JPS62501655A - ホログラムのフレア低減 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 ホログラムのフレア低減 本発明は、一般にホログラフィ−に関し、特に、望ましくないフレア効果を排除 する又はできる限シ少なくすることによシホログラムを改善することに関する。

２、従来技術の説明 軍用、商用共に現代の航空機においては、パイロットが外界を見ている間に／ぐ イロットに何らかの情報を明瞭に妨害なく提供することが重要である。ヘッドア ップディスプレイ（ＨＵＤ）はこの目的のために開発され、関連目盛、英数字、 記号、射撃照準用十字線（戦闘機の場合〕及びその他の情報をパイロットの前方 視界に重ね合わせて表示する。従来のＨＵＤの構成では、情報表示は高輝度陰極 線管上に発生され、パイロットと航空機の風防との間に配置される透明コンバイ ナスクリーン、通常は部分銀被覆ミラーにリレーレンズ系を介して投映される。

コンバイナはコンバイナ及び風防を介して外界を妨害なくパイロットに表示する 一方、投映像をパイロ、トの目に反射する。

ヘラドアラグディスプレイ用として最近開発されたあるコンバイナは投映像を反 射するためのホログラフィ−フィルムを含む。このフィルムは、ホログラフィ− ・フリンジ・ノｆターンを記録するためにホログラフィ−プロセスによシ露光さ れた１枚又は複数枚の光反応性ゼラチンの層から構成される。ホログラフィ−フ ィルムは部分銀被覆ミラーよシ反射が良く、透視能力も高い。

反射ホログラムを製造するとき、ガラス基板上の光反応性ゼラチンの薄い層はゼ ラチン層と交差する逆方向の同相レーザービームにさらされる。交差ビームは、 ゼラチンの屈折率の正弦変調としてゼラチンに記録される干渉パターンを形成す る。屈折率の変調に対応するホログラフィ−・フリンジ・パターンはホログラム を規定する。フリンジは２本のレーデ−ビームの成す角度を三等分する線と平行 である。二等分線がゼラチンの表面と平行である場合、フリンジは表面と平行で ある。二等分線が表面に対して鋭角を成す場合は、フリンジは傾斜する。

透過ホログラムは同じ側からゼラチンに向けられたレーザービームにより形成さ れる。ビームの二等分線がゼラチンの表面に対して垂直である場合、フリンジも 表面に垂直である。

通常はゼロ度のフリンジ、すなわち、ゼラチンの表面と平行なフリンジを有する ホログラムを構成することが望−ましい。しかしながら、場合によっては設計上 の拘束によシその構成が妨げられる。その場合、フリンジは表面と交差し、傾斜 フリンジ・ノｆターンを形成スる。傾斜フリンジ・ホログラムに関する１つの問 題は、ホログラムが透過ホログラムによシ発生される回折に類似する余分の回折 像を発生することである。

余分の回折を「７レア」と呼ぶ。余分の回折の原因は表面効果である。ボリュー ムホログラフィ−・フリンジにより形成される所°望のホログラムはある角度を 成してアライメントされ、ホログラフィ−材料の表面と交差して、表面に沿って 薄い位相回折格子を形成する。

この表面効果は、屈折率整合により排除することができる表面変形効果とは全く 異なシ、また、記録中にホログラム構成システムの構成要素を選択的に移動する ことにより除去できる表面反射フレアとも全く異なる（米国特許第４，４５６， ３２８号：第４，４５８，９７７号及び第４，４５８，９７８号を参照ン。その 文献に記載される、短縮波長、たとえば４８８０Ｘｖ、５１４５Ｊでホログラフ ィ−露光を実施する手順は傾斜フリンジ・フレアに対して同一の効果を有するが 、その結果を達成するとは認められなかった。ゼロ度ホログラムは、フリンジが ゼラチンの表面と交差しないので、フレア効果を受けない。

フレアの１つの結果は飛行場の滑走路の照明からのビームなどの光スポットの回 折でアク、これはホログラフィ−コンバイナを介して観察される。条件によって は、特に夜間の着陸においては、滑走路の照明からの７レアにより一９イロ、ト の視界の大部分はおおわれてしまう。

ホログラフィ−フィルムは、さらに、入射ｖ　−ｆ−ビームで起こるような有害 な光にさらされることから目を保護するために設計されるバイザーにおいても使 用されている。パイデーに組込まれるホログラフィ−要素は入射レーデ−光を回 折し、再び視野の外へ送ル出す。ホログラムを発生するために使用される光を適 切に調整することにより（角度、波長など）、ホログラムの反射率／透過率の度 合を選択的に設定することができ、ユーザーの目を入射有害光ビームから保護す るために所定の波長に対して全反射円錐を形成することができる。有害光波長が 目に達しないように有害光波長をある角度で回折することに関してホログラムは ほぼ１００％の効率であることが不可欠である。そうでないと、レーザービーム のようにきわめて強いビームでは、適切に回折されない光がユーザーの目を非常 に傷めてしまう、不適正な回折の原因はフレア効果であると考えられる。

前述のように、傾斜フリンジ・ホログラムにおけるフレアの原因は表面効果であ ゐ。ゼラチン層の表面で屈折率が周期的に変化すると、表面は平坦外位相回折格 子として作用する０回折格子は入射光ビームを、入射光ビームに対して等しいが 逆の角度で回折される２本のビームに分割する。それらのビームは〆リエームホ ログラムによシ発生される反射ビームとは異なる。

従って、−次ビームが反射されても、ホログラムを介して観察される個々の光の 点は２本の一次回折ビームを発生するル−ザー目保護装置においては、ホログる 。その他の何れかの方向からホログラムに当たるレーザービームはフレア効果の 結果として目に向けられることがあり、すなわち、フレア点の１つが保護円錐の 中に入ってしまい、ユーザーの目を傷める可能性もある。本発明はそれらの望ま しくないフレア点を排除することを目的とする。

発明の概要 本発明は、傾斜・フリンジ・ホログラムにおいて前述の表面効果によシ発生する フレアを排除する又は実質的に減少させる方法に関する。その方法はゼラチン記 録媒体の表面でその感度を徐々に又は累進的に低下させることによシ、「ノーー ド」な、すなわち高コントラストのホログラフィ−フリンジを排除することを含 む。

本発明によるフレアを低減する１つの方法は、表面層外面の感光性材料と反応し てその面を硬化させ且つ感度を低下させるガス又は蒸気の短時間の吹付けによっ て表面層の感度を化学的に低下させることを伴う。

ガス又は蒸気はゼラチン層のキリ、−ムの中へ拡散し、徐々に高くなる感度の勾 配を形成する。光反応性層がニクロム酸ゼラチンである場合（たとえば位相ホロ ググン化銀層（たとえは振幅ホログラム）に対しては硫化水素が有効である。こ のような手順はゼラチン層の外面、すなわち基板から遠い方の表面に最も容易に 適用される。しかしながら、先に内面であった面、すなわち基板に隣接する面が 外面となり、外面は内面となるように１ゼラチン材料の新しい基板への転質を可 能にするグル転出方法が開発されている。その場合、先に内面であった面を変質 させるために化学処理を繰返し実施することができるであろう。この方法は、高 効率ホログラムが必要とされる場合及びレーデ−目保護装置におけるように表面 回折格子による少量の回折が問題となる場合に特に有用である。

本発明によるフレアを低減する好ましい方法は、干渉光露光の前又は後に、光の 吸収率が高く、従って材料にごく短い距離しか浸透しないような波長の非干渉性 光源によってゼラチンの両面を光学的に露光することにより、ゼラチン表面にお けるフリンジ変調を低減することを伴う。光は記録材料の利用可能な光反応性領 域を使用し尽くすことによυ、材料の高コントラスト・フリンジを記録する能力 を低下させる（露光前）か又は先に記録されたフリンジのコントラス）ｋ低下さ せる（露光後）。浸透する光は吸光度勾配を形成するため、記録媒体の感度はそ のように露光された表面に向かって徐々に低下する。ゼラチン層に染料を添加す ることによシ吸光度をさらに高めても良い。ニクロム酸ゼラチンの例では゛、適 切な波長（たとえば３６６０Ｘ）を選択するならば染料はニクロム酸塩そのもの であっても良い。このような手順の結果、感度は深さの関数として変化するので 、ゼラチン層の表面で高コントラストホロダラフイーフランジが全て排除される 一方、ゼラチン層の内部の高コントラストホログラフィ−フランジは維持される 。

本発明による傾斜フランジホログラムにおいてフレアを低減する別の方法は、各 層が異なる感光度を有する、ニクロム酸ゼラチンなどの感光性材料の複数の層を 設けることを伴う。従って、記録媒体の感光度を層の間で拡散が起こるか否かに 従って、段階的に又は連続的に深さの関数として増加させることができる。

この方法によれば、所望の効果を達成するための層の数は２枚と少なくても、ま た、９枚以上と多くても良い。複数の層を使用することによρ、フリンジは記録 媒体の表面に向かって徐々にぶれる（コントラストの低下）か又はそれぞれの層 の中で徐々にコントラストの低くなる一連のフリンジが記録媒体の表面に向かっ て進んで行く。いずれの場合においても、結果として発生する余分の回折は単一 の高コントラスト・フリンジの場合に現われると思われる回折より少ない。

多層技術において所望の感度低下効果を別の手ＨＲによｐ得ても良い。

第１の手順は各層を同一の材料でコーティングすることを伴うが、各層がコーテ ィングされた後、全てのコーティング層は非干渉性光にさらされる。このような 露光は干渉性光に対する感度を露光時間の関数として低下させる。従って、第１ のコーティング層（基板に隣接する〕は干渉性光に対して最低の感度を有する： 次の層は光に対して次に低い感度を有し、後も同様である。この手順は媒体の内 面で発生するフレアのみを低減し、外面で発生するフレアは排除しない。従って 、その有用性は限られているので、好ましくない。

第２の手順は付加層が追加されるたびに層の感度を低下させるために熱を使用す ることを伴う。これは＠１の手順に関して説明したのと同じ結果を生じ、同じ制 限を受けるものと考えられる。

必要に応じて、上述の２つの手順における外面を前述の化学的感度低下刃法に従 って処理することにより外面で発生するフレアを排除することができるであろう 。

好ましい手順によシ材料の両面で改善が得られ、その手順は各層の固有の感光度 を変化させることを伴う、これを達成する１つの方法は各層の増感剤、たとえば ニクロム酸ゼラチンではニクロム酸塩イオンの濃度又はハロゲン化銀では粒子の 大きさを変化させるも複数の段階感度を提供する。第４の手順は層の間の拡散を 可能にし、従って、感度は連続的に変化する。たとえば、この第４の手順を利用 する３層システムにおいては、内側と外側の層は本来感光度を有しておらず、中 心の感光性層からの増感剤の拡散により幾分かの感光度を得るのみであると考え られる。

本発明の実施に当たり採用しうる様々な方法は、全て、感光性媒体の感度を深さ の関数として変化させるものであるので、媒体に記録された高コントラスト・ホ ログラフィ−・フリンジに特に限定されたものではない。フリンジの高コントラ スト末端部は、記録媒体の内部に記録された所望のゴリーームホログラムとは異 なるように光を回折する薄い表面回折格子を形成すると考えられる。薄い表面回 折格子は約０．２ミクロンの厚さで有効である。従って、フリンジの縁部が記録 媒体の表面から０．１ミクロンを越える深さにわたりぶれ状態にされるならば、 望ましくない余分の回折の輝度は実質的に低下されるであろう。従って、場合に よって、本発明の方法で処理されたホログラフィ−・フィルムを採用するＨＵＤ コンバイナ又はレーデ−°目保護バイデーの有効度は、薄い表面回折格子に起因 する望ましくないフレア効果が実質的に低減される又は排除されるために改善さ れる。本発明は、軸外れ反射装置として作用する又はホログラフィ−パワーを有 する（すなわち、ホログラフィ−要素の有効形状がガラス基板の湾曲と一致しな い場合）ボ１７．−ム位相ホログラムのいずれについても有用である。

従って、本発明の目的は、改良されたホログラムを提供すること、フレア効果の ないホログラムを提供すること及びフレアのないホログラムを製造する方法を提 供することである。

本発明の別の目的は、改良されたホログラフィ一本発明の−さらに別の目的は、 感光性ホログラフィ−記録媒体の層を基板に付着する工程と、該層の表面領域に 隣接して感光度を低下させるために層を処理する工程と、傾斜フリンジ・パター ンを記録するために記録媒体を干渉性光にさらす工程とから成る表面効果によシ 発生する傾斜フリンジ・ホログラムにおケル余分の回折を低減又は排除する方法 を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、基板と、該基板の上に載置されるホログラフィ−記 録媒体の層であって、該層には傾斜フリンジ・パターンが記録されているものと を具備し、媒体の表面領域に隣接するフリンジ・パターンはホログラフィ−媒体 の内部のフリンジ・パターンよシコントラストが実質的に低下される傾斜フリン ジ・ホログラムを提供することである。

本発明のこれらの目的及びその他の目的と特徴は以上の及び以下の明細書と、請 求の範囲と、図面とを含む開示の中で明白である。

図面の簡単な説明 第１（４）図及び第１　（Ｂ）図は、それぞれ、傾斜フリンジ・ホログラムの概 略的な横断面図及びそれと関連する表面位相回折格子の機能効果を表わす概略的 な側面図； 第２図は、再生動作モードにある傾斜フリンジ反射ホログラムの概略的な横断面 図： 第３（４）図及び第３（Ｂ）図は、それぞれ、本発明による１つの特定の方法を 示すホログラフィ−記録構造の概略・釣力横断１面図及、びその結果書られる感 度分布を表わすグラフ； 第４（４）図及び第４（Ｂ）図は、それぞれ、本発明による第２の方法を示すホ ログラフィ−記録構造の概略的な横断面図及びその結果書られる感度分布を表わ すグラフ； 第５ＣＡ）図及び第５（Ｂ）図は、それぞれ、本発明によるさらに別の方法を示 すホログラフィ−記録構造の概略的な横断面図及びその結果書られる感度分布を 表わすグラフ； 第６（Ａ）図及び第６（Ｂ）図は、それぞれ、本発明によるさらに別の方法を示 すホログラフィ−記録構造の概略的な横断面図及びその結果書られる感度分布を 表わすグラ７：及び 第７（Ａ）図及び第７（Ｂ）図は、それぞれ、本発明による別の方法を示すホロ グラフィ−記録構造の概略的な横断面図及びその結果書られる感度分布を表わす グラ典型的な傾斜フリンジ・ホログラムが第１（４）図に示されている。ホログ ラフィ−記録媒体１の屈折率はそのぎり−−ムを通じて正弦変化し、フリン−） ２は最大（又は最小）屈折率の領域を表わし、フリンジ２の間の領域は最小（又 は最大〕屈折率の領域である。ホログラムをホログラム構成ビームの波長よシは るかに小さい厚さを有する複数枚の薄い、重ね合わされたシー）、？Ａ、３Ｂ、 ３Ｃ等の集合体として見た場合、記録媒体１０表面にすぐ隣接する薄いシート３ Ａは第１（Ｂ）図に示される位相回折格子として作用することがわかるであろう ０回折格子の低い領域４は低い屈折率を有し、隆起領域５は高い屈折率を有する 。記録媒体１の表面領域の薄い回折格子は第２図に示されるように余分の回折光 線を発生する。

理論上、傾斜フリンジ２を有する反射がリーームホログラムは、たとえば、入射 光の９０チを所定の方向へ反射し、残る１０チを直接ホログラムを通して透しか しながら、記録媒体１の表面領域の薄い位相回折格子は、透過光を理論上の透過 経路６とは方向の異なる２本の別個のビーム７Ａ及び７Ｂに分割させる。それら の余分の回折ビームは、１つの像が２つの別々の像に見える状態である「フレア 」を発生することによシ、ホログラムによシ形成される像の質を劣化させ、さら に、その結果、光ビームは光が望まれない領域にまで送られてしまう。第２の問 題は特にレーザー目保護装置において重大である。

フレア効果により発生される余分の回折ビームの強さは、薄い表面回折格子の有 効厚さに、ホログラムの最大屈折率と最小屈折率の差であるデルタｎを掛けたも のに等しい量の二乗に比例する。従って、デルタｎ又は有効厚さのいずれかの変 数を小さくすることによシ、理論上は回折ビームの強さを低下させることができ る。ゼラチン層の厚さを調整するのは困難である解決方法ではない。デルタｎを 調整することはできるが、それをホログラム全体を通して小さくすれば、ホログ ラムの効率が低下する。特にレーザー目保護に適用する場合は効率の高いホログ ラムが必要である。本発明は、ゼラチン層の表面領域においてのみ高いフリンジ ・コントラストをなくシ、ゼラチン層の残り部分についてはデルタｎを有効な値 に維持することによシ表面位相回折格子効果を除去する。

本発明は、記録媒体の表面領域に沿った漸次界面境界がそれらの領域の回折力を 低下させるという理論に基づいている。漸次界面は複数枚の薄い、重ね合わされ たシートの集合体として見ることができ、各シートの最小屈折率と最大屈折率と の差は媒体の表面に向かって徐々に小さくなる。たとえば、？リエームホログラ ムにおける屈折率の差が０．１であったとすると、表面領域の最も内側の薄いシ ートの屈折率差は０．０９であり、次に外側の薄いシートの屈折率差は０．０８ となり、その後もこれに従って減少し、最も外側の薄いシートの屈折率差はゼロ であると考えられる。この場合、フレア効果によシ発生される余分の回折ビーム は、個々の薄いシートによシ得られる強さの和に等しい強さを有する。強さは、 ■〜Δｎｔ と定義することができる： 式中、 ■は強さ、 Δｎは薄いシートの最小屈折率と最大屈折率との差、゛及び ｔは薄いシートの厚さであるが、Δｎを小さくした薄いシートにより発生される 余分の回折ビームは、？リーーム・ホログラムのΔｎに等しい均一なΔｎを有す る表面領域により発生されるビームの強さよｐはるかに小さい強さを有すること が容易にわかるであろう。従って、漸次境界概念は余分の回折ビームの強さを重 大ではなくなるレベルまで減少させる。

本発明の範囲内で漸次境界概念を様々な方法により実現することができる。

第３（４）図は、ガラス板であっても良い支持材料１４に塗布されるホログラフ ィ−記録媒体、通常はニクロム酸ゼラチンの層１２から成るホログラフィ−構造 ノ０の一部を概略的に示す。第３（Ａ）図は層１２が矢印１６によシ表わされる ガス又は蒸気の短時間の吹付けにより処理されることを示す。このガス又は蒸気 は上面１８の感光層１２と反応し、層１２の中へある限定された範囲まで徐々に 拡散する。

ある実施例においては、ニクロム酸ゼラチン溶液（２０ｍモルニクロム酸塩−８ ％ゼラチン）の０．０１０インチの層１２が基板１４上に塗布される。それは５ ℃でグル化し、部分的に乾燥される。大気圧に近いアセトアルデヒド蒸気の短時 間の吹付け（〈１０秒）をグル全体に行なう。ニクロム酸塩の外側の層はアルデ ヒドにより減少し、その感光性を失なう。短時間、蒸気に当てる間に、アルデヒ ドはグルの内部にごくわずかに拡散する。第３（Ｂ）図は、上述の処理により得 られる層１２の感度分布を示す。上面１８において、感度はほぼゼロであシ、層 １２の厚さが増すに従って、通常の未処理時感度に対応するレベルに達するまで 高くなる。

上述の手順は外面１８で、程度は低くなるがアルデヒドが浸透する深さまでフリ ンジ・コントラストを低減するにすぎない。両面でフレア低減を得るために、ゼ ラチン層１２を取除き、裏返し、別の基板の既に処理された表面層１８に取付け ることができるように、ゼラチン層１２を基板１４に離脱自在に塗布することが できる。次に、新たに露出された表面の感度をなくすために、第３（Ａ）図のプ ロセヌを繰返して新たにアルデヒド蒸気に当てる。あるいは、両面で７レア低減 を得るために、以下に第５囚図及び第５（Ｂ）図を参照して説明する多層技術に 従って製造されるホログラムの外面にガス処理手順を適用することができる。

グル転質のための適切な方法は、離型剤を軽く塗布した基板に層１２を塗布する ものでちゃ、転質は、ゼラチンをＮｏｒｌａｎｄ　１６　（紫外線によシ硬化さ れる）などの光学接着剤によシ第２の基板に接着し、次にゼラチンを第１の基板 からゆるやかに引剥がすことにより行なわれる。別の方法は、硬化のために紫外 線を必要とせず、従って、ゼラチンと紫外線との反応の可能性のないＥｐｏｔｅ ｃｈ　３０２−３などの熱硬化エポキシ樹脂を使用するものである。さらに別の グル転質方法は、ガラス基板に付着させた部分的に硬化したＮｏｒｌａｎｄ　１ ６　にゼラチンを塗布することを含む。次に、数分間７０〜８０℃に加熱するこ とによりゼラチンをＮｏｒｌａｎｄ　６１から引離すことができる。

第４囚図は、ガラス板などの支持材料２４に塗布されるホログラフィ−記録媒体 、通常はニクロム酸ゼラチンの層２２から成るホログラフィ−構造２０の一部を 概略的に示す。第４（Ａ）図は層２２が矢印２６．２８によシ示されるように非 干渉性光に光学的にさらされることを示す。光は構造２０の両側の１対の非干渉 性光源から発生し、矢印２８により示されるように下側からの光はガラス板２４ を通して内部構造２９に達する。非干渉性光の波長は光が材料２２にごくわずか な距離だけ貫入するように選択される。材料の光吸収率を高めるために層２２に 染料（図示せず〕を含めても良い。

ある実施例においては、ニクロム酸ゼラチン層（１ｃｎＰ当た。９３Ｘ１０　の ニクロム酸塩分子を合有する約１４ミクロンの厚さ〕は両側でフィルタ付水銀ア ークランプからの光にさらされる。この非干渉性光への露出は層２２を５１４５ オングストロームの干渉性ホログラム構成ビームにさらす前又はさらした後に行 なわれば良い。非干渉性照明は２００ｏ〜５ｏｏｏオングストロームの範囲内、 好ましくは３６６０オングストロームとし且つ１ｄ当たカフ０から４２０ミリジ ユールの範囲内とすることができる。３６６０オングストロームのときの層の吸 光度は５．２であフ、５１４５オングストロームのときは０．０６である。３６ ６０オングストロームのエネルギーは表面の３．２ミクロン以内で入射レベルの ５チに減少される。従って、後続する５１４５オングストロームでのホログラム 露光のために利用できる未反応ニクロム酸ゼラチン層は外側の３．２ミクロンに ついて感度が徐々に低下する状態で約８ミクロン以下である。これは、薄い表面 回折格子の不都合なフレア効果を回避するためのフリンジ縁部のぶれに関する０ 、　１ミクロンの条件を越えている。

第４（Ｂ）図は、上述のような処理の後の層３２の感度グロファイルを示す。８ ミクロンの中心領域の両側の外側３ミクロンの中で感度が相当に低下したことが わかる。

未処理層２２にＨｅＮｅレーデ−が当てられたとき、明白な２組のフレアスポッ トがあった。それらは約４４°と３９°の回折角度に相当した。上述の方法で処 理されたサングル層２２には４４°のスポットはなく、３９゜のスポットの輝度 はホログラフィ−像の輝度と同様に予備ホログラフィ−露光の関数として目に見 える程度に変化した。後者の効果は、ホログラフィ−露光のために残っている未 硬化ゼラチンの厚さが減少されることに起因するものである。その方法は、ゼラ チン層２２のＵＶ露光がホログラフィ−露光の前であるか、後であるかにかかわ らず同様に申し分なく作用する。

第５囚図は、支持構造３４の上に取付けられる記録媒体を構成する複数の層３２ を有するホログラフィ−構造３０の一部を概略的に示す。各層３２は記録媒体の 感度が深さの関数として低下するように光に対して異なる感度を有する。第５（ Ａ）図の構造の場合、第５（Ｂ）図の感度プロファイルにより示されるように、 感度の低下は段階的関数として起こる。しかしながら、層３２の間で拡散が起こ って良いならば、感度を連続的に低下させることができる。第５ＣＡ）図には３ つの層３２が示されているが、所望の感度低下分布を発生させるために９枚以上 の層を設けることも可能である。複数の層を使用することにより、外面に向かっ てフリンジが徐々にぶれるか又は外面に向かって進み、徐々に低コントラストと なる一連のフリンジがそれぞれの層３２に形成される。いずれの場合にも、その 結果起こる余分の回折は外面に単一の高コントラスト・フリンジ・ノやターンが あるときよシ少なくなる。

各層に異なる感度を有する多層ホログラフィ−構造は知られているが、本発明は それぞれの層を７レア低減を達成するように配置することにある。従来の構造は フレア低減とは無関係であり、その結果を達成・することはできなかった。

第５囚図のホログラム３０を形成する第１の手順において、３つの層３２のそれ ぞれはニクロム酸ゼラチン（０，０２０？７Ｌニクロム酸アンモニウム−８チゼ ラチン）をｏ、ｏｏｓインチ塗布することによシ形成される。

各層は室温で約６時間にわたフ完全に乾燥され、その後、次の層が塗布される前 に５０℃で５〜１０分間焼成される。各層が追加されるたびに、各層は２００ミ リノー−ルのエネルギーに相当する螢光にさらされる。

螢光は矢印３６により示されるように支持部材３４を通して層３２に向けられる 。続いて、記録媒体にホログラフィ−・フリンジ・パターンを形成するために記 録媒体は干渉性光にさらされる。この実施例の場合、高コントラスト・フリンジ の下端部、すなわち、支持部材３４に隣接する端部のみでコントラストが低下す るので、傾斜フリンジ・フレア低下の理論上の改善は最良でも５０％であるにす ぎない。従って、この手順の有用性は限られており、好ましくない。

第５（４）図に関して説明した手順の変形例においては、感度低下は螢光による 露光ではなく熱によυ達成される。この手順では、層の形成は、次のゼラチン層 が塗布される前の各層の焼成時間が５０℃で２０分に延長される点を除いて、上 述のものと同じである。第５（Ｂ）図に示される感度分布はこの手順に適用でき る。

層の焼成によ多発生する硬化効果は追加の層が処理されるたびに大きくなる。

第６（ＡＪ図は、支持材料４４に塗布される記録媒体を構成する複数枚の個々の 副層４２ｈ、４２ｂ、４２ｃを有するホログラフィ−構造４０の一部を概略−的 に示す。３つの副層が第６（４）図に示されている８９枚以上の層を設けても良 い。ある実施例においては、それぞれｏ、ｏｏｓインチのニクロム酸ゼラチン溶 液（乾燥時の厚さは約アミクロンー可変ニクロム酸アンモニウム−８チゼラチン ）である３つの別個の層が基板４４に塗布される。各層は次の層が塗布される前 に完全に乾燥され、５０℃で５〜１０分間焼成される。外側の２つの層４２＆及 び４２ｃはニクロム酸塩の濃度が低く（たとえば、層が３枚のときは１０ｍモル 、層が９枚のときは０濯モル）、中心の層４２ｂは標準で２０ｍモルのニクロム 酸アンモニウム濃度を有する。追加される中間層は、いずれも、中間で隣接する 層の濃度の中間の濃度レベルに薄められる６１つの層の光学的感度はそのニクロ ム酸塩濃度と関連する。

第６（Ｂ）図は第６（４）図の３層構成の感度プロファイルを示す。これは、基 板の界面と記録媒体の外面の双方でフリンジのコントラストが低下したために傾 斜フリンジ・フレアが第５（４）図の構造に関する理論上の最大改善を上回るほ ど低下されたことを表わす。

第７（Ａ）図は、記録媒体が純粋なゼラチンの層５３ａ及び５３ｂの間に挾まれ たニクロム酸ゼラチン５２の層を有し、ゼラチンプロ、り全体が支持材料５４に 付着されているホログラフィ−構造５ｏの一部を概略的に示す。構造５０を形成 する際、厚さｏ、ｏｏｓインチのゼラチン溶液（８チゼラチンーニクロム酸塩な し〕の層がガラス板５４に塗布さ扛た。これを５℃でグル化させ、わずかに乾燥 させ泥。ニクロム酸ゼラチン溶液（８％ゼラチン−０，０２０ｍニクロム酸アン モニウム〕の０．０１０厚さのノー５２を先に付着された眉５３誼に重ねた。こ れをグル化し、部分的に乾燥させた。ニクロム酸塩を含まない第３の層５３ｍを 層５２に０．００５インチの厚さに塗布した。第３の層が固まった後、３つの層 全てをホログラフィ−露光に必要なレベルまで乾燥させた。界面５６ｈ及び５６ ｂは、中心層５２のニクロム酸塩が外側の層５３Ａ及び５３Ｂの中へ外方に拡散 する微量拡散領域となる。界面５６ｋ及び５６Ｂは０．１ミクロンをわずかに越 える厚さを有する。傾斜フリンジに関する薄い表面回折格子は約０．１ミクロン の厚さが有効であるので、拡散層５６ｈ、５６ｂについて起こるような０．１ミ クロンを越える深さでのぶれフリンジ・コントラストは望ましくない傾斜フリン ジ・フレア効果を有効に低減する。その結果得られる感度図は第７図（Ｂ）に示 される。これは、純粋なゼラチンの層５３ｍ及び５３ｂに関するほぼゼロの感度 と、ニクロム酸ゼラチン層５２の通常の感度と、界面５６ａ。

５６ｂに沿った拡散領域に対応して２つのレベルの間を移行する急激な傾斜面と を示す。

上述の多層技術はホログラムの厚さを精密にしなければならない場合に特に有用 である。第３（Ａ）図及び第４囚図のガス拡散方法と光学的感度低下方法は、そ れぞれ、ホログラムの厚さの精密さの点で劣る。

第７（ａ）図の構造のみを参照して拡散方法を説明したが、これが第５（Ａ）図 及び第６（Ａ）図の構造やその他の同様の構造に等しく適用されることは理解さ れるであろう。

ここでは、ヘッドアップディスプレイ、レーザー目保護装置などで光学要素とし て使用される傾斜７リンゾ・ホログラムに起こるフレアの問題を緩和するための 様々な方法を開示した。開示される方法は、それぞれ、ホログラフィ−媒体の境 界においてフリンジ・パターンのコントラストを変化させることによｐ、そうし ない場合に発生すると考えられる薄い表面位相回折格子の効果を回避することを 目的とする。開示される方法で記録媒体の表面領域のみにおいてフリンジ・コン トラストを排除する又は実質的に低減することによシフリンジ・パターンを変化 させると、ホログラフィ−要素の有効な使用の障害となる望ましくない余分の回 折、すなわちフレアが有効に低減又は排除されると同時に、ホログラフィ−媒体 の内部に記録されたボリュームホログラムの高い効率は維持される。

以上、本発明を有利に使用しうる方法を図解する目的のために本発明に従ってホ ログラフィ−フレアを低減する特定の方法を説明したが、本発明がこれに限定さ れないことは明白であろう。従って、当業者が考え及ぶ全ての変形、変更又は同 等の構成はいずれも添付の請求の範囲に限定される本発明の範囲内にあるものと 考慮されるべきでちる。

国　際　臘　査　甜　告 Ｉｎ１−ａｌ１６ＡＡＩＡｏ＠１ｌｃｔｌｌ＠＾Ｎ、、ＰＣＴ／ＵＳ８５１０２ １４４

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. １．感光性ホログラフィー記録媒体の層を基板に付着する工程と； 前記層をその表面領域に隣接して感光度を低下させるために処理する工程と； 傾斜フリンジ・パターンを記録するために記録媒体を干渉性光にさらす工程と； から成る傾斜フリンジ・ホログラムにおいて表面効果により発生される余分の回 折を低減する方法。
2. ２．処理する工程は媒体の外面に蒸気状物質の噴射を当てる工程及びこの物質を 媒体の中に所定の距離だけ拡散させる工程から成る請求の範囲第１項記載の方法 。
3. ３．媒体は二クロム酸ゼラチンであり且つ物質はホルムアルデヒドである請求の 範囲第２項記載の方法。
4. ４．媒体は二クロム酸ゼラチンであり且つ物質は大気圧に近いアセトアルデヒド 蒸気であり、当てる工程はアセトアルデヒドをゼラチン全体に約１０秒間だけ通 す工程から成る請求の範囲第２項記載の方法。
5. ５．記録媒体を基板から取除く工程と、記録媒体を裏返す工程と、記録媒体を基 板に再び付着する工程と、記録媒体の新たに露出された面に蒸気状物質の噴射を 当てる工程とをさらに含む請求の範囲第２項記載の方法。
6. ６．処理する工程は媒体の表面を吸収率の高い非干渉性光にさらす工程から成る 請求の範囲第１項記載の方法。
7. ７．ホログラフィー媒体は二クロム酸ゼラチンであり且つ非干渉性光は約３６６ ０オングストロームの波長である請求の範囲第６項記載の方法。
8. ８．媒体を非干渉性光にさらす工程は前記媒体を干渉性光にさらす工程の前に実 施される請求の範囲第７項記載の方法。
9. ９．媒体を非干渉性光にさらす工程は前記媒体を干渉性光にさらす工程の後に実 施される請求の範囲第７項記載の方法。
10. １０．非干渉性光により影響を受ける領域は前記露出された表面から約０．１ミ クロンを越える深さに達する請求の範囲第６項記載の方法。
11. １１．媒体は前記非干渉性光の吸収を促進する染料を含む請求の範囲第６項記載 の方法。
12. １２．処理する工程は記録媒体を形成するために二クロム酸ゼラチンの複数の層 を順次重ねる過程から成る請求の範囲第１項記載の方法。
13. １３．各層を重ねた後に記録媒体を非干渉性光にさらす工程をさらに含む請求の 範囲第１２項記載の方法。
14. １４．各層を重ねた後に記録媒体を熱処理する工程をさらに含む請求の範囲第１ ２項記載の方法。
15. １５．媒体の外面に蒸気状物質の噴射を当てる工程と、媒体の感光度を低下させ るためにこの物質を媒体の中へ限定された距離だけ拡散させる工程とをさらに含 む請求の範囲第１３項記載の方法。
16. １６．媒体の外面に蒸気状物質の噴射を当てる工程と、媒体の感光度を低下させ るためにこの物質を媒体の中へ限定された距離だけ拡散させる工程とをさらに含 む請求の範囲第１４項記載の方法。
17. １７．処理する工程は支持材料に沿って少なくとも１枚の非感光性材料層を付着 する工程と、非感光性材料層の外面に沿って感光性材料層を付着する工程と、続 いて、感光性材料層と非感光性材料層との界面に沿って感光性材料の拡散が少な くとも０．１ミクロンの厚さまで起こるように感光性材料層の上に非感光性材料 層を付着する工程とから成る請求の範囲第１項記載の方法。
18. １８．前記表面領域は記録媒体の対向する内面と外面とに隣接する領域から成る 請求の範囲第１項記載の方法。
19. １９．基板と； 前記基板上に載置されるホログラフィー記録媒体の層であって、前記層には傾斜 フリンジ・パターンが記録され、媒体の表面領域に隣接するフリンジ・パターン はホログラフィー媒体の内部のフリンジ・パターンよりコントラストが実質的に 低下されているものと：を具備する傾斜フリンジ・ホログラム。
20. ２０．前記表面領域はホログラフィー媒体の対向する内面と外面とに隣接する領 域から成る請求の範囲第１９項記載の装置。
21. ２１．前記ホログラフィー媒体の層は異々る感光度を有する複数の層から成る請 求の範囲第１９項記載の装置。
22. ２２．複数の層は非感光性材料の層の間に挾まれた少なくとも１枚の感光性材料 の層から成り、感光性層と非感光性層との界面領域は感光度の低下した拡散領域 から成る請求の範囲第２１項記載の装置。
23. ２３．前記拡散領域の厚さは０．１ミクロンを越える請求の範囲第２２項記載の 装置。