JPH06318029A - 多重ホログラフィ要素の製造システムおよび方法 - Google Patents

多重ホログラフィ要素の製造システムおよび方法

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JPH06318029A
JPH06318029A JP5250547A JP25054793A JPH06318029A JP H06318029 A JPH06318029 A JP H06318029A JP 5250547 A JP5250547 A JP 5250547A JP 25054793 A JP25054793 A JP 25054793A JP H06318029 A JPH06318029 A JP H06318029A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高精度かつ高効率の多重ホログラフィ要素を
製造する。 【構成】 この方法は、マスタ多重ホログラフィ要素に
亙って所定の屈折率パターンを生成する吸収格子パター
ンを有するマスタ多重ホログラフィ要素を形成する工程
と、フォトポリマー層をマスタホログラフィ要素に被覆
する工程と、マスタホログラフィ要素を透過してフォト
ポリマー層に記録光を指向させる工程とを具備してい
る。マスタホログラフィ要素の吸収格子パターンは、記
録光を調整し、調整された記録光は、フォトポリマー層
に亙って所定の屈折率パターンを生成するモノマーパタ
ーンを形成するためにフォトポリマーのモノマーを生じ
る。この方法は、さらに、多重ホログラフィ要素の複製
をそこに形成するために、フォトポリマー層のモノマー
をモノマーパターンに定着させる工程と、マスタホログ
ラフィ要素からフォトポリマー層を取り除く工程とを具
備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般的には、ホログ
ラフィ要素の製造方法およびシステムに関し、さらに詳
しくは、多数のホログラフィ要素の複製を製造するため
の方法およびシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】ホログラフィ光学要素は、写真記録材料
内にホログラムを形成するためにコヒーレントレーザ参
照光とコヒーレントレーザ信号光とを記録することによ
り製造される。さらに詳細には、ホログラフィ光学要素
の構築においては、信号光および参照光といわれる一対
の平行な構築光が、それぞれ、一定の相対角度をなして
記録媒体上に重なるように投射され、近接した縞模様の
振幅および／または位相分布として媒体内に記録される
光学的干渉パターンを生成する。信号光は選択された物
体の像を通過させられることにより空間的に調整され
る。そして、信号光および参照光は、記録媒体において
結合され選択された物体に固有の回折パターンまたはホ
ログラムを生成する。構築光は、同一の源からの、例え
ば、レーザのようなコヒーレント電磁放射光であること
が望ましい。記録媒体は、良く知られている写真乳剤、
ニクロム酸塩化ゼラチン、フォトポリマーのようなもの
でよく、ガラス板または薄いフィルムのような適当な基
体上に塗布または設置されていればよい。
【０００３】ホログラムは、記録されたものを通して、
再生光といわれる平行光を当てられることにより、使用
されまたは再生される。ホログラムは、再生光を回折
し、ホログラムから所定の距離および角度をなして、ホ
ログラムを製造する際に信号光を空間的に調整するため
に使用された像の像を生成する。
【０００４】多くのアプリケーションでは、１つの記録
媒体上に多数のホログラムを形成することが有効であ
る。典型的には、ステップアンドリピートプロセス、お
よび、平行またはコヒーレントプロセスの２つの手順の
うちの、それぞれ１つにより形成する場合である。前者
のプロセスにおいては、記録媒体内に１度に１つのホロ
グラムが形成される。これは、例えば、像を通して信号
光を当ててから最初のホログラムを記録媒体上に形成
し、この工程を、各工程において同一記録媒体上に信号
光を指向するように複数回繰り返すことによりなされ
る。複数のホログラフィ要素を形成する平行プロセスで
は、多くのホログラムは、同時に形成される。この方法
は、信号光を成分光のマトリクスに分割し、複数のホロ
グラムを形成するために記録媒体内に単一の像を指向さ
せることにより実施される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般法則として、ステ
ップアンドリピートプロセスにより形成された多重ホロ
グラフィ要素は、高精度の反面、低効率であるのに対
し、平行プロセスにより形成されたホログラフィ要素は
一般的に高効率の反面、低精度となる。多重ホログラフ
ィ要素の効率は、一番目のホログラムの出力光の合成パ
ワーに対する入力再生光のパワーの比で測定され、ホロ
グラムの精度は、ホログラムを形成するために使用され
た像を正確に再生するための要素の能力として測定され
る。
【０００６】ステップアンドリピートプロセスにより形
成された多重ホログラフィ要素においては、各ホログラ
ムは、別々に形成されるので、要素上の別々のホログラ
ムとして同一媒体を分かち合い、ホログラムを形成する
ために使用された像を高精度で再生することができる。
しかしながら、記録媒体のダイナミックレンジの一部だ
けを割り当てられるので、ホログラムの効率は低いもの
となる。平行プロセスにより形成される多重ホログラフ
ィ要素においては、各ホログラムは、記録媒体の全ダイ
ナミックレンジに分配されるので、ホログラムは、比較
的高効率である。しかしながら、ホログラムは、記録媒
体のダイナミックレンジを分かち合いながら重なり合っ
ており、各ホログラムはその近傍のホログラムをかなり
歪めることになる。あるホログラムが再生されると、記
録媒体上の全てのホログラムのダイナミックレンジを分
かち合うことによりホログラムに生ずる歪みは、そのホ
ログラムを形成するために使用された像を正確に再生す
るそのホログラムの能力をかなり減じることになる。
【０００７】本発明は、高精度かつ高効率の多重ホログ
ラフィ要素を製造することを目的としている。
【０００８】この発明の他の目的は、ステップアンドリ
ピートホログラフィ光学要素の品質性能を得ること、お
よび、平行型ホログラフィ要素に関連する代償を払うこ
となく、高効率を得ることである。
【０００９】さらに、この発明は、フォトポリマーやそ
の他の適当な材料上に、ホログラフィ光学要素の低効率
の記録を移転するための接触繰り返しプロセスを使用し
たステップアンドリピートホログラフィ要素の記録を強
化するとともに、照射線量の最適化により、ステップア
ンドリピートホログラフィ要素の良好な光学的品質と同
等の高効率レンズを得ることをも目的としている。
【００１０】また、この発明の他の目的は、ハロゲン化
銀吸収ホログラフィ光学要素の回折効率を位相記録に変
換することにより増大させ、また、そのようにすること
により、ホログラフィ光学要素レンズを含む１次配列に
回折される光の量を増大させるためにそのハロゲン化銀
により生成される縞模様内の指数変調を効果的に増幅す
ることである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】これらおよびその他の目
的は、多重ホログラフィ要素を製造するための方法およ
び装置により達成することができる。この方法は、マス
タ多重ホログラフィ要素に亙る吸収格子パターンを有す
る多重ホログラフィ要素のマスタを形成する工程と、そ
のマスタホログラフィ要素を位相記録材料層で被覆する
工程と、記録光をマスタホログラフィ要素を透過させて
位相記録材料に指向させる工程とを具備している。マス
タホログラフィ要素の吸収格子パターンは、記録光の強
さを調整する。調整された記録光は、位相記録材料のモ
ノマーに、重合されたときに、位相記録材料層に亙る所
望の回折パターンを形成するモノマーパターンを形成さ
せる。さらに、この方法は、位相記録材料層の各モノマ
ーを、多重ホログラフィ要素の複製をそこに形成するた
めにモノマーパターンに定着させる工程と、マスタホロ
グラフィ要素からフォトポリマー層を除去する工程とを
具備している。
【００１２】マスタホログラフィ要素は、ステップアン
ドリピートプロセスにより形成されていることが好まし
い。特に、このホログラフィ要素は、参照光を光学記録
媒体に照射し、光源からの信号光を参照光に対して角度
Θをなして記録媒体に照射し、記録媒体を複数の位置に
逐次移動させ、記録媒体内に設定数のホログラムを記録
することにより形成される。このようにして、参照光お
よび信号光は、記録媒体の異なる位置において干渉し、
マスタ多重ホログラフィ要素を形成する。
【００１３】このマスタホログラフィ要素が、この発明
の製造方法およびシステム内で使用されると、理想的に
は、マスタ多重ホログラフィ要素に亙る記録光の振幅が
次式に従って変化させられる。 ｜ＡC｜2＝｜Ａ｜2ｃｏｓΘ ここで、ＡCは、マスタホログラフィ要素上の任意の点
における記録光の振幅、Ａは、マスタホログラフィ要素
上の記録光の最大振幅、Θは、マスタホログラフィ要素
にホログラムを記録するための上記信号光と参照光との
相対角度である。
【００１４】
【実施例】そして、この発明の他の利点は、この発明に
好適な具体例を詳細に示した図に基づいてなされた以下
の記述により、一層明らかにすることができる。この発
明は、多重ホログラフィ光学要素の複製を製造する方法
である。すなわち、ここでいう複製とは、複製が再生さ
れたときに元の光学要素が再生されたときと同様の像を
再生するものであることを意味している。そして、この
発明は特に、高精度かつ低効率の多重ホログラフィ光学
要素から高精度かつ高効率の多重ホログラフィ光学要素
を製造するために好適なものである。しかしながら、当
業者に知られているように、この発明は広い意味では、
他の目的のために使用されてもよい。特に、この発明
は、複製が元のホログラフィ要素に対してより高い効率
または精度を有するかどうかにかかわらず、単に多重ホ
ログラフィ要素の機能的な複製を生成するためだけに使
用されてもよい。
【００１５】この発明が、多重ホログラフィ光学要素の
複製を作るために、いかに有用であるかを理解するため
に、元のホログラフィ要素、または、マスタホログラフ
ィ要素を作成する手順を復習するのがよい。図１および
図２は、マスタ光学要素を作成するためのプロセスを一
般的に図示している。詳細には、図１は、ステップアン
ドリピートプロセスにより多重ホログラフィ要素を製造
するシステム１０を示している。システム１０において
は、レーザ１２はレーザ光１４を発生し、それを分光器
１６に指向させる。分光器１６は、レーザ光１４を参照
光２０と信号光２２とに分割する。参照光２０は、分光
器１６から調整手段２４および可視吸収フィルタ２６を
透過して記録媒体２８上に指向される。信号光２２は、
分光器１６から、ミラー３０ａ、３０ｂ、３０ｃで反射
された後に、拡光手段３２および平行化レンズ３４を透
過させられる。平行光はホログラフィレンズ３６を透過
させられる。ホログラフィレンズ３６は、その出力拡散
光４０が記録媒体２８上に投射されて、参照光２０との
干渉により記録媒体２８上に縞模様を構成するように配
置される。ホログラフィレンズ３６の焦点長さＦWは、
ホログラフィレンズ３６の焦点１Ｆから記録媒体２８ま
での距離により決定される。
【００１６】図１および図２に示すように、参照光２０
の光軸は、記録媒体２８の平面に対して垂直であり、信
号光２２は記録媒体の平面の垂線に対して角度Θを形成
する。
【００１７】複数のホログラムを記録媒体２８上に形成
するために、記録媒体２８は、連続する複数の位置に段
階的に移動される。そして、記録媒体２８の各位置にお
いて、信号光２２は、参照光２０と、記録媒体２８上の
それぞれの領域において干渉し、複数の回折パターンま
たはホログラムを記録媒体２８上に形成する。各ホログ
ラムは、一般的に、記録媒体２８の各々の一点に集中さ
れる。これらのホログラムの形成において、信号光２２
の光軸は、記録媒体の面に垂直な線に対し角度Θをな
し、したがって、各ホログラムは角度Θにおいて形成さ
れるといわれる。
【００１８】多重ホログラフィ要素２８が完成した後に
は、図３に示すように、平行光４４をホログラフィ要素
２８上に指向させることにより再生される。ホログラフ
ィ要素２８の各ホログラムは、投射された平行光４４を
回折して、それぞれが一点において集光する複数の出力
光４６とする。これらの集光点は、すべて、光学要素か
ら一定距離ｆだけ離れたホログラフィ要素２８の再生面
となる一平面上に配される。例えば、４×４のマトリク
スに振り分けられた１６のホログラムを有するホログラ
フィ光学要素は、１６の出力光を有し、ただ１つのホロ
グラムを有するホログラフィ光学要素は、１×１ホログ
ラムとして、１つの出力光を有する。
【００１９】ホログラフィ要素２８は、ステップアンド
リピートプロセスによって形成されたので、高精度かつ
低効率である。ホログラフィ要素２８の効率は、１次出
力光の合成に対する入力再生光のパワーの比として定義
される。ステップアンドリピートホログラフィ光学要素
の効率は、光学要素のダイナミックレンジが、光学要素
に記録されている全てのものによって分割されているこ
とより制限される。したがって、例えば、４×４ホログ
ラフィ光学要素のホログラムは、全ホログラフィ光学要
素の全ダイナミックレンジの１／１６のダイナミックレ
ンジを振り分けられることになる。
【００２０】この発明の一般的な目的は、要するに、ホ
ログラフィ要素２８の回折効率を向上させることであ
る。詳細には、ホログラフィ要素２８内の回折パターン
を低効率の振幅および／または位相記録から、第２のホ
ログラフィ光学要素に変換し、第２のホログラフィ光学
要素の１次出力光に回折される光量を増大させる低い変
調指数の変化を効率的に増幅することである。図４は、
ホログラフィ要素２８からこの第２ホログラフィ光学要
素を製造するためのシステム５０を示している。
【００２１】システム５０では、レーザ５４のような実
質的定波長の単色平行光エネルギ源が複製光もしくは記
録光といわれる出力光５６を生成し、その出力光５６を
レンズ６２、６４、ピンホール６６によりフィルタ７０
により構成される光線調整手段６０を透過させる。レン
ズ６２および６４およびピンホール６６は、平行な出力
光５６（複製光）を所望のサイズに拡大する。フィルタ
７０は、ｘ、ｙ方向といわれる方向の複製光５６の強さ
または振幅を所望の値に制御または調整する。光線調整
手段６０から、調整された複製光５６は、マスタホログ
ラフィ光学要素２８に所望の角度で指向され、そして、
そこを通過して、マスタホログラフィ光学要素２８の背
面に設けられたフォトポリマー層のような位相記録媒体
７２に直接入射される。
【００２２】複製光５６は、ホログラフィ光学要素２８
を通過するとき、その回折パターンによって振幅および
位相が調整される。そして、この調整は位相記録媒体７
２に直接連結される。特に、複製光５６がマスタホログ
ラフィ要素２８を通過するとき、その振幅は、複製光が
ｘ、ｙ方向に所定の振幅または強度断面を有するように
調整される。マスタホログラフィ要素２８から、振幅を
調整された複製光５６は、位相記録媒体７２に直接入射
される。このようにされると、位相記録媒体７２中のモ
ノマーは、より低い硬度の領域へ移動し、マスタホログ
ラフィ要素２８により形成された複製光５６の強度断面
とは逆のモノマー強度断面を形成するようになる。位相
記録媒体７２の屈折率は、モノマーの密度に反比例して
変化する。したがって、上記モノマー強度断面は、マス
タホログラフィ光学要素２８により生成される複製光５
６の強度断面を複製する位相記録媒体７２に亙って屈折
率断面を形成する。
【００２３】所望のモノマー密度パターンが、位相記録
媒体７２内に一旦形成されると、その媒体を通過する複
製光５６の伝搬は、中段または終了される。そして、位
相記録媒体７２のモノマーは、重合させられて、そこに
モノマーパターンの永久的な記録を形成する。その後
に、フォトポリマーはマスタホログラフィ要素２８から
取り除かれることになる。
【００２４】位相記録媒体７２内の記録は、非吸収媒体
内の純位相記録であるため、フォトポリマーが再生され
るときには、事実上、フォトポリマーによって再生光の
振幅が減衰されることはない。
【００２５】図４および図５によれば、記録中のフォト
ポリマー層７２の１次および高次の出力光のパワーを監
視するために、センサ７４が設けられることが好まし
い。そして、１次出力光において最大パワーが得られ、
高次出力光において所定の最小パワーが得られたとき
に、記録が終了される。例えば、これらのセンサ７４か
らの出力信号をオペレータが監視して、所望の出力光の
パワーが得られたときにオペレータがレーザ５４を手動
で止める。または、これらのセンサ７４がレーザ５４に
接続されていて、位相記録媒体７２の出力光が所定のパ
ワーレベルに達したときに自動的にレーザを止めること
としてもよい。ホログラフィ要素の試験的な複製が最初
に行われると、出力光の複数次のパワーレベル経歴が採
取される。これにより、フォトポリマー層の１次または
高次出力光の所望の効率および分布に従った選択される
べき露光のヒストグラムが得られる。これらのデータ
は、その後、最適なホログラフィ光学要素を製造するた
めに使用される。
【００２６】記録媒体７２としていくつかの好適なフォ
トポリマーが挙げられる。例えば、デュポン社によって
販売されているトレードマークＨＲＦ６００オムニデッ
クスがある。このフォトポリマーは、マスタホログラフ
ィ要素２８上に注がれ、定位置において硬化させられる
か、あるいは、硬化したフォトポリマーフィルム片をマ
スタホログラフィ要素２８の乳剤側に直接伸ばされる。
フォトポリマーを重合し、マスタホログラフィ要素２８
から取り外すためには、慣用的な技術が用いられる。
【００２７】この発明は、上述の復習により当業者に理
解されるものと考えられる。後述の解析は、この発明の
利点およびいかにしてその利点を最適化するかを説明す
るのに役立つ。
【００２８】吸収格子よりなる平面波ホログラム（正弦
波格子）が、薄いホログラフィ要素に形成されると、ホ
ログラフィ要素の幅方向（ここではｙ方向）に亙る格子
の周期数ａは、次式で表される。
【００２９】
【数１】
【００３０】ここで、ａ0は、格子の平均吸収、ａ1は、
格子の極大吸収レベル、１／Ｓは、ｙ軸に沿う格子の空
間周波数である。また、この吸収格子の効率ηは、次式
で与えられる。
【００３１】
【数２】
【００３２】ここで、ｄは、光学要素の厚さ、Θは、光
学要素を製造するために用いられる参照光の垂線からの
角度である。Θがゼロであれば、図１および図２のケー
スとなり、ｃｏｓΘが１となって、上記式（２）は、次
式のようになる。
【００３３】
【数３】
【００３４】ａ0がａ1と等しくなるとき、ηは最大値と
なる。そして、光学要素の厚さを２０μｍとすれば、格
子の最大効率は、約３．６７％となる。
【００３５】上記記述は、角度Θが固定されているとい
う前提に基づいている。レンズに形成されるような複雑
なホログラムにおいては、第２の角度Ψも含まれる。こ
れらの角度ΘおよびΨが記録に際して、点ごとに変化さ
せられ、実質的には、ホログラフィ光学要素の効率が減
少する。この効率の減少は、実際には、ｙ軸に沿う格子
の空間周波数１／Ｓが、角度ΘおよびΨの両方の関数と
なっていることによる。特に、その空間周波数は次式に
よって与えられる。
【００３６】
【数４】
【００３７】ここで、λは参照光の波長である。
【００３８】図６は、多重ホログラフィ要素２８および
フォトポリマー層７２を示す模式図であり、これらの要
素に、興味あるいくつかのパラメータの図式を重ね合わ
せたものである。特に、図６は、式（１）で与えられる
ホログラフィ要素２８の格子の周期数ａのグラフをマス
タ多重ホログラフィ要素２８の外形に重ね合わせたも
の、および、フォトポリマー層７２の屈折率ｎのグラフ
をフォトポリマー層７２の外形に重ね合わせたものを含
んでいる。
【００３９】図６を参照すると、複製光によってマスタ
ホログラフィ要素２８が照射されると、複製光が式
（１）に記載された吸収格子を透過してその強度がマス
タホログラフィ要素２８の吸収格子によって調整される
ことが判る。調整された複製光は、フォトポリマー材料
７２上に投射され、実際に、ホログラフィ要素２８の吸
収格子は、位相のみが調整された格子に変換される。フ
ォトポリマー層７２が薄い場合には、フォトポリマー層
７２に亙る位相格子の周期数φは、次式で表される。 φ＝φ0＋φ1ｓｉｎ（Ｋｙ） （５） ここで、φ0は、任意の定位相シフト。φ1は、位相格子
における最大位相シフト、 Ｋ＝２π／Ｓ である。
【００４０】この位相格子は、次式で与えられる指数調
整ｎにより生成される。 ｎ＝ｎ0＋ｎ1ｓｉｎ（Ｋｙ） （６） ここで、ｎ0は、平均指数調整、ｎ1は、最大指数調整、 Ｋ＝２π／Ｓ である。
【００４１】位相シフトφは、位相調整ｎと次式の関係
がある。
【００４２】
【数５】
【００４３】ここで、
【００４４】
【数６】
【００４５】ここで、Δは小部分を示す。式（７）をφ
について解くと、 φ＝２πｎｄ／λ （９） となり、したがって、式（５）は、次のように書き直す
ことができる。
【００４６】
【数７】
【００４７】格子の透過度関数は、次式の通りである。
【００４８】
【数８】
【００４９】これは、ベッセル関数により次のように求
められる。
【００５０】
【数９】
【００５１】式（１２）を展開すると、次のようにな
る。
【００５２】
【数１０】
【００５３】一般的に、ｎ＝０または正の整数であれ
ば、式（１３）の括弧内の項は、次式により表すことが
できる。
【００５４】
【数１１】
【００５５】ここで、ｎは、ベッセル関数の次数、ｍ
は、連続する項である。
【００５６】これは、式（１４）から展開された第１種
のベッセル関数である。例えば、Ｊ0（φ1）および、Ｊ
1（φ1）は、次式で与えられる。
【００５７】
【数１２】
【００５８】
【数１３】
【００５９】ここで、φの値は、式（９）から得られ
る。
【００６０】式（１２）で示される透過度関数を解くた
めには、各項を級数展開するか、または、数値積分する
ことにより解く必要がある。フォトポリマー７２に形成
された位相格子については、Ｊ0（φ1）は、ＤＣまたは
格子の０次出力光であり、Ｊ1（φ1）は、格子の１次出
力光であり、Ｊ2（φ1）および連続する高次項は、格子
の２次および高次出力光である。フォトポリマーの０次
および１次出力光は、主に興味ある光線である。したが
って、式（１２）の０次および１次項は、重要な項であ
る。Ｊ0（φ1）およびＪ1（φ1）の値は、φ1を計算し
た後にベッセル関数を調べだけ、あるいは、マットラブ
（Matlab）のような計算プログラムを用いて計算するだ
けで済むように、一覧表示されている。
【００６１】上述したように、１つの好適なフォトポリ
マー７２がトレードマークＨＲＦ−６００オムニデック
スで販売されており、このフォトポリマーに関するｎの
値は、０．１４である。この値を式（９）のｎに代入
し、１０μおよび０．６３３μの値をそれぞれ、式
（９）のｄおよびλに代入すると、次のようになる。
【００６２】
【数１４】
【００６３】一旦、φ1が決定されると、Ｊ0（φ1）お
よびＪ1（φ1）は、式（１５）および（１６）から決定
される。特に、φ1＝１．３９のとき、式（１５）およ
び（１６）は、次のようになる。
【００６４】
【数１５】
【００６５】
【数１６】
【００６６】０次および１次の透過度項が知られたの
で、格子の効率は、単位パワー（μ＝１）を有する光線
を格子に透過させることにより計算することができる。
０次の値、μＪ0（φ1）は、次式の通りである。
【００６７】
【数１７】
【００６８】そして、１次の値は、μＪ1（φ1）は、次
式の通りである。
【００６９】
【数１８】
【００７０】上記式は、Ｊ0（φ1）およびＪ1（φ1）で
示される格子から放射される振幅および位相を示してい
る。製造されたホログラフィ要素の複製の効率は、再生
光のパワーに関係する出力光パワーまたは振幅の二乗に
関連し、その効率ηは、次式で与えられる。 効率＝η＝｜Ｊ1（φ1）｜2＝０．２９ （２０）
【００７１】ホログラフィ要素７２の０次および１次出
力光の効率、正確には、再生光の強さに対するホログラ
フィ要素７２の０次出力光の強さの比は、図７に図示し
た０次および１次のベッセル関数から引き出される。そ
こに示すように、φ1＝１．３９に対して、０次および
１次出力光の効率は、ほぼ等しくなっている。１次出力
光の最大効率は、φ1＝約１．８の場合における約３４
％であり、このφ1の値のとき、０次出力光の効率は、
約１０％である。
【００７２】フォトポリマー７２に形成される薄い格子
において、高次出力光が０次出力光の両側面に現われ、
フォトポリマーの総合出力パワーは、全次数の出力光の
パワーを加算することにより計算することができること
は、注目すべきことである。このことは、φ1の１つの
値についての式（１２）を全てのｎおよびｍについて解
き、その結果の振幅を二乗することに等しい。さらに、
この総合出力パワーは、フォトポリマー７２の格子内に
おいては吸収損失がないので、総合入力パワーに等しく
なる。
【００７３】実験室における実験では、これらのパラメ
ータを使用して、効率２０〜３０％で、ホログラフィ光
学要素の複製を得ることができた。このことは、薄い格
子を利用した上記解析と一致している。
【００７４】厚いホログラムと薄いホログラムとの区別
は、次式により決定される。
【００７５】
【数１９】
【００７６】ここで、ｄはフィルムの厚さ、ｎはフィル
ムの指数、Λはフィルム内の縞の間隔（１／Ｓ）であ
る。特に、Ｑ≦１ならば、格子は薄いと考えられ、Ｑ＞
＞１ならば、格子は厚いと考えられる。
【００７７】ここで、λ＝０．５１４μ、ｄ＝１０μ、
ｎ＝１．５、Λ＝１．８２×１０ー3μとすると、次式の
通りとなる。
【００７８】
【数２０】
【００７９】この場合は、格子の厚さは、厚いと薄いの
中ほどであり、両方の状態を考え合わせなければならな
い。
【００８０】厚い格子の効率ηは、厚い格子についてコ
ゲルニック（Kogelnik）結合波解を使用して、次式で与
えられる。
【００８１】
【数２１】
【００８２】ここで、上記値を、ｎ、ｄ、λ、Θに使用
すると、η＝４２％となる。この効率は、格子が薄いと
考えられるときに決定されたものと比較して高く、しか
も、実験室において試験されたものよりも高く、式（１
３）によって与えられる結果が、このケースに適合して
いることを示している。
【００８３】薄いホログラフィ光学要素について、式
（２０）から明らかなように、ホログラフィ要素の効率
は、φ1の関数である。式（５）におけるピーク位相項
は、式（６）の指数調整項ｎ1により制御され、したが
って、ホログラフィ要素７２の最大効率は、ホログラフ
ィ要素の効率の均一性と同様に、複製光の調整を通じて
ｎ1項の関数となる。
【００８４】また、式（２）から、マスタホログラフィ
要素２８の吸収格子の効率は、ホログラフィ要素が形成
される光学要素の垂線に対して参照光のなす角度Θの関
数であり、特に、効率ηはｃｏｓΘに反比例して変化す
る。角度Θの変化は、全ての角度Θについて、製造され
たホログラフィ光学要素の効果的な効率が最大値に維持
されるように、複製光の強さをｘ、ｙ方向に、すなわ
ち、複製光の断面に沿って、調整または制御することに
より、補償することができる。
【００８５】必要な複製光の補正または調整は、角度Θ
がどのように変化するかによって、きわめて簡単あるい
は複雑なものとなる。例えば、図１のシステムを構成す
るレンズ２８において、角度Θは、屈曲することなく対
称的に変化する。そして、複製光の強度断面に所望の調
整を加えるために、図４のシステムにおいて修正ガウス
フィルタが使用される。屈曲を伴う非対称のような角度
Θのさらに複雑な関数では、システム５０の光線断面フ
ィルタはもっと複雑になる。
【００８６】さらに詳しくは、図４〜６において、複製
されたホログラフィ要素の所望の最適効率は、マスタ多
重ホログラフィ要素２８の表面に亙る複製光の振幅を変
化させることにより次式に従って得ることができる。
【００８７】
【数２２】
【００８８】ここで、｜ＡC｜は、マスタホログラフィ
要素上の任意の点における記録光の振幅、 ｜Ａ｜
は、マスタホログラフィ要素上に照射される記録光の最
大強度、Θは、（ｉ）ホログラフィ要素２８が形成され
た記録媒体の垂線と（ｉｉ）ホログラフィ要素２８の設
定点にホログラムを形成するために使用される参照光と
がなす角度である。
【００８９】例えば、式（２２）に、パラメータ： ｄ＝２０μ ｎ1＝０．０１７ λ＝０．０３３μ Θ
＝０ を使用することにより、格子は、理論的には、下記のよ
うに効率１００となる。
【００９０】
【数２３】
【００９１】ここで、Θは、ゼロより大きな一定しない
数であって、式（２２）内のうち変化する項は、Θおよ
びｎ1であり、他の項は固定される。式（２２）の分母
内のｃｏｓΘが記録角度により変化することも注目すべ
きことである。このように、例えば、４×４インチの板
上に、公称Θ0＝１０゜で形成された１００ｍｍのホロ
グラフィ光学要素レンズにおいては、記録角度は、板の
中心から端部までで＋３６．６と−２６．６の間で変化
する。これらの角度の余弦は、 ｃｏｓΘ0＝０．９８ ｃｏｓ（−２６．６）＝０．８９ ｃｏｓ（３６．６）＝０．８ である。
【００９２】もし、ｎ1が正確にｃｏｓΘとともに変化
するように制御されれば、式（２２）の独立変項は、一
定に維持され、設計において選択された効率は維持され
ることになる。図８〜１１および図１２〜１５は、１０
０ｍｍホログラフィ光学要素レンズの設計において描か
れたこれらのパラメータおよび変化する角度Θに基づく
効率の変化を打ち消すためにｎ1を制御することの効果
について示されている。特に、図８および図１２は、マ
スタホログラフィ要素２８が形成されたときの記録角度
Θの範囲とその角度Θの余弦とを示している。図９は、
一定ｎ1値を示し、図１３は、角度Θに対するｎ1ｃｏｓ
Θの値を示している。図１０および図１４は、ｎ1／ｃ
ｏｓΘおよびｎ1ｃｏｓΘ／ｃｏｓΘの値を、それぞれ
Θに対して図示している。また、図１１および図１５
は、記録光の強さをｘ、ｙ方向に、それぞれ図９および
図１３に示す関数に従って変化させたときに構成された
ホログラフィ要素の複製の効率を示している。式（２
２）によって予言したように、記録光の強さがｘ、ｙ方
向に一定に保持されれば、ホログラフィ要素の効率は、
図１１に示すように、ホログラフィ要素の端部に向かっ
て減少またはロールオフする。しかし、光線の強さがｃ
ｏｓΘの変化を補償するように、つまり、図１４に示す
ように、光線の強さｃｏｓΘとの比が一定値となるよう
に調整されれば、ホログラフィ要素の複製の効率も、図
１５に示すように一定となる。
【００９３】ΔｎのｃｏｓΘ調整は、ｃｏｓΘそして指
数変化ｎ1が適宜に変化するときに複製光の強さが変化
する式（２３）によって記述される。これは、ｎ1と記
録エネルギとの関係が、約４０ｍＪ／ｃｍ2の選定され
た作用点において線形であることを仮定する。記録エネ
ルギは、次式で与えられる。 記録エネルギ＝｜Ａ｜2ｃｏｓΘ・Δｔ （２４） ここで、Δｔは、露光時間、｜Ａ｜2は、記録光の最大
強度である。
【００９４】ｎ1と記録エネルギとの関係は、特に、熱
硬化前後のフォトポリマー材料の指数変調を示す図１６
に示す曲線により表される。硬化がされていなければ、
硬化は図１６の曲線に示すように、指数変調ｎ1の膨大
な増加を産み出すことになる。
【００９５】複製ホログラフィ光学要素の伝達特性を、
図１７に示す。熱硬化処理のなされていない複製の伝達
特性は図１６から得られた。指数変化は、図１１の縦座
標に沿って示され、式（２４）により計算された露光エ
ネルギは、図１１の横座標に沿って示されている。逆ビ
ーム断面強度は、式（２３）によって得られ、信号光と
参照光とがマスタレコードを製造する事実によって記述
されたように、角度１０゜で交差させられる軸心振れを
示している。実際には、複製光の経路に、 １／ｃｏｓΘ に比例する伝送特性を有する吸収フィルタを配置するこ
とにより得られる。このようなフィルタは、例えば、強
度をｃｏｓΘに従って変化させる光源にＡｇＨａｌ板を
さらすことにより形成される。現像された板は、伝送特
性 １／ｃｏｓΘ を有するようになる。指数変調ｎ1も、図１７に示され
るようにｃｏｓΘに従って調整される。実質的な目的と
して、複製材料が所望の時間だけ複製光に露光されるこ
とを保証し、最大効率かつ均一な性能を有する複製ホロ
グラフィ要素を製造するために各複製材料に対して伝送
曲線が作成される。
【００９６】上述したことは、ホログラフィ光学要素を
形成するための複製の使用に凝縮される。しかし、ハイ
パス整合フィルタのような光学フィルタもこのプロセス
の恩恵を受けることになり、また、整合フィルタの効率
も少なくとも１０ｄｂ向上されることになる。形成され
るべきフィルタの例としてｆ（ｘ，ｙ）の二乗項が採用
されることにより、フーリエ変換が採用され、ハイパス
周波数応答が第１ローブで開始するように選択される
（さらに高い瀘波は、第２、第３またはそれより高いロ
ーブにより定義される）。パワースペクトラムＰｓは、
次式により与えられる。 Ｐｓ＝｜Ｆ（ｆ（ｘ，ｙ）｜2 （２５） ｘ軸に沿うパワースペクトラムＰｓ（ｘ）は、解析的に
次式で与えられる。 Ｐｓ（ｘ）＝｜ｓｉｎｃｘ｜2 （２６） 式（２６）は、図１８に図示され、第１副ローブが１３
ｄｂ、第２副ローブが１８ｄｂのように下がることを示
している。識別に必要なハイパスフィルタには、第１ロ
ーブが使用されたときには少なくとも１３ｄｂの減少が
あり、周波数通過帯域が高くなれば、減少はますます高
くなる。それに加えて、式（３）から、もしも、フィル
タがＡｇＨａｌを使用して記録されている場合には、吸
収による最大効率が３．６７％と決定され、さらに１４
ｄｂ減少する。上述した複製方法により吸収損失は減少
するが、ハイパスローブの選択による損失がなくなるこ
とはない。フィルタ複製が、ホログラフィ光学要素の製
造において使用されるように機能すれば、フィルタ効率
において少なくとも１０ｄｂ増大し、それに伴う必要レ
ーザパワーの減少が達成されることになる。
【００９７】ガラス板上にＡｇＨａｌ材料を使用して製
造された多重ホログラフィレンズアレイの効率を増大さ
せるために試験が行われた。この多重ホログラフィレン
ズアレイは、２〜３％オーダの効率を有しており、ここ
に開示されている複製プロセスによれば、同じＡｇＨａ
ｌ多重ホログラフィレンズアレイは、指数変調を増大さ
せられてオムニデックスフォトポリマーに伝送され、３
×３および４×４アレイの効率は、質的に顕著な損失を
生ずることなく、２０〜３０％に増大される。
【００９８】ＡｇＨａｌ多重ホログラフィレンズアレイ
は、信号光と参照光との相対角度が１０゜のときに、６
４７ｎｍ（クリプトンレーザを使用）または６３３ｎｍ
（ヘリウムネオンレーザを使用）で製造される。アレイ
は、前述したステップアンドリピート露光方法、すなわ
ち、感光材料が第１位置において露光され、続いて、プ
レートが所定量移動された後に再度露光され、アレイ内
の各位置における移動と再露光とを行う方法により生成
される。
【００９９】図１９に、実験装置８０の概要図を示す。
光源として使用されるアルゴンイオンレーザ８４が青色
光（４８８ｎｍ）を放射するので、オムニデックスフォ
トポリマー８２は、ブルーグリーン領域において感光さ
れる。レーザ光８６は、空間的に瀘波され、拡光され平
行化される。ガラス／ＡｇＨａｌマスタＭＨＬアレイ９
０を設置するために、垂直軸回りに回転可能な１軸が設
けられている。
【０１００】上述したように、この実験で使用されるフ
ォトポリマーは、ブルーグリーン領域においてのみ感光
されるので、赤色光が照明として使用される。フォトポ
リマーは、薄膜防護カバー材料とともに、マイラーシー
ト基板上に供給される。露光のためのフォトポリマーが
準備されると、この防護カバーが剥がされ、フォトポリ
マー／マイラー基板は、フォトポリマーがマスタープレ
ートのＡｇＨａｌ乳剤に面して緊密に接触するようにガ
ラス／ＡｇＨａｌマスタ上に供給される。フォトポリマ
ーシートは、乳剤の間に空間を形成する気泡の混入を回
避するために一端からフォトポリマーシートとマスタプ
レートとが接触するように転がされるローラにより取り
付けられる。ガラス板ＡｇＨａｌマスタフォトポリマー
シートサンドイッチは、レーザ光源に面するガラスとと
もに設置される。そして、そのプレートサンドイッチ
は、レーザ光源にさらされる。露光の後に、フォトポリ
マーは、ＵＶ光源に照射されることにより定着、硬化処
理される。そして、典型的には、小紫外線灯（８００ｕ
ｗ／ｃｍ2）を使用して６〜８分の定着処理が行われ
る。マイラー基板に定着されたフォトポリマーは、ガラ
ス板から剥がされ、効率と光学的質が評価される。
【０１０１】図２０は、増加した複製光学要素８２を再
生し評価するための実験装置１００を示している。この
装置１００は、マスタホログラフィ要素９０が製造され
たときに近い波長６３３ｎｍを有するレーザ光源１０２
が使用される。ここで、明記すべきことは、複製光は単
に複製要素８２を形成するために使用されるので、複製
光の波長は再生光の波長と相違しており、また、同じで
ある必要はない。この評価のために、フォトポリマーレ
コードは、ｘ軸およびｙ軸回りの回転調整（ピッチおよ
びヨー）を行うステージを有する液状ゲート（図示略）
に設置される。ベンチマイクロスコープに取り付けられ
たＣＣＤテレビカメラ１０４は、ホログラフィ光学要素
の光学的質の評価のために焦点合せされた回折パターン
を見るために使用され、Ｊ−１６放射計（図示略）は、
回折の効率を決定する目的で全範囲に亙るパワーを測定
するために使用される。１０ｍｍサーキュラアパーチャ
（図示略）は、各多重ホログラフィレンズアレイの複製
を評価するためにレーザ光の前に配置される。ホログラ
フィ光学要素８２のステージは、最良のレンズ特性が得
られたことが観察されるまで調整され、その後、１次回
折光のパワーが測定される。
【０１０２】最初の複製露光は、直径３０ｍｍでプレー
ト（フォトポリマー媒体）に垂直に並んだ比較的高いパ
ワー密度（１０ｍｗ／ｃｍ2）のレーザ光を使用して、
約９４ｃｍ2の範囲に亙って形成される。最大回折効率
における再生角度は、最良の回折パターンが発生したと
きのものと相違して達成されることが判る。
【０１０３】その後の試験において、マスタプレートと
同じ角度に設定された複製光の投射角度で異なるエネル
ギにおいて多くの露光が形成され。再生においては、最
良の光学的性能を奏する角度は、最良の回折効率にきわ
めてよく一致することが判る。複製は、最初にドライに
（すなわち、液状ゲートを通すことなく）再生される。
これによれば、回折効率がオリジナルマスタよりも約１
オーダ大きくなる反面、その光学的質は、それほど良好
ではない。オムニデックスフォトポリマーによる複製
は、表面的な現象であって、フォトポリマーが整合液に
浸されると消えてしまうと考えられる。しかし、オムニ
デックスフォトポリマーが屈折率整合液状ゲートにおい
て再生されると、フォトポリマーの光学的質は、マスタ
多重ホログラフィレンズアレイと区別が付かないほど改
良され、しかもその効率は高い状態に維持される。これ
により、その記録は媒体内にあり、単に表面の起伏に依
るものではないことが判る。しかしながら、最良の性能
を得るための再生角度および回折効率は、プレートごと
に一致しない変化を示している。フォトポリマーのマイ
ラー基板は、幾らかの複屈折を示し、再生条件および品
質に影響する厚さも変化する。
【０１０４】図１１によれば、複製プロセスにおける平
行レーザ光の直径は、マスタ多重ホログラフィレンズア
レイの全アパーチャを複製するために１００ｍｍまで増
加される。より大きな光線直径により達成可能な最大強
度は、約２．５ｍｗ／ｃｍ2である。このことから、複
製光がマスタプレートに対して垂直なときに、フォトポ
リマーの複製は、妥協点を見出し易くし、良好な光学的
特性と回折効率とを達成し易くするように、再生角度の
ためのより広いレンジを有していることが判る。複製光
の角度がマスタのもともとの製造角度に一致するように
調整されたとき、再生角度は、良好な回折効率のための
狭い受入レンジを示し、良好な光学特性のための角度は
一致しない。したがって、大きな直径の複製の全ては、
複製光に垂直に形成される。
【０１０５】複製は、２．７％効率の３×３マスタおよ
びは１．２％効率の４×４マスタから構成される。２．
５ｍｗ／ｃｍ2での１０分と２０分の露光、および、
１．２ｍｗ／ｃｍ2での２０分と４０分の露光が、３〜
６分のＵＶ定着時間で、全硬化を確保するために６分ご
とにプレートの１／３を覆い、硬化プロセスにおいて使
用されるランプ面に突き付けられたプレートを使用して
なされる。最大効率は、３×３多重ホログラフィ光学要
素においては２２％から３１％の範囲、４×４多重ホロ
グラフィ光学要素においては２２．７％から２４．３％
の範囲にある。この結果は、図２１〜２４の曲線および
棒グラフに要約されている。
【０１０６】さらに詳細にいうと、図２１と２２は、複
製ホログラフィ要素の効率を、記録光の角度がそれぞれ
０゜と１０゜の場合の記録エネルギの関数として示して
いる。これらの条件では、レンズのエアリーパターンを
最適化しようとしなくても、最大効率を得るための配列
が構成される。これらのデータから、最高効率は、複製
光が記録面に対して垂直であるときに得られることが判
る。この垂直光条件は、最良のように見えるけれども、
軸心振れ複製には、効率の制御がロールオフするのと同
様の高次の減少のような利点がある。
【０１０７】図２３と２４は、垂直光条件における広域
（直径１００ｍｍ）３×３および４×４ＭＨＬのデータ
を棒グラフにより示している。図２３は、ｆ／４０にお
いてホログラフィ光学要素が良好なエアリパターンに調
整されたときの２７．５％の最大効率に比較して、低エ
アリパターンで３８％の高い最大効率を示している。棒
状データは、良好なエアリパターン記録の２８％効率が
１９９０ｍｊ／ｃｍ2の露光における３２％の最大効率
に近付くことを示している。もし、式（２２）を使用す
ることによりフォトポリマーの効率を決定するとすれ
ば、同様の効率に従う多数の露光を得ることができる。
データが少ない場合は、図２４に示すように、４×４Ｈ
ＯＥにおいては、両ケースにおいて効率が２０数％の低
い範囲に維持される。増えたホログラフィ光学要素の効
率は、具体的かつ反復可能であることはいうまでもな
い。
【０１０８】したがって、ここに開示されている発明が
前記目的を達成するために十分に計算され、当業者によ
り案出される数多くの改造および具体例を評価し、この
発明の意図および適用範囲内で、添付したクレームがそ
れら全ての改造および具体例をカバーするものであるこ
とは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】マスタホログラフィ要素を形成するシステムの
概要図である。
【図２】図１のシステムの部分的拡大図である。
【図３】使用されまたは再生されるマスタホログラフィ
要素への照射を示す概要図である。
【図４】マスタホログラフィ要素の複製を製造するシス
テムの概要図である。
【図５】図４のシステムの部分的拡大図である。
【図６】マスタホログラフィ要素とそれから形成される
複製を外形に示し、複製の位相格子が、複製光およびマ
スタホログラフィ要素の吸収格子により如何にして形成
されるかを示した図である。
【図７】薄い複製ホログラフィ要素において、複製の位
相格子に従う複製ホログラフィ要素の０次および１次出
力光の効率を変化を示す図である。
【図８】断面に亙って一定振幅を有する記録光が複製ホ
ログラフィ要素を形成するために図４に示すシステムに
おいて使用されるときの興味深いパラメータを示す図で
ある。
【図９】図９と同様のパラメータを示す図である。
【図１０】図９と同様のパラメータを示す図である。
【図１１】図９と同様のパラメータを示す図である。
【図１２】断面に亙る記録光の振幅が特定の様式で変化
した場合の興味深いパラメータを示す図である。
【図１３】図１２と同様のパラメータを示す図である。
【図１４】図１２と同様のパラメータを示す図である。
【図１５】図１２と同様のパラメータを示す図である。
【図１６】複製の硬化前後における複製ホログラフィ要
素の指数変調の変化の様子を記録光のエネルギの関数と
して表した図である。
【図１７】複製設計のための伝送関数を示す図である。
【図１８】図４のシステムにおいて形成される整合フィ
ルタのパワースペクトラムを示す図である。
【図１９】この発明に関連して複製ホログラフィ要素を
製造するために使用される実験装置を示す概要図であ
る。
【図２０】複製ホログラフィ要素を評価するために使用
される実験装置を示す概要図である。
【図２１】複製光が複製ホログラフィ要素の垂線に対し
て、０゜の角度をなす場合に、複製光のエネルギの関数
として複製ホログラフィ要素の効率が変化する様子を示
す図である。
【図２２】複製光が複製ホログラフィ要素の垂線に対し
て、１０゜の角度をなす場合に、複製光のエネルギの関
数として複製ホログラフィ要素の効率が変化する様子を
示す図である。
【図２３】図２１のデータを棒グラフ状に表した図であ
る。
【図２４】図２２のデータを棒グラフ状に表した図であ
る。
【符号の説明】
１０ システム １２ レーザ １４ レーザ光 １６ 分光器 ２０ 参照光 ２２ 信号光 ２４ 調整手段 ２６ 可視吸収フィルタ ２８ 記録媒体 ３０ａ・３０ｂ・３０ｃ ミラー ３２ 拡光手段 ３４ 平行化レンズ ３６ レンズ ４０ 出力拡散光 ４４ 平行光 ４６ 出力光（複製光） ５０ システム ５４ レーザ ５６ 出力光 ６２・６４ レンズ ６６ ピンホール ７０ フィルタ ７２ 位相記録媒体 ８０ 実験装置 ８２ オムニデックスフォトポリマー ８４ アルゴンイオンレーザ ８６ レーザ光 ９０ ガラス／ＡｇＨａｌマスタＭＨＬアレイ １００ 実験装置 １０２ レーザ光源 １０４ ＣＣＤテレビカメラ

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多重ホログラフィ要素の製造方法であっ
    て、 マスタ多重ホログラフィ要素に亙る所定の屈折率パター
    ンを生成する吸収格子パターンを有するマスタ多重ホロ
    グラフィ要素を形成し、 マスタ多重ホログラフィ要素をフォトポリマー層で被覆
    し、 記録光をマスタ多重ホログラフィ要素を透過させてフォ
    トポリマー層に指向させ、 マスタ多重ホログラフィ要素の吸収格子パターンが記録
    光の振幅を調整し、調整された記録光が、前記フォトポ
    リマー層に亙って所定の屈折率パターンを生成するモノ
    マーパターン内に、フォトポリマー層のモノマーを形成
    し、 多重ホログラフィ要素の複製を形成するために前記モノ
    マーパターン内にフォトポリマー層のモノマーを定着
    し、 マスタ多重ホログラフィ要素からフォトポリマー層を取
    り除く方法。
  2. 【請求項２】 請求項１に係る方法であって、 マスタ多重ホログラフィ要素を形成する工程が、（ｉ）
    光学記録媒体に参照光を照射する工程と、（ｉｉ）参照
    光に対して角度Θをなして記録媒体に光源から信号光を
    照射する工程と、（ｉｉｉ）信号光を記録媒体の多数の
    位置に指向させるために、前記光源を、記録媒体に対し
    て相対的に、多数位置に移動させる工程とを具備し、 参照光および信号光が、光学記録媒体からマスタ多重ホ
    ログラフィ要素を形成するために多数位置において干渉
    し、信号光が指向される記録媒体上の位置の所定の関数
    として角度Θが変化し、マスタ多重ホログラフィ要素が
    前記所定の関数に従うΘの値に関係しており、 記録光をマスタ多重ホログラフィ要素に指向され透過す
    る工程が、ＡCをマスタ多重ホログラフィ要素上の任意
    の定点における記録光の振幅とし、Ａをマスタホログラ
    フィ要素上の記録光の最大振幅とし、Θを前記所定の関
    数に従ってマスタホログラフィ要素上の前記定点に関す
    るΘ値として、マスタ多重ホログラフィ要素に亙る記録
    光の振幅断面を、式｜ＡC｜2＝｜Ａ｜2ｃｏｓΘに従っ
    て変化させる工程を有している方法。
  3. 【請求項３】 請求項１に係る方法であって、 指向させる工程が、複製ホログラフィ要素をその全体に
    亙って一定効率となるように形成するためにマスタ多重
    ホログラフィ要素に亙る記録光の振幅を変化させる工程
    を具備している方法。
  4. 【請求項４】 請求項３に係る方法であって、 形成する工程が、 ｉ）光学記録媒体に参照光を照射する工程と、 ｉｉ）参照光に対して角度Θをなして記録媒体に光源か
    ら信号光を照射する工程と、 ｉｉｉ）信号光を記録媒体上の多数位置に指向させるた
    めに、光源を記録媒体に対して相対的に移動させる工程
    とを具備し、 参照光および信号光が、光学記録媒体からマスタ多重ホ
    ログラフィ要素を形成するために多数位置において干渉
    し、信号光が指向される記録媒体上の位置の所定の関数
    として角度Θが変化し、マスタ多重ホログラフィ要素が
    前記所定の関数に従うΘの値に関係しており、 ｎをその任意定点における複製ホログラフィ要素の屈折
    率とし、Θを記録光の進行方向に複製ホログラフィ要素
    の前記任意定点と並ぶマスタホログラフィ要素上の点に
    関するΘの値として、変化させる工程が、比Δｎ／ｃｏ
    ｓΘを、マスタホログラフィ要素の全幅に亙って一定に
    維持するために、記録光の振幅を変化させる工程を具備
    している方法。
  5. 【請求項５】 請求項１に係る方法であって、 被覆する工程が、フォトポリマーフィルムを多重ホログ
    ラフィ要素上に注ぐ工程と、 そのフォトポリマーフィルムを多重ホログラフィ要素上
    で硬化させる工程とを具備している方法。
  6. 【請求項６】 請求項１に係る方法であって、被覆する
    工程が、多重ホログラフィ要素上に、フォトポリマーの
    硬化層を伸ばす工程を具備している方法。
  7. 【請求項７】 請求項１に係る方法であって、 指向させる工程が、 記録光が出力光を形成するフォトポリマーに記録光を透
    過させる工程と、 出力光の強さを監視する工程と、 出力光の強さが所定のレベルに達したときに指向させる
    工程を終わらせる工程とを具備している方法。
  8. 【請求項８】 多重ホログラフィ要素を製造するシステ
    ムであって、 マスタ多重ホログラフィ要素に亙って所定の屈折率パタ
    ーンを形成する吸収格子パターンを有するマスタ多重ホ
    ログラフィ要素と、 マスタ多重ホログラフィ要素に被覆されるフォトポリマ
    ー層と、 マスタ多重ホログラフィ要素を透過させてフォトポリマ
    ー層に記録光を指向させる手段とを具備し、 マスタ多重ホログラフィ要素の吸収格子パターンが記録
    光の振幅を調整し、調整された記録光が、前記フォトポ
    リマー層に亙って所定の屈折率パターンを生成するモノ
    マーパターン内に、フォトポリマー層のモノマーを形成
    するシステム。
  9. 【請求項９】 請求項８に係るシステムであって、 参照光が光学記録媒体に照射され、信号光が光源から参
    照光に対して角度Θをなして記録媒体に照射され、記録
    媒体上の多数位置に信号光を指向させるために光源が記
    録媒体に対して複数の位置に相対的に移動され、参照光
    および信号光が、光学記録媒体からマスタ多重ホログラ
    フィ要素を形成するように前記多数位置において干渉
    し、角度Θが信号光が指向される記録媒体上の位置の所
    定の関数として変化し、マスタ多重ホログラフィ要素の
    各位置が前記関数に従うΘの値に関係するプロセスによ
    り、マスタホログラフィ要素が形成され、 ＡCをマスタ多重ホログラフィ要素上の任意の定点にお
    ける記録光の振幅とし、Ａをマスタホログラフィ要素上
    の記録光の最大振幅とし、Θを前記所定の関数に従って
    マスタホログラフィ要素上の前記定点に関するΘ値とし
    て、記録光の振幅を変化させる手段が、その振幅を、式
    ｜ＡC｜2＝｜Ａ｜2ｃｏｓΘに従って変化させる手段を
    具備しているシステム。
  10. 【請求項１０】 請求項８に係るシステムにおいて、 参照光が光学記録媒体に照射され、信号光が光源から参
    照光に対して角度Θをなして記録媒体に照射され、記録
    媒体上の多数位置に信号光を指向させるために光源が記
    録媒体に対して複数の位置に相対的に移動され、参照光
    および信号光が、光学記録媒体からマスタ多重ホログラ
    フィ要素を形成するように前記多数位置において干渉
    し、角度Θが信号光が指向される記録媒体上の位置の所
    定の関数として変化し、マスタ多重ホログラフィ要素の
    各位置が前記関数に従うΘの値に関係するプロセスによ
    り、マスタホログラフィ要素が形成され、 ｎをその任意定点における複製ホログラフィ要素の屈折
    率とし、Θを記録光の進行方向に複製ホログラフィ要素
    の前記任意定点と並ぶマスタホログラフィ要素上の点に
    関するΘの値として、記録光の振幅を変化させる手段
    が、比Δｎ／ｃｏｓΘを、マスタホログラフィ要素の全
    幅に亙って一定に維持するように、前記振幅を変化させ
    る手段を具備しているシステム。
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