JPH02275902A - ホログラフィ素子を使用するフィルタデバイス - Google Patents

ホログラフィ素子を使用するフィルタデバイス

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JPH02275902A
JPH02275902A JP1325739A JP32573989A JPH02275902A JP H02275902 A JPH02275902 A JP H02275902A JP 1325739 A JP1325739 A JP 1325739A JP 32573989 A JP32573989 A JP 32573989A JP H02275902 A JPH02275902 A JP H02275902A
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filter
hologram
optical radiation
wavelength
filter device
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マオージン・チヤーン
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ジョン・イー・リード
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  • Optical Filters (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、フィルタデバイスに関し、特にホログラフィ
素子を使用するフィルタデバイスに関する。
（従来の技術） 最近、商業用あるいは軍需用分野で、光学的フィルタデ
バイスの改善に対し強い要望かある。
例えば、夜間イメージングシステムの分野では、望まし
くない光学的輻射を識別しながら、赤外線イメージと他
の選択された波長の光とを同時に見ることができるフィ
ルタアッセンブリを開発してほしいという強い要望があ
る。ここでは、“夜間イメージングシステム”という語
は、低レベルの光の下、例えば夜間の条件で、イメージ
を増強することができる光学的システムを意味する。
夜間イメージングシステムは、航空機分野で一般に使用
されている。夜間イメージングシステムの一例としては
、ヒユーズ光学製品会社（ＨｕｇｈｃｓＯｐｔｉｃａｌ
　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｉｎｃ）によって提供されている
ＡＮＶ　Ｉ　Ｓシステム（操縦者夜間光景イメージング
システム）がある。ＡＮＶＩＳシステムについては、ニ
ッケマン（Ｅｆｋｅｍａｎ）、ジェンキンス（Ｊ　ｅ　
ｎ　ｌｃ　ｉ　ｎ　ｓ　）により、１９８８年７月２８
０から８月１０の５ＰＩＦ　　国際技術シンポジウムの
”操縦者夜間光景イメージングシステム（ＡＮＶ　Ｉ　
Ｓ）の開発“でなされている。
航空機分野、特に軍用機分野で使用されるとき、フィル
タされていないＡＮＶ　Ｉ　Ｓシステムのようなフィル
タされていない夜間イメージングシステムは、いくらか
の問題がある。
例えば、多くのコックピット内のパネル光はイメージン
グシステム内のイメージ増強装置をオバードライブしが
ちである。夜間イメージングシステムのための、約５３
０ｎｍの最大可視度を有するようなフィルタシステムを
生産するための設計検討が以前なされている。例えば、
１９８３年１０月１９日に、ＳＡＥ　　Ａ−２０Ａ　　
小委員会、議事録Ｎｏ、５２に、Ｂ、Ｄ、マクマインス
（ＭｃＭａｉｎｓ）による”　ＡＮ／ＡＶＳ−６夜間光
景ゴーグルと関連して使用される証明デバイスの色限界
の推薦“を参照。
夜間イメージングシステムを使用する間に遭遇する問題
のいくつかの解決方法として、標準マイナス青フィルタ
のようなフィルタを夜間イメージングシステムに使用す
ることが提案された。マイナス青フィルタは一般に、コ
ックピット内の光をフィルタリングするために適切であ
り、外部からのイメージとほとんど干渉しない。
残念なから、マイナス青フィルタを使用すると、ヘッド
アップデイスプレィユニット内にあるような陰極線管（
ＣＲＴ）からイメージを見ることを禁止しかちである。
これは、主に、ＣＲＴから放出される緑光かマイナス青
フィルタにより非常に減衰されることによる。マイナス
青フィルタを使用すると、有用なイメージが容易には得
られないような高い増強レベルでＣＲＴは使用されなけ
ればならない程振幅は減衰される。
夜間イメージングシステムを使用する間に遭遇する問題
を解決する１つの方法は、狭帯域蛍光体フィルタ及び／
あるいは狭帯域送信フェースプレートフィルタをＣＲＴ
デイスプレィに組込むことであった。相補形狭帯域反射
フィルタかイメージ増強ゴーグルの対物レンズ上におか
れてもよい。
Ｌ、Ｃ，ティラー（Ｔａｙｌｏｒ）による、”ヘリコプ
タ−コックピット内のＣＲＴデイスプレィと夜ＪＢ１光
景ゴーグルとの互換性“を参照。残念ながらこの方法は
、多くの分野でＣＲＴデイスプレィの強度を比較的望ま
しくないレベルにまで減少させがちであった。
他に、第１の波長の光送信を減衰させるが、第２の波長
の光を透過する部分フィルタリングイメージングシステ
ムが提案された。例えばヘッドアップデイスプレィのイ
メージを見ることができるようにコックピット光の輝き
を減衰させるが、ＣＲＴからの緑光と赤外線輻射とを透
過させるような部分フィルタリングイメージングシステ
ムか提案された。
そのようなイメージングシステムは、フィルタによって
カバーされる小さい領域を除く人力アパチャを使用して
もよい。このフィルタは、一般に輝きを減少させるため
に使用される。しかしながら、小さいフィルタリングさ
れない領域はヘッドアップデイスプレィイメージからの
光を透過させる。
コダックラテン（Ｋｏｄａｋ　　Ｗｒａｔｔｅｎ）フィ
ルタシステムのようなフィルタンステムを使用すること
は、選択的なフィルタリングを必要とする分野では知ら
れている。残念ながら、そのシステムを使用すると、非
常に鋭いカットオフと狭帯域を必要とする多くの応用分
野ては実際的ではない。
最後に、それだけ、あるいは他のフィルタとの組合せて
使用される狭帯域フィルタが、上記の問題のうちいくつ
かを解決するために提案されている。一般的なフィルタ
は、広帯域青緑送信フィルタであるスコツト（Ｓｃｈｏ
ｔ　ｔ）ＢＧ−７Ｂフイルタのようなものである。その
フィルタは一般的に約６０ｎｍの送信帯域を有する。残
念ながら、ヘッドアップデイスプレィがより狭い帯域、
すなわち約２０ｎｍの帯域を送信するので、スコツトＢ
Ｇ−７Ｂのような比較的広帯域のフィルタは、多くの応
用分野で適当ではない。すなわち、より広い送信帯域の
フィルタは、望ましくない光のより大きな量を導入する
。
予め決められた波長の光を選択的に送信するシステムに
対する要求は、１９８３年７月のエレクトロオプティッ
クスのページ２［ｉ　−３０にに、ミラー（Ｍｉｌｌｅ
ｒ）による“航空機のコツクピ・ソト内での正確な光測
定”に述べられている。
（発明が解決すべき課題） 本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、高い精度を有し、比較的鋭い狭帯域波長を除去する
ことができるフィルタデバイスと、それをより効率的に
製造することができる方法を提供することである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段と作用） フィルタデバイスとその製造方法が開示される。
光学的輻射手段は、第１の予め決められた波長の輻射を
フィルタリングするために提供される。ホログラフィ手
段は、第２の予め決められた波長の輻射を回折するため
に提供される。前記光学的輻射手段は、前記ホログラフ
ィ手段と結合されている。
精度と比較的鋭い狭帯域波長除去を必要とするフィルタ
デバイスが、より効率的に製造されることができるとい
うことは、本発明の特徴のうちである。
（実施例） 本発明は航空機のコックピットの分野に適切なフィルタ
デバイスと関連して説明されるが、航空機のコックピッ
ト以外の分野における種々のデバイスおよびそのデバイ
スを製造する方法が本発明の範囲内にあるということは
当業者には明らがである。
本発明のデバイス１０は光学的輻射フィルタ手段１４か
ら、空間的に離れて設けられたホログラフィ手段１２を
具備する。光学的輻射フィルター手段１４は、予め決め
られた厚さを有し、少なくとも第１の予め決められた範
囲、すなわち帯域の波長の入射される輻射をフィルタリ
ングするために提供される。ここに使用されるように、
“光学的輻射フィルタ”の意味は予め決められた範囲、
すなわち帯域の波長の輻射をフィルターリングすること
のできるフィルタあるいはフィルタの組み合わせの意味
であり、可視光輻射をフィルタリングすることに限定さ
れるものではないホログラフィ手段１２は予め決められ
た厚さを有し、少なくとも第２の予め決められた範囲、
すなわち帯域の波長の輻射を回折するために提供される
。互いに組み合わせて使用すると光学的輻射フィルタ手
段と、ホログラフィ手段は１以上の、予め決められた波
長の輻射の、予め決められた量を通す。この独特な組み
合わせによって得られる種々の結果は、このホログラフ
ィ手段、あるいは光学的輻射フィルタ手段だけを使用す
ることによっては、従来前られることができなかった。
実施例では、航空機のコックピットのような分野に適す
るフィルタデバイス１０をつくることかの望ましく、そ
れはホログラム１２と、空間的に離れて設けられた光学
的輻射フィルタ１４を具備する。
光学的輻射フィルタ１４とホログラム１０との間の距離
は、ほとんど０インチから動作、および／あるいは装置
の限界によって制限される距離までの範囲である。この
ように、光学的輻射フィルタは互いに接触され、あるい
は光学的可視システムのようなシステムにおいて設けら
れ、それらは、空気のような１以上の適当な媒体によっ
て離されている。
この実施例はフィルタデバイスとそのフィルタデバイス
を作る方法とに関連して説明され、夜間イメージングシ
ステムの可視性を改善するために使用され、ヘッドアッ
プデイスプレィユニットとともに装備され、航空機内で
使用される。このように最適の夜間光景とへラドアップ
デイスプレィ観察するためには、望ましくないソースか
らの光を最小にしなから、本発明のフィルタデバイス１
゜は赤外線輻射を減衰せずに通ずことができ、ほとんど
すべてのコックピットからの光をフィルタし、約５４３
ｎｍの光の狭帯域を少なくとも約５０％減衰して通す。
第１図と第２図のステップ］を参照して、本発明の方法
によるフィルタデバイス１０を準備するために、第１と
第２の表面１１と１８を有する光学的輻射フィルタ手段
１４が少なくとも第１の予め決められた範囲、すなわち
帯域の波長の光学的輻射をフィルタリングするために提
供される。光学的輻射手段は、１以上の通常の帯域バン
ドパスフィルタ、すなわち予め決められた範囲の波長の
光輻射をフィルタリングする光学的輻射フィルタを具備
することが望ましい。本実施例では、フィルタ手段はス
コツｈ　（Ｓｃｈｏｔｔ）　Ｂ　Ｇ　−７Ｂのような狭
いバンドパスフィルタである。そのフィルタは約５３０
から５６０ｎｍの波長範囲にわたって、約６０％以」二
の透過を表し、ほとんどすべての赤外線輻射を通ず。
実施例で使用されるスコツトＢＧ−７Ｂは、約１／８イ
ンチの厚さであることが望ましい。しかしながら、厚さ
はフィルタの厚さを変えることによって得られることが
できる種々の特性を考慮して変えられることができ、最
終的なフィルタデバイス１０の応用分野および／あるい
は動作条件に大いに依存する。
光学的輻射フィルタ手段１４は、本デバイスにおいて使
用されるのに適し、また限定なしに、狭い／およびある
いは広いバンドパスフィルタのような既知のバンドパス
フィルタを含み、吸収および／あるいは干渉フィルタで
あることか適切である。
たとえば限定なしに、本発明の方法とデバイスで使用さ
れるフィルタは、表１に掲げられたフィルタの中から選
択されることができる。
（誹メ千肴、ｆＥ＞ ］　７の１− フイｆレタ １、　　Ｊａｙ−ＥＩ　ＮＶＧ　Ｇｒａｅｎ　１０６２
０，１０６４８．１０５３０１０７３２　３０２８Ｂ ２、　　Ｊａｙ−Ｅｌ　５２３８９　Ｒｉｎｇ　Ｆｉｌ
ｅｅｒ３、　　Ｊａｙ−Ｅｌ　１０７８５　Ｓｗｉ仁Ｃ
ｈ４、　　Ｊａｙ−Ｅｌ　１０７８５５ｗ１ｔｃｈ５、
　　Ｊａｙ−Ｅｌ　５２３７６　Ｌｉｇｈｔｐｌａｅａ
　Ｒｌｎｇ　Ｆｉｌｔｅｒ６、　　Ｈａｆｆｍａｎ　Ｌ
ｉｇｈｔｐｌａｔｅ　Ｆｉｌｔｅｒ７、　　Ｊａｙ−Ｅ
ｌ　３０３８０：ＬＥＤ　ｗ／Ｆｉｌｔｅｒ８、　　ｕ
ａｍｃｏ　ｃ：十ｃ：＋Ｐ３　（ＮＶ−０２）９、　　
Ｕａｒｏｃｏ　ｃ：＋　Ｐ３　（Ｎ’＋ノー０１）１０
．５ｅｈｏｔ＋：　ＢＧ−７Ｂ　　３ＨＭ１１、　Ｃｏ
ｒｎｉｎｇ　４−９６５に＋４１２、　Ｊａｙ−ＥＩ　
５ｗ１ｔｃｈｅｓ　（Ｂｌｕｅ）１３、　Ｊａｙ−ＥＩ
　５ｗ１ｔｃｈａｓ　（Ｙａｌｌｏｗ）１４、Ｃａｎａ
ｄｉａｎ　Ｍａｒｃｏｎｉ　　ＥＬ１５、　Ｇｒｉｍａ
’ｓ　ＥＬＣＲ−１５ＥＬ　ｗ／Ｆｉｌｔａｒ１６、　
Ｋｏｒｒｙ　Ｎ′ｖＧ　Ｇｒｅｅｎ１７．５ｃｈｏｔｔ
　ＢＣ−１８３ＨＭ１８、Ｃｒｉｍｅｓ　ＥＬＣＲ−１
５ｗｉｔｈ　Ｌａａ　Ｆｉｌｅｅｒ１９、　　Ｃｒｉｍ
ｅｓ　ＥＬＣＲ−１５ａｔ：　１１５ＶＡＣ４００Ｈ２
２０、Ｊａｙ−Ｅｌ　Ａ）ＩＩＰ　ＥＬ２１、　Ｋｏｐ
ｐ　４３　ｃ：ａｓｓ　３Ｍ８２２、ＵＳ　Ａｒｍｙ　
Ｒａ５ｅａｒｃｈ　＆　Ｄｅｖｅｌｏｐｍａｒ＋ｔ　Ｃ
ｏＭａｎｄ　ＥＬ２３、　ＩＩＳ　Ａｒ＋ｎｙ　Ｒｅ５
ｅａｒｃｈ　＆　Ｄｅｖｅｌｏｐｍａｎ＋：　Ｃｏｎｗ
ａｎｄ　ＥＬ２４、　ＵＳ　Ａｒｍｙ　Ｒｅ５ｅａｒｃ
ｈ　＆　Ｄｅｖａｌｏｐｍｅｎ仁Ｃｏｍｎ＋ａｎｄ　Ｅ
Ｌ２５、　Ｊａｙ−ＥＩ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ　Ｐｌａ
ｓ＋：ｉｃ　Ｆｉｌｃｅｒ２６、　Ｊａｙ−Ｅｌ　５２
３５１　ｏｒ　３０３７９　Ｆｉｌｔｅｒ２７、　　Ｓ
ＡＥ　ＡＲＰ　　９２２　　Ｂｌｕｅ　　ＥＬ　４００
Ｈ２１５０ＶＡＣ２８，５ＡＥ　ＡＲＰ　９２２　Ｇｒ
ｅｅｎ　ＥＬ　４００Ｈ２１５０ＶＡＣ２９、ＳＡＥ　
ＡＲＰ　９２２　Ｙｅｌｌｏｕ　ＥＬ　４００Ｈ２１５
０ＶＡＣ！！ ２５７　．６２０ ３００　．６４８ ２８７　　６フ５ ２７９　．６３７ １４３　．４０５ ４０４　．５９６ １３２　．４１７ ２３　　．４６７ ２６２　．５１５ １１９　．３７３ ２１９　．６２９ ．２８２　　５０５ １＆２　　．６４１ ．２００　．４９０ ２２０　　．４５０ ２１０　　．４７０ １６０　　．０７０ ３３２　　．６２８ ２Ｂ３　　．６２９ １６９　　．２２９ ２５０　　．５１７ ５３４　　．４６：１ にプロットされるかどうかを表すので、近似的なｘｙ座
標値に従って説明され、そのダイアグラムはＢ、Ｄ、７
ツクメインス（ＭｃＭａｉｎｓ）による“ＡＮ／ＡＶＳ
−６夜間光景ゴーグルと関連して使用される照明された
デバイスの色限界に対する推薦”に詳細に述べられてい
る。それは１９８３年１０月１９日に５ＡＥ−Ａ２ＯＡ
小委員会議事録Ｎｏ、５２に著され、それは引用として
ここに組み込まれる。
マックメインスによって説明されるように、Ｃ，１，Ｅ
色度ダイアグラムは等しいエネルギソースによって発生
された色光の相対的な波長と純度を表す。
しかしながら明らかなように、単一に使用される時、上
記の光学的輻射フィルタ手段１４は、ある波長の輻射を
フィルタリングすることができず、それによりそのフィ
ルタは多くの応用分野で不適当となっている。例えば夜
間イメージングシスチー　　１７の３− ムがヘッドアップデイスプレィユニットに加えて使用さ
れる航空機のコックピッ！・の応用分野の例では、スコ
ツトＢＧ−７Ｂフィルタを単一に使用するようなフィル
タの単一な使用は、スコツトＢＧ−７Ｂは約５４３ｎｍ
の波長を有する望ましくない光を余りに通すので、望ま
しくなく、それにより夜間イメージングシステムの増強
装置を過剰に駆動しがちである。
このように第１図と第３図のステップ２を参照して、第
１と第２の表面２０と２２を有するホログラフィ手段が
、光学的輻射フィルタ手段Ｉ４と組み合わせて使用する
ために提供される。第１図と第４図のステップ３に示さ
れるように、光学的輻射フィルタ手段１４は、ホログラ
フィ手段１４と結合され、すなわち組み合わされる。光
学的輻射フィルタ手段１４は、ホログラフィ手段Ｉ２と
結合されることができ、それらの間に維持される距離は
約０インチはとである。ホログラフィ手段１２は少なく
とも第２の予め決められた帯域の波長の輻射を回折する
ために提供される。特に光学的フィルタ手段１４と組み
合わされる時、ホログラフィ手段Ｉ２は、そのような光
の透過量を予め決められたレベルにまで減少させるのと
同様に、入射光のソースの帯域をトリミングし、あるい
は狭帯域化する。
光学的輻射フィルタ手段１４は、光学的輻射フィルタ手
段の第２の表面とホログラフィ手段の第１の表面によっ
て定義されるインターフェイス２４において適当な固−
４ｔｒＡあるいは固着剤を使用して、光学的輻射フィル
タ手段をホログラフィ手１２と結合することによってホ
ログラフィ手段１２と結合される。。適当な光学的固着
剤の例は、ノーランドオプティカルセメントＮＯＡ　　
Ｇｌであり、それは紫外線のキュラブル（ｃｕｒｂｌｃ
）ポリウレタン含有合成物である。
光学的輻射手段の第２の表面１８は、ホログラフィ手段
の第１の表面２２と隣接して設けられる。
しかしながら光学的フィルタとホログラムの種々の組み
合わせは、本発明の方法とデバイスに従って得られるこ
とができるということに注意するべきである。このよう
に光学的輻射フィルタ手段の第２の表面１８上に直接ホ
ログラフィ手段１２を形成することは本発明の方法とデ
バイスの範囲内にある。ほかに、光学的輻射手段間に付
加的な層を用いることが可能である。たとえばきれいな
ゼラチン層、あるいは他の適当な層のようなきれいな保
護層が、光学的輻射手段１４とホログラフ、イ手段１２
の間に用いられることができるということは、考えられ
よう。さらに互いに空間的に離れて設けられたホログラ
フィ手段１２と光学的輻射フィルタ手段１４が、空気の
ような適当な媒体によって予め決められた距離だけで離
されているということは、本発明の方法とデバイスの範
囲内に入る。
本発明で用いられるホログラフィ手段１２は、反射型ホ
ログラムであり、０度反射型ホログラムであることがよ
り望ましい。すなわちホログラフィ手段はホログラフの
第１と第２の表面２０と２２に実質的に平行なホログラ
ム内に記録された干渉バタン２６（すなわちフリンジ）
を有するホログラフである。このようにして、フリンジ
はホログラムの第１と第２の表面に関してほぼ０度の角
度にある。しかしながら、異なる角度変位を何するフリ
ンジが、本発明の方法とデバイスに従ってホログラム内
に形成され、使用されてもよいということは明らかであ
る。このようにして、他のホログラフィ手段は限界なし
にホログラム表面ホログラム、位相ホログラムおよび／
または振幅ホログラムを含むタイプの反射型および／ま
たは透過型ホログラムを含む。
ホログラム１２は実質的に平らであり、第１と第２の表
面２０と２２は、ほとんど互いに平行である。
本発明の方法の基本的な変更例では、曲面基板表面」二
にフィルタデバイスを形成することも可能である。さら
に多層ホログラムかホログラフィ手段として使用される
ことができるということは、本発明の方法とデバイスの
範鵡にある。そのような多層ホログラムとそれを準備す
る方法についての記載は、“多層ホログラフィによる高
効率ホログラム”という名称の米国特許出願に開示され
ている。それはここに引用として組み込まれる。
現在のホログラムのフリンジは、１以上の予め決められ
た範囲の波長を反射するように、互いに関しておよびポ
ログラムの第１と第２の表面２０と２２に関して１以上
の予め決められた距離だけ離されている。そのような反
射の効果は、ホログラムを介する比較的狭い帯域を白゛
する光のような輻射の透過を減少させることである。本
発明の方法とデバイスで使用されるフリンジの距離は、
入射輻射の透過に影響を与えるために、多くの適切な距
離に変えられることができる。実施例ではフリンジは約
５５０ｎｍから約５８０ｎｍの範囲の波長を有する光を
回折するように離されることが望ましい。
このようにして本発明の方法とデバイスによれば、ホロ
グラフィ手段１２は光学的フィルタだけを使用して、従
来得られることができるよりも狭い帯域の輻射を回折す
るように提供することができる。本実施例におけるホロ
グラフィ手段は、約０．００１インチの厚さを有するこ
とが望ましい。
本発明の方法とデバイスのいくつかの変更例において、
本発明のデバイスによってフィルタリングされる波長の
範囲は、１以上の特定の波長の選折曲な透過か望ましい
適切な特定の応用分野に変えられ、選択されることがで
きる、ということは当業者にも明らかである。
このようにして本発明のフィルタデバイスＩＯはホログ
ラムと光学輻射フィルタか互いに組み合イつせて使用さ
れる時、スコツトＢＧ−７Ｂのような光学輻射フィルタ
をトリムする、例えば“微調”するようにポログラムを
使用することによって得られることができる比較的正確
な回折特性の長所を有する。
上記のようにして完成されたフィルタデバイス１０はホ
ログラムとの向かい合って組み合わされた光学輻射フィ
ルタを具備し、約１／８インチの厚さを有することが望
ましい。しかしながらデバイスの厚さは、光学輻射フィ
ルタ１４および／あるいはホログラムｊ２の厚さを変え
ることによって変えられることができるということは当
業者には明らかであり、厚さを変えることによって、フ
ィルタデバイス１０の特性を変えることが可能である。
さらにホログラムと光学輻射フィルタの間で維持される
距離関係は、ホログラムと光学的輻射フィルタが、空気
のような適当な媒体によって予め決められた距離たけ離
されるようなものである。この後者の実施例は、ある適
当な方法で達成されることができ、適当な機械的手段を
使用してホログラムから予め決められた距離に、光学的
輻射フィルタを固定的に位置決めすることを含む。
完成された光学フィルタデバイス１０は、そのシステム
における対物レンズのためのカバーガラスのような適当
な固定手段を使用して、ＡＮＶ　Ｉ　Ｓシステムのよう
な種々のイメージングシステムに適応されることかでき
、 本発明の方法によって準備されたフィルタデバイス１０
は、比較的正確な波長範囲の光のような狭い帯域の透過
が望ましい。多くの応用分野で使用されることができる
。たとえば本発明のフィルタデバイスは、単色光をシュ
ミレートするために狭帯域の光の透過が望ましい応用分
野で使用することができる。
さらにフィルタとホログラムの種々の組み合わせは、光
学的に使用されることができ制限なしに、狭帯域干渉フ
ィルタと、ホログラフィ反射フィルタと、フィルタの組
み合わせ、広帯域干渉フィルタとホログラフィ反射フィ
ルタの組み合わせ、広帯域吸収干渉フィルタと、ホログ
ラフィ反射フィルタの組み合わせ、あるいは比較的少量
にフィルタの透過範囲を狭めることが望ましい。他の組
み合わせを含む。
本発明の方法とデバイスは、種々の応用分野の動作条件
を満足するように変えられることができ、航空機のコッ
クピットの分野に制限されないということは操業者には
理解されよう。たとえば制限なしに本発明のデバイスは
フィルタデバイスが通常より鋭いカットオフを有するこ
とが望まれる分野で、および通常よりと透過が狭いこと
が望まれる分野で使用されることができる。
本発明のフィルタデバイス１０は、予め決められた厚さ
で第１の表面１６と第２の表面１８を有し、少なくとも
第１の予め決められた波長範囲の光学的輻射をフィルタ
リングすることができる、光学的輻射フィルタ１４を提
供し、第１の表面２０と第２の表面２２を有し、少なく
とも第２の予め決められた波長範囲の輻射を回折するこ
とができる予め決められた厚さのホログラム１２を提供
し、そして前記光学的輻射フィルタ１４の第２の表面１
８と前記ホログラム１２の第１の表面を結合させること
により、準備されることが望ましい。
種々の光学的輻射フィルタは、本発明の方法とデバイス
で使用するのに適しており、制限なしに、狭いおよび／
または広いバンドパスフィルタを含み、吸収および／あ
るいは干渉フィルタであるってもよく、あるいはその組
み合わせであることか適切である。
夜間イメージシステムがヘッドアップデイスプレィユニ
ットに加えて使用される航空機のコックピット内で使用
するための一つであるような、本実施例のフィルタデバ
イス１０を準備するために、提供される光学的フィルタ
は約１／８インチの厚さを持つことかの望ましい。その
フィルタは多くの応用例の場合曲率を持ったフィルタが
使用されることか適切であるということが明らかである
が、実質的に平らであることが望ましい。
ホログラムは望ましい応用分野に対する望ましい回折特
性を生ずることができるある方法にしたがってホログラ
ムを準備することによって提供されることが望ましい。
本発明のデバイスにおいて採用されるホログラムを準備
するある方法は、光感知層内の露光された干渉パターン
を処理するステップとして要約して述べられる。その層
はホログラムを形成するように適当な基板上にコーティ
ングされる。以下はより詳細な記述であり、それは当該
分野で既知であり、Ｈ，Ｍ、　スミスの“ホログラフィ
の原理“ジョン・ウィリーとサン会社の、１９７５年セ
カンドエデイジョン、およびＨ，Ｍ、　スミスの“ホロ
グラフィレコード祠料”、スジリンガ−バレー１９フフ
年に要約されている多数のステップをほとんど参照する
。これらは引用としてここに組み込まれる。
ここに述べられる方法によって準備されたホログラムは
実質的に０度のフリンジを有する反射型のホログラムで
あることが望ましい。すなわちホログラムとして記録さ
れた干渉パターンはホログラム１２の第１と第２の表面
２０と２２にほとんど平行である。
本発明のホログラムは、雑音ホログラムを生成すること
を避けるように準備されることが望ましい。雑音のホロ
グラムは、“空気ガラス”インターフェイス反射により
、部分的に生じ、すなわち部分的に記録媒体と空気の間
のインターフェイスによりホログラムの露光の間に起き
る。雑音ホログラムは少なくとも二つの理由で望ましく
ない。
第１に反射型のノイズホログラムは、一般にホログラム
に対する望ましくない反射色を発生する。
第２に透過型のノイズホログラムは、ホログラムを使用
して得られるイメージの望ましくない虹のようなプロワ
リングと接置を発生する。
このようにして、ほとんどノイズのないホログラムを準
備するために、予め決められた厚さを有する適当なホロ
グラフィ記録媒体が提供される。
記録媒体はほとんど平らであることが望ましい。
しかしながら記録媒体の大きさと形状は、実際の考察に
よってのみ形成され、製造装置と完成したホログラムの
最終的な使用を含めて実際の考察によってのみ限定され
る。記録媒体は適当な基板の主な表面上に光感知層、望
ましくは感度を有する重クロム酸ゼラチン層をコーティ
ングすることによって、準備される。種々のコーティン
グ方法が適当に使用されることができ、鋳造コーティン
グ上塗りグレードコーティング、スプレィコーティング
、デイツプコーティングおよび樹脂コーティングを含む
。
適当な基板は、ゼラチン層が最終的に剥離されることか
望ましい応用分野では、正面が鏡面であることを含む。
他の基板が使用されることができ、制限なしに連続する
ホログラフィ露光ステップの間に、鏡面にインデックス
がマツチする薄いガラス板のような透明な、基板、写真
クラスのマイラ、ポリカーボネイト、ポリエステル、お
よびセルロスアセテ−１・であってもよい。さらに現在
の基板のような、光学的輻射フィルタ１４を使用するこ
とか可能である。
多くの応用分野では、複数のスペーサが、基板の主表面
上に設けられることが望ましい。スペーサは露光の間に
ゼラチン層を支持するように働く。
適当なスペーサは、ウレタンマトリックス、スチ璽 一ルボール等にガラスピーズを含む。
使用されるスペーサは約０．０４インチの距離たけ互い
に離されることか望ましい。スペーサは、その層を支持
することが望ましく、鉱物油のような適当なインデック
スマツチングｌｔｋて層と・ｒンデックスマッチングさ
れる。他のインデックスマツチング液は制限なしにキシ
レンおよびマイクロスコープ浸漬液を含む。
空気−ガラスインタルフェイス反射によって部分的に発
生されるようなノイズポログラムの生成を避ける他の方
法は、インデックスマツチングの上記方法を使用するこ
とに加えて、反射防止（ＡＲ）コーティングで基板をコ
ーティングすること、それ自身基板にインデックスマツ
チングされる反射防止コーティングされたカバーガラス
を基板に付加すること、ホログラフィ露光の間に基板に
関してＡＲココ−ィングされたカバーガラスを動かすこ
と、それは米国特許４，４５８，９７７に開示されてお
り、それは引用として本実施例に組み込まれる、望ま【
７くない反射がホログラツムに達することを防ぐために
、適当な複雑なプリズムアッセンブリを使用すること、
あるいは露光ビームによって発生される反射ビームが一
次ビームによって発生される露光ビームとオーバーラツ
プし、（および干渉する）確率を避けるのに十分な小さ
いビーム直径で走査型露光レーザービームを使用するこ
とを含む。
記録媒体をＰめ決められた湿度にまで乾かすステップを
含めて、既知の方法を使用する露光のための基板を準備
したあと、ホログラムはホログラフィフリンジ２６を形
成するように、従来の方法を使用して記録媒体において
露光される。たとえばホログラフィフリンジを露光する
適当な方法が、Ｌ、ソリマー（Ｓｏｌｙｍａｒ　）　　
Ｄ、　　Ｊ　、　　クック（Ｃｏｏｋ）による”体積ホ
ログラフィと体積ブレティング″　（アカデミツクプレ
ス１８８１年）に記載されており、これは引用として本
願に組み込まれる。
ホログラムを露光する手順を要約すると、ホログラフィ
露光は実質的に平行化されたレーザ光ビームを使用して
なされることが望ましい。平行化されたビームは第１の
入力ビームを具備する。第１のビームによる鏡、あるい
は基板と関連することが望ましい他の適当な反射媒体か
らの反則は、ホログラフィ記録のために必要な第２のビ
ームを提供する。そのビームは１以上の予め決められた
露光レベルに提供される。本実施例のためには、露光レ
ベルは約１５０ミリジユール／　ａｎｔであることが望
ましい。
ビームは１以」二の予め決められた照射角度で記録媒体
に導入される。照射角度は、使用されるべき特定の重ク
ロム酸ゼラチンと、使用されるべきレーザ光の波長とに
大いに依存する。例えば標準的な３００ブルームボーク
スキンゼラチンと５１４５ｎｍアルゴンレーサでは、望
ましい照射角度は約２８度である。ホログラフィ露光を
行うためには、光学的には、特種化された反射防止コー
ティングが使用されることが望ましく、すなわち標準多
層干渉コーティング、１／４波長フツ化マグネシウムコ
ーテイング、あるいはビー（Ｖｃｃ）：］　−−ｒイジ
インような特定の角度、あるいは波長で低い反射率を表
すコーティングが使用されることが望ましい。記録媒体
に形成される、ホログラフィフリンジは、レーザによっ
て供給される２つのコヒーレントなビームの交点に形成
される干渉パターンに空間的に対応する高いおよび低い
インデックスの屈折の領域である。
露光後、ホログラムは従来のホログラム処理ステップを
使用することによって処理されることが望ましい。たと
えば重クロム酸ゼラチンを処理するステップは、従来知
られており、Ｌソリマ、Ｄ−Ｊクックらによる、“体積
ホログラフィ・および体積グレーティング（アカデミツ
クプレス、１９８２年）に書かれている、それは引用と
してここに組み込まれる。簡単にいえば、典型的な処理
がフレオン、ヘキサンあるいはフレオンアルコール混合
物のような適当な溶媒を使用することによって、ゼラチ
ンから残留インデックスマツチングｌｆｋ液のほとんど
全てを除去するステップを具備する。
ゼラチンはその後、約３０ミリモルのトリエザノールア
ミン（Ｌｒ１ｅＬｈａｎｏｌ　ａｍｉｎｅ）を含むよう
な適当な溶液内にそれを浸すことによって拭い去られる
。
このステップはまた、ゼラチンから余分な重クロム酸を
除去する付加的な目的のために働く。この溶液は、水の
中に約７５体積パーセントから約１００体積パーセント
のイソプロピルアルコールの高い濃度を有する連続的な
バスにゼラチンを浸すような脱水ステップによって急速
に除かれることが望ましい。
処理後、ホログラム１２は、ホログラム内に１以上の予
め決められた波長のピーク反射率を発生ずるように、１
以上の予め決められた時間の長ざの間、１以上の予め決
められた温度で加熱されることが望ましい。ホログラム
はゼラチンの厚さが（それゆえピーク反射率の波長が）
ほとんど安定するまで、約６０度から１２０度の温度で
加熱されることが望ましい。実施例ではこのステップは
約２週間、約１００度でホログラムを焼くことからなり
、ＡＮＶ　Ｉ　Ｓシステムのような夜間イメージジング
システムと関連してヘットアップデスプレイユニットを
使用する応用分呵で適当な波長範囲を回折するのにの適
当なホログラムを生じる。すなわち約５５０から約５８
０ｎｍの波長範囲を有する光のピーク反射率を表し、約
２５ｎｍから約３０ｎｍの帯域を有するホログラムを生
じる。
通常の波長がこれらの範囲内にないならば、適当な修正
がそのような波長を得るためにとられることができ、そ
れはホログラム露光の角度を調整することを含む。
ホログラム内の予め決められた波長を得た後、ホログラ
ム１２は湿気のような汚染からそれを守るために、適当
なシーリング層で光学的にシールされる。これはきれい
なカバーガラスにホログラムの表面の１以上の表面を取
り付けることによってなされることができることが望ま
しい。きれいなカバーガラスは、ノーランドオプティカ
ルセメントＮ０Ａ８Ｌのような適当な光学固着剤を使用
してホログラムの表面に取り付けられることか望ましい
。
ホログラム１２の第２の表面２０はその後光学的輻射フ
ィルタ１４の第２の表面１８に固着されることができる
。ホログラム１２の第１の表面２０は、ノーランドオプ
ティカルセメントＮ　ＯＡ　６１のような適当な光学固
着剤を使用して、光学的輻射フィルタの第２の表面１８
に固着されることが望ましい。
オプションとしてのきれいなカバーガラスが除かれるな
らば、ホログラム１２の第１の表面２０は光学的輻射フ
ィルタ１４の第２の表面１８に直接取り付けられること
が出来ることは明らかである。例えばホログラム１２の
第１の表面２０は、光学的フィルタデバイスＩＯを形成
するようにノーランドオプティカルセメントＮ　ＯＡ　
［ｉｌのような適当な固着剤を用いて、光学的輻射フィ
ルタ１４の第２の表面１８に直接取り（＝Ｊけられるこ
とが出来る。
またホログラムの基板として、」二記のような光学的輻
射フィルタを利用してホログラムが準備されることがで
き、それにより固着剤を使用して、そのフィルタをホロ
グラムに固着する必要かなくなる。さらにホログラムと
光学的輻射フィルタが空気のような適当な媒体によって
予め決められた距離たけ離されるならば、ポログラムと
光学的輻射フィルタは、適当に結合されることができる
。
例えば適当な機械的手段がホログラムから予め決められ
た距離だけ離して光学的輻射フィルタを固定できるよう
に位置決めするために使用することができる。
現在のプロセスに従って準備されたデバイスは、約１５
ｎ　ｍの帯域で、約５４３ｎｍにおいてピーク透過の約
３０パーセントを示し、それによりヘッドアップディス
プレイユニソトを有する航空機のコックピット内の夜間
イメージングンステムでそれらを使用するのに適する。
本発明は、一つの実施例と関連して述べられたが、他の
変更例が明細書、図面および以下のクレームを研究する
ことによって当業者によってなされることかできること
は明らかである。
［発明の効果］ 本発明によれば、高い精度で比較的鋭い狭波長帯域を除
去することを必要とするフィルタデバイスが、より効率
的に製造されることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の方法によるフィルタデバイスを製造
するステップを示すフローダイアダラムである。第２図
は、光学的輻射フィルタの断面図である。第３図は、反
射ホログラムの断面図である。第４図は、本発明のフィ
ルタデバイスの断面図である。 ＩＯ＝フィルタデバイス、［２ホログラム、１４゜光学
的輻射フィルタ

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）第１の予め決められた波長の光学的輻射をフィル
    タリングするための光学的輻射フィルタ手段と、 第２の予め決められた波長の光学的輻射を回折するため
    のホログラフィ手段とを具備し、前記ホログラフィ手段
    は前記光学的輻射フィルタ手段と結合されていることを
    特徴とするフィルタデバイス。
  2. （２）前記ホログラフィ手段は、ホログラムを具備する
    ことを特徴とする請求項１記載のフィルタデバイス。
  3. （３）前記ホログラムは、反射型のホログラムであるこ
    とを特徴とする請求項２記載のフィルタデバイス。
  4. （４）前記光学的輻射フィルタ手段は、バンドパスフィ
    ルタであることを特徴とする請求項１記載のフィルタデ
    バイス。
  5. （５）前記バンドパスフィルタは、狭帯域バンドパスフ
    ィルタであることを特徴とする請求項４記載のフィルタ
    デバイス。
  6. （６）前記バンドパスフィルタは、広帯域バンドパスフ
    ィルタであることを特徴とする請求項４記載のフィルタ
    デバイス。
  7. （７）前記光学的輻射フィルタ手段は、約５３０ｎｍか
    ら約５６０ｎｍの波長範囲にわたって約６０％以上の送
    信を表わすことを特徴とする請求項１記載のフィルタデ
    バイス。
  8. （８）前記ホログラムは、約５５０ｎｍから約５８０ｎ
    ｍの範囲の波長を有する光を回折するように、その中で
    離されたフリンジを有することを特徴とする請求項３記
    載のフィルタデバイス。
  9. （９）ステップａ：少なくとも第１と第２の表面を有し
    、第１の予め決められた波長範囲の光学的輻射をフィル
    タリングすることができる光学的輻射フィルタを提供す
    ることと、 ステップｂ：少なくとも第１と第２の表面を有し、第２
    の予め決められた波長範囲の光学的輻射を回折すること
    ができるホログラムを提供することと、および ステップｃ：前記ホログラムを前記光学的輻射フィルタ
    と結合することとを具備することを特徴とするフィルタ
    デバイスを製造する方法。
  10. （１０）前記ステップａは、バンドパスフィルタを提供
    することを具備することを特徴とする請求項９記載の方
    法。
  11. （１１）前記ステップａは、狭帯域バンドパスフィルタ
    を提供することを具備することを特徴とする請求項１０
    記載の方法。
  12. （１２）前記ステップａは、広帯域バンドパスフィルタ
    を提供することを具備することを特徴とする請求項１０
    記載の方法。
  13. （１３）前記ステップａは、約５３０ｎｍから約５６０
    ｎｍの波長範囲にわたって約６０％以上の送信を表わし
    、ほとんど全ての赤外線輻射を送信するバンドパスフィ
    ルタを提供することを具備することを特徴とする請求項
    １０記載の方法。
  14. （１４）前記ステップｂは、 基板を提供することと、 前記基板を光感知材料でコーティングし、 光感知層を形成することと、 前記光感知層の中で干渉パターンを露光 することと、および 前記光感知層を処理し、ホログラムを形 成することと を具備することを特徴とする請求項９記載の方法。
  15. （１５）前記ステップａは、約５５０ｎｍから約５８０
    ｎｍの範囲の波長を有する光のピーク反射力を有する反
    射ホログラムを提供することを特徴とする請求項９記載
    の方法。
  16. （１６）ステップｃは、前記ホログラムの第１の表面を
    前記光学的輻射フィルタの第２の表面に、光学的固着剤
    で固着することを具備することを特徴とする請求項９記
    載の方法。
  17. （１７）前記ステップｃは、前記ホログラムの第１の表
    面を前記光学的輻射フィルタの第２の表面に固着する前
    に、前記ホログラムをシーリング層でシールすることを
    具備することを特徴とする請求項１６記載の方法。
  18. （１８）ステップａ：少なくとも第１と第２の表面を有
    し、約５３０ｎｍから約５６０ｎｍの波長範囲に渡って
    約６０％以上の送信を表わすことができ、ほとんど全て
    の赤外線輻射を送信することができる光学的輻射フィル
    タを提供することと、 ステップｂ：少なくとも第１と第２の表面を有し、約５
    ５０ｎｍから約５８０ｎｍの範囲の波長を有する光学的
    輻射を回折することができるホログラムを提供すること
    と、および ステップｃ：前記ホログラムを前記光学的輻射フィルタ
    と結合することとを具備することを特徴とするフィルタ
    デバイスを製造する方法。
  19. （１９）前記ステップｂは、 基板を提供することと、 前記基板を光感知材料でコーティングし、 光感知層を形成することと、 前記光感知層の中で干渉パターンを感光 させることと、および 前記光感知層を処理し、反射ホログラム を形成することと を具備することを特徴とする請求項１８記載の方法。
  20. （２０）前記ステップｃは、前記ホログラムの第１の表
    面を前記光学的輻射フィルタの第２の表面に、固着剤で
    固着することを具備することを特徴とする請求項１８記
    載の方法。
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