(57)【要約】【課題】量産に適した効率的な方法で、良質なホログラム媒体を複製する。【解決手段】原版１０の下方に、感光性の記録用媒体２０を配置し、上方から波長λをもった再生用照明光Ｌを照射する。原版１０の下方に得られる０次光Ｌ０と１次回折光Ｌ１とによって生じる干渉縞を、媒体２０に記録する。媒体２０を構成する感光性材料について、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」との比をＲ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとしたときに、原版１０の下面から出てくる「１次回折光Ｌ１」に対する「−１次回折光Ｌ−１」や「２次回折光Ｌ２」の強度比が、Ｒ（Ｅ）以下にまで減衰するように、原版１０の厚みを十分に厚くする。回折光Ｌ１の露光量が、飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、回折光Ｌ−１やＬ２の露光量が、臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光Ｌの照射を終了する。【選択図】図３
2011227182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原版を複製することにより透過型体積ホログラムを製造する方法であって、
所定波長λをもった第１の光と第２の光との干渉縞を原版用媒体に記録することにより、透過型体積ホログラムの原版を作成する原版作成段階と、
前記原版の下方に、感光性のホログラム記録用媒体を配置する配置段階と、
前記原版の上方の所定方向から前記波長λをもった再生用照明光を照射し、前記原版の下方に得られる０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞を、前記ホログラム記録用媒体に記録する複製段階と、
を有し、
前記ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料について、前記波長λの光を照射した場合に、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」との比をＲ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとし、
前記原版について、前記波長λをもった再生用照明光を前記所定方向から照射した場合に、前記原版の下方に得られる「０次光および１次回折光」以外の回折光の中で最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax の強度Ａ（Ｌmax）と１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）との比をＲ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌmax）／Ａ（Ｌ１）としたときに、
前記原版作成段階で作成する原版の厚みを、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つ範囲に設定し、
前記複製段階で、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光の照射を終了することを特徴とする透過型体積ホログラムの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の製造方法において、
厚みの異なる複数ｋ通りの原版に対して、それぞれ複製段階と同じ条件で再生用照明光を照射した場合に、各原版の下方に得られる各回折光の強度をそれぞれ別個に決定する厚み依存性決定段階を更に有し、
この厚み依存性決定段階の結果に基づいて、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の第ｎ次（ｎ≠０）回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）との比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）を求め、原版の厚みＴと比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））との関係を示す厚み依存性グラフを作成し、当該グラフを用いて原版の厚みの設定を行うことを特徴とする透過型体積ホログラムの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の製造方法において、
次数ｎが異なる複数の厚み依存性グラフにおいて、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ｒ（Ｅ）を与える厚みの中の最大を示す値をしきい値Ｔthとしたときに、原版の厚みＴをＴ≧Ｔthに設定することを特徴とする透過型体積ホログラムの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の製造方法において、
原版の厚みＴをＴ＝Ｔthに設定することを特徴とする透過型体積ホログラムの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法において、
ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料に対して、波長λの光を照射したときに生じる屈折率変調量ΔＮを、照射による露光量の条件を複数ｍ通りに変化させた場合についてそれぞれ決定する露光量依存性決定段階を更に有し、
この露光量依存性決定段階の結果に基づいて、露光量Ｅと屈折率変調量ΔＮとの関係を示す露光量依存性グラフを作成し、当該グラフの立ち上がりポイントに対応する露光量を臨界露光量Ｅcriとし、当該グラフにおいて屈折率変調量ΔＮが最大値に達したポイントに対応する露光量を飽和露光量Ｅsatとすることを特徴とする透過型体積ホログラムの製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法において、
原版作成段階で、作成した原版の上下両面に反射防止層を形成することを特徴とする透過型体積ホログラムの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法において、
複製段階で、ホログラム記録用媒体の下面に光吸収層を形成することを特徴とする透過型体積ホログラムの製造方法。
【請求項８】
透過型体積ホログラムの原版を用いて、その複製を作成する透過型体積ホログラムの複製方法であって、
前記原版の下方に、感光性のホログラム記録用媒体を配置する配置段階と、
前記原版の上方の所定方向から所定波長λをもった再生用照明光を照射し、前記原版の下方に得られる０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞を、前記ホログラム記録用媒体に記録する複製段階と、
を有し、
前記ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料について、前記波長λの光を照射した場合に、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」との比をＲ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとし、
前記原版について、前記波長λをもった再生用照明光を前記所定方向から照射した場合に、前記原版の下方に得られる「０次光および１次回折光」以外の回折光の中で最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax の強度Ａ（Ｌmax）と１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）との比をＲ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌmax）／Ａ（Ｌ１）としたときに、
前記原版として、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つ範囲の厚みをもった原版を用い、
前記複製段階で、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光の照射を終了することを特徴とする透過型体積ホログラムの複製方法。
【請求項９】
請求項８に記載の複製方法において、
原版に対して複製段階と同じ条件で再生用照明光を照射したときにおける、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の第ｎ次（ｎ≠０）回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）との比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）を定義し、原版の厚みＴと当該比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））との関係を示す、次数ｎが異なる複数の厚み依存性グラフを求めた場合に、原版の厚みＴが、Ｔ≧Ｔthを満足する（但し、Ｔthは、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ｒ（Ｅ）を与える厚みの中の最大を示す値）ことを特徴とする透過型体積ホログラムの複製方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の複製方法において、
原版の厚みＴが、Ｔ＝Ｔthを満足することを特徴とする透過型体積ホログラムの複製方法。
【請求項１１】
原版に基づいて多数の透過型体積ホログラムを製造する装置であって、
厚みＴをもった透過型体積ホログラムの原版と、
感光性のホログラム記録用媒体と、
前記原版の下方の所定位置に前記ホログラム記録用媒体を搬送し、前記原版のホログラムが前記ホログラム記録用媒体に複製されるまでの間、前記ホログラム記録用媒体を前記所定位置に支持する搬送支持手段と、
前記原版の上方の所定方向から所定波長λをもった再生用照明光を照射する再生用照明装置と、
を備え、
前記ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料について、前記波長λの光を照射した場合に、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」との比をＲ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとし、
前記原版について、前記波長λをもった再生用照明光を前記所定方向から照射した場合に、前記原版の下方に得られる「０次光および１次回折光」以外の回折光の中で最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax の強度Ａ（Ｌmax）と１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）との比をＲ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌmax）／Ａ（Ｌ１）としたときに、
前記原版の厚みＴが、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つ範囲に設定されていることを特徴とする透過型体積ホログラムの製造装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の製造装置において、
原版に対して再生用照明光を照射したときにおける、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の第ｎ次（ｎ≠０）回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）との比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）を定義し、原版の厚みＴと当該比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））との関係を示す、次数ｎが異なる複数の厚み依存性グラフを求めた場合に、原版の厚みＴが、Ｔ≧Ｔthを満足する（但し、Ｔthは、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ｒ（Ｅ）を与える厚みの中の最大を示す値）ことを特徴とする透過型体積ホログラムの製造装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の製造装置において、
原版の厚みＴが、Ｔ＝Ｔthを満足することを特徴とする透過型体積ホログラムの製造装置。
【請求項１４】
請求項１１〜１３のいずれかに記載の製造装置において、
厚みＴの原版の上下両面に、更に反射防止層が形成されていることを特徴とする透過型体積ホログラムの製造装置。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれかに記載の製造装置において、
感光性のホログラム記録用媒体が、ロール状の巻取材料からなり、
搬送支持手段が、前記巻取材料を、原版の下方を通過する所定の搬送経路に沿って上流側から下流側へと搬送する機能を有し、
前記原版の下方には、光吸収層が配置されており、前記巻取材料が、前記原版と前記光吸収層との間を挿通するように搬送されることを特徴とする透過型体積ホログラムの製造装置。
【請求項１６】
請求項１１〜１４のいずれかに記載の製造装置において、
感光性のホログラム記録用媒体の下面に、光吸収層が形成されており、
搬送支持手段が、前記光吸収層を有する複数のホログラム記録用媒体を、連続的に順次、原版の下方を通過する所定の搬送経路に沿って上流側から下流側へと搬送する機能を有することを特徴とする透過型体積ホログラムの製造装置。
【請求項１７】
請求項１１〜１６のいずれかに記載の製造装置において、
再生用照明装置が、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光の照射を終了させる制御機能を有することを特徴とする透過型体積ホログラムの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透過型体積ホログラムの製造方法および製造装置に関し、特に、原版のホログラムを感光性をもった記録用媒体に光学的な方法で複製することにより、多数の透過型体積ホログラムを製造する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
体積ホログラムは、記録媒体内の三次元空間に屈折率分布を生じさせ、ホログラムの情報を記録したものであり、透過型の体積ホログラムでは、媒体に再生用照明光を照射すると、媒体を透過した光によって再生像が形成されることになる。
【０００３】
商業的に利用されるホログラムの場合、まず元になる原版を作成し、この原版に基づく複製プロセスによって量産が行われる。表面に凹凸構造を形成したホログラムでは、原版を用いたエンボス加工プロセスによって、多数の製品の複製を行うのが一般的である。これに対して、情報が三次元的に記録された体積ホログラムでは、通常、光学的な複製プロセスを用いて量産を行うことになる。
【０００４】
透過型体積ホログラムを原版から複製する一般的な方法は、原版に再生用照明光を照射し、得られる０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞を、感光性の記録用媒体に記録する方法である。たとえば、下記の特許文献１には、このような方法に用いるのに適した感光性の記録用媒体の材料が例示されており、特許文献２には、透光性のシリンダーに原版と感光性フィルムとを巻き付けた状態で、原版のホログラムをフィルム側へ複製する方法が開示されている。
【０００５】
このように、原版からの０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞を感光性の記録用媒体に記録する複製方法を採る場合、「０次光および１次回折光」以外の回折光（たとえば、−１次回折光や２次回折光など：以下不要回折光と言う）による干渉が生じると、当該干渉による干渉縞がノイズ成分として記録されることになり、良質な複製品を得ることができない。特に、原版と記録用媒体との間において、不要回折光が多重反射すると、ノイズ成分の混入が著しくなる。そこで、従来は、原版と記録用媒体との間にインデックスマッチング液を充填し、界面での屈折率変化を低減し、不要回折光の多重反射を低減させる対策などが採られていた。
【０００６】
また、下記の特許文献３には、原版と記録用媒体との隙間に、プリズムなどの光学素子を配置し、原版からの不要回折光が記録用媒体内に入射することを防ぐ方法が提案されており、特許文献４には、複製時の露光量を制御することにより、不要回折光による干渉縞が記録されることを防ぐ方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３０１３２２号公報
【特許文献２】特開２００１−１２５４７５号公報
【特許文献３】特開昭６４−６８７８５号公報
【特許文献４】特開２０００−３９８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したとおり、原版からの０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞を感光性の記録用媒体に記録する複製方法を採る場合、良質な複製品を作成するには、−１次回折光や２次回折光などの不要回折光による干渉の影響を避ける対策が必要になる。
【０００９】
このような対策として、前述したとおり、原版と記録用媒体との間にインデックスマッチング液を充填する方法が広く知られているが、インデックスマッチング液を用いる方法は、量産化に適した方法とは言えない。すなわち、複製を行うたびに、記録用媒体と原版とをインデックスマッチング液を介して密着し、露光を行い、記録用媒体と原版とを剥離し、清掃する、という処理を行う必要があり、作業効率は低下せざるを得ない。また、インデックスマッチング液を用いると、ゴミや気泡が混入しやすくなり、これらが記録用媒体側に映り込む弊害も生じる。
【００１０】
一方、特許文献３に提案されている方法は、インデックスマッチング液を用いる必要がないため、上記問題が生じることはない。しかしながら、原版と記録用媒体との隙間に、プリズムなどの光学素子を配置するため、両者の間隔を広く確保する必要があり、より大きなスペースが必要になる。また、原版と記録用媒体との間の距離が広がるため、０次光と１次回折光とが重なる領域が小さくなるように制限される。したがって、実際にホログラムの複製を形成可能な領域も、小さな領域に制限されることになり、効率的な量産工程を行うことはできなくなる。
【００１１】
また、特許文献４に提案されている方法は、複製時の露光量が制御されるので、記録用媒体側に十分な干渉縞を形成することができない可能性があり、良質な複製品を得ることができない問題が生じる。
【００１２】
そこで本発明は、量産に適した効率的な方法で、良質な製品を得ることができる透過型体積ホログラムの製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
(1)   本発明の第１の態様は、原版を複製することにより透過型体積ホログラムを製造する透過型体積ホログラムの製造方法において、
所定波長λをもった第１の光と第２の光との干渉縞を原版用媒体に記録することにより、透過型体積ホログラムの原版を作成する原版作成段階と、
原版の下方に、感光性のホログラム記録用媒体を配置する配置段階と、
原版の上方の所定方向から波長λをもった再生用照明光を照射し、原版の下方に得られる０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞を、ホログラム記録用媒体に記録する複製段階と、
を行い、
ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料について、波長λの光を照射した場合に、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」との比をＲ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとし、
原版について、波長λをもった再生用照明光を所定方向から照射した場合に、原版の下方に得られる「０次光および１次回折光」以外の回折光の中で最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax の強度Ａ（Ｌmax）と１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）との比をＲ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌmax）／Ａ（Ｌ１）としたときに、
原版作成段階で作成する原版の厚みを、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つ範囲に設定し、
複製段階で、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光の照射を終了するようにしたものである。
【００１４】
(2)   本発明の第２の態様は、上述の第１の態様に係る透過型体積ホログラムの製造方法において、
厚みの異なる複数ｋ通りの原版に対して、それぞれ複製段階と同じ条件で再生用照明光を照射した場合に、各原版の下方に得られる各回折光の強度をそれぞれ別個に決定する厚み依存性決定段階を更に行い、
この厚み依存性決定段階の結果に基づいて、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の第ｎ次（ｎ≠０）回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）との比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）を求め、原版の厚みＴと比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））との関係を示す厚み依存性グラフを作成し、当該グラフを用いて原版の厚みの設定を行うようにしたものである。
【００１５】
(3)   本発明の第３の態様は、上述の第２の態様に係る透過型体積ホログラムの製造方法において、
次数ｎが異なる複数の厚み依存性グラフにおいて、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ｒ（Ｅ）を与える厚みの中の最大を示す値をしきい値Ｔthとしたときに、原版の厚みＴをＴ≧Ｔthに設定するようにしたものである。
【００１６】
(4)   本発明の第４の態様は、上述の第３の態様に係る透過型体積ホログラムの製造方法において、
原版の厚みＴをＴ＝Ｔthに設定するようにしたものである。
【００１７】
(5)   本発明の第５の態様は、上述の第１〜第４の態様に係る透過型体積ホログラムの製造方法において、
ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料に対して、波長λの光を照射したときに生じる屈折率変調量ΔＮを、照射による露光量の条件を複数ｍ通りに変化させた場合についてそれぞれ決定する露光量依存性決定段階を更に行い、
この露光量依存性決定段階の結果に基づいて、露光量Ｅと屈折率変調量ΔＮとの関係を示す露光量依存性グラフを作成し、当該グラフの立ち上がりポイントに対応する露光量を臨界露光量Ｅcriとし、当該グラフにおいて屈折率変調量ΔＮが最大値に達したポイントに対応する露光量を飽和露光量Ｅsatとするようにしたものである。
【００１８】
(6)   本発明の第６の態様は、上述の第１〜第５の態様に係る透過型体積ホログラムの製造方法において、
原版作成段階で、作成した原版の上下両面に反射防止層を形成するようにしたものである。
【００１９】
(7)   本発明の第７の態様は、上述の第１〜第６の態様に係る透過型体積ホログラムの製造方法において、
複製段階で、ホログラム記録用媒体の下面に光吸収層を形成するようにしたものである。
【００２０】
(8)   本発明の第８の態様は、透過型体積ホログラムの原版を用いて、その複製を作成する透過型体積ホログラムの複製方法において、
原版の下方に、感光性のホログラム記録用媒体を配置する配置段階と、
原版の上方の所定方向から所定波長λをもった再生用照明光を照射し、原版の下方に得られる０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞を、ホログラム記録用媒体に記録する複製段階と、
を行い、
ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料について、波長λの光を照射した場合に、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」との比をＲ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとし、
原版について、波長λをもった再生用照明光を所定方向から照射した場合に、原版の下方に得られる「０次光および１次回折光」以外の回折光の中で最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax の強度Ａ（Ｌmax）と１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）との比をＲ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌmax）／Ａ（Ｌ１）としたときに、
原版として、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つ範囲の厚みをもった原版を用いるようにし、
複製段階で、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光の照射を終了するようにしたものである。
【００２１】
(9)   本発明の第９の態様は、上述の第８の態様に係る透過型体積ホログラムの複製方法において、
原版に対して複製段階と同じ条件で再生用照明光を照射したときにおける、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の第ｎ次（ｎ≠０）回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）との比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）を定義し、原版の厚みＴと当該比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））との関係を示す、次数ｎが異なる複数の厚み依存性グラフを求めた場合に、原版の厚みＴが、Ｔ≧Ｔthを満足する（但し、Ｔthは、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ｒ（Ｅ）を与える厚みの中の最大を示す値）ようにしたものである。
【００２２】
(10)  本発明の第１０の態様は、上述の第９の態様に係る透過型体積ホログラムの複製方法において、
原版の厚みＴが、Ｔ＝Ｔthを満足するようにしたものである。
【００２３】
(11)  本発明の第１１の態様は、原版に基づいて多数の透過型体積ホログラムを製造する透過型体積ホログラムの製造装置において、
厚みＴをもった透過型体積ホログラムの原版と、
感光性のホログラム記録用媒体と、
原版の下方の所定位置にホログラム記録用媒体を搬送し、原版のホログラムがホログラム記録用媒体に複製されるまでの間、ホログラム記録用媒体を所定位置に支持する搬送支持手段と、
原版の上方の所定方向から所定波長λをもった再生用照明光を照射する再生用照明装置と、
を設け、
ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料について、波長λの光を照射した場合に、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」との比をＲ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとし、
原版について、波長λをもった再生用照明光を所定方向から照射した場合に、原版の下方に得られる「０次光および１次回折光」以外の回折光の中で最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax の強度Ａ（Ｌmax）と１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）との比をＲ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌmax）／Ａ（Ｌ１）としたときに、
原版の厚みＴが、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つ範囲に設定されているようにしたものである。
【００２４】
(12)  本発明の第１２の態様は、上述の第１１の態様に係る透過型体積ホログラムの製造装置において、
原版に対して再生用照明光を照射したときにおける、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の第ｎ次（ｎ≠０）回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）との比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）を定義し、原版の厚みＴと当該比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））との関係を示す、次数ｎが異なる複数の厚み依存性グラフを求めた場合に、原版の厚みＴが、Ｔ≧Ｔthを満足する（但し、Ｔthは、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ｒ（Ｅ）を与える厚みの中の最大を示す値）ようにしたものである。
【００２５】
(13)  本発明の第１３の態様は、上述の第１２の態様に係る透過型体積ホログラムの製造装置において、
原版の厚みＴが、Ｔ＝Ｔthを満足するようにしたものである。
【００２６】
(14)  本発明の第１４の態様は、上述の第１１〜第１３の態様に係る透過型体積ホログラムの製造装置において、
厚みＴの原版の上下両面に、更に反射防止層を形成するようにしたものである。
【００２７】
(15)  本発明の第１５の態様は、上述の第１１〜第１４の態様に係る透過型体積ホログラムの製造装置において、
感光性のホログラム記録用媒体が、ロール状の巻取材料からなり、
搬送支持手段が、巻取材料を、原版の下方を通過する所定の搬送経路に沿って上流側から下流側へと搬送する機能を有し、
原版の下方には、光吸収層が配置されており、巻取材料を、原版と光吸収層との間を挿通するように搬送したものである。
【００２８】
(16)  本発明の第１６の態様は、上述の第１１〜第１４の態様に係る透過型体積ホログラムの製造装置において、
感光性のホログラム記録用媒体の下面に、光吸収層が形成されており、
搬送支持手段が、光吸収層を有する複数のホログラム記録用媒体を、連続的に順次、原版の下方を通過する所定の搬送経路に沿って上流側から下流側へと搬送する機能を有するようにしたものである。
【００２９】
(17)  本発明の第１７の態様は、上述の第１１〜第１６の態様に係る透過型体積ホログラムの製造装置において、
再生用照明装置が、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光の照射を終了させる制御機能を有するようにしたものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明では、透過型体積ホログラムの原版の下方に、感光性のホログラム記録用媒体を配置し、原版の上方から波長λの再生用照明光を照射し、原版の下方に得られる０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞を記録用媒体に記録する複製方法を採る際に、原版の厚みに特定の条件が課される。すなわち、ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料について、波長λの光を照射した場合に、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」との比をＲ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとし、原版について、波長λをもった再生用照明光を照射した場合に、原版の下方に得られる「０次光および１次回折光」以外の回折光の中で最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax の強度Ａ（Ｌmax）と１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）との比をＲ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌmax）／Ａ（Ｌ１）としたときに、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つような厚みをもった原版が用いられる。
【００３１】
このような厚み条件を満たす原版を用いるようにすれば、原版で発生した−１次回折光や２次回折光などの不要回折光が、界面の多重反射などを経て記録用媒体内に入射したとしても、当該不要回折光の強度は、１次回折光の強度Ａ（Ｌ１）のたかだかＲ（Ａ（Ｌmax））倍にすぎない。しかも、当該倍率Ｒ（Ａ（Ｌmax））は、記録用媒体を構成する感光性材料に関して、Ｒ（Ｅ）以下、すなわち、Ｅcri／Ｅsat 以下に設定されているので、１次回折光による干渉縞を形成する露光量が飽和露光量Ｅsat に達したときに、当該不要回折光による干渉縞を形成する露光量が臨界露光量Ｅcri 以下となるように抑制することができる。したがって、ホログラム記録用媒体に対する１次回折光Ｌ１による干渉縞を形成する露光量が、飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、ホログラム記録用媒体に対する最大不要回折光Ｌmax による干渉縞を形成する露光量が、臨界露光量Ｅcri を超える前の特定タイミングで、再生用照明光の照射を終了すれば、０次光と１次回折光とによって生じる本来の干渉縞を十分に記録することが可能になり、しかも不要回折光の干渉に基づく干渉縞が記録されることを防ぐことができる。
【００３２】
このように、本発明では、用いる原版の厚みに上記特定の条件を課し、かつ、再生用照明光の照射を上記特定タイミングで終了するだけで、不要回折光の干渉に基づく干渉縞の記録を防ぎ、良質な複製を作成することができる。しかも、従来のように、原版と記録用媒体との間にインデックスマッチング液を充填させたり、プリズムなどの光学素子を配置したりする必要がないため、量産に適した効率的な方法で、良質な製品を得ることが可能になる。特に、ロール状の巻取材料からなる記録用媒体を搬送する機構を有する装置や、複数の記録用媒体を、連続的に順次、所定の搬送経路に沿って搬送する機能を有する装置を構成すれば、多数の製品を連続的に製造することが可能になる。
【００３３】
なお、原版の厚みＴを設定する際には、厚みの異なる複数ｋ通りの原版を用いて各回折光の強度をそれぞれ別個に決定し、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の第ｎ次（ｎ≠０）回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）との比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）を求め、原版の厚みＴと比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））との関係を示す厚み依存性グラフを作成し、当該グラフを用いて原版の厚みの設定を行うようにすれば、原版の厚みＴを容易に決定することができるようになる。具体的には、次数ｎが異なる複数の厚み依存性グラフにおいて、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ｒ（Ｅ）を与える厚みの中の最大を示す値をしきい値Ｔthとしたときに、原版の厚みＴをＴ≧Ｔthに設定すればよい。特に、原版の厚みＴをＴ＝Ｔthに設定すれば、上記特定の条件を満たしつつ、できるだけ厚みの小さな原版を用いることができるので、原版内部での光の吸収を最小限に抑えた効率的な複製工程が可能になる。
【００３４】
また、ホログラム記録用媒体を構成する感光性材料について、露光量の条件を複数ｍ通りに変化させたときの屈折率変調量ΔＮを決定して露光量依存性グラフを作成すれば、当該グラフの立ち上がりポイントに対応する露光量を臨界露光量Ｅcriと決定し、屈折率変調量ΔＮが最大値に達したポイントに対応する露光量を飽和露光量Ｅsatと決定することができるので、Ｒ（Ｅ）を容易に決定することができる。
【００３５】
更に、作成した原版の上下両面に反射防止層を形成したり、記録用媒体の下面に光吸収層を形成したりすれば、再生用照明光や回折光の界面反射を抑えることができ、より効率的な方法でより良質の複製品を製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】透過型体積ホログラムの作成方法の基本原理を示す側断面図である。
【図２】透過型体積ホログラムの複製方法の基本原理を示す側断面図である。
【図３】透過型体積ホログラムの複製を行う際の不要回折光の発生を示す側断面図である。
【図４】透過型体積ホログラム原版１０の下方に得られる各回折光を示す側断面図である。
【図５】本発明に用いる原版１０の厚みＴを決定する際に利用される厚み依存性グラフの実例を示す図である。
【図６】本発明に用いる原版１０の厚みＴを決定する際に利用される露光量依存性グラフの実例を示す図である。
【図７】図５および図６に示すグラフに基づいて、原版の厚みＴを決定するプロセスを示す図である。
【図８】本発明における透過型体積ホログラムの原版の具体的な作成方法を示す側断面図である。
【図９】本発明における透過型体積ホログラムの具体的な複製方法を示す側断面図である。
【図１０】本発明に係る透過型体積ホログラムの製造装置の一実施形態を示す側断面図である。
【図１１】本発明に係る透過型体積ホログラムの製造装置の別な一実施形態を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明を図示する実施形態に基づいて説明する。
【００３８】
＜＜＜  §１．  原版作成およびその複製の基本原理  ＞＞＞
ここでは、まず、透過型体積ホログラムの原版を作成する基本原理と、この原版のホログラムを複製する基本原理を簡単に説明しておく。
【００３９】
図１は、透過型体積ホログラムの作成方法の基本原理を示す側断面図である。図示のとおり、感光性材料からなる原版用の媒体５を用意し、所定波長λをもった第１の光Ｌと第２の光Ｌ′とをそれぞれ所定方向から照射する。ここでは、第１の光Ｌと第２の光Ｌ′が、それぞれレーザ光の平面波であるものとし、第１の光Ｌを媒体５の垂直上方から照射し、第２の光Ｌ′を媒体５の斜め上方から照射した場合を考える。
【００４０】
このようにコヒーレントな２つの平面波Ｌ，Ｌ′を異なる方向から照射すると、媒体５内には規則的な干渉縞が形成される。ここでは、説明の便宜上、このようにして形成された干渉縞を、所定ピッチｄで周期的に配置された回折面Ｓとして示してある。もちろん、実際には、このような回折面Ｓが形成されるわけではなく、媒体５内には、干渉波の強度分布が生成されることになる。媒体５は、感光性材料からなるため、このようにして生成された干渉波の強度分布により、各部に化学変化が生じて屈折率が変調される。そこで、この感光性材料に対して所定の現像処理や加熱・紫外線照射等の後処理を施すことにより、屈折率の変調分布を媒体内に固定すれば、透過型体積ホログラムの原版１０が得られる。
【００４１】
一方、図２は、透過型体積ホログラムの複製方法の基本原理を示す側断面図である。図の上方に示す原版１０は、図１に示す工程で作成された透過型体積ホログラムの原版である。この原版１０の上方から図示のような再生用照明光Ｌを照射すると、原版１０の下方には、０次光Ｌ０と１次回折光Ｌ１とが得られる。ここで、再生用照明光Ｌは、図１に示す第１の光Ｌと全く同じ波長の光であり、照射方向も全く同じである（図示の場合、原版１０の垂直上方から照射している）。０次光Ｌ０は、再生用照明光Ｌが原版１０内を直進して、そのまま透過することによって得られる光であり、１次回折光Ｌ１は、再生用照明光Ｌが原版１０内で１次回折した後に、透過して出てくる光である。
【００４２】
この１次回折光Ｌ１の発生原理を、単純な光学現象として捉えると、図示のとおり、回折面Ｓによる反射現象に置き換えることができる。すなわち、原版１０内に入射した再生用照明光Ｌは、回折面Ｓに対して角度αをなす方向から入射し、同じく角度αをなす方向へ１次回折光Ｌ１として射出する。ここで、再生用照明光Ｌの波長λと、回折面Ｓの間隔ｄと、回折角θとの間には、２ｄ・sin θ＝ｎ・λが成り立つ（ブラッグの条件）。ｎは回折光の次数であり、０次光Ｌ０の場合、ｎ＝０（θ＝０になる）、１次回折光Ｌ１の場合、ｎ＝１である。もちろん、実際には、原版１０内には回折面Ｓが形成されているわけではなく、屈折率の空間的な分布が形成されており、当該屈折率分布に基づいて、上記現象が生じることになる。
【００４３】
図２において、１次回折光Ｌ１を進行方向とは逆方向に伸ばすと（図の破線）、その方向は、図１に示す第２の光Ｌ′の照射方向に一致する。したがって、１次回折光Ｌ１は、あたかも原版１０内を直進してきた第２の光Ｌ′と同等の機能を果たすことになる。ここで、図示のとおり、原版１０の下方に、感光性のホログラム記録用媒体２０を配置すれば、媒体２０には、０次光Ｌ０と１次回折光Ｌ１とが、図示の方向から照射されることになる。これは、図１において、原版用の媒体５に対して、第１の光Ｌと第２の光Ｌ′とが照射される条件と全く同じであり、原版１０内に形成されているホログラムと全く同じホログラムが、媒体２０内にも形成されることになる。すなわち、原版１０が媒体２０に複製されたことになる。これが、一般的に行われている透過型体積ホログラムの複製方法の基本原理である。
【００４４】
以上、図１に示す第１の光Ｌと第２の光Ｌ′が、いずれも平面波である場合について説明したが、何らかの物体像を記録する場合は、一方の光を物体光、他方の光を参照光とし、図２に示す再生時（複製時）には、参照光と同じ光を再生用照明光として与えればよい。たとえば、図１において、第１の光Ｌを参照光、第２の光Ｌ′を物体光とすれば、原版１０には物体像がホログラムとして記録され、図２において、参照光と同じ光を再生用照明光Ｌとして照射すれば、記録用媒体２０に対しては、１次回折光Ｌ１が物体光として機能し、０次光が参照光として機能することになる。
【００４５】
このように、原版を複製することにより透過型体積ホログラムを量産する場合、まず、所定波長λをもった第１の光Ｌと第２の光Ｌ′との干渉縞を原版用媒体５に記録することにより、透過型体積ホログラムの原版１０を作成する原版作成段階を行う（図１）。続いて、原版１０の下方に、感光性のホログラム記録用媒体２０を配置する配置段階と、原版１０の上方の所定方向（原版作成段階で第１の光Ｌを照射した方向と同じ方向）から第１の光Ｌと同じ波長λをもった再生用照明光Ｌを照射し、原版１０の下方に得られる０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞を、ホログラム記録用媒体２０に記録する複製段階を行う（図２）。
【００４６】
ところが、実際には、原版１０の下方に得られる光には、図２に示す０次光Ｌ０および１次回折光Ｌ１の他、「０次光および１次回折光」以外の回折光（たとえば、−１次回折光や２次回折光など）も含まれている。この「０次光および１次回折光」以外の回折光は、上述した原理に基づくホログラムの複製には不要な回折光であり、本願では、「不要回折光」と呼ぶことにする。図３は、透過型体積ホログラムの複製を行う際の不要回折光の発生を示す側断面図である。ここでは、０次光Ｌ０および１次回折光Ｌ１の他に、−１次回折光Ｌ−１や２次回折光Ｌ２が発生した状態が示されている。各回折光の向き（回折角）は、前述したブラッグの条件によって定まり、次数ｎの絶対値が大きくなるほど回折角は大きくなり、次数ｎの符号は、回折方向を決めるファクターになる。
【００４７】
図３には、示されていないが、もちろん、３次回折光Ｌ３，４次回折光Ｌ４，...や、−２次回折光Ｌ−２，−３次回折光Ｌ−３，...などの高次回折光も発生する。ただ、次数が上がるほど、回折角が大きくなり、記録用媒体２０には入射しない可能性が高くなり、また、回折光の強度（光量）も小さくなるので、実用上は、「不要回折光」としては、−１次回折光Ｌ−１や２次回折光Ｌ２を考慮すれば十分である。
【００４８】
このような「不要回折光」が記録用媒体２０に入射すると、当然ながら、これら「不要回折光」が関与した干渉が生じることになり、そのような干渉によって生じた干渉縞は、本来のホログラムには不要なノイズ成分として記録されることになる。こうして、記録用媒体２０に入射した「不要回折光」は、ノイズ成分の記録に寄与することになり、複製品の品質低下をもたらす。特に、原版１０と記録用媒体２０とは、物理的に完全密着させることはできないので、図３に示すように、両者間には隙間が生じることになる。そうすると、原版１０の下面および記録用媒体２０の上面が反射面として機能し、不要回折光が多重反射して記録用媒体２０内に入射することになり、ノイズ成分の混入が著しくなる。
【００４９】
このような問題に対処するため、従来は、原版１０と記録用媒体２０との間にインデックスマッチング液を充填し、界面での屈折率変化を低減し、不要回折光の多重反射を低減させる対策などが採られていた。しかしながら、このような対策は、既に述べたとおり、複製を行うたびに、インデックスマッチング液を充填して露光を行い、その後、原版１０と記録用媒体２０とを剥離し、清掃する、という作業を必要とするため、量産化を阻害する要因になっていた。また、インデックスマッチング液を用いると、ゴミや気泡が混入しやすくなり、これらが記録用媒体側に映り込む弊害も生じていた。
【００５０】
特許文献３に開示されているように、原版１０と記録用媒体２０との隙間に、プリズムなどの光学素子を配置し、原版１０からの不要回折光が記録用媒体２０内に入射することを防ぐ方法も提案されているが、大きなスペースが必要になり、また、原版１０と記録用媒体２０との間の距離が広がると、０次光Ｌ０と１次回折光Ｌ１とが重なる領域が制限され、効率的な量産工程を行うことはできなくなるという問題が生じる。
【００５１】
また、特許文献４に提案されているように、複製時の露光量を制御することにより、不要回折光による干渉縞が記録されることを防ぐ方法も提案されているが、複製時の露光量を制御すると、記録用媒体２０側に十分な干渉縞を形成することができない可能性があり、良質な複製品を得ることができない問題が生じる。
【００５２】
本発明は、このような問題を、新たな着眼点から解決する技術を提供するものである。本発明によれば、量産に適した効率的な方法で、良質な製品を得ることができるようになる。以下、本発明による解決方法を詳述する。
【００５３】
＜＜＜  §２．  本発明の基本原理  ＞＞＞
本願発明者は、原版１０の厚みと、この原版１０から得られる各回折光の強度の比との間に相関関係があることを実験により確認した。図４は、透過型体積ホログラム原版１０の上方から再生用照明光Ｌを照射したときに、下方に得られる０次光Ｌ０および主要な回折光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ−１を示す側断面図である。これらの光は、進行方向がそれぞれ異なるため、それぞれ独立して観測することが可能であり、それぞれの強度（光量）を別個に測定することができる。ここでは、各光Ｌ０，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ−１の強度値を、それぞれＡ（Ｌ０），Ａ（Ｌ１），Ａ（Ｌ２），Ａ（Ｌ−１）と表すことにする。また、必要に応じて、次数を変数ｎで示すことにより、ｎ次回折光をＬｎと表し、その強度値をＡ（Ｌｎ）と表すことにする。
【００５４】
さて、本願発明者は、図１に示す方法によって、厚みが異なる複数ｋ通りの原版１０を作成し（媒体の厚み以外の作成条件は同じ）、これらの原版１０のそれぞれに対して、図４に示すように再生用照明光Ｌを照射し、下面から得られる各回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）を測定してみた。原版１０の厚みＴが大きくなればなるほど、上面から入射させた再生用照明光Ｌが、下面から射出するまでに至る光路長は長くなるので、当然ながら、原版１０内部で受ける光吸収効果の影響により、下方から射出される各回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）の絶対値は低下する。しかしながら、本願発明者は、各強度Ａ（Ｌｎ）の相対的なバランスが、原版１０の厚みＴに依存して変化することを実験により見出した。
【００５５】
具体的には、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の各回折光Ｌｎ（ｎ＝２，３，... およびｎ＝−１，−２，... ）の強度Ａ（Ｌｎ）との比を、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）とすれば、当該比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））は、原版１０の厚みＴの増大に伴って減少してゆくことが確認できた。たとえば、図４に示す例の場合、厚みＴを大きくすればするほど、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）に対する２次回折光Ｌ２の強度Ａ（Ｌ２）の比率（Ｒ（Ａ（Ｌ２））＝Ａ（Ｌ２）／Ａ（Ｌ１））は減少し、また、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）に対する−１次回折光Ｌ−１の強度Ａ（Ｌ−１）の比率（Ｒ（Ａ（Ｌ−１））＝Ａ（Ｌ−１）／Ａ（Ｌ１））は減少する。
【００５６】
図５は、厚みＴがそれぞれ異なる複数６通りの原版１０を作成し、下方から射出される各回折光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ−１の強度値Ａ（Ｌ１），Ａ（Ｌ２），Ａ（Ｌ−１）を測定し、強度比（Ｒ（Ａ（Ｌ２））および（Ｒ（Ａ（Ｌ−１））を求めた結果を示すグラフである。ここでは、このようなグラフを、厚み依存性グラフと呼ぶことにする。白丸でプロットした値は強度比（Ｒ（Ａ（Ｌ２））、すなわち、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）に対する２次回折光Ｌ２の強度Ａ（Ｌ２）の比率を示しており、黒丸でプロットした値は強度比（Ｒ（Ａ（Ｌ−１））、すなわち、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）に対する−１次回折光Ｌ−１の強度Ａ（Ｌ−１）の比率を示している。
【００５７】
いずれのグラフの場合も、原版の厚みＴが１０μｍの場合、０．０４前後の強度比が得られているが、原版の厚みＴを４０μｍ程度にすると、強度比は０．０１程度にまで減少する。ｎ＝３，４，... およびｎ＝−２，−３，... という、より高次の回折光についても同様の現象が見られる。このように、原版の厚みＴが増すと、１次回折光Ｌ１の強度に対する不要回折光の強度の比率が減少するのは、厚みが増すと、入射した再生用照明光Ｌが透過する干渉縞の層数が増え、各層での多重反射が生じることになるので、すべての層での反射に対して強めあう性質をもった１次回折光Ｌ１の相対強度が増加するためと考えられる。図５に示すグラフの絶対値は、原版１０を構成する材料の種類や、再生用照明光Ｌの照射方向などに依存して変化するファクターであるが、図示のように右肩下がりの厚み依存性グラフが得られるという特徴は普遍性をもっている。
【００５８】
この事実から導かれることは、原版の厚みＴを厚くすればするほど、１次回折光Ｌ１の強度に対する不要回折光の相対強度（強度比Ｒ（Ａ））を低減させることができるので、不要回折光を低減させる上では、原版の厚みＴを厚くすればするほどよいことになる。ただ、実用上は、原版の厚みＴを無制限に厚くすることはできない。右肩下がりの厚み依存性グラフが得られる以上、たとえば、厚みＴ＝１ｍの原版を用いれば、厚みＴ＝５０μｍの原版を用いた場合に比べて、不要回折光を低減させる効果は向上するであろうが、別な問題が発生する。
【００５９】
すなわち、原版の厚みＴが増大すると、再生用照明光Ｌの原版内部での吸収量も増大するため、複製時に原版の下方に得られる０次光Ｌ０や１次回折光Ｌ１の絶対的な光量も減少することになり、記録用媒体２０を十分に感光させるためには、再生用照明光Ｌの強度を大きくしたり、露光時間を長くしたりする必要がある。また、図１に示す原版作成プロセスにおいても、原版用の媒体５の厚みが大きいと、媒体５の深部へゆくほど光Ｌ，Ｌ′の強度が吸収によって減衰するので、十分な干渉縞の形成を行うためには、光Ｌ，Ｌ′の強度を大きくしたり、露光時間を長くしたりする必要がある。更に、原版の厚みＴが増大すると、再生用照明光Ｌに許容される原版への入射角度の範囲が狭くなるため、複製時に原版として使用するのが困難になるという問題も生じる。
【００６０】
このように、不要回折光の相対強度を低減させる上では、厚みＴを大きくした方が好ましいが、感光性材料からなる媒体への露光プロセスを考慮すると、実用上は、原版の厚みＴはなるべく小さくした方が好ましい、ということになる。そこで、本願発明者は、記録用媒体２０に入射する不要回折光の光量を低減させ、ノイズ成分となる干渉縞の記録を防止するためには、原版の厚みＴをどの程度まで厚くすれば効果的であるかを探ることにした。
【００６１】
既に述べたとおり、ホログラムの複製プロセスでは、図３に示すように、原版１０の下方に感光性のホログラム記録用媒体２０を配置し、０次光Ｌ０と１次回折光Ｌ１とによる干渉縞を記録することになる。ここで、記録用媒体２０には、２次回折光Ｌ２や−１次回折光Ｌ−１などの不要回折光も入射するが、いずれの光も、もともとは波長λをもった再生用照明光Ｌから派生した光である。記録用媒体２０を構成する感光性材料は、この波長λの光に対して化学変化を生じる材料であり、具体的には、照射された光の量に応じて屈折率の変化が生じることになる。
【００６２】
このような感光性材料の化学変化には、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」とが存在することが知られている。すなわち、感光性材料に光を照射しても、当該光の露光量（供給されたエネルギーの総量）が所定の臨界露光量Ｅcriを超えるまでは、屈折率の変化が生じることはない。そして、露光量が臨界露光量Ｅcriを超えると、露光量の増加に応じて、屈折率の変化量も増大してゆくが、露光量が飽和露光量Ｅsatに到達した後は、屈折率の変化は飽和し、それ以上露光量を増やしても、屈折率は変化しなくなる。
【００６３】
ここでは、このような屈折率変化と露光量との関係を示すグラフを、露光量依存性グラフと呼ぶ。図６は、本願発明者が実験により求めた特定の感光性材料（光ラジカル重合開始剤と光カチオン重合開始剤とを、ジクロロエタンおよびメチルエチルケトンに溶解した後、ラジカル重合性化合物および高分子結合剤を加えて撹拌・濾過して得られた感光液を加熱乾燥させたもの：前掲特許文献１の実施例１に記載された材料）についての露光量依存性グラフの一例である。この例の場合、波長λ＝５３２ｎｍのレーザ光を当該感光性材料に照射したときの露光量Ｅ（単位：ｍＪ／ｃｍ２）と屈折率変調量ΔＮとの関係が示されている。ここで、屈折率変調量ΔＮは、当該感光性材料内に分布する屈折率の最大値Ｎmaxと最小値Ｎminとの差（Ｎmax−Ｎmin）の２分の１に対応する値として定義される（たとえば、Ｐ．ハリハラン，吉川浩，羽倉弘之著「ホログラフィーの原理」Ｐ３３  オプトロニクス社  ２００４年３月刊  参照）。なお、横軸の露光量Ｅは、対数スケールで示されている。
【００６４】
この図６に示すグラフの絶対値は、用いる感光性材料の種類や照射する光の波長などに依存して変化するファクターであるが、図示のように、露光量Ｅが臨界露光量Ｅcriを超えるまでは、ΔＮは変化が生じることはなく、露光量Ｅが臨界露光量Ｅcriを超えると、露光量Ｅの増加に応じてΔＮも増大し、露光量Ｅが飽和露光量Ｅsatに到達した後はΔＮの変化は飽和し、それ以上露光量Ｅを増やしてもΔＮは大きくなることはない、という特徴は普遍性をもっている。
【００６５】
そこで、図６に示すような露光量依存性グラフを作成すれば、ホログラム記録用媒体２０を構成する感光性材料について、波長λの光を照射した場合に、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」とを求めることができる。この露光量依存性グラフを作成するには、ホログラム記録用媒体２０を構成する感光性材料に対して、波長λの光を照射したときに生じる屈折率変調量ΔＮを、照射による露光量の条件を複数ｍ通りに変化させた場合についてそれぞれ測定する露光量依存性測定段階を実施すればよい。具体的には、個々の場合について回折効率を測定し、前掲のＰ．ハリハランらの著述に記載された式を用いれば、ΔＮを算出することができる。
【００６６】
こうして得られた露光量依存性測定段階の測定結果に基づいて、露光量Ｅと屈折率変調量ΔＮとの関係を示す露光量依存性グラフを作成したら、当該グラフの立ち上がりポイントに対応する露光量Ｅを臨界露光量Ｅcriとし、当該グラフにおいて屈折率変調量ΔＮが最大値に達したポイントに対応する露光量Ｅを飽和露光量Ｅsatとすることにより、臨界露光量Ｅcriおよび飽和露光量Ｅsatを決定することができる。もちろん、これらの値Ｅcri，Ｅsatは、測定対象となった特定の感光性材料に対して、波長λの光を照射するという条件で得られる固有の値である。
【００６７】
続いて、臨界露光量Ｅcriと飽和露光量Ｅsatとの比Ｒ（Ｅ）を、Ｒ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとして定義する。図６に示す具体例の場合、臨界露光量Ｅcri＝０．５［ｍＪ／ｃｍ２］、飽和露光量Ｅsat＝３０［ｍＪ／ｃｍ２］であるから、Ｒ（Ｅ）＝０．５／３０≒０．０１７なる比が得られる。これは、第１の情報をもった第１の光と、第２の情報をもった第２の光とを、同時にホログラム記録用媒体２０に照射した場合、もし、第１の光の強度に対する第２の光の強度の比が０．０１７であったとすると、第１の光による露光量が飽和露光量Ｅsatに達した特定時点で、第２の光による露光量が臨界露光量Ｅcriに達することを意味する。したがって、当該特定時点で光の照射を終了すれば、第１の光に含まれていた第１の情報は、飽和露光量Ｅsatに対応する露光量で書き込みがなされ、十分な記録がなされるのに対して、第２の光に含まれていた第２の情報は、臨界露光量Ｅcriに対応する露光量での書き込みしかなされず、情報の記録は全く行われない（第２の情報に対応する屈折率変調は全く行われない）ことになる。
【００６８】
そこで、図３に示す複製プロセスを行う際に、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）と２次回折光Ｌ２の強度Ａ（Ｌ２）との比Ｒ（Ａ（Ｌ２））＝Ａ（Ｌ２）／Ａ（Ｌ１）が、０．０１７（すなわち、Ｒ（Ｅ））以下であれば、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達したタイミングで、再生用照明光Ｌの照射を終了すれば、２次回折光Ｌ２が記録用媒体２０内に入射したとしても、２次回折光Ｌ２に起因して生じる干渉縞（ノイズ成分）の形成に寄与する露光量は、臨界露光量Ｅcri以下に抑えられ、ノイズ成分の記録は行われないことになる。
【００６９】
同様に、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）と−１次回折光Ｌ−１の強度Ａ（Ｌ−１）との比Ｒ（Ａ（Ｌ−１））＝Ａ（Ｌ−１）／Ａ（Ｌ１）が、０．０１７（すなわち、Ｒ（Ｅ））以下であれば、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達したタイミングで、再生用照明光Ｌの照射を終了すれば、−１次回折光Ｌ−１が記録用媒体２０内に入射したとしても、−１次回折光Ｌ−１に起因して生じる干渉縞（ノイズ成分）の形成に寄与する露光量は、臨界露光量Ｅcri以下に抑えられ、ノイズ成分の記録は行われないことになる。その他の高次回折光に関しても同様である。
【００７０】
結局、図３に示す複製段階において、原版１０について、波長λをもった再生用照明光Ｌを所定方向（図１に示す原版作成時の第１の光Ｌの照射方向）から照射した場合に、原版１０の下方に得られる「０次光および１次回折光」以外の回折光（不要回折光）の中で最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax の強度Ａ（Ｌmax）と１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）との比をＲ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌmax）／Ａ（Ｌ１）としたときに、原版１０の厚みＴが、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つ範囲に設定されていれば、０次光Ｌ０と１次回折光Ｌ１とによって生じる干渉縞の記録を十分に行いつつ、ノイズ成分となる干渉縞の記録を排除することが可能になる。すなわち、複製段階で、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光の照射を終了すればよい。
【００７１】
図５に示すグラフの場合、不要回折光Ｌ２，Ｌ−１の中で、最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax は、実線グラフで示すようにＬ２であるから、Ｒ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌ２）／Ａ（Ｌ１）である。また、図６に示すグラフの場合、上述したとおり、Ｒ（Ｅ）＝０．０１７である。よって、この例では、Ａ（Ｌ２）／Ａ（Ｌ１）≦０．０１７となるように、原版１０の厚みＴを設定すればよいことになる。すなわち、図４において、原版１０の下面から射出される２次回折光Ｌ２の強度Ａ（Ｌ２）が、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）に対して、０．０１７倍以下となるように、原版１０の厚みＴが設定されていればよい。
【００７２】
原版１０の厚みＴについての具体的な数値条件は、図６のグラフから得られた露光量の比Ｒ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsat の値（具体的には、０．０１７）と、図５に示す厚み依存性グラフとを利用して定めることができる。ここで、図５に示す厚み依存性グラフを求めるには、厚みの異なる複数ｋ通りの原版に対して、それぞれ複製段階と同じ条件で再生用照明光を照射した場合に、各原版の下方に得られる各回折光の強度をそれぞれ別個に測定する厚み依存性測定段階を行えばよい。この厚み依存性測定段階の測定結果に基づいて、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の各回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）との比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）を求めれば、原版の厚みＴと比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））との関係を示す図５に例示するような厚み依存性グラフを作成することができる。図５に示す例は、２次回折光Ｌ２および−１次回折光Ｌ−１のみについて回折光強度比のグラフを求めた例であるが、もちろん、それ以外の不要回折光についての回折光強度比のグラフを求めるようにしてもよい。
【００７３】
図７は、図５および図６に示すグラフに基づいて、原版の厚みＴを決定するプロセスを示す図である。図７に示されているグラフＲ（Ａ（Ｌ２））およびグラフＲ（Ａ（Ｌ−１））は、図５に示されている各グラフと同じものである。このように、複数の厚み依存性グラフＲ（Ａ（Ｌｎ））が得られたら（この例の場合、ｎ＝２，ｎ＝−１の２通りのグラフが得られたら）、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ｒ（Ｅ）を与える厚みＴの値をそれぞれ求め、これらの値の中の最大を示す値をしきい値Ｔthとし、原版１０の厚みＴの設定条件を「Ｔ≧Ｔth」と定めることができる。
【００７４】
この厚みＴの設定プロセスをより具体的に説明しよう。ここに例示する具体例の場合、図６のグラフから、Ｒ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsat ＝０．０１７なる数値が得られる。そこで、図７のグラフに示すとおり、強度比Ｒ（Ａ）＝Ｒ（Ｅ）＝０．０１７に対応する位置に水平破線を引き、各グラフとの交点Ｑ１，Ｑ２を求め、これら交点Ｑ１，Ｑ２の横座標値に対応する厚みＴの値を求める。図示のとおり、交点Ｑ１については、Ｔ＝２９、交点Ｑ２については、Ｔ＝３２が得られる。これらＴの値のうちの最大を示す値Ｔ＝３２がしきい値Ｔthということになる。結局、ここに例示する具体例の場合、しきい値Ｔth＝３２［μｍ］が原版１０の厚みＴの境界条件ということになり、「Ｔ≧Ｔth」、すなわち、厚み３２μｍ以上の原版を用いて複製を行えば、本発明の効果が期待できることになる。
【００７５】
ここでは、厚みＴ＝３２μｍの原版１０を用いて、複製プロセスを実施した場合に、ノイズ成分の記録が行われない良好な複製品が得られることを、順を追って確認しておこう。まず、厚みＴ＝３２μｍの原版１０の上方から、図４に示すように、再生用照明光Ｌを照射した場合に、下方に得られる各回折光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ−１の強度Ａ（Ｌ１），Ａ（Ｌ２），Ａ（Ｌ−１）の比がどのようなものになるかを、図７のグラフから確認してみる。すると、厚みＴ＝３２μｍ（Ｔth）に対応する比Ｒ（Ａ（Ｌ２））の値は、交点Ｑ２の縦座標値であるから、０．０１７となり、比Ｒ（Ａ（Ｌ−１））の値は、交点Ｑ３の縦座標値であるから、０．０１５となる。これは、図３に示す複製プロセスにおいて、回折光Ｌ１の強度が１だとすると、回折光Ｌ２の強度は０．０１７、回折光Ｌ−１の強度は０．０１５になることを意味する。
【００７６】
このとき、記録用媒体２０を構成する感光性材料に対する露光で生じる現象は、図６のグラフで示される。すなわち、複製段階で、再生用照明光Ｌの照射を開始すると、記録用媒体２０内の露光量Ｅは時間とともに徐々に増加してゆき、図６のグラフに示すような屈折率変調プロセスが進行する。
【００７７】
そこで、０次光Ｌ０と１次回折光Ｌ１とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達したタイミングで再生用照明光Ｌの照射を終了したとしよう。このとき、当該干渉縞（本来、記録すべき干渉縞）の屈折率変調量ΔＮは、最大値０．０１に達しており、十分な記録状態が得られている。実際、これ以上露光時間を伸ばしたとしても、屈折率変調量ΔＮは増加しないので、上記タイミングで照射を終了することは、極めて合理的である。
【００７８】
一方、上記タイミングで照射を終了した場合に、最大不要回折光（２次回折光Ｌ２）によって生じる干渉縞がどのような状態で記録されるかを考えてみる。上述したとおり、回折光Ｌ１の強度が１だとすると、回折光Ｌ２の強度は０．０１７（Ｅcri／Ｅsat）であるから、１次回折光Ｌ１によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達したタイミングにおいて、２次回折光Ｌ２によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量は、その０．０１７（Ｅcri／Ｅsat）倍、すなわち、臨界露光量Ｅcriに達していることになる。記録用媒体２０内の屈折率の変化は、この臨界露光量Ｅcriを超えるまで生じないので、結局、上記タイミングでは、２次回折光Ｌ２によって生じる干渉縞（ノイズ成分）の形成はまだ行われていないことになる。−１次回折光Ｌ−１の強度は更に小さいので、上記タイミングでは、−１次回折光Ｌ１によって生じる干渉縞（ノイズ成分）の形成も行われていないことになる。
【００７９】
結局、厚みＴ＝３２μｍの原版１０を用いて複製プロセスを実施した場合、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した時点で、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量は臨界露光量Ｅcri に到達し、この時点で再生用照明光の照射を終了すれば、本来記録すべき干渉縞（１次回折光Ｌ１によって生じる干渉縞）は十分な状態で記録され、本来記録すべきでないノイズ成分となる干渉縞（不要回折光によって生じる干渉縞）は全く記録されないことになる。
【００８０】
原版の厚みＴをより厚くすると、再生用照明光の照射を終了するタイミングの条件はより緩和される。すなわち、原版の厚みＴが、しきい値Ｔthよりも大きくなると、回折光の強度比Ｒ（Ａ）は更に低下するため、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した時点では、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量はまだ臨界露光量Ｅcri にすら達していないことになる。したがって、この場合、再生用照明光の照射を終了するタイミングを遅延させても、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri に達するまでであれば、ノイズ成分となる干渉縞は、やはり記録されないことになる。
【００８１】
結局、原版作成段階で作成する原版の厚みを、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つ範囲に設定した場合、別言すれば、原版の厚みＴが、Ｔ≧Ｔthとなる範囲に設定した場合、複製段階では、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光の照射を終了すれば、本来記録すべき干渉縞を十分な状態で記録しつつ、本来記録すべきでないノイズ成分となる干渉縞を全く記録しない、という本発明の効果を奏することが可能になる。
【００８２】
もっとも、前述したとおり、感光性材料からなる媒体への露光プロセスを考慮すると、原版の厚みＴはなるべく小さくした方が好ましい。したがって、実用上は、原版の厚みＴをＴ＝Ｔthに設定し、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した時点で（すなわち、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri に到達した時点で）、再生用照明光の照射を終了するのが最も好ましい条件ということになる。上記条件を満たす実際の露光時間は、再生用照明光のエネルギー密度や感光性材料の種類などに依存して定まるので、実用上は、個々の現場で試行錯誤を行い、最適な露光時間を決定するようにすればよい。
【００８３】
＜＜＜  §３．  本発明の具体的な実施形態  ＞＞＞
続いて、本発明のより具体的な実施形態や変形例をいくつか述べておく。
【００８４】
＜３−１：  原版の具体的な作成方法  ＞
図８は、本発明における透過型体積ホログラムの原版１０の具体的な作成方法を示す側断面図である。原版１０を作成する方法の基本原理は、既に図１を参照して説明したとおりである。図８に示す作成方法も、その基本原理は、これまで説明した方法と全く同じであり、感光性材料からなる原版用の媒体５を用意し、所定波長λをもった第１の光Ｌと第２の光Ｌ′とをそれぞれ所定方向から照射し、その干渉縞を媒体５内の屈折率分布として記録することになる。
【００８５】
ただ、図８に示す例の場合、感光性材料からなる原版用の媒体５の下面に、波長λの光を吸収する特性をもった光吸収層６が形成されている。この光吸収層６としては、たとえば、炭素を練り込んだガラス（いわゆる黒ガラス）や、黒色のＰＥＴフィルムなどを用いればよい。このように光吸収層６を形成しておくと、媒体５の下面における反射を抑制することができ、多重反射による悪影響を低減させることができる。もちろん、原版（媒体５）の厚みＴは、この光吸収層６を含まない部分の厚みとして設定する。なお、媒体５に干渉縞を記録して、原版１０を構成した後は、光吸収層６を剥離除去することになる。
【００８６】
＜３−２：  より具体的な複製方法  ＞
図９は、本発明における透過型体積ホログラムのより具体的な複製方法を示す側断面図である。本発明に係る複製方法の基本原理は、既に図２を参照して説明したとおりである。図９に示す作成方法も、その基本原理は、これまで説明した方法と全く同じであり、原版１０の下方に感光性のホログラム記録用媒体２０を用意し、上方から所定波長λをもった再生用照明光Ｌを照射し、その干渉縞を媒体２０内の屈折率分布として記録することになる。
【００８７】
ただ、図９に示す例の場合、記録用媒体２０の下面に、波長λの光を吸収する特性をもった光吸収層２１が形成されている。この光吸収層２１は、図８に示す光吸収層６と同様に、黒ガラスや黒色のＰＥＴフィルムなどで構成することができる。このように光吸収層２１を形成しておくと、媒体２０の下面における反射を抑制することができ、０次光Ｌ０や１次回折光Ｌ１を含めた様々な光の多重反射による悪影響を低減させることができる。なお、複製プロセスが完了した後は、光吸収層２１を剥離除去することになる。
【００８８】
また、この図９に示す例の場合、原版１０の上下両面に反射防止層１１，１２が形成されている。図８に示す方法で原版１０を作成したら、光吸収層６を剥離除去し、更に、上下両面に反射防止層１１，１２を形成する処理を行うことになる。反射防止層としては、たとえば、ＣｅＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，ＳｉＯ２，ＴｉＯ２，Ｔａ２Ｏ５，ＭｇＦ２等の無機化合物を用いることができる。このように反射防止層１１，１２を形成しておくと、原版１０の上下両面における反射を防ぐことができ、多重反射による悪影響を低減させることができる。もちろん、原版１０の厚みＴは、この反射防止層１１，１２を含まない部分の厚みとして設定しておく。
【００８９】
＜３−３：  製造装置の実施形態  ＞
§２で述べたとおり、本発明に係る方法でホログラムの複製を行うようにすると、用いる原版の厚みに特定の条件を課し、かつ、再生用照明光の照射を特定タイミングで終了することにより、不要回折光の干渉に基づく干渉縞の記録を防ぎ、良質な複製を作成することができる。別言すれば、本発明では、記録用媒体２０内に不要回折光が入射することを前提としており、これら不要回折光が、原版１０と記録用媒体２０との間で多重反射して記録用媒体２０内に入射したとしても問題はない。したがって、従来のように、原版１０と記録用媒体２０との間にインデックスマッチング液を充填させたり、プリズムなどの光学素子を配置したりする必要がなく、量産に適した効率的な方法で、良質な製品を得ることが可能になる。
【００９０】
このため、本発明に係る透過型体積ホログラムの製造装置では、原版に基づいて多数の透過型体積ホログラムを製造する装置でありながら、インデックスマッチング液を利用する必要がなく、また、プリズムなどの光学素子を設ける必要もない。
【００９１】
本発明に係る透過型体積ホログラムの製造装置の基本構成要素は、厚みＴをもった透過型体積ホログラムの原版１０と、感光性のホログラム記録用媒体２０と、原版１０の下方の所定位置にホログラム記録用媒体２０を搬送し、原版１０のホログラムがホログラム記録用媒体２０に複製されるまでの間、ホログラム記録用媒体２０を当該所定位置に支持する搬送支持手段３０と、原版１０の上方の所定方向から所定波長λをもった再生用照明光Ｌを照射する再生用照明装置４０である。
【００９２】
この製造装置の重要な特徴は、媒体２０を構成する感光性材料の感光特性と、再生用照明装置４０が照射する再生用照明光の波長λと、原版１０の厚みＴとの関係である。すなわち、ホログラム記録用媒体２０を構成する感光性材料について、再生用照明装置４０が照射する波長λの光を照射した場合に、「屈折率変化が生じる直前の臨界露光量Ｅcri」と「屈折率変化が飽和する飽和露光量Ｅsat」との比をＲ（Ｅ）＝Ｅcri／Ｅsatとし、原版１０について、波長λをもった再生用照明光Ｌを再生用照明装置４０に設定された所定方向から照射した場合に、原版１０の下方に得られる「０次光および１次回折光」以外の回折光の中で最も強度の大きな最大不要回折光Ｌmax の強度Ａ（Ｌmax）と１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）との比をＲ（Ａ（Ｌmax））＝Ａ（Ｌmax）／Ａ（Ｌ１）としたときに、原版１０の厚みＴが、Ｒ（Ａ（Ｌmax））≦Ｒ（Ｅ）が成り立つ範囲に設定されている、という特徴を有している。
【００９３】
より具体的には、原版１０に対して再生用照明光Ｌを照射したときにおける、１次回折光Ｌ１の強度Ａ（Ｌ１）とそれ以外の第ｎ次（ｎ≠０）回折光Ｌｎの強度Ａ（Ｌｎ）との比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ａ（Ｌｎ）／Ａ（Ｌ１）を定義し、原版１０の厚みＴと当該比Ｒ（Ａ（Ｌｎ））との関係を示す、次数ｎが異なる複数の厚み依存性グラフを求めた場合に、原版１０の厚みＴが、Ｔ≧Ｔthを満足する（但し、Ｔthは、Ｒ（Ａ（Ｌｎ））＝Ｒ（Ｅ）を与える厚みの中の最大を示す値）という条件を満たしていることになる。実用上は、原版１０の厚みＴを、Ｔ＝Ｔthに設定するのがより好ましい。このような特徴が本発明の作用効果と関連する理由は、既に§２で説明したとおりである。
【００９４】
図１０は、上記特徴をもった本発明に係る透過型体積ホログラムの製造装置の一実施形態を示す側断面図である。図示のとおり、この装置は、透過型体積ホログラムの原版１０、感光性のホログラム記録用媒体２０Ａ、搬送支持手段３０、再生用照明装置４０を有している。ここで、感光性のホログラム記録用媒体２０Ａは、ロール状の巻取材料からなり、搬送支持手段３０は、この巻取材料２０Ａを、原版１０の下方を通過する所定の搬送経路に沿って上流側から下流側へと搬送する機能を有している。また、原版１０の下方には、光吸収層２１Ａが配置されており、巻取材料２０Ａは、搬送支持手段３０によって、原版１０と光吸収層２１Ａとの間を挿通するように、図の矢印の方向に搬送される。
【００９５】
図には、巻取材料２０Ａのうち、搬送経路上に引き出された一部分のみしか示されていないが、搬送経路の上流側（図の左側）には、ロール状に巻装された巻取材料２０Ａの原反が配置され、下流側（図の右側）では、加工済みとなった（複製プロセスが完了した）巻取材料２０Ａがロール状に巻き取られている。
【００９６】
搬送支持手段３０は、図示されている搬送ローラ３１〜３３の他、上流側で巻取材料２０Ａの原反を支持する機構、下流側で巻取材料２０Ａをロール状に巻き取る機構、光吸収層２１Ａをこの位置に支持する機構などを含んでいる。搬送支持手段３０による巻取材料２０Ａの搬送処理は、断続運動として行われる。たとえば、図示の状態において搬送処理を一時停止し、再生用照明装置４０から再生用照明光Ｌを原版１０の上方から照射しながら、その直下に位置する巻取材料２０Ａ（シート状の感光性のホログラム記録用媒体）にホログラムの複製のための露光を行い、複製が完了した時点で、搬送支持手段３０による搬送処理（原版１０の横方向の長さに相当する搬送処理）を行う、という処理操作が繰り返される。
【００９７】
なお、実用上は、原版１０を上下に駆動する駆動機構や、光吸収層２１Ａを上下に駆動する駆動機構などを設け、巻取材料２０Ａの搬送中は、原版１０を上方に退避させるとともに光吸収層２１Ａを下方に退避させ、複製処理中は、原版１０を下方に移動させるとともに光吸収層２１Ａを上方に移動させ、巻取材料２０Ａを上下から挟み込むようにするのが好ましい。
【００９８】
一方、図１１は、上記特徴をもった本発明に係る透過型体積ホログラムの製造装置の別な一実施形態を示す側断面図である。図示のとおり、この装置も、透過型体積ホログラムの原版１０、感光性のホログラム記録用媒体２０Ｂ、搬送支持手段３０、再生用照明装置４０を有している。この例では、感光性のホログラム記録用媒体２０Ｂは、感光性材料を含んだガラス板によって構成されており、その下面には、それぞれ光吸収層２１Ｂが形成されている。搬送支持手段３０は、この光吸収層２１Ｂを有する複数のホログラム記録用媒体２０Ｂを、連続的に順次、原版１０の下方を通過する所定の搬送経路に沿って上流側から下流側へと搬送する機能を有する。
【００９９】
具体的には、この例の場合、搬送支持手段３０は、図の左右に示された駆動ローラ３６，３７と、これら駆動ローラ３６，３７間に装着された搬送ベルト３８からなるベルトコンベアによって構成されており、光吸収層２１Ｂが付着したホログラム記録用媒体２０Ｂを、図の左側から右側へと搬送する機能を有する。もちろん、リニアステージなどの機構によって搬送支持手段３０を構成することも可能である。
【０１００】
ここでも、搬送支持手段３０による搬送処理は、断続運動として行われる。たとえば、図示の状態において搬送処理を一時停止し、再生用照明装置４０から再生用照明光Ｌを原版１０の上方から照射しながら、その直下に位置する３組のホログラム記録用媒体２０Ｂにホログラムの複製のための露光を行い、複製が完了した時点で、搬送支持手段３０による搬送処理（新たな３組のホログラム記録用媒体２０Ｂが原版１０の直下にくるような搬送処理）を行う、という処理操作が繰り返される。
【０１０１】
この例では、１回の複製プロセスで、３組のホログラム記録用媒体２０Ｂに対する複製が同時に行われることになる。そのため、原版１０側には、３組のホログラム記録用媒体２０Ｂのそれぞれに転写するための３組の要素ホログラムが多面付けされていることになる。なお、図示されている遮光部材１５は、このように多面付けされた要素ホログラムを３組のホログラム記録用媒体２０Ｂにそれぞれ複製する際に、各ホログラム記録用媒体２０Ｂへの複製を行うための光が、隣接するホログラム記録用媒体２０Ｂへ入射しないように遮蔽する機能を果たす部材である。実際には、遮光部材１５は、３カ所に開口窓が設けられたマスク板などによって構成することができる。
【０１０２】
なお、図１０および図１１に示す原版１０には、図示の便宜上、反射防止層が描かれていないが、実用上は、図９に例示したように、原版１０の上下両面には、反射防止層１１，１２を形成しておくのが好ましい。
【０１０３】
また、本発明を実施する上では、複製プロセスにおいて、再生用照明光Ｌの照射を終了するタイミングを制御する必要がある。このタイミング制御は、現場の作業員による手作業で行うことも可能であるが、実用上は、再生用照明装置４０にタイミング制御の機能をもたせておき、自動制御で行うようにするのが好ましい。すなわち、再生用照明装置４０に、０次光と１次回折光とによって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が飽和露光量Ｅsat に達した後、かつ、最大不要回折光によって生じる干渉縞の形成に寄与する露光量が臨界露光量Ｅcri を超える前に、再生用照明光Ｌの照射を終了させる制御機能をもたせておくようにすればよい。
【０１０４】
＜３−４：  その他の変形例  ＞
以上、本発明をいくつかの実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この他にも様々な形態で実施可能である。
【０１０５】
たとえば、これまでの説明では、原版１０の下方に記録用媒体２０を配置し、原版１０の上方から再生用照明光Ｌを照射して複製を行う例を述べたが、本願において「上下」の概念を用いて相互の配置を説明しているのは、単なる説明の便宜であって、実用上は、本願で述べた上下の位置関係どおりに各構成要素を配置する必要はない。したがって、もちろん、原版１０の上方に記録用媒体２０を配置し、原版の下方から再生用照明光Ｌを照射してもかまわないし、原版１０および記録用媒体２０を立て、左右に並べて配置した状態で複製を行ってもかまわない。
【０１０６】
また、§２では、図５および図６に示すグラフを求める方法として、実際の原版や感光性材料を用いた実測を行う方法を述べたが、これらのグラフは理論計算やコンピュータシミュレーションによって求めることも可能である。要するに、§２で述べた厚み依存性測定段階や露光量依存性測定段階は、必ずしも物理量を実測する測定方法で行う必要はなく、理論計算やコンピュータシミュレーションによって決定する方法に置き換えることができる。要するに何らかの方法でグラフ作成に必要な回折光の強度や屈折率変調量を決定できればよい。
【符号の説明】
【０１０７】
５：感光性材料からなる原版用の媒体
６：光吸収層
１０：透過型体積ホログラムの原版
１１：反射層
１２：反射層
１５：遮光部材
２０：感光性のホログラム記録用媒体
２０Ａ：ロール状の巻取材料からなる感光性のホログラム記録用媒体
２０Ｂ：感光性のホログラム記録用媒体
２１：光吸収層
２１Ａ：光吸収層
２１Ｂ：光吸収層
３０：搬送支持手段
３１〜３３：搬送用ローラ
３６，３７：駆動ローラ
３８：搬送ベルト
４０：再生用照明装置
Ａ（Ｌ０）：０次光の強度（光量）
Ａ（Ｌ１）：１次回折光の強度（光量）
Ａ（Ｌ−１）：−１次回折光の強度（光量）
Ａ（Ｌ２）：２次回折光の強度（光量）
ｄ：回折面の間隔
Ｅ：露光量
Ｅcri ：屈折率変化が生じる直前の臨界露光量
Ｅsat ：屈折率変化が飽和する飽和露光量
Ｌ：原版作成用の第１の光／複製段階で用いる再生用照明光
Ｌ′：原版作成用の第２の光
Ｌ０：０次光（直進透過光）
Ｌ１：１次回折光
Ｌ−１：−１次回折光
Ｌ２：２次回折光
ｎ：回折光の次数
Ｑ１〜Ｑ３：グラフ上の交点
Ｒ（Ａ）：回折光の強度比
Ｒ（Ｅ）：露光量の比（＝Ｅcri／Ｅsat）
Ｓ：回折面
Ｔ：原版１０の厚み
Ｔth ：厚みのしきい値
ΔＮ：屈折率変調量
α：回折面に対する角度
θ：回折角
λ：波長
【図１】
2011227182.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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