(57)【要約】  本発明は、基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成する装置（２００，３００，４００，６００）に関し、この装置は、第１の平坦面（２１０．１）と付加的な平坦面（２１０．２）を有する、少なくとも１つの平坦で透明な支持要素（２１０，３１０，４１０，６１０）と、支持要素（２１０，３１０，４１０，６１０）の第１の平坦面（２１０．１）に配置可能な少なくとも１つのマスター要素（２０６，３０６，４０６，６０６）と、光ビーム（２１４，２１６）に光学的に結合するように設計される少なくとも１つの光結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２，６０２）と、を含む。少なくとも１つの結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）が設けられ、これらの結合部は、結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）と、支持要素（２１０，３１０，４１０）の追加の平坦面（２１０．２）に設けることができる少なくとも１つのホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８）との間の光学的接触を機械的に生成するように設計されている。あるいは、これらの結合部は、支持要素（６１０）の追加の平坦面と、光結合素子（６０２）の平坦面（６０５）に設けることができる少なくとも１つのホログラフィック記録媒体（６０８）との間の光学的接触を機械的に生成するように設計されている。これらの少なくとも結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａの間の、好ましくは３００００Ｐａ〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から製造される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の平坦面（２１０．１）と更なる平坦面（２１０．２）を含む少なくとも１つの透明で平坦なキャリヤー要素（２１０，３１０，４１０，６１０）と、
前記キャリヤー要素（２１０，３１０，４１０，６１０）の前記第１の平坦面（２１０．１）に配置可能な少なくとも１つのマスター要素（２０６，３０６，４０６，６０６）と、
光ビーム（２１４，２１６）を光学的に結合するように構成される少なくとも１つの光入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２，６０２）と
を含む、基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成する装置（２００，３００，４００，６００）であって、
前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）と、前記キャリヤー要素（２１０，３１０，４１０）の更なる平坦面（２１０．２）に設けることが可能な少なくとも１つのホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８）との間に光学的接触を機械的に確立するように構成される、または前記キャリヤー要素（６１０）の更なる平坦面と、前記光入力結合素子（６０２）の平坦面（６０５）に設けることが可能な少なくとも一つのホログラフィック記録媒体（６０８）との間に光学的接触を機械的に確立するように構成される少なくとも１つの結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）が設けられており、
少なくとも前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）が１０００Ｐａ〜５０ＭＰａの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から形成されることを特徴とする、装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項２】
前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）と前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４）もしくは前記結合部（６０４）と前記キャリヤー要素（６１０）は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から均質に形成され、または
前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）もしくは前記キャリヤー要素（６１０）は、前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）として、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から形成されるコーティングを有し、または、
前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）と前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４）もしくは前記キャリヤー要素（６１０）と前記結合部（６０４）とは別々の要素として形成され、前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）は、特に、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａ、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの剪断弾性率を有する材料からの可搬性フィルムとして形成されることを特徴とする、請求項１に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項３】
前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）を動かすように構成され、前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）に少なくとも機械的に接続可能な少なくとも１つのハンドリング要素が設けられ、または
前記キャリヤー要素（６１０）を移動させるように構成され、前記キャリヤー要素（６１０）に少なくとも機械的に接続可能な少なくとも１つのハンドリング要素が設けられることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項４】
前記ハンドリング要素を制御するための少なくとも１つの制御装置が設けられ、
前記制御装置が、結合ステップにおいて、前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）もしくは前記キャリヤー要素（６１０）が初期位置から結合位置に移動するよう前記ハンドリング要素を作動させるように構成され、かつ／または、
前記制御装置が、結合解除ステップにおいて、前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）もしくは前記キャリヤー要素（６１０）が前記結合位置から前記初期位置に移動するよう前記ハンドリング要素を作動させるように構成されることを特徴とする、請求項３に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項５】
前記制御装置が、前記結合ステップの第１の部分ステップにおいて、前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）または前記キャリヤー要素（６１０）が前記初期位置から中間位置に移動するよう前記ハンドリング要素を作動させるように構成され、
前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）の少なくとも１つの縁部（３１８，４１８）が、前記中間位置において、前記ホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８，６０８）に接触することを特徴とする、請求項４に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項６】
前記制御装置が、前記結合ステップの更なる部分ステップにおいて、前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）もしくは前記キャリヤー要素（６１０）が、傾斜運動によって、前記中間位置から前記結合位置に移動するよう前記ハンドリング要素を作動させるように構成され、かつ／または、
前記制御装置が、前記結合ステップの更なる部分ステップにおいて、前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）もしくは前記キャリヤー要素（６１０）が、並進運動によって、前記中間位置から前記結合位置に移動するよう前記ハンドリング要素を作動させるように構成されることを特徴とする、請求項５に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項７】
前記制御装置が、前記結合ステップの更なる部分ステップにおいて、前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）または前記キャリヤー要素（６１０）が、並進運動によって、前記中間位置から前記結合位置に移動するよう前記ハンドリング要素を作動させるように構成され、
前記中間位置において、前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）の平坦面と、前記ホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８，６０８）の平坦面との間に角度βがあり、
前記角度βが、β＜ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｌ）の条件を満たし、
ここで、ｄは、非圧縮状態での前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）の層の厚さであり、ｌは、前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）の長さであることを特徴とする、請求項５に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項８】
前記マスター要素（２０６，３０６，４０６，６０６）が、少なくとも部分反射的な方法で、入射光ビーム（２１４，２１６）を回折させるように構成されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項９】
前記ホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８，６０８）が、フォトレジスト材料、フォトポリマー、ハロゲン化銀フィルム、重クロム酸ゼラチン、フォトクロミック材料またはフォトリフラクティブ材料を含む群から選択される材料から形成されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項１０】
前記ホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８，６０８）を搬送するように構成される搬送装置（２１２，６１２）が設けられることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項１１】
少なくとも前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）が、ポリウレタン、シリコーン、天然ゴム、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、および／またはエポキシ樹脂を含む群から選択される材料から形成されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項１２】
少なくとも１つのレーザー源が設けられ、
前記レーザー源が、静的な方法で、または走査レーザービームを用いて、前記ホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８，６０８）を露光するように構成されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の装置（２００，３００，４００，６００）。
【請求項１３】
基板に誘導される再構成ビームを用いて、体積反射ホログラムを生成する方法であって、
第１の平坦面（２１０．１）および更なる平坦面（２１０．２）を有する少なくとも１つの透明で平坦なキャリヤー要素（２１０，３１０，４１０，６１０）を提供するステップであって、前記キャリヤー要素（２１０，３１０，４１０，６１０）の前記第１の平坦面（２１０．１）にマスター要素（２０６，３０６，４０６，６０６）が配置される、ステップと、
平坦面（６０５）を有する少なくとも１つの光入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２，６０２）を提供するステップと、
ホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８，６０８）を前記キャリヤー要素（２１０，３１０，４１０）の更なる平坦面（２１０．２）または前記光入力結合素子（６０２）の平坦面（６０５）に提供するステップと、
光ビーム（２１４，２１６）が、前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２，６０２）を介して前記ホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８，６０８）に結合され、及び前記マスター要素（２０６，３０６，４０６，６０６）によって反射されるよう、結合ステップにおいて、結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）の平坦面と前記ホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８，６０８）を光学的に結合するステップと、
を含み、
少なくとも前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４，６０４）が、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から形成される、方法。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成する装置（２００，３００，４００）のための光ビーム（２１４，２１６）の光入力結合用に構成される入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）であって、
前記入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）が、キャリヤー要素（２１０，３１０，４１０）の更なる平坦面（２１０．２）に配置可能な少なくとも１つのホログラフィック記録媒体（２０８，３０８，４０８）との光学的接触を確立するように構成される少なくとも１つの結合部（１０４，２０４，３０４，４０４）を含み、
少なくとも前記結合部（１０４，２０４，３０４，４０４）が、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から形成される、入力結合素子（１０２，２０２，３０２，４０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の平坦面とさらに別の平坦面を含む、少なくとも１つの透明で平面なキャリヤー要素と、このキャリヤー要素の第１の平坦面に配置可能な少なくとも１つのマスター要素を有する、基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成する装置に関する。さらに、本発明は、基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成する方法、および基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成する装置のための入力結合素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
体積ホログラム（参考文献中では厚いホログラムとも呼ばれる）は、ディスプレイアプリケーションなどの多くの光学用途に使用されている。体積ホログラムの定義によれば、その厚さは、ホログラムの記録に使用される光の波長よりかなり厚い。体積ホログラムは、光透過性媒体に基づく光回折ホログラフィック光学素子（ＨＯＥ：Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）であり、ホログラフィック記録層の体積に位相格子または吸収格子として書き込まれる。
【０００３】
体積ホログラムの場合、原則として、透過型体積ホログラムと反射型体積ホログラムの２つのタイプの体積ホログラムに区別される。反射型体積ホログラムは、特にこの用途に関連する。
【０００４】
体積ホログラム用の典型的な記録媒体には、ハロゲン化金属感光乳剤、重クロム酸ゼラチン、フォトポリマー、およびフォトクロミック材料が挙げられる。これらの機能、化学組成および用途は、「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ」（Ｐ．Ｈａｒｉｈａｒａｎ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ（１９９６年）、ＩＳＢＮ  ０５２１４３３４８７）と題する文献に記載されている。
【０００５】
原則として、先行技術では、例えば、前述の文献において、反射ホログラムを製造する装置または設備および方法が開示されている。したがって、とりわけ、ビームスプリッタを用いて、コリメートされたレーザービームを２つの別々の対象ビーム路と基準ビーム路に分割する、または誘導する技術が知られている。例えば、部分ビームを拡げ、かつ／または、均一にするために、かつ／または、所望の波面を確立するために、レンズや空間フィルタなどのさらに別の光学素子を設けることが可能であることは理解されよう。ホログラフィック記録される対象物（マスター要素とも呼ばれる）には、対象ビームが照らされ、ホログラフィック記録媒体の方向にその光が回折される。例えば、ホログラフィック記録媒体は写真プレートでよい。前記プレートは、装置内、具体的には、２つの部分ビームが干渉する位置に配置される、すなわち、プレートの位置で干渉するよう２つの部分ビームが生成される。
【０００６】
その他の対象がホログラフィック記録される場合、設備または装置は、生成される体積ホログラムの所望の幾何学的関数（例えば、再構成角、放射特性）および所望の再構成カラースペクトルに応じて、適合させることができる。したがって、例えば、米国特許出願公開第２０１１／００５８２４０号明細書には、異なる３色のレーザービームによって、白色光の体積ホログラムを生成することができる複雑な干渉構成が示されている。
【０００７】
単一のビームの構成は、従来技術から知られている別の装置または設備で実施することができる。特にそのコピーが作成されることが意図される対象またはマスター要素が、マスターホログラムである場合、単一ビームの構成を使用することが可能である。米国特許出願公開第２００７／０２４９３９号明細書には、搬送装置によって半自動や完全自動の方法でホログラムのコピーを製造可能な様々な実施形態の装置が記載されている。
【０００８】
単一ビームの構成は、通常、マスター要素とホログラフィック記録媒体が接触するかどうかによって区別される。マスター要素は、反射体積ホログラムから形成可能である。具体的には、このマスター要素は、記録媒体（基準ビーム）を透過した非回折レーザー光が、マスター要素で反射回折される光ビーム（対象ビーム）と干渉するよう、対象波すなわち対象ビームを生成することができる。その結果、ホログラフィック記録媒体の位置にマスターホログラムのコピーを生成または書き込むことができる。
【０００９】
例えば、マスター要素をガラスプレートの平坦面に配置することができ、ホログラフィック記録媒体を別の平坦面に配置することができる。
【００１０】
さらに、（光学）入力結合素子を使用することにより、平面の導光基板および平面の導波基板に光を結合させる技術は、従来技術の国際公開第１９９４／０１８６０３号により知られている。
【００１１】
基板に誘導される再構成ビームは、特に、その光源が、薄い導波管または導光板を介して結合され、及びこの導波管またはこの導光板に位置する体積ホログラムによって結合解除される（decoupled）コンパクトな光学構成を特徴とする。例えば、これは、フラット照明体、アートホログラフィー、または電子ディスプレイ用の特殊照明装置に適している。逆に、そのような構成は、新規太陽電池またはカメラシステムなどに関連する光の収集にも使用することができる。これらの構成に共通していることは、特に、基板に誘導される光の幾何学的形状が本質的に平面波に似ており、対象ビームは、同様に基板に誘導するよう、または基板から広がるよう（自由空間幾何形状）両方に構成可能である。この対象ビームは、例えば、３次元画像のケースのような、複雑な波面に対応し得る。同様に、拡散体、または球状もしくは円筒状の凸形状もしくは凹状の波面形状のようなその他の幾何学形状の使用も可能である。
【００１２】
しかしながら、基板に誘導される再構成ビームによる体積反射ホログラムの製造、すなわち端部照射型体積ホログラムは、いくつかの問題を抱えている。例えば、そのようなホログラムのアプリケーションは、米国特許第４６４３５１５号明細書および米国特許第４７９０６１３号明細書により知られている。
【００１３】
このように、従来技術に従う製造を行うため、キャリヤー要素の第１の平坦面にマスター要素を設け、ホログラフィック記録媒体をキャリヤー要素の別の平坦面に配置する。基板に誘導される再生ビームを用いて体積反射ホログラムを生成するために必要な平坦な入射方向（斜入射）で、光ビームをホログラフィック記録媒体に結合するために、ユーザーは、手動で入力結合素子をホログラフィック記録媒体上に配置しなければならない。
【００１４】
概して、マスター要素、キャリヤー要素、ホログラフィック記録媒体および入力結合素子の間に十分な光学的接触を確立する必要がある。ここで問題なのは、入力結合素子の（入力結合）平坦面とホログラフィック記録媒体との間、およびホログラフィック記録媒体とキャリヤー要素との間の良好な光学的接触を得ることである。これらの光学的接触のうちの１つは、ラミネート法などの簡単な方法で確立可能であるが、他の光学的接触をつくることは実際には困難であることが分かった。特に、無欠陥の製造プロセスでは、これらの要素の間に気泡の入らない接触を確立することが極めて重要である。
【００１５】
ホログラフィック記録媒体がキャリヤー要素上に設けられる場合（すなわち、キャリヤー要素と記録媒体との間に光学的接触が確立される場合）、従来技術では、入力結合素子と記録媒体との間に十分な光学的接触を確立するための、いわゆる、屈折率整合液を使用する技術が開示されている。これらの液体は、入力結合素子とホログラフィック記録媒体との間に塗布される。この接触後、入力結合素子を記録要素に押し付けることによって、この入力結合素子と記録要素との間に十分な気泡のない光学的接触を確立することができる。しかし、記録プロセス後、この屈折率整合液を完全に取り除く必要がある。したがって、この方法の欠点は、第１に、高い作業安全性が満たされなければならず、第２に、屈折率整合液を自動的に、特に、効率的に取り除く工程が非常に複雑になることである。また、屈折率整合液とホログラフィック記録媒体との化学的不適合性も問題である。例えば、関連するプロセスでは、米国特許第５３３０２６４号明細書には、大量生産の工程において待ち時間を短縮するために、２つの剛性面に接触させるための屈折率整合液（この場合、シリコーン油）の量を大幅に少なくすることができる技術が示されている。
【００１６】
次いで、国際公開第２００８／１００５９３号には、これを、キシレン、デカリン、水と溶融ゼラチンの混合液などの屈折率整合液を用いて、この接触を容易にする技術が記載されている。ゼラチン混合液は、熱い液体の形態で塗布され、その後、室温で硬化し、ホログラフィック光の露光後に剥がすことができる。この方法の短所には、液体を塗布しなければいけないこと、想定される長い硬化時間、および一回のみの使用に関する制限が含まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／００５８２４０号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７／０２４９３９号明細書
【特許文献３】国際公開第１９９４／０１８６０３号
【特許文献４】米国特許第４６４３５１５号明細書
【特許文献５】米国特許第４７９０６１３号明細書
【特許文献６】米国特許第５３３０２６４号明細書
【特許文献７】国際公開第２００８／１００５９３号
【非特許文献】
【００１８】
【非特許文献１】「Ｏｐｔｉｃａｌ  ｈｏｌｏｇｒａｐｈｙ」（Ｐ．Ｈａｒｉｈａｒａｎ、Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  Ｐｒｅｓｓ（１９９６年）、ＩＳＢＮ  ０５２１４３３４８７）
【発明の概要】
【００１９】
したがって、本発明は、特に、屈折率整合液を用いない簡単な方法で基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを工業的規模で製造する装置および方法であって、基板に誘導される再構成ビームを用いた体積反射ホログラムの効率的な製造、特に、記録媒体のロール・ツー・ロール処理による量産対応可能な方法を提供する目的に基づく。
【００２０】
本発明の第１の態様によれば、この目的は、本特許請求の範囲の請求項１に記載の装置によって達成される。基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成する装置は、第１の平坦面と、さらに別の平坦面とを含む少なくとも１つの透明で平面のキャリヤー要素を含む。この装置は、キャリヤー要素の第１の平坦面に配置可能な少なくとも１つのマスター要素を含む。この装置は、光ビームを光学的に結合するように構成される少なくとも１つの光入力結合素子を含む。
【００２１】
この装置は、入力結合素子と、キャリヤー要素のさらに別の平坦面に設けることができる少なくとも１つのホログラフィック記録媒体との間に光学的接触を機械的に確立するように構成される、またはキャリヤー要素のさらに別の平坦面と、光入力結合素子の平坦面に設けることができる少なくとも１つのホログラフィック記録媒体との間に光学的接触を機械的に確立するように構成される、少なくとも１つの結合部を備える。少なくともこの結合部は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａとの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａとの間の剪断弾性率を有する材料から形成される。
【００２２】
本発明により特定されたことは、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａ、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの剪断弾性率を有する材料から形成される少なくとも１つの結合素子を備える入力結合素子またはキャリヤー要素により、屈折率整合液（index matching liquid）を使用することなしに入力結合素子（またはキャリヤー要素）とホログラフィック記録媒体との間で良好な、特には気泡のない光学的接触が実現できることである。この結合部のこれらの特別な機械的特性の結果として、具体的には、機械的な送達により、結合部の平坦面をホログラフィック記録媒体の平坦面に光学的接触させることが可能となり、それと同時に、記録媒体の結合、好ましくは結合部の結合も、同様に機械的な移動によって、残留物を伴わずに非破壊的に再び解除することができることを保証することが可能である。したがって、このようにしてもたらされる機械的結合は、その後の機械的な結合解除（decoupling）により解除できるように構成されるので、この装置は、基板に誘導される再構成ビームを用いる体積反射ホログラムの工業規模での製造に使用するのに適しており、その中には屈折率整合液体の使用は含まれていない。
【００２３】
上述した通り、具体的には、この装置は、特別なタイプのホログラム、特に基板に誘導される体積反射ホログラムを生成するように構成されている。この場合、基板に誘導される再構成ビームを用いる体積反射ホログラムは、エッジ照明される形状のケースのようにホログラム上に非常に平坦に降下する再構成ビーム（すなわち、回折条件を満たすビーム）によって区別される。
【００２４】
この特別な幾何学的形状のため、このように製造されるホログラムまたはホログラフィック光学素子（ＨＯＥ）は、基板に誘導される再構成ビームを用いるアプリケーションに適している。なお、この平面ホログラムは、再構成ビームが伝播する導波路や導光基板に光学的に結合される。例えば、これは、全反射（ＴＩＲ）によって、または導波路もしくは導光基板を通る直接照射によって実施される。
【００２５】
本発明による装置は、少なくとも１つのキャリヤー要素を有する。このキャリヤー要素は、第１の平坦面およびさらに別の平坦面を有する。さらに、キャリヤー要素は、ガラスのような透明な材料から形成される。なお、透明とは、使用される光源（例えば、レーザービーム）によって放出される光の大部分（例えば、９０％を超える）がキャリヤー要素を通過することを意味することは理解されよう。
【００２６】
このキャリヤー要素は、好ましくは、２つの平坦面を有する平面プレートとして、または所定の曲率を有する湾曲プレートとして形成され得る。具体的には、平坦面の形状は、アプリケーションが必要とする、生成される体積反射ホログラムの形状に対応する、または一致し得る。好ましくは、ガラスプレートなどのキャリヤー要素は、ホログラフィック記録媒体の積層媒体として機能し得る。あるいは、光入力結合素子が、ホログラフィック記録媒体の積層媒体として機能し得る。好ましくは、このキャリヤー要素は、光学的に透明で基本的に平坦な保護層として形成され、特に、薄いガラスから、もしくは有機の、および／もしくは無機の、および／もしくはハイブリッドの保護ラッカーから形成され、または可塑性層として形成され、またはこれらの組み合わせから形成され得る。さらに、このキャリヤー要素は、加圧ローラーの圧力および剥離中に生じる引っ張り力に対して十分な機械的安定性をもって実現され得る。
【００２７】
マスター要素は、キャリヤー要素の第１の平坦面に配置され得る。具体的には、このマスター要素は、キャリヤー要素と光学的接触する。例えば、このマスター要素は、キャリヤー要素の上に積層され得、かつ／または、キャリヤー要素と、好ましくはその下に位置する別のキャリヤー要素との間に保持され得る。マスター体積ホログラムなどのマスター要素には、ホログラフィック記録媒体に書き込まれる情報が含まれる。すなわち、マスター体積ホログラム（具体的には、マスター体積反射ホログラム）をコピーすることができる。このマスター体積ホログラムは、基板に誘導される再構成ビームからの対象ビームとして、様々な基板に誘導される波面、または自由空間内の波面を生成可能である。これらの波面は、対象（例えば、拡散体）の平面波、円筒波、または球形波（多焦点とすることも可能である）、画像波でよい。これらの様々な波面の複数のより複雑な組み合わせも使用可能である。
【００２８】
具体的には、キャリヤー要素の第１の平坦面と反対側のさらに別の平坦面に平面状のホログラフィック記録媒体を、例えば、フィルムの形態で設けることが可能である。あるいは、ホログラフィック記録媒体を入力結合素子の平坦面に設けることができる。このマスター要素とホログラフィック記録媒体との間の距離、すなわち、特にキャリヤー要素の厚さは、少なくともレーザー源のコヒーレンス長よりも短いことが好ましい。このマスター要素とホログラフィック記録媒体との間の距離はできるだけ短い方が好ましい。その距離は、好ましくは５ｍｍ未満、特に好ましくは１ｍｍ未満でよい。キャリヤー要素は、ラッカーとして具体化することができる。マスター要素の下に、例えば、ガラスプレートの形態の別のキャリヤー要素を設けることができる。例示的な構成では、キャリヤー要素としてのラッカー層と、これに続くマスター要素と、これに続く光学的に透明な接着層（ＯＣＡ：Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｌｅａｒ  Ａｄｈｅｓｉｖｅ）と、これに続くガラス層とが含まれる。
【００２９】
光ビームを所望の所定の平角で結合することができるように、この装置は（光学）入力結合素子を含む。この入力結合素子は、屈折光学要素、特に光学プリズムであることが好ましい。
【００３０】
入力結合素子（またはキャリヤー要素）は結合部を含み、結合位置においてホログラフィック記録媒体と（直接的に）接触する入力結合素子（またはキャリヤー要素）の少なくとも平坦面が形成される。
【００３１】
本発明によれば、良好な光学的接触を得るためには、少なくとも結合部は、ソフトで（その後の分離、即ち結合解除のために）恒久的ではない粘着性の光学材料から形成されるべきであることが確認された。具体的には、光学的に透明な材料が使用可能である。本発明によれば、少なくとも結合部は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａとの間の剪断弾性率を有する材料から形成される。
【００３２】
本発明による装置は、ホログラム記録中の照明面を含む表面上に入力結合素子と複写媒体またはホログラフィック記録媒体との間（または、キャリヤー要素と複写媒体との間）に、気泡のない光学的接続を簡単に確立することができる。本発明による装置は、複写媒体上に過度に高い圧力を加える必要なしに、完全に平面ではないものの大きな面での光結合を可能にする。例えば、２〜５バールの圧力を加えることができる。従来技術とは対照的に、結合部は、特に、可逆的な結合、および／または、結合解除を可能にする。これは、高いスループットを目標とする工業規模で使用するための前提条件である。特に、ホログラフィック記録媒体は、物理的な損傷も化学的な損傷もない。この体積ホログラムの製造は、屈折率整合液を使用する際に必要とされる洗浄工程が不要であるため、時間の観点でより効率的である。この装置は、特に液体物質を取り除くことが可能なため、容易にかつ少額の費用でメンテナンス可能である。さらに、低い接触圧力しか必要としない。
【００３３】
本発明による装置の第１の実施形態によれば、入力結合素子および結合部（またはキャリヤー要素および結合部）は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から均質に形成することができる。すなわち、入力結合素子および結合部（またはキャリヤー要素および結合部）は、構成要素の上または中に識別可能な別個の層が存在しないよう一体構成要素として製造可能である。別の、または追加的な改良において、結合部としての入力結合素子（またはキャリヤー要素）は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から形成されるコーティングを有することができる。例えば、入力結合素子（またはキャリヤー要素）は、結合部を形成するための適切なラッカーによってコーティングされ得る。コーティングは、（鋳型）鋳造プロセスまたは射出成形プロセスによって塗布することもできる。特に、このコーティングは、平面コーティングまたは球状コーティングとすることができる。球状コーティングの場合、簡略化された接触が容易になる。ホログラフィック記録媒体からの結合部の結合解除／分離にも同様のことが当てはまる。上記のように、入力結合素子および結合部（または、キャリヤー要素および結合部）が１つの材料から均質に形成されている場合にも、球形を提供可能である。コーティングまたは層は、少なくとも１μｍ、好ましくは少なくとも５０μｍ、特に好ましくは１００μｍを超える厚さを有し得る。
【００３４】
本発明によるさらに別の実施形態では、入力結合素子（またはキャリヤー要素）および結合部は別個の要素として形成可能である。光学本体および搬送可能なフィルムにより、入力結合素子（またはキャリヤー要素）を形成可能である。特に、結合部は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａ、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの剪断弾性率を有する材料からの運搬可能なフィルムとして形成可能である。例えば、この結合部は、少なくとも１つのロールオーバ要素などを含む搬送装置を介して、搬送可能なフィルムでよい。この利点は、消費したフィルム材料を（自動化された方法で）再供給できるという事実からなる。
【００３５】
可能な限り効率的かつ不変である結合部とホログラフィック記録媒体との間の光学的結合と結合解除を達成するために、さらに別の実施形態によれば、入力結合素子（またはキャリヤー要素）を移動させるように構成される、入力結合素子（またはキャリヤー要素）に少なくとも機械的に接続可能な少なくとも１つのハンドリング要素を設けることが可能である。例えば、このハンドリング要素は、入力結合素子を上げたり、かつ／もしくは、下げたりするための機械的装置でよい、または入力結合素子を移動させるためのロボットアームでよい。あるいは、このハンドリング要素は、例えば、キャリヤー要素を上げたり、かつ／もしくは、下げたりするための機械的装置でよい、またはキャリヤー要素を移動させるためのロボットアームでよい。あるいは、入力結合素子およびキャリヤー要素を移動させることも可能である。
【００３６】
好ましくは、ハンドリング要素を制御する少なくとも１つの制御装置を設けることができる。結合ステップにおいて、入力結合素子（またはキャリヤー要素）がハンドリング要素を介して初期位置から結合位置に移動することができるようにハンドリング要素を作動させるよう制御装置を構成することができる。あるいは、または、それに加えて、結合解除ステップにおいて、入力結合素子（またはキャリヤー要素）をハンドリング要素によって結合位置から初期位置に移動させることができるようにハンドリング要素を作動させるよう制御装置を構成することができる。結合解除の間に記録媒体および／または結合部に損傷が生じないようこれを行う。結合ステップで光学的結合を形成することができ、かつ／または、結合解除は、結合解除ステップで、具体的には自動的に行うことができる。
【００３７】
基本的には、結合表面が本発明により形成される結合部によって形成される限り、どのような方法でも、入力結合素子（またはキャリヤー要素）をホログラフィック記録媒体上に配置することができる、すなわち、ホログラフィック記録媒体と光学的に結合させることができる。一実施形態では、結合される結合部の表面は、ホログラフィック記録媒体に対して平行な平面で配列し接近することができる。
【００３８】
さらに好ましい実施形態では、結合ステップの第１の部分ステップにおいて、入力結合素子（またはキャリヤー要素）を初期位置から中間位置に移動させるようにハンドリング要素を作動させるよう制御装置を構成することができる。この中間位置では、結合部の少なくとも１つの縁部が、ホログラフィック記録媒体と接触し得る。好ましくは、結合部の一方の縁部のみが中間位置のホログラフィック記録媒体と接触し得る。気泡のない接触を特に確実に得るためには、特に大きな面を結合させる場合、空気の混入を避けるために、結合部の平坦面全体を同時にホログラフィック記録媒体上に置かないことが特に好ましい。
【００３９】
特に好ましくは、結合ステップのさらに別の部分的ステップで、傾斜運動により入力結合素子（またはキャリヤー要素）を中間位置から結合位置に移動させるようにハンドリング要素を作動させるよう、制御装置を構成することができる。具体的には、予め決定可能な角度αが、中間位置において結合部の平坦面と、ホログラフィック記録媒体の平坦面との間にある。具体的には、この角度αが実質的に０°になるまで、入力結合素子（またはキャリヤー要素）を傾斜運動によって移動させる、すなわちずらすことができる。つまり、この傾斜運動によって角度αを連続的に小さくすることができる。傾斜運動は、望ましくない空気を簡単に逃がすことができるので、大きな表面でも、信頼性の高い方法で高品質で光学的に結合することができる。
【００４０】
特別な機械的特性を有する結合部の材料は、特に、凹凸を補償し、空気介在物を防止することを可能にする。
【００４１】
別の好ましい実施形態では、結合ステップのさらなる部分ステップにおいて、並進運動により入力結合素子（またはキャリヤー要素）を中間位置から結合位置に移動させるようにハンドリング要素を作動させるよう、制御装置を構成することができる。好ましくは、中間位置において、結合部の平坦面と、ホログラフィック記録媒体の平坦面との間に角度βを設けることができる。この角度βは、β＜ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｌ）の条件を満たし得、ｄは入力結合部が非圧縮状態のときの結合部の層の厚さであり、ｌは結合部の長さ、具体的には、結合部の２つの対向する縁部の間の長さである。なお、これらの縁部のうちの一方は、中間ステップにおいてホログラフィック記録媒体に接触する縁部であってもよい。結合部は、一定の角度βの下で接近し得る。圧縮の強さに比例して結合面が大きくなることにより、具体的には、空気混入を避けることが可能になる。さらに、結合部及びキャリヤー要素（または入力結合素子）もしくはこれらの上に配置されたホログラフィック記録媒体の上及び間に凹凸を補償することが可能である。結合状態では、この結合部は、結合面の一方の面でのみほぼ完全に圧縮され、他方の面ではほとんど圧縮を受けない。
【００４２】
これらの結合ステップの２つの部分ステップは、好ましくは、１つの連続的な動きの中で実行することができる。
【００４３】
この結合位置では、具体的には、結合部の材料の変形を最小に抑えるために、結合部に力がかからない状態で保持されるよう、ハンドリング要素をずらすことが好ましい。
【００４４】
さらに、入射光ビーム、具体的には、レーザービームを少なくとも部分反射させて回折するようマスター要素を構成することができる。このマスター要素は、体積ホログラム、表面ホログラム、好ましくは、高屈折率のラッカーまたは回折作用を行う任意の別の層でシールされた表面ホログラムでよい。反射体積ホログラムが好ましい。例えば、このマスター要素は２枚のガラスプレートの間に埋め込まれ得る。入力結合素子の平坦面に入射する、マスター要素を再構成するのに特に適したレーザービームは、入力結合素子およびホログラフィック記録媒体、ならびにキャリヤー要素を通過することができる（基準ビーム）。レーザービームは、オブジェクトビームを記録媒体に反射するマスター要素に入射することができる。これらの２種類の部分ビーム（対象ビームと基準ビーム）が干渉することにより、記録媒体にマスター要素の体積ホログラフィックコピーを生成することができる。
【００４５】
生成される体積反射ホログラムは、厚いホログラムとも呼ばれ得る。体積反射ホログラムは、ｄ＞ｇ２／λの条件を満たす厚さを有し得、ｇは格子面の間隔、すなわち２つの隣接する格子変調の最大値間の幾何学的距離であり、λは光ビームの波長である。このマスターホログラムも、同様に、ｄ＞ｇ２／λの条件を満たす厚さを有する体積ホログラムであることが好ましい。
【００４６】
基本的に、このホログラフィック記録媒体は、様々な材料から形成され得る。好ましくは、ホログラフィック記録媒体は、フォトレジスト材料、フォトポリマー、（微粒子）ハロゲン化銀フィルム、重クロム酸ゼラチン、フォトクロミック材料またはフォトリフラクティブ材料を含む群から選択される材料から形成することができる。なお、フォトポリマー、ハロゲン化銀フォトフィルムおよび重クロム酸ゼラチンが特に好ましい。
【００４７】
ホログラムの特に効率的に製造するために、別の実施形態では、ホログラフィック記録媒体を搬送するように構成される搬送装置を設けることができる。この搬送装置は、好ましくは、フィルムとして形成されるホログラフィック記録媒体を搬送すなわち移動するための少なくとも１つのディフレクションローラーなどを含み得る。具体的には、ホログラフィック記録媒体の記録された部分は、ホログラフィック記録媒体の前記部分を記録された後に搬送され、記録されていない部分は、搬送することによって位置を決めることができる。具体的には、搬送装置は、入力結合素子（またはキャリヤー要素）がホログラフィック記録媒体に接触していない間にフィルムを移動または搬送できるように（例えば、前述の制御装置によって）制御することができる。搬送装置すなわち移動装置は、例えば、キャリヤー要素または入力結合素子上にホログラフィック記録媒体を積層するために、積層／剥離装置を含み得る。特に全自動で動作可能な装置を設けることができる。
【００４８】
特に好ましい実施形態では、ホログラフィック記録媒体は、感光性記録層および透明な光学基材を含むことができる。好ましくは、この搬送ユニットは、ホログラフィック記録媒体が、必要な前進速度で、必要なフィルム巻き付け、および許容される巻き付け半径および張力で確実に搬送されることを保証する、暗室内に設置されるディフレクションローラー設備を備えることができる。
【００４９】
好ましくは、少なくとも結合部、好ましくは入力結合素子全体が、透明な非散乱材料から形成され得る。具体的には、複屈折を示さない材料を使用することができる。光学パラメータのヘイズは、少なくとも１％未満でよい。使用されるレーザー光に対する透過値を少なくとも７０％より大きく、好ましくは８５％より大きくすることができる。
【００５０】
さらに、本発明の装置の別の実施形態によれば、少なくとも結合部は、ポリウレタン、シリコーン、天然ゴム、ポリビニルブチラール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、および／またはエポキシ樹脂である。
【００５１】
特に好適なポリウレタンは、本質的にハードセグメントを含まないポリウレタンである。ポリオール、好ましくはジオールと反応したペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートおよびＨ１２−メチレンジイソシアネートをベースとする脂肪族イソシアネートの構成要素を有するポリウレタンが特に好ましい。好ましいジオールは、脂肪族ポリエステル、エチレングリコール、プロピレングリコールもしくはポリテトラヒドロフラン上のポリエーテル、ならびにポリエステルおよびポリエーテルセグメントを有するブロックコポリマーを含む。
【００５２】
特に好適なシリコーンは、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ポリジフェニルシロキサン、または繰り返し単位（Ｏ−ＳｉＲ１Ｒ２）ｎ（Ｒ１、Ｒ２＝メチルまたはフェニル）を有する混合ポリシロキサンをベースとするシリコーンである。架橋反応としてヒドロシリル化を用いる系（例えば、シラン官能性ポリジメチルシロキサンと反応する末端Ｃ＝Ｃ二重結合を有するポリジメチルシロキサンの系）が好ましい。ここで、白金化合物が適切な触媒である。
【００５３】
ポリメチルメタクリレート、ポリビニルブチラール、ポリ塩化ビニルまたはポリ酢酸ビニルのような熱可塑性樹脂も同様に可塑剤とともに使用することができる。好適な可塑剤として、エステル、エーテル、グリコール、グリコールエーテルなどの化合物が挙げられる。
【００５４】
内部可塑剤を有するポリアクリレート、例えば、比較的長鎖のアクリル酸エステルのポリアクリレート、例えば、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸イソオクチル、またはこれらの混合物により、本発明による材料の製造を可能にする。
【００５５】
脂肪族アミンおよびカルボン酸と架橋することができる脂肪族グリシジルエーテルおよびグリシジルエステルを含むエポキシ樹脂も同様に好適である。好適なアミンとして、例えば、エーテルアミン（ＨｕｎｔｓｍａｎのＪｅｆｆａｍｉｎｅ、ＣｏｖｅｓｔｏのＤｅｓｍｏｐｈｅｎ  ＮＨ  １２２０などのアスパラギン酸エステルなど）が挙げられる。
【００５６】
装置のさらに別の施形態では、少なくとも１つのレーザー源を設けることができる。レーザー源すなわちレーザーユニットは、静的に、または走査レーザービームを用いて、ホログラフィック記録媒体を露光するように構成され得る。走査方法において、移動するレーザー光線によって、このマスター要素を走査することができる。静的露光方法において、その全領域にわたって、このマスター要素を静的に露光することができる。連続波（ＣＷ）レーザーまたは短パルスレーザーを用いて、露光を実行することができる。さらに、異なる波形、異なる波長、および／または異なる輝度分布を有する１つ以上のレーザービームを用いて、露光を実行することができる。ビームを形成する、かつ／またはビームを誘導するために、少なくとも１つの光学素子が提供され得ることは理解されよう。
【００５７】
さらに、キャリヤー要素、および／または、ホログラフィック記録媒体に吸収体フィルムを提供することも可能である。具体的には、例えば、ホログラムの一時的な形成、および／または、その特性に影響を及ぼすために、この吸収体フィルムにより、基準ビームと対象ビームとの間の輝度比、すなわち記録媒体内のいわゆるビーム比を変化させることができる。
【００５８】
本発明のさらに別の態様は、基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成する方法に関連し、この方法には、
・第１の平坦面およびさらに別の平坦面を有する、少なくとも１つの透明で平坦なキャリヤー要素を提供するステップであって、このキャリヤー要素の第１の平坦面にマスター要素が配置される、ステップと、
・平坦面を有する少なくとも１つの光入力結合素子を提供するステップと、
・キャリヤー要素のさらに別の平坦面、または光入力結合素子の平坦面にホログラフィック記録媒体を設けるステップと、
・光ビームが入力結合素子を介して、ホログラフィック記録媒体に結合され、及びマスター要素によって反射されるよう、結合ステップにおいて、ホログラフィック記録媒体を結合部の平坦面と光学的に結合させるステップと、が含まれ、
・少なくとも結合部は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａ、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの剪断弾性率を有する材料から形成される。
【００５９】
この方法は、特に上記の装置によって実行可能である。具体的には、本発明による方法により、（事実上）気泡のない光学的接触を確立することができる。
【００６０】
本発明の別の態様は、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成する装置のための光ビームの光入力結合用に構成される入力結合素子（またはキャリヤー要素）に関する。入力結合素子（またはキャリヤー要素）は、このキャリヤー要素（または入力結合素子）のさらに別の平坦面に提供可能な少なくとも１つのホログラフィック記録媒体との光学的接触を確立するように構成される少なくとも１つの結合部を含む。少なくともこの結合部は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａとの間、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａとの間の剪断弾性率を有する材料から形成される。
【００６１】
この入力結合素子（またはキャリヤー要素）は、特に、上述の装置において使用可能である。
【００６２】
本発明の装置、製造方法、および入力結合素子は、改良および開発に関し数多くの可能性を含んでいる。この目的のために、最初に、独立請求項に従属する特許請求項を参照し、次に、図面と関連して例示的実施形態を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、本発明による入力結合素子の例示的な実施形態の概略図である。
【図２】図２は、本発明による装置の例示的な実施形態の概略図である。
【図３】図３は、入力結合素子が中間位置にある、本発明による装置のさらに別の例示的実施形態の概略図である。
【図４】図４は、本発明による装置のさらなる例示的な実施形態の概略図である。
【図５】図５は、本発明による方法の例示的な実施形態の図である。
【図６】図６は、本発明による装置のさらに別の例示的な実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００６４】
以下の説明では、同じ要素に対して同じ参照符号が使用される。
【００６５】
図１は、本発明による光入力結合素子１０２の例示的な実施形態の概略図である。この場合、光入力結合素子１０２は結合部１０４を有する。結合部１０４は、光入力結合素子１０２とホログラフィック記録媒体との間の光学的接触を確立するように構成される。
【００６６】
光入力結合素子１０２は、屈折率整合光入力結合素子１０２でよい。具体的には、これは、次の媒質へ移行する際、屈折率ジャンプが全くない、または屈折率ジャンプが可能な限り小さくないことを意味する。例えば、入力結合素子１０２は、プリズムでよい。光ビーム、特にレーザービームは、入力結合素子１０２の側面１０３，１０５を通って入射し、結合部１０４または入力結合面１０４を介して入力結合素子１０２から出ることができる。レーザー光が入射する側面１０３，１０５に反射防止膜を設けることが好ましい。ｐ偏光が使用される場合、光ビームがブルースター角で入射するように、面を入射光ビームに対して整列させることができる。面は平面であってもよく、または特に、入射波の波面を修正するために機能する成形面を有していてもよい。その他の面は、好ましくは、黒くされ、吸収フィルムが設けられ、かつ／または、入力結合面から来るビームが反射して入力結合面に戻れないよう整列されることができる。
【００６７】
ホログラフィック記録媒体を結合部１０４に結合させるために、具体的には、気泡を入れないで結合させるために、そして、その後特に問題ない、具体的には、記録媒体を損傷させないで結合解除するために、少なくとも結合部１０４は、十分に軟質または粘弾性の材料（塑性変形能を有さない）から形成されていることが認識される。この材料は屈折率整合材料でよい。入力結合素子１０２の少なくとも結合部１０４は、３０，０００Ｐａ（Ｎ／ｍ２）〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から形成することができる。例えば、入力結合素子１０２は、結合部１０４を生成するために適切な材料で被覆され得る。例えば、結合部１０４を形成するために、対応する剪断弾性率を有するラッカーを入力結合素子１０２に塗布することができる。同様に、鋳造工程において、入力結合素子１０２を結合部１０４に設けることも可能である。
【００６８】
別の実施形態では、３０，０００Ｐａ（Ｎ／ｍ２）〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料（または複数の材料）から完全に形成される入力結合素子１０２を設けることも可能である。さらに別の例示的な実施形態では、入力結合素子１０２は、本体および結合部１０４のような２つの別個の要素から形成することができる。例えば、分離した結合部１０４は、３０，０００Ｐａ（Ｎ／ｍ２）〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から形成されるプレートまたはフィルムでよい。好ましくは、少なくとも１つのディフレクションローラー要素を含み得る搬送装置を設けることができる。この搬送装置は、フィルムを搬送し、入力結合素子の本体とホログラフィック記録媒体との間にフィルムを提供するように構成され得る。例えば、この入力結合素子１０４の対応する少なくとも２つの部分の構成は、使用済みや損傷したフィルム材料を新しいフィルム材料に自動的に交換することができる。
【００６９】
いずれの場合でも、結合部１０４を気泡のない状態でホログラフィック記録媒体に結合した後、問題なく結合解除が可能であることが保証されているので、このプロセスを何度も繰り返すことができ、このことが、基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを工業的規模で生産するための前提条件となる。
【００７０】
図２は、本発明による装置２００の例示的な実施形態の概略図である。概略的に示されている装置２００は、基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成するように構成される。
【００７１】
この装置２００は、少なくとも１つの平坦な透明なキャリヤー要素２１０を含む。例えば、この場合、ガラスプレート２１０はキャリヤー要素２１０として設けられ得る。このキャリヤー要素は、第１の平坦面２１０．１と、具体的には、第１の平坦面２１０．１に対向するさらに別の平坦な面２１０．２とを有する。本実施形態では、平坦面２１０．２を平面的な平坦面２１０．２として形成しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、体積ホログラムが特定の湾曲を有するアプリケーションもある。例えば、これは、乗り物のいわゆるヘッドアップディスプレイにおいて望ましいと思われる。好ましくは、さらに別の平坦面２１０．２の形状は、体積ホログラムのアプリケーションすなわち体積ホログラムの所望の湾曲に依存して形成され得る。例えば、さらに別の平坦面２１０．２は湾曲していてもよい、すなわち特定の曲率半径を有していてもよい。
【００７２】
図２からさらに分かるように、マスター要素２０６が第１の平坦面２１０．１上に配置される。具体的には、このマスター要素２０６は、マスターホログラム２０６と同様に、キャリヤー要素２１０の第１の平坦面２１０．１の少なくとも一部と光学的接触をする。例えば、このマスター要素２０６は、キャリヤー要素２１０の第１の平坦面２１０．１上に積層され得る。特に、マスター要素２０６は、基板に誘導される再構成ビームを用いて体積反射ホログラムを生成するために、ホログラフィック記録媒体２０８に書き込まれるべき情報を含む。
【００７３】
別の実施形態では、さらに別のガラスプレート２１１などの別のキャリヤー要素を設けることができる。この場合、マスター要素２０６は、両方のキャリヤー要素の間に配置され得る。
【００７４】
すでに説明したように、書き込まれるべきホログラフィック記録媒体２０８は、キャリヤー要素２１０のさらなる平坦面２１０．２上に提供され得る。単純なケースでは、これはオペレータの手作業によって行うことができる。図示されている好ましい変形例では、ホログラフィック記録媒体２０８を、例えば、フィルムの形態で、搬送し、かつ、キャリヤー要素上に位置決めするための１または複数のディフレクションローラー要素２１２を含む搬送装置２１２を設けることができる。具体的には、これにより体積反射ホログラムの工業的製造が可能となる。ラミネーション／デラミネーションユニット（ここには図示せず）を設けてもよい。
【００７５】
このホログラフィック記録媒体２０８は、ハロゲン化金属感光乳剤、重クロム酸ゼラチン、フォトポリマー、フォトクロミック材料または同様の材料から形成することができる。さらに、熱可塑性基板と、３０ＭＰａ未満の剪断弾性率を有するホログラフィック記録層とを含むホログラフィック記録媒体２０８が好ましい。欧州特許第２３１７５１１号明細書に記載されているように、熱可塑性基材および０．７ＭＰａ未満の剪断弾性率を有するホログラフィック記録層を含むフォトポリマーが特に好ましい。具体的には、この欧州特許第２３１７５１１号明細書に記載されているフォトポリマーの場合、結合部が結合位置で常に熱可塑性基材（ホログラフィック記録層ではなく）と接触するよう、通常、結合部から離れたフォトポリマーの面にホログラフィック記録層を配置することが好ましい。
【００７６】
さらに、この装置２００は、結合部２０４を有する入力結合素子２０２を備え、少なくとも結合部２０４は、３０，０００Ｐａ（Ｎ／ｍ２）〜３０ＭＰａの間の剪断弾性率を有する材料から形成される。熱可塑性基板とホログラフィック記録層を含むホログラフィック記録媒体２０８を使用する場合、基板側が結合部２０４に触れることが好ましい。結合部２０４とホログラフィック記録媒体２０８との間に（理想的な）光学的接触が確立されるよう、例えば、入力結合素子２０２を記録媒体２０８上に機械的に配置するために、入力結合素子２０２を移動させる手段は示されていない。記録動作の後、結合部２０４をホログラフィック記録媒体２０８から結合解除することにより、光学的接触を簡単にかつ損傷することなく再び解放することができる。具体的には、入力結合素子２０２をずらすまたは移動させるために、入力結合素子２０２に機械的に接続されるハンドリング要素、およびハンドリング要素を制御するように構成される制御装置を設けることができる。あるいは、次に説明するように（図６）、入力結合素子を静止させ、キャリヤー要素を自動的に移動させることもできる。
【００７７】
結合部２０４（具体的には、結合部２０４の平坦面）とホログラフィック記録媒体２０８との間に、特に気泡のない光学的接触を生成した後、記録媒体に記録するために、具体的にはレーザーである光源（ここでは図示せず）を作動させることが可能である。記録プロセスを理解するために、２つのビーム経路２１４および２１６を純粋に概略的に示す。
【００７８】
レーザー光２１４、２１６が、平坦面２０３で光入力結合素子２０２に入射する。結合部２０４を介して、基準ビーム２１６であるビーム２１６は、ホログラフィック記録媒体２０８を通過し、次いで、キャリヤー要素２１０を通過する。その後、対象ビーム２１６である回折された部分波がホログラフィック記録媒体２０８内の基準ビーム２１４と幾何学的に干渉し、ホログラフィック記録媒体２０８に所望の情報を書き込むよう、このビーム２１６は、マスターホログラム２０６によって、少なくとも部分的に反射して回折される。入射角が反射角と等しくないことが識別できることが好ましい。
【００７９】
さらに、マスターホログラム２０６において、マスターホログラム−空気界面における全反射（ＴＩＲ）の結果として、回折されないビーム（回折効率が１００％でない場合に起こり得る０次）が記録媒体２０８の方向に反射されるのを防止する必要があり得る。
【００８０】
好ましい実施形態では、これは、マスターホログラム２０６の背面側（すなわち、キャリヤープレートに接触していない平坦面）に配置される、非回折ビームが入ることができる屈折率整合材料によって実行可能である。例えば、吸収フィルム、対応する第２のガラスプレート２１１などの対応する厚さのキャリヤープレート２１１、またはさらに別のプリズムを設けることができ、このプリズムが、反射境界面をずらし、かつ下方に傾斜させるため、反射光は、もはや（関連する領域内で）記録媒体２０８に入ることはない。さらに、使用されるレーザー光（例えば、黒色）を吸収するようキャリヤープレート２１１を装備することもできる。
【００８１】
静的に、または走査レーザービームを用いて露光を行うことができる。少なくとも１つの連続波（ＣＷ）レーザー、および／または、短パルスレーザーで露光を行うことができる。さらに、（対象に応じて）異なる波形、異なる波長、および異なる輝度分布を有する１または複数のレーザービームを使用して露光を行うことができる。
【００８２】
図３は、本発明による装置３００のさらに別の例示的な実施形態の概略図である。具体的には、図３は、結合ステップの好ましい実施形態を明らかにするために示されている。結合ステップにおいて、入力結合素子の結合部とホログラフィック記録媒体との間の光学的接触は、入力結合素子を機械的に移動させることによって確立される。したがって、図３には、結合ステップの特定の時間での装置３００が示されている。特に、装置３００は、結合ステップの中間位置で示されている。
【００８３】
図３では、入力結合素子３０２が、中間位置においてホログラフィック記録媒体３０８と縁部３１８で接触することを識別することが可能である。特に、結合部３０４の一方の縁部３１８（のみ）がホログラフィック記録媒体３０８に（面一に）接触するよう、入力結合素子３０２を機械的に移動させることができる。例えば、入力結合素子３０２を移動させるまたはずらすために、ハンドリング要素などの手段（ここには図示せず）を入力結合素子３０２に機械的に結合することができる。例えば、ロボットアームをこの端部に設けることができる。
【００８４】
ホログラフィック記録媒体３０８がキャリヤー要素３１０上に設けられた後、例えば、ハンドリング要素および制御装置によって、入力結合素子３０２を初期位置から中間位置に移動させることができる。例えば、中間位置において、入力結合素子３０２、具体的には、結合部３０４の縁部３１８がホログラフィック記録媒体３０８に対して配置されるよう、入力結合素子３０２を機械的に移動させることができる。
【００８５】
次いで、入力結合素子３０２を中間位置から結合位置に移動させることができる。例えば、特に、入力結合素子３０２（好ましくは、結合部３０４の全平坦面）とホログラフィック記録媒体３０８との間の光学的結合を得るために、入力結合素子３０２をホログラフィック記録媒体３０８上に傾斜運動（矢印３２０に対応する）により配置することができる。すなわち、角度αは約０°まで連続的に小さくすることが好ましい。例えば、入力結合素子３０２を対応して移動させるために、入力結合素子３０２にロボットアームを（機械的に）接続することができる。この結合プロセスの利点は、特に、空気が方向３２２に逃げることができるということである。特に良好で気泡のない光学的接触を得ることができる。
【００８６】
入力結合素子３０２は、好ましくは、連続的に初期位置から結合位置に移動されることは理解されよう。
【００８７】
図４は、本発明による装置４００のさらに別の例示的な実施形態のさらに別の概略図である。具体的には、図４は、結合ステップの好ましい実施形態を明らかにするよう示されている。したがって、図４には、結合ステップにおける特定の時間での装置４００が示されている。具体的には、図４には、入力結合素子４０２、特に、結合部４０４の平坦面とホログラフィック記録媒体４０８との間に光学的接触がすでに確立されている時点での装置が示されている。すなわち、入力結合素子４０２は結合位置にある。
【００８８】
この結合ステップオプションでは、入力結合素子４０２を最初に中間位置に移動させることもできる。この中間位置では、入力結合素子４０２は、一方の縁部４１８（のみ）がホログラフィック記録媒体４０８に対して配置され得る。具体的には、結合部４０４の縁部４１８が記録媒体４０８に（面一に）接触するよう、この入力結合素子４０２を最初にずらすことができる。具体的には、この入力結合素子４０２の縁部４１８は、ホログラフィック記録媒体４０８に対して角度βで配置される。
【００８９】
ここで、角度βは、以下の条件を満たす。
【００９０】
β＜ａｒｃｔａｎ（ｄ／ｌ），  （１）
なお、ｄは非圧縮状態での結合部４０４の層の厚さであり、ｌは結合部４０４の長さ、具体的には、第１の縁部４１８とその他の縁部４２６との間の長さである。
【００９１】
以下に説明するように、入力結合素子４０２を対応する角度βで配置することにより、結合部４０４の平坦面全体にわたって光学的接触を確立することが可能になる。入力結合素子４０２が角度β（中間位置）で第１の縁部４１８上に配置された後、入力結合素子４０２は、一方向（矢印４２４参照）に（連続的な）並進運動に沿って移動し得、これにより、入力結合素子４０２すなわち結合部４０４とホログラフィック記録媒体４０８（結合位置）との間に十分な光学的接触が確立されるまで、ホログラフィック記録媒体４０８の領域（平面）が順当に広げられる。具体的には、第１の接点４１８に対向する結合部４０４の縁部４２６も、ホログラフィック記録媒体４０８と光学的に接触している場合、十分な光学的接触が確立される。
【００９２】
このケースでは、全体的に、柔らかい結合部４０４は、最初、一方の側４１８にて接触し圧縮される。このケースでは、圧縮力が強くなると結合面積が増大し、空気混入を避けることが可能になる。さらに、ホログラフィック記録媒体４０８を含む、結合部４０４の平坦面及びキャリヤー要素４１０の上及び間に凹凸が補償される。図４から分かるように、結合部４０４は、結合状態の結合面の一方の側４１８において事実上完全に圧縮されているが、他方の側４２６ではほとんど圧縮されていない。
【００９３】
この入力結合素子４０２は、初期位置から結合位置に連続的に移動することが好ましいことは理解されよう。
【００９４】
結合ステップのさらに別の実施形態では、入力結合素子の結合部は、ホログラフィック記録媒体と平面平行に並べられ、ホログラフィック記録媒体に接近し得る。
【００９５】
本発明による装置の好ましい例示的な実施形態の機能を、図５を用いて以下に説明する。具体的には、図５には、本発明による方法の例示的な実施形態のフローチャートが示される。
【００９６】
第１のステップ５０１において、ホログラフィック記録媒体は、キャリヤー要素のさらに別の平坦面上に提供され得る。好ましくは、まだ書き込まれていないホログラフィック記録媒体が、搬送装置によって提供され得る。なお、キャリヤー要素は、第１の平坦面にマスター要素を有する。
【００９７】
次のステップ５０２（結合ステップ５０２とも呼ばれ得る）において、入力結合素子はホログラフィック記録媒体に光学的に結合される。例えば、これは、図３または図４に関連する説明に従って実行可能であり、ここでこれを参照する。
【００９８】
次のステップ５０３では、少なくとも１つの光源、具体的にはレーザーが起動され、入力結合素子又はホログラフィック記録媒体が露光される。ステップ５０２において、結合後、露光が始まるまで予め決定可能な待ち時間が存在してもよい。露光は、静的に、または走査レーザービームを用いて実行可能である。露光は、連続波（ＣＷ）レーザーまたは短パルスレーザーを用いて実行可能である。さらに、（物体に依存して）露光は、異なる波形、異なる波長および異なる強度分布を有する１または複数のレーザービームを使用して行うことができる。
【００９９】
先に説明したように、マスター要素での、またはマスター要素によるレーザービームの回折反射によってホログラフィック記録媒体内に干渉が生じ、所望のホログラムが書き込まれる。
【０１００】
露光終了後、次のステップ５０４において、入力結合素子は、記述されたホログラフィック記録媒体から結合解除される。具体的には、この入力結合素子は、ハンドリング要素および関連する制御装置などの適切な手段によって適切に移動され得る。本発明による実施形態により入力結合素子の少なくとも結合部の結合解除は容易に可能である。連続的または半連続的に構成される方法において、その後、更なる結合及び結合解除を直接行うことができる。
【０１０１】
次のステップ５０５において、書き込まれたホログラフィック記録媒体は、キャリヤー要素から分離され（剥離され）、具体的には、搬送装置および付随する制御装置によって先へ搬送され、書き込みされていないホログラフィック記録媒体が、好ましくは、同時にキャリヤー要素のさらに別の平坦面に設けられ得る。その後、ステップ５０２に続くことが可能である。
【０１０２】
図６には、本発明による装置６００のさらに別の例示的な実施形態の概略図が示される。繰り返しを避けるために、図６による例示的な実施形態と、図２による例示的な実施形態との間の実質的な相違点を以下に説明する。
【０１０３】
この例示的な実施形態では、ホログラフィック記録媒体６０８は、光入力結合素子６０２の平坦面６０５上に設けられる（具体的には積層される）。このケースでは、特に、ホログラフィック記録媒体６０８と光入力結合素子６０２との間には結合部は設けられていない。図示されている好ましい変形例では、ホログラフィック記録媒体６０８を（例えば、フィルムの形態で）搬送し、入力結合素子上に配置するために、１または複数のディフレクションローラー要素６１２を含む搬送装置６１２を設けることができる。具体的には、これにより体積反射ホログラムの工業的製造が可能となる。ホログラフィック記録媒体６０８を光入力結合素子６０２の平坦面６０５に積層するために、積層／剥離ユニット（ここでは図示せず）を設けてもよい。
【０１０４】
図６からさらに分かるように、この結合部６０４は、この場合、キャリヤー要素６１０の平坦面に配置される。キャリヤー要素６０４および６１０は、別個の要素として形成することができる。例えば、キャリヤー要素６１０は、上述したコーティングの形態の結合部６０４を備えることができる。別個の結合部６０４は、プレートまたはフィルムでよい。１つの材料から均質に製造される構成要素６０４および６１０を設けることもできる。いずれの場合でも、少なくとも結合部分６０４は、１０００Ｐａ〜５０ＭＰａ、好ましくは３０，０００Ｐａ〜３０ＭＰａの剪断弾性率を有する材料から形成される。
【０１０５】
好ましくは、キャリヤー要素６１０、具体的には、結合部６０４、キャリヤー要素６１０、マスター要素６０６、および随意的なさらに別のキャリヤー要素６１１を含む層システムは、ハンドリング要素（ここには図示せず）によって移動することができる。具体的には、入力結合素子６０２上に設けられるホログラフィック記録媒体６０８とキャリヤー要素６１０との間の光学的結合を確立するために、キャリヤー要素６１０、具体的には、層システムを方向６１５に移動させることができる。あるいは、図３および４による例示的な実施形態に関連する説明に従って、この層システムが移動可能であることは理解されよう。ホログラフィック記録媒体６０６を記録した後、層システムを反対方向６１５に移動させることができる。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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