより小さい熱膨脹係数（ＣＴＥ）を有する、請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。

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