(57)【要約】  本発明は、フォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録する方法に関し、第１のレーザ光源を提供するステップと、基材と光活性層とを含むフォトポリマー記録媒体を提供するステップであって、前記フォトポリマー記録媒体が、少なくとも０．０４の屈折率変調Δｎ、および少なくとも２５μｍの光活性層の厚さｄを有する、ステップと、３＊Ｄｉの最小照射エネルギー線量を有する、前記第１のレーザ光源によって生成される前記第１のレーザ光線を前記フォトポリマー記録媒体に照射するステップであって、Ｄｉが光活性層の阻害線量である、ステップと、を少なくとも含み、フォトポリマー記録媒体への照射は、照射する第１のレーザ光線の光が散乱中心で散乱され、この散乱中心は、第１のレーザ光線によって誘発される光活性層内の化学反応によって生成され、これにより、照射する第１のレーザ光線と第１のレーザ光線の散乱光との相互作用により複数の散乱体積ホログラムが形成されるよう行われる、方法に関する。【選択図】図４ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトポリマー記録媒体（６）に複数の散乱体積ホログラムを記録する方法であって、前記方法が、少なくとも以下のステップ：
ａ．第１のレーザ光源を提供するステップ、
ｂ．基材（６．２）と光活性層（６．１）とを備えるフォトポリマー記録媒体（６）を提供するステップであって、前記フォトポリマー記録媒体（６）が、少なくとも０．０４の屈折率変調Δｎ、および少なくとも２５μｍの前記光活性層（６．１）の厚さｄを有する、ステップ、
ｃ．３＊Ｄｉの最小照射エネルギー線量を有する、前記第１のレーザ光源によって生成される第１のレーザ光線（４）を、前記フォトポリマー記録媒体（６）に照射するステップであって、Ｄｉが前記光活性層（６．１）の阻害線量である、ステップ
を含み、
前記フォトポリマー記録媒体（６）への照射は、照射する第１のレーザ光線（４，４．１，４．２，４．３，４．４）の光が散乱中心（１２）で散乱され、前記散乱中心（１２）は、前記第１のレーザ光線（４，４．１，４．２，４．３，４．４）によって誘発される前記光活性層（６．１）内の化学反応によって生成され、これにより、前記照射する第１のレーザ光線（４，４．１，４．２，４．３，４．４）と前記第１のレーザ光線（４，４．１，４．２，４．３，４．４）の散乱光（４．１’，４．３’）の間の相互作用により複数の散乱体積ホログラム（１６，１６．１，１６．２）が形成されるように、行われる、方法。
【請求項２】
第２のレーザ光線（８）が提供され、前記第１のレーザ光線（４，４．１，４．２，４．３，４．４）と前記第２のレーザ光線（８）とが相互作用して、前記複数の散乱体積ホログラム（１６，１６．１，１６．２）に加えて、更なる体積ホログラム（１８）を記録し、前記更なる体積ホログラム（１８）は、前記第１のレーザ光線（４，４．１，４．２，４．３，４．４）から光を実質的に異なる方向に偏向可能であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のレーザ光線（８）は、前記第１のレーザ光源によって生成されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記光活性層（６．１）が、前記基材（６．２）上に積層されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記基材（６．２）が透明および／または半透明であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記第１のレーザ光線（４，４．１，４．２，４．３，４．４）は、全照射プロセスの開始段階の間に前記散乱中心（１２）を生成することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記フォトポリマー記録媒体（６）が、フォトポリマーフィルムを備え、前記フォトポリマーフィルムが、架橋マトリックス、および書き込みモノマーを含み、好ましくは、架橋マトリックスおよびアクリレートベースのモノマーを含むことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記第１のレーザ光線（４，４．１，４．２，４．３，４．４）および／または前記第２のレーザ光線（８）は、エッジライト構成で提供されることを特徴とする、請求項２〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記フォトポリマー記録媒体（６．１）の表面に、少なくとも１つの光学導光素子（１０）が設けられることを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記光学導光素子（１０）は、前記フォトポリマー記録媒体（６．１）の表面と光学的に接触していることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法によって記録される複数の散乱体積ホログラム（１６，１６．１，１６．２）。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法によってフォトポリマー記録媒体（６．１）に複数の散乱体積ホログラム（１６，１６．１，１６．２）を記録するための記録システム（２，２．１，２．２）。
【請求項１３】
少なくとも１つの均一な発光面（３４）を有する照明システム（２６）であって、
ａ）少なくとも１つの光源（２０，２０．１，２０．２，２０．３）と、
ｂ）導光板（３０）の少なくとも一方の側に取り付けられたフォトポリマー記録媒体を有する導光板（３０）を備える導光スタック（３２）であって、前記フォトポリマー記録媒体の光活性層（６．１）が、請求項１に記載の方法によって記録される複数の散乱体積ホログラム（１６，１６．１，１６．２）と、請求項２に記載の第２の体積ホログラム（１８）とを有する、導光スタック（３２）と
を含み、
前記少なくとも１つの光源（２０，２０．１，２０．２，２０．３）および前記導光スタック（３２）は、前記少なくとも１つの光源（２０，２０．１，２０．２，２０．３）から放射された光が、前記導光板（３０）の第１の端面（２８）を介して前記導光板（３０）に取り込まれるように互いに対して配置され、
前記光が、前記導光スタック（３２）から自由空間内に半球状に取り出され、
前記導光スタック（３２）から取り出された光は、第１の極断面内の放射の角度分布の第１のＦＷＨＭ角度αと、第２の極断面内の放射の角度分布の第２のＦＷＨＭ角度βとを有し、ここで、α＞＞βである、照明システム（２６）。
【請求項１４】
前記システム（２６）は、少なくとも１つの第２の光源を備え、前記少なくとも１つの第２の光源は、該少なくとも第２の光源からの光が少なくとも第２の端面を介して前記導光板（３０）に取り込まれるように配置されている、請求項１３に記載の照明システム（２６）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの光源（２０，２０．１，２０．２，２０．３）および／または前記少なくとも１つの第２の光源が、発光ダイオード（ＬＥＤ）、特にはＬＥＤのアレイであることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の散乱体積ホログラムをフォトポリマー記録媒体に記録する方法に関する。また、本発明は、この方法によって記録される複数の散乱体積ホログラム、および少なくとも１つの均一な発光面を有する照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ホログラムは、例えば乗り物の液晶ディスプレイやバックライトユニットなどの複数の用途でますます普及している。所望の格子を有するホログラムを記録するために、記録媒体にはレーザ光線が照射される（例えば、Ｈ．Ｍ．Ｓｍｉｔｈの「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ」、Ｗｉｌｅｙ−Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ  １９６９年参照）。既知の方法の１つとして、いわゆるデュアルビーム法が挙げられる。この方法では、第１のレーザ光線と第２のレーザ光線が、好ましくは１つのレーザ光源によって提供される。両方のレーザ光線で記録媒体を照射することにより、光の干渉による静的輝度変調が記録媒体の位置で発生する。発生する輝度変調に応じて、光反応による屈折率変調が生じる。発生する格子すなわち変調内に、ホログラフィック情報が記憶される。
【０００３】
一般の電子機器用の指向性バックライトユニット、自動車用電子ディスプレイ、一般照明用のフラット照明装置、照明付き標識のアプリケーションなどの、照明システムの例示的なアプリケーションでは、上述の方法により製造されるホログラムは、通常、レーザまたはＬＥＤ（発光ダイオード）のような１つまたは複数の光源で照射される。例えば、複数のＬＥＤは、少なくとも記録媒体を含む導光スタックの狭い側面または端面に配置され得る。
【０００４】
図６ａには、従来技術の方法により記録された媒体６．１’を有する、従来技術による実質的に平面の照明システム２６’の例示的な実施形態の上面図が示される。具体的には、図示されている実施形態では、観察者の視野角が照明システム２６’の平面に対して９０°である場合の照明システム２６’によって発光される光画像を示されている。図示されている実施形態では、ＬＥＤなどの３つの光源２０．１〜２０．３が、記録媒体６．１’を有する導光スタック３２’の（左側の）狭い側面２８’に配置されている。各光源２０．１〜２０．３は、全内部反射により記録媒体６．１’内を伝播する光線を生成する。この光は、好適な結合構造（図示せず）によって取り出される（coupled out）。図６ａで見られる通り、これらの３つの光源２０．１〜２０．３は、基本的に平行な３本の光ストリップ２２．１〜２２．３を生成する。この従来技術の記録媒体６．１’の欠点は、導光スタック３２’の広い表面の実質的に全面にわたる均一な発光面が観察者には見えないことである。例えば、この光ストリップ２２．１と光ストリップ２２．２との間、および光ストリップ２２．２と光ストリップ２２．３との間では、光のないストリップが知覚され得る。
【０００５】
図６ｂには、図６ａに示される同じ例の別の図が示される。図６ａと図６ｂの違いは、観察者の視野角である。図６ｂの視角は６０°である。図６ｂで見られる通り、図６ａの光ストリップのコースと比較して、異なる視角により、異なる角度で可視光ストリップが見られる。しかし、この場合でも（および他の１つおきの視野角でも）、導光スタック３２’の（実質的に）全面の周りに均一な光放射面は見ることができない。
【発明の概要】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、記録された媒体の本質的に全面について観察者が知覚可能な基本的に均一な光放射面を提供する記録媒体を提供することができるフォトポリマー記録媒体にホログラムを記録する方法を提供することである。
【０００７】
上記目的は、本発明の第１の態様に従って請求項１に記載のフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録する方法により解決される。この方法は、少なくとも以下のステップ：
ａ．第１のレーザ光源を提供するステップ、
ｂ．基材と光活性層とを含むフォトポリマー記録媒体を提供するステップであって、このフォトポリマー記録媒体が、少なくとも０．０４の屈折率変調Δｎ、および少なくとも２５μｍの光活性層の厚さｄを有する、ステップ、
ｃ．３＊Ｄｉの最小照射エネルギー線量を有する、第１のレーザ光源によって生成される第１のレーザ光線を前記フォトポリマー媒体に照射するステップであって、Ｄｉが光活性層の阻害線量である、ステップ、
を含み、
このフォトポリマー記録媒体への照射は、照射する第１のレーザ光線の光が散乱中心で散乱され、この散乱中心が、第１のレーザ光線によって誘発される光活性層内の化学反応によって生成され、これにより、照射する第１のレーザ光線と第１のレーザ光線の散乱光との相互作用により複数の散乱体積ホログラムを形成されるよう行われる。
【０００８】
従来技術による記録媒体にホログラムを記録する方法とは対照的に、本発明の方法は、フォトポリマー記録媒体内に散乱体積ホログラムを生成させる。次に、この生成された散乱体積ホログラムにより、それぞれ生成されるホログラムが、生成されるホログラムおよび記録される媒体それぞれの実質的に全面にわたって観察者が見ることができる実質的に均一な発光面を提供し得る。記録媒体の一部のみが照射される場合、記録媒体の各表面部分のみが実質的に均一な発光面を提供することは理解されよう。
【０００９】
従来技術から知られている記録媒体では、記録媒体の放射角分布が限られているため、観察者は光ストリップ（均一な光出射面ではない）を見ていることを、発明者は分かっている。従来技術の方法によって製造される記録媒体のホログラムでは、実際には、照射される光の量が均一である。しかし、記録媒体の放射角分布が限られているため、照射される光の方向は均一ではなく、それに伴って、観察者が見ることができる光も均一ではない。本発明に従うと、散乱体積ホログラムの発生により、観察者が基本的に均一な発光面を見ることができるように、放射角範囲分布が拡大される。すなわち、均一な角度の放射を提供することができる。
【００１０】
この方法によれば、第１のレーザ光源が提供される。この第１のレーザ光源は、少なくとも１つの第１のレーザ光線を生成するよう構成される。この第１のレーザ光源は、フォトポリマー記録媒体が第１のレーザ光線によって照射されるように配置され得る。
【００１１】
記録装置では、第１のレーザ光線は、レンズ、ミラー、情報マスク、散乱モジュールなどの１つ以上の光学モジュールによって方向付けられ、かつ／または、変調され得ることは理解されよう。この構成より、フォトポリマー記録媒体に所望の方法で照射することができる。例えば、少なくとも１つの光学モジュールは、フォトポリマー記録媒体に当たるレーザ光線が所望の直径、および／または、所望の入射角を有するように構成可能である。
【００１２】
フォトポリマー記録媒体は、少なくとも１つの基材と少なくとも１つの光活性層を含む。この光活性層を基材により支持され得る。例えば、光活性層を基材上に積層することができる。この基材は、透明の要素、あるいは半透明の要素であり得る。好ましい実施形態では、この基材は、ガラスプレート、特に、フロートのガラスプレートまたはＮｅｘｔｒｅｍａ（登録商標）のガラスプレートでよい。
【００１３】
フォトポリマー記録媒体内に散乱体積ホログラムを生成するために、特別に形成されたフォトポリマー記録媒体が提供される。このように提供されるフォトポリマー記録媒体は、特定の屈折率変調の範囲を有する。本発明によれば、この屈折率変調Δｎは、少なくとも０．０４でなければならない。本発明によれば、使用する媒体は、フォトポリマー記録媒体内での散乱体積ホログラムの生成を可能にするために、特定の屈折率変調（Δｎ≧０．０４）を有さなければならないことが観察の結果分かっている。屈折率変調Δｎは、好ましくは、少なくとも０．０５でよい。
【００１４】
これに加えて、厚い光活性層が設けられる。具体的には、この光活性層は少なくとも２５μｍの厚さを有する。従来の記録方法に従って、使用される記録媒体は、通常、これよりもかなり薄い。光活性層が２５μｍよりも薄い場合、観察者によって知覚可能な実質的に均一な発光面を有する記録媒体を提供するために光活性層内に十分な量の散乱体積ホログラムを生成することができないことが確認されている。具体的には、特定の屈折率変調Δｎとフォトポリマー記録媒体の特定の厚さとの組み合わせにより、フォトポリマー記録媒体内に散乱体積ホログラムを生成することが可能にする。
【００１５】
さらに、光活性層内に所望の散乱体積ホログラムを生成させるためには、特定の最小の照射エネルギー線量３＊Ｄｉの第１のレーザ光線を生成する必要がある。それに関して、Ｄｉは光活性層の阻害線量である。Ｄｉより低い照射エネルギー線量でレーザ光線が生成されると、ほぼ全ての光子がラジカルキャッチャーによって遮断される。よって、散乱体積ホログラムを生成することができない。したがって、以下に説明する化学プロセスを開始するためには、第１のレーザ光源が、少なくとも３＊Ｄｉの照射エネルギー線量で少なくとも１つの第１のレーザ光線を生成できることが必要である。
【００１６】
本発明によれば、フォトポリマー記録媒体の照射は、照射する第１のレーザ光線の光が散乱中心で散乱されるように行われる。より具体的には、全照射プロセスの開始段階の間において、第１のレーザ光線により、散乱中心を生成することができる（中間時のために）。開始段階は、照射プロセスの開始時刻ｔｓｔａｒｔ＝０と時点ｔｘ（ここでｔｘ＜＜ｔｅｎｄ）の間であってよい。それに関して、照射処理の終了時間をｔｅｎｄとする。例えば、開始段階は、全照射プロセス時間の０．１％〜１０％であってよい。散乱中心は、第１のレーザ光線によって誘発される光活性層内の化学反応によって生成される。
【００１７】
次いで、照射する第１のレーザ光線と第１のレーザ光線の散乱光との相互作用により、複数の散乱体積ホログラムが形成される。第１の光線の散乱光は、散乱中心によって散乱された光に起因する。第１の散乱体積ホログラムの生成後、照射する第１のレーザ光線と第１の散乱体積ホログラムによって散乱された光との間の相互作用により、さらに別の散乱体積ホログラムを形成することができる。これらの生成される散乱体積ホログラムは、様々に、かつランダムに生成される特性を有する。この光活性層は、様々な格子定数などの様々な特性を有する複数の散乱体積ホログラムを含むため、（照明システムで使用される）観察者によって見ることができる実質的に均一な発光面を提供するフォトポリマー記録媒体を製造することができる。特に、実質的に均一な角度放射を提供することができる。
【００１８】
言い換えれば、提案されているホログラフィックの記録方法は、第１のレーザ光線などの少なくとも１つの信号光線と少なくとも１つの自己生成空間構造化基準光線との非線形の相互作用に基づく。この散乱中心では、信号光線が散乱され、これにより自己生成空間構造化基準光線が形成される。この信号光線は、基準光線に対してコヒーレント、部分的にコヒーレント、または非コヒーレントでよい。
【００１９】
具体的には、散乱中心を形成するための化学反応を起こすことにより、一連の反応が開始され、その結果、光活性層内に複数の散乱体積ホログラムが形成されることが確認できた。この記録された媒体は、実質的に全面にわたって観察者によって見ることができる実質的に均一な明視野の放射を可能にする照明システムの導光スタックで構成され得る。
【００２０】
本発明に係る方法の第１の実施形態によれば、第２のレーザ光線を提供することができる。第１のレーザ光線と、この第２のレーザ光線との相互作用により、複数の散乱体積ホログラムに加えて、更なる体積ホログラムを記録することができる。更なる体積ホログラムは、実質的に異なる方向に第１のレーザ光線の光を偏向することができる。第２のレーザ光線は、好ましくは、第１のレーザ光源により生成することができる。第１のレーザ光線と第２のレーザ光線は、フォトポリマー記録媒体の同じ面で、あるいはフォトポリマー記録媒体の対向面でフォトポリマー記録媒体に当たり得る。
【００２１】
本発明に係る方法の好ましい実施形態では、第１のレーザ光線と第２のレーザ光線は、基準光線と対象光線であってもよい。この対象光線は、フォトポリマー記録媒体に記憶される情報を担持する光線であり得る。例えば、対象光線は、対象から反射される光線、あるいは、記録される対象を通過する光線である。これらの対象光線と基準光線がフォトポリマー記録素子に到達すると、それらの光波は交差し互いに干渉し得る。この干渉パターンこそ、フォトポリマー記録媒体にインプリントされた更なる体積ホログラムである。第２のレーザ光線を用いることにより、複数の散乱体積ホログラムの他に明確な体積ホログラムを生成することができる。
【００２２】
本発明に係る方法のさらに別の好ましい実施形態によれば、第１のレーザ光線、および／または、第２のレーザ光線をエッジライト構成で提供することができる。例えば、フォトポリマー記録媒体の一方の面に光学導光素子を設けることができる。光学導光素子が、フォトポリマー記録媒体の基材の表面に直接接触できることが好ましい。例えば、プリズム素子を配置することができる。このプリズム素子の一方の面は、基材の表面と光学的に接触することができる。この光学的接触には、接着剤などの接続手段の使用が含まれることは理解されよう。レーザ光線のうちの少なくとも１つは、このプリズム素子に当たり得る。このプリズム素子によって、レーザ光線が特定の特性を有するフォトポリマー記録媒体に向けられ得る。これらの特性は、（中でも）使用されるプリズム素子に依存し得る。
【００２３】
さらに、フォトポリマー記録媒体は、任意の好適なフォトポリマー記録材料を含み得る。好ましい実施形態では、このフォトポリマー記録媒体は、フォトポリマーフィルムを含み、このフォトポリマーフィルムが、架橋マトリックスと書き込みモノマーを含み、好ましくは、架橋マトリックスおよびアクリレートベースのモノマーを含み得る。このような材料は、複数の散乱体積ホログラムを含むホログラフィック素子を形成するのに特に適している。
【００２４】
本発明のさらに別の態様は、上述した方法に従って記録される複数の散乱体積ホログラムである。
【００２５】
さらに別の態様は、上述した方法に従って、複数の散乱体積ホログラムをフォトポリマー記録媒体に記録するための記録システムである。
【００２６】
本発明の別の態様は、請求項１３に記載の観察者によって見ることができる、少なくとも１つの均一の発光面を有する照明システムである。この照明システムは、少なくとも１つの光源を含む。この照明システムは、導光板の少なくとも一方の面に取り付けられるフォトポリマー記録媒体を有する導光板を含む導光スタックを含み、このフォトポリマー記録媒体の光活性層が、請求項１に記載の方法に従って記録される複数の散乱体積ホログラムと、請求項２に記載の第２の体積ホログラムと、を有する。これらの少なくとも１つの光源および導光スタックは、少なくとも１つの光源から放射された光が導光板の第１の端面を介して導光板に取り込まれる（coupled into）ように互いに配置される。
【００２７】
この光は、導光スタックから自由空間内に半球状に取り出される（coupled out）。導光スタックから取り出された光は、第１の極断面内の放射の角度分布における第１のＦＷＨＭ角度αと、第２の極断面内の放射の角度分布における第２のＦＷＨＭ角度βとを有し、α＞＞βである。
【００２８】
この照明システムは、光を導光スタックに放射するための少なくとも１つの光源を含む。この導光スタックは、上述した方法に従って記録されたフォトポリマー記録媒体を含む。この導光スタックは、生成されたホログラムを用いて光を取り出せる（couple out）ように構成される。フォトポリマー記録媒体内の複数の散乱体積ホログラムのために、この照明システムは、観察者が見ることができる少なくとも１つの均一な発光面を提供することができる。
【００２９】
本発明に係る照明システムの第１の実施形態によれば、このシステムは、少なくとも１つの第２の光源を含み得、少なくとも第２の光源からの光が、少なくとも第２の端面を介して導光板に取り込まれるようこの第２の光源が配置される。発光面の均一性をさらに向上させることができる。
【００３０】
さらに、本発明の別の実施形態によれば、少なくとも１つの光源、および／または、少なくとも１つの第２の光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）でよい。具体的には、少なくとも１つの光源として、かつ／または、少なくとも１つの第２の光源としてＬＥＤのアレイを提供することができる。上述の方法に従って記録されたフォトポリマー記録媒体を含む導光スタックを照らすのにＬＥＤが特に適している。特に均一な発光面を提供することができる。
【００３１】
本特許出願のこれらおよびその他の様態は、以下の図面を参照して明らかになる。上記に示された本出願の特徴、および例示的な実施形態の特徴は、互いの潜在的な全ての組み合わせでも開示されるのが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法を実施するための配置の実施形態を示す概略図である。
【図２】本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための更なる方法を実施するための配置の更なる実施形態の概略図である。
【図３】本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための更なる方法を実施するための配置の更なる実施形態の概略図である。
【図４ａ】本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の実施形態の実施の間における例示的な第１の時点でのフォトポリマー記録媒体の概略断面図である。
【図４ｂ】本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の実施形態の実施の間における更なる例示的な時点での図４ａのフォトポリマー記録媒体の概略断面図である。
【図４ｃ】本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の実施形態の実施の間における更なる例示的な時点での図４ａのフォトポリマー記録媒体の概略断面図である。
【図５】本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の更なる実施形態の実施の間における例示的な時点でのフォトポリマー記録媒体の概略断面図である。
【図６ａ】従来技術の方法に従って記録された記録媒体を含む従来技術の照明システムの概略上面図である。
【図６ｂ】従来技術の方法に従って記録された記録媒体を含む従来技術の照明システムの更なる概略図である。
【図７ａ】本発明による照明システムの一実施形態の概略上面図である。
【図７ｂ】本発明による照明システムの一実施形態の更なる概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
異なる図における同様の参照符号は同様の要素を示す。
【００３４】
図１には、本発明に従いフォトポリマー記録媒体６に複数の散乱体積ホログラムを記録するための配置２または記録システム２それぞれの実施形態の概略図、特には断面図が示される。図１を参照して、本発明に係る方法の第１の実施形態を説明する。
【００３５】
図１で見られる通り、フォトポリマー記録媒体６が提供される。図示されているフォトポリマー記録媒体６は、基材６．２と光活性層６．１を含む。本発明のその他の実施形態では、フォトポリマー記録媒体は、さらに別の層を含み得、例えば、光活性層６．１の上に少なくとも１つのさらに別の層を含むことも可能である。
【００３６】
この基材６．２は、透明または半透明の要素６．２であり得る。好ましくは、ガラス板６．２を設けることができる。この光活性層６．１は、基材６．２上に積層され得る。この光活性層は、フォトポリマーフィルムでよく、このフォトポリマーフィルムが、好ましくは架橋マトリックスと書き込みモノマーを含み、好ましくは、架橋マトリックスとアクリレートベースのモノマーを含む。
【００３７】
さらに、このフォトポリマー記録媒体６は、少なくとも０．０４の屈折率変調Δｎを有する。光活性層６．１の厚さｄは、少なくとも２５μｍ、好ましくは、少なくとも３０μｍである。
【００３８】
さらに、第１のレーザ光源（図示せず）からの第１のレーザ光線４が提供される。なお、図面を簡単にするために、レンズ、ミラーなどのような第１のレーザ光線を導くために必要なさらに別の光学素子は、図１〜３では省略されている。
【００３９】
この実施形態では、第１のレーザ光線は、フォトポリマー記録媒体６の（広い）面に当たる。この例では、第１のレーザ光線４が光活性層６．１上に当たる。
【００４０】
フォトポリマー記録媒体６は、第１のレーザ光源によって、３＊Ｄｉの最小照射エネルギー線量で照射される（Ｄｉは光活性層の抑制線量である）。これにより、フォトポリマー記録媒体６が照射されると、第１のレーザ光線によって誘起される光活性層における化学反応によって生成される散乱中心で第１のレーザ光線の照射が散乱される。このように、照射する第１のレーザ光線と第１のレーザ光線の散乱光との相互作用により、複数の散乱体積ホログラムが形成される。次に、これについてより詳細に説明する。
【００４１】
図２には、本発明に従いフォトポリマー記録媒体６に複数の散乱体積ホログラムを記録するための配置２．１または記録システム２．１のさらに別の実施形態の概略図が示される。図２を参照して、本発明に係る方法のさらに別の実施形態について説明する。説明の繰り返しを避けるために、図１の実施形態と図２の実施形態との間の相違点のみを以下に説明する。
【００４２】
図１の実施形態とは対照的に、フォトポリマー記録媒体６には、第２のレーザ光線８が照射される。第２のレーザ光線８は、好ましくは、第１のレーザ光源によって提供される。例えば、第１のレーザ光源のレーザ光線は、ビームスプリッタ素子により第１のレーザ光線４と第２のレーザ光線８とに分割される。一例を挙げると、第１のレーザ光線４は対象光線であってよく、第２のレーザ光線８は基準光線であってよい。
【００４３】
第１のレーザ光線４は、レンズを用いて拡散され得、フォトポリマー記録媒体６に向けることができる。第２のレーザ光線８も、レンズを用いて広げることができる。この実施形態では、レーザ光線４、８はそれぞれ反対側からフォトポリマー記録媒体６を照射する。その他の実施形態では、第１のレーザ光線および第２のレーザ光線は、フォトポリマー記録媒体を同じ側から照射することができる。
【００４４】
これらの２つのレーザ光線４、８がフォトポリマー記録媒体に到達すると、それらの光波が交差して互いに干渉する。この干渉パターンが、さらに別の体積ホログラムとしてフォトポリマー記録媒体にインプリントされ、この体積ホログラムが照射光を明確に偏向することができる。
【００４５】
図３は、本発明に従いフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための配置２．２またはシステム２．２のさらに別の実施形態の概略図を示す。本発明に係る方法のさらに別の実施形態を、図３を参照して説明する。説明の繰り返しを避けるために、図２の実施形態と図３の実施形態との間の相違点のみを以下に説明する。
【００４６】
図３から分かるように、フォトポリマー記録媒体６の一方の面には光学導光素子１０が配置されている。具体的には、プリズム素子１０は、フォトポリマー記録媒体６の（底）面に配置されている。好ましくは、プリズム１０は基材６．２と直接接触している。
【００４７】
図示されているプリズム１０は、第２のレーザ光線８を屈折させるよう構成される。このプリズム１０を通して、第２のレーザ光線８を屈折させることにより、レーザ光線８をフォトポリマー記録媒体６上に高い精度で導くことができる。
【００４８】
前述したように、図１〜図３は、フォトポリマー記録媒体を記録するためのそれぞれの配置を概略的に示しているに過ぎない。図面を簡単にするため、記録システムのいくつかの構成要素は省略されている。例えば、第１の光線は、フォトポリマー記録媒体に当たる前に、輝度成形マスクに向けられ得る。さらに、フォトポリマー記録媒体には、位相成形マスクを設けることができる。代わりに、または、それに加えて、１次元の散乱フィルム、および／または、情報マスク（第２の光線の光線経路内に）、および／または、ビームアパーチャ形成マスク（第１のレーザ光線の光線経路内に）が設けられ得る。
【００４９】
さらに、複数の体積ホログラムを記録媒体６に同時に記録することができる。特に、図２または図３の装置を用いると、少なくとも３つの干渉光線が存在する：
Ａ−第１のレーザ光線４と散乱光（散乱中心および／または既に形成された散乱体積ホログラムにおける第１のレーザ光線の散乱によって生成されたもの）によって形成される散乱体積ホログラム。
【００５０】
Ｂ−第１のレーザ光線４および第２のレーザ光線８によって形成されるさらに別の体積ホログラム（第１のレーザ光線とは実質的に異なる方向に光を偏向することができる）。
【００５１】
Ｃ−第２のレーザ光線８と散乱光（散乱中心および／または既に形成された散乱体積ホログラムにおける第２のレーザ光線８の散乱によって生成されたもの）によって形成される散乱体積ホログラム。
【００５２】
再構成光線との相互作用が異なるよう、各ホログラム（Ａ〜Ｃ）は、異なるブラッグ格子角度と周期を有する。記録された体積ホログラムまたは格子Ｂは、入射角に対応する周期Ｄを有することができる（第１のレーザ光線は法線から記録媒体に伝播することができ、第２のレーザ光線角度βは次の式で表すことできる）。
【数１】
2018536196.tif 000003
【００５３】
格子Ｂについては、以下の式が得られる。
【数２】
2018536196.tif 000004
【００５４】
この格子の記録媒体中での配向αは、法線に対して、次の式の通りである。
【数３】
2018536196.tif 000005
【００５５】
Ｂ−格子は、光線のアウトカップリング（outcoupling）に備える。しかし、レーザ光波とホログラムが分散し相互作用を行っている間、Ａ格子とＣ格子の両方で、光のパワーが再度割り当てられる可能性がある。これらのホログラムのうちの１つの記録を消去する方法はいくつかある。
【００５６】
光線の空間構造の別の変更形態では、光重合記録材料の局所的な不均一性に対する自己回折が可能である。記録方法の１つの変更形態では、この散乱または非均一性は、記録情報として特別に誘導され得る。したがって、ホログラムは既定の情報を再構成できるが、散乱板のようである。
【００５７】
次に、本発明による方法の一実施形態を説明する。具体的には、図４ａ〜図４ｃを参照して、複数の散乱体積ホログラムの生成について、より詳細に説明する。
【００５８】
図４ａは、本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の実施形態の実施の間における例示的な第１の時点ｔ１でのフォトポリマー記録媒体の概略断面図を示す。図４ａで見られるように、この図を明確にするために、光活性層６．１のみが示される。光活性層６．１には、第１のレーザ光線４が照射される。例えば、図１による配置２が使用される。
【００５９】
図４ａでは、第１の時点ｔ１での第１の状態の光活性層６．１が示されている。この第１の時点ｔ１は、記録プロセスの開始段階である。記録プロセスの開始段階の間、第１のレーザ光線４によって散乱中心１２が生成される。これらの複数の散乱中心１２は、第１のレーザ光線４によって誘発される光活性層６．１における化学反応によって生成される。レーザ光線４により、光活性層６．１の分子がその状態を変化させ、分子鎖を形成する。中間の段階で、これらの分子が散乱中心１２を形成する。ドットによって示されているように、複数の散乱中心１２が、光活性層６．１内の第１光線４によって形成される。
【００６０】
図４ｂは、本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の実施形態の実施の間における例示的な更なる時点ｔ２での図４ａのフォトポリマー記録媒体、特には光活性層６．１の概略断面図を示す。第２の時点ｔ２は、第１の時点ｔ１よりも後である。
【００６１】
第２の例示的な時点ｔ２では、この光活性層６．１は依然として第１のレーザ光線４によって照射される。図４ｂに示されているように、第１のレーザ光線４の光波４．１は、散乱中心１２に当たる。なお、説明を分かりやすくするために、単一の散乱中心１２のみが示されている。この光または光波４．１は、散乱中心１２によって散乱し、散乱波４．１’を形成する。この散乱波４．１’は、第１のレーザ光線４の光波４．２と交差し干渉する。この干渉パターンが、散乱体積ホログラム１６．１として光活性層６．１上にすりこまれる。具体的には、照射する第１のレーザ光線波４．２と第１のレーザ光線４の散乱光波４．１’との相互作用により、複数の散乱体積ホログラム１６．１が形成される。
【００６２】
図４ｃは、本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の実施形態の実施の間における例示的な更なる時点ｔ３での図４ａのフォトポリマー記録媒体、特には光活性層６．１の概略断面図を示す。第３の時点ｔ３は、第２の時点ｔ２の後である。
【００６３】
図４ｃから分かるように、光活性層６．１は依然として第１のレーザ光線４によって照射される。上述したように、第１の散乱体積ホログラム１６．１は、光活性層６．１に既に形成されている。説明を分かりやすくするために、図４ｃには１つの散乱体積ホログラム１６．１のみが示されている。この第１のレーザ光線４の光波４．３は、散乱体積ホログラム１６．１に当たる。散乱体積ホログラムにより、これらの光波４．４が散乱する。散乱波４．３’は、第１のレーザ光線４のその他の光波４．４と交差し干渉する。このように交差し干渉することにより、さらに別の散乱体積ホログラム１６．２の生成を引き起こす。
【００６４】
照射プロセスが終わると、光活性層６．１は、複数の散乱体積ホログラム１６を含んでいる。
【００６５】
図５は、本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の更なる実施形態の実施の間における例示的な時点ｔｅでのフォトポリマー記録媒体の概略断面図を示す。
【００６６】
時点ｔｅでは、光活性層６．１は第１のレーザ光線４と第２のレーザ光線８によって照射される。説明を分かりやすくするために、光活性層６．１のみを図５に示す。図５に示すように、この光活性層６．１には、複数の散乱体積ホログラム１６が含まれる。これらの散乱体積ホログラム１６は、上述した通りに生成されたものである。これらの散乱体積ホログラム１６以外に、図示されている光活性層６．１は、明確なさらに別の体積ホログラム１８を含む。このさらに別の体積ホログラム１８は、特に、光を第１のレーザ光線から実質的に異なる方向に偏向させることができる。このさらに別の体積ホログラム１８は、第１の光線４と第２の光線８の光波と交差し干渉することによって生成される。
【００６７】
図７ａは、本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の実施形態で記録された記録媒体の概略上面図を示す。
【００６８】
具体的には、図７ａには、本発明に係る照明システム２６の実施形態が示されている。照明システム２６は、第１の光源２０を含む。第１の光源２０は、具体的には、ＬＥＤ２０．１〜２０．３のような複数の非コヒーレント光源２０．１〜２０．３のアレイである。一例として、３つのＬＥＤ２０．１〜２０．３が示されている。
【００６９】
さらに、照明システム２６は、導光スタック３２を含む。この導光スタック３２は、好ましくは、導光板３０の少なくとも一方の側面に取り付けられたフォトポリマー記録媒体を有する導光板３０を備える。フォトポリマー記録媒体は、前述の方法に従って記録されている。特に、この導光板３０は、図２，３、および／または５による光活性層６．１を含み得る。言い換えると、この例では、導光板３０は、複数の散乱体積ホログラムと、更なる定義された体積ホログラムとを有する光活性層６．１を含む。
【００７０】
図７ａからさらに詳しく分かるように、光源２０から放射された光が導光板３０の第１の端面２８を介して導光板３０に取り込まれるよう、光源２０と導光板３０とが互いに対して配置される。さらに、この光は導光スタックから自由空間内に半球状に取り出される。それにより、導光スタックから取り出された光は、第１の極断面内の放射の角度分布の第１のＦＷＨＭ角度αと、第２の極断面内の放射の角度分布の第２のＦＷＨＭ角度βとを有し、このときα＞＞βである。
【００７１】
さらに、図７ａに示される実施形態は、観察者の視野角が９０°である場合に、結果として観察者から見える光画像を示す。先行技術の導光スタック（図６ａ参照）とは対照的に、（実質的に）この導光板３０の全表面３４が、観察者によって見ることができる均一な光表面を提供する。特に、観察者によって見ることができる（実質的に）均一な光放射面が、図７ａに示される照明システムによって生成される。説明を容易にするために、いくつかの光ストリップ２２および２４だけが、導光板３０の表面に描かれている。
【００７２】
第１の光ストリップ２２．１〜２２．３は、第１のレーザ光線４と第２のレーザ光線８との交点によって生成される明確な体積ホログラムから生じたものである。この体積ホログラムは、端面２８から照射された光を光活性層６．１の延長線に対して法線方向に偏向させる働きをする。これにより、光ストリップ２２．１がＬＥＤ２２．１によって生成され、光ストリップ２２．２がＬＥＤ２２．２によって生成され、光ストリップ２２．３がＬＥＤ２２．３によって生成される。
【００７３】
これらの光ストリップ２２．１〜２２．３に加えて、さらに別の光ストリップ２４．１〜２４．３が生成される。これらの光ストリップ２４．１〜２４．３は、導光板３０の光活性層６．１の複数の散乱体積ホログラムから生じる。ＬＥＤ２０．１の光波は、散乱体積ホログラムによって散乱され、光ストリップ２４．１を生成する。それに応じて、さらに別の光ストリップ２４．２および２４．３が生成される。
【００７４】
なお、光ストリップ２２．１〜２２．３および２４．１〜２４．３の輪郭が観察者によって（もしそうであれば）軽く見えるほぼ均一な領域が生成されることが実際の試験により確認された。
【００７５】
図７ｂは、本発明に従うフォトポリマー記録媒体に複数の散乱体積ホログラムを記録するための方法の実施形態で記録された記録媒体のさらに別の概略上面図を示す。具体的には、図７ｂには、（既に説明した）照明システム２６が示されている。図７ａと図７ｂの違いは、観察者の視野角である。図７ｂの場合の視角は（約）６０°である。
【００７６】
図７ｂから見えるように、図７ａの光ストリップ２２．１〜２２．３のコースと比較すると、この異なる視角により、観察者にとって光ストリップ２２．１〜２２．３が異なる角度で見えてしまう。さらに、散乱体積ホログラムから生じる光ストリップ２４．１〜２４．３も異なる角度で見えてしまう。それにもかかわらず、図７ｂから見えるように、観察者には依然として導光板３０の（ほぼ）全領域にわたって実質的に均一な発光面が見える。
【００７７】
なお、さらに別の実施形態によれば、少なくとも第２の端面に、さらに別のＬＥＤアレイなどの少なくとも第２の光源（図示せず）を配置することもできる。この第２の光源は、その光源からの光が少なくとも第２の端面を介して導光板に取り込まれるように配置可能である。
【００７８】
最終的には、次の通りである。：
本発明の実施形態によれば、光学素子および配光記録および再生を行うホログラフィック記録システムおよびその方法は、少なくとも１つの光源と、上記光源によって生成される光線を空間変調させるための少なくとも１つの光構成素子と、上記光源の波長に感応する光屈折記録媒体と、記録システム内の情報を入力するための情報変調器と、光線を変換して方向付けるための複数の補助光学素子と、を含むことができ、上記の光構成素子によって構成される光線と、上記情報変調装置によって変調される光線との間で干渉が行われるとき、光屈折記録媒体内でその情報が記録される。
【００７９】
別の実施形態によれば、上記の空間構造化される光線は、記録媒体と空気の全内部光学境界上に形成され得る。さらに、別の実施形態によれば、上述の空間構造化される光線は、その信号と基準光線の干渉の空間周波数よりも小さな空間周期のブラッグ格子によって形成され得る。
【００８０】
さらに、上述の空間的構造化される光線は、上述の光学境界散乱の自己散乱によって形成され得る。上述の空間的構造化される光線は、情報変調器によって直接変調され得る。上述の空間的構造化される光線は、光屈折媒体内の光の散乱で直接形成され得る。さらに、上記の散乱は、記録露光中の記録媒体の位相の不均一性によって生じ得、それにより、ホログラムの記録中に散乱が発生する。別の実施形態によれば、上記の光学的境界の位相リリーフにより、前述の情報変調器の機能を実行することができる。上述の光源は、情報変調器を通って伝播する光線と、光構成素子によって形成される光線との間の有効干渉が不可能となるように、低コヒーレンスを有し得る。このシステムは、互いに非コヒーレントの２つの上述の光源を適用して、そのホログラムを情報光線の自己記録および空間構造化された基準光線の自己記録の別個のホログラムとして記録することができ、上述のホログラム間の相互作用は、屈折記録媒体により発生する。
【図１】
2018536196.tif 000006
【図２】
2018536196.tif 000007
【図３】
2018536196.tif 000008
【図４ａ】
2018536196.tif 000009
【図４ｂ】
2018536196.tif 000010
【図４ｃ】
2018536196.tif 000011
【図５】
2018536196.tif 000012
【図６ａ】
2018536196.tif 000013
【図６ｂ】
2018536196.tif 000014
【図７ａ】
2018536196.tif 000015
【図７ｂ】
2018536196.tif 000016
【国際調査報告】
2018536196.tif 000017
2018536196.tif 000018
2018536196.tif 000019
2018536196.tif 000020