(57)【要約】表面法線に制約される必要がない反射軸を有するスキューミラーと称される光反射装置を開示する。スキューミラーの例は、比較的広い波長範囲に亘って実質的に一定の反射軸を中心として光を反射するように構成する。ある例では、スキューミラーが比較的広い入射角の範囲に亘って実質的に一定の反射軸を有するようにする。スキューミラーを形成する及び使用する例示的な方法も開示する。スキューミラーは、ある例ではホログラムを具える格子構造を含むようにする。
2018526680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
格子媒体内に存在する格子構造を具えるスキューミラーであって、
前記格子構造は第１の入射光を反射するように構成され、この第１の入射光は特定の部位で前記格子媒体に入射されるとともに第１の波長と格子媒体の表面法線に対する第１の内部入射角とを有し、
前記第１の入射光は第１の反射光として主として前記格子媒体により反射され、この第１の反射光は前記第１の波長と前記表面法線に対する第１の内部反射角とを有し、
前記第１の入射光及び前記第１の反射光は前記表面法線に対する第１の反射軸角を有する第１の反射軸により二等分され、
前記格子構造は更に第２の入射光を反射するように構成され、この第２の入射光は前記特定の部位で前記格子媒体に入射されるとともに第２の波長と前記表面法線に対する第２の内部入射角とを有し、
前記第２の入射光は第２の反射光として主として前記格子媒体により反射され、この第２の反射光は前記第２の波長と前記表面法線に対する第２の内部反射角とを有し、
前記第２の入射光及び前記第２の反射光は前記表面法線に対する第２の反射軸角を有する第２の反射軸により二等分され、
前記第１の内部入射角は前記第２の内部反射角と同じであり、
前記第１の反射軸角は少なくとも２．０度だけ前記表面法線から相違し、
前記第１の波長は少なくとも０．０３０のウェーブフラクションだけ前記第２の波長から相違し、
前記第１の反射軸角は０．２５度以下だけ前記第２の反射軸角から相違するようになっている
スキューミラー。
【請求項２】
請求項１に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の反射軸角は０．０２５度以下だけ前記第２の反射軸角から相違するようになっているスキューミラー。
【請求項３】
請求項２に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の波長は少なくとも０．０３６のウェーブフラクションだけ前記第２の波長から相違するようになっているスキューミラー。
【請求項４】
請求項１に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の入射光は少なくとも１．０度だけ前記第１の反射軸からオフセットされるようになっているスキューミラー。
【請求項５】
請求項１に記載のスキューミラーにおいて、
前記格子構造は複数の体積ホログラムを具え、
これら複数の体積ホログラムの各々はこれら複数の体積ホログラムのうちの少なくとも１つの他のホログラムに空間的に重なっており、
前記格子媒体は少なくとも７０μｍの厚さとした
スキューミラー。
【請求項６】
請求項５に記載のスキューミラーにおいて、
前記複数の体積ホログラムは少なくとも９個のホログラムを含み、
これら複数の体積ホログラムの各々はこれら複数の体積ホログラムのうちの全ての他のホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なっている
スキューミラー。
【請求項７】
請求項６に記載のスキューミラーにおいて、前記少なくとも９個のホログラムに対する隣接｜ΔＫG ｜が１メートル当り１．０×１０4 ラジアンと１．０×１０6 ラジアンとの間の範囲内にある平均値（rad/ｍ）を有しているスキューミラー。
【請求項８】
請求項４に記載のスキューミラーにおいて、
前記格子構造は少なくとも９個の体積ホログラムを具え、
これら少なくとも９個の体積ホログラムの各々はこれら少なくとも９個の体積ホログラムのうちの少なくとも１つの他のホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なっており、
前記格子媒体は少なくとも２００μｍの厚さとした
スキューミラー。
【請求項９】
請求項１に記載のスキューミラーを形成するスキューミラー形成方法であって、前記格子媒体内に複数の体積ホログラムを記録することにより前記格子構造を生ぜしめるステップを具えるこのスキューミラー形成方法において、
前記複数の体積ホログラムの各々を、第１の記録ビーム及び第２の記録ビームを用いて記録し、これら第１の記録ビーム及び第２の記録ビームの各々は平行平面波ビームを含み、前記第１の記録ビームは前記第２の記録ビームと同じ波長を有し、
前記複数の体積ホログラムの各々を、前記第１の記録ビームを前記表面法線に対する独自の第１の記録ビームの内角で前記格子媒体に入射させるとともに前記第２の記録ビームを前記表面法線に対する独自の第２の記録ビームの内角で前記格子媒体に入射させることにより記録し、
前記複数の体積ホログラムの各々を、前記第１の記録ビーム及び前記第２の記録ビームがスキュー軸を中心として対称となるようにして、このスキュー軸に対する第１の記録ビームの内角とこのスキュー軸に対する第２の記録ビームの内角との合計を１８０度に等しくして記録し、
前記複数の体積ホログラムの各々は、これら複数の体積ホログラムのうちの少なくとも１つの他のホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なるようにし、
前記複数の体積ホログラムの前記スキュー軸は、前記表面法線に対し実質的に一定のスキュー角を有し、
前記複数の体積ホログラムの前記スキュー軸は、前記第１の反射軸角及び前記第２の反射軸角の双方に対し実質的に同じである平均スキュー角を有するようにする
スキューミラー形成方法方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のスキューミラー形成方法方法において、前記複数の体積ホログラムの各々は、これら複数の体積ホログラムのうちの全ての他のホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なるようにするスキューミラー形成方法方法。
【請求項１１】
請求項１に記載のスキューミラーを形成するスキューミラー形成方法であって、前記格子媒体内に１つの体積ホログラムを記録することにより前記格子構造を生ぜしめるステップを具えるこのスキューミラー形成方法において、
前記１つの体積ホログラムを、第１の記録ビーム及び第２の記録ビームを用いて記録し、これら第１の記録ビーム及び第２の記録ビームの各々は平行平面波ビームを含み、前記第１の記録ビームは前記第２の記録ビームと同じ波長を有し、
前記１つの体積ホログラムは、前記第１の記録ビームを前記表面法線に対する第１の記録ビームの内角で前記格子媒体に入射させるとともに前記第２の記録ビームを前記表面法線に対する第２の記録ビームの内角で前記格子媒体に入射させることにより記録し、
前記第１の記録ビーム及び前記第２の記録ビームを、スキュー軸を中心として対称として、このスキュー軸に対する第１の記録ビームの内角とこのスキュー軸に対する第２の記録ビームの内角との合計が１８０度に等しくなるようにし、
前記スキュー軸は前記表面法線に対するスキュー軸角を有し、このスキュー軸角は前記第１の反射軸角と前記第２の反射軸角との双方に対し実質的に同一とし、
前記１つの体積ホログラムを記録する際に前記表面法線に対する前記第１の記録ビームの内角を変化させ、
前記１つの体積ホログラムを記録する際に前記表面法線に対する前記第２の記録ビームの内角を変化させ、前記スキュー軸を中心とする前記第１の記録ビーム及び前記第２の記録ビームの対称性を前記第１の記録ビーム及び前記第２の記録ビームの内角の前記変化中に維持させるようにする
スキューミラー形成方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のスキューミラーを形成するスキューミラー形成方法であって、前記格子媒体内に１つの体積ホログラムを記録することにより前記格子構造を生ぜしめるステップを具えるこのスキューミラー形成方法において、
前記１つの体積ホログラムを、第１の記録ビーム及び第２の記録ビームを用いて記録し、これら第１の記録ビーム及び第２の記録ビームの各々は平行平面波ビームを含み、前記第１の記録ビームは前記第２の記録ビームと同じ波長を有し、
前記１つの体積ホログラムは、前記第１の記録ビームを前記表面法線に対する第１の記録ビームの内角で前記格子媒体に入射させるとともに前記第２の記録ビームを前記表面法線に対する第２の記録ビームの内角で前記格子媒体に入射させることにより記録し、
前記第１の記録ビーム及び前記第２の記録ビームを、スキュー軸を中心として対称として、このスキュー軸に対する第１の記録ビームの内角とこのスキュー軸に対する第２の記録ビームの内角との合計を１８０度に等しくし、
前記スキュー軸は前記表面法線に対するスキュー軸角を有し、このスキュー軸角は前記第１の反射軸角と前記第２の反射軸角との双方に対し実質的に同一とし、
前記１つの体積ホログラムを記録する際に前記第１の記録ビームの波長を変化させ、
前記１つの体積ホログラムを記録する際に前記第２の記録ビームの波長を変化させ、前記第１の記録ビーム及び前記第２の記録ビームの波長の前記変化中に前記第１の記録ビームの波長が前記第２の記録ビームの波長と同じに維持れるようにする
スキューミラー形成方法。
【請求項１３】
格子媒体中に複数の体積ホログラムを記録することによりこの格子媒体を生ぜしめるステップを具えるスキューミラー形成方法において、
前記複数の体積ホログラムの各々は、第１の記録ビーム及び第２の記録ビームを用いて記録し、これら第１の記録ビーム及び第２の記録ビームの各々は平行平面波ビームを含み、前記第１の記録ビームは前記第２の記録ビームと同じ波長を有し、
前記複数の体積ホログラムの各々は、前記第１の記録ビームを前記格子媒体の表面法線に対する独自の第１の記録ビームの内角で前記格子媒体に入射させるとともに前記第２の記録ビームを前記表面法線に対する独自の第２の記録ビームの内角で前記格子媒体に入射させることにより記録し、
前記複数の体積ホログラムの各々は、前記第１の記録ビーム及び前記第２の記録ビームがスキュー軸を中心として対称となるようにして、このスキュー軸に対する第１の記録ビームの内角とこのスキュー軸に対する第２の記録ビームの内角との合計を１８０度に等しくして記録し、前記スキュー軸は表面法線に対するスキュー軸角を有し、
前記複数の体積ホログラムの各々は、これら複数の体積ホログラムのうちの少なくとも１つの他のホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なるようにし、
前記スキュー軸は、表面法線に対し少なくとも２．０度の大きさを有するスキュー軸角を有するようにする
スキューミラー形成方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のスキューミラー形成方法において、前記複数の体積ホログラムの各々はこれら複数の体積ホログラムのうちの全ての他のホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なるようにするスキューミラー形成方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載のスキューミラー形成方法において、
前記複数の体積ホログラムが少なくとも９個のホログラムを含み、
前記独自の第１の記録ビームの内角の全てが集合的に少なくとも４．０度の範囲に及ぶようにし、
前記独自の第２の記録ビームの内角の全てが集合的に少なくとも４．０度の範囲に及ぶようにする
スキューミラー形成方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載のスキューミラー形成方法において、少なくとも９個のホログラムに対する隣接｜ΔＫG ｜が１．０×１０4 rad/ｍと１．０×１０6 rad/ｍとの間の範囲内にある平均値を有しているようにするスキューミラー形成方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載のスキューミラー形成方法において、
前記格子構造は第１の入射光を反射するように構成し、この第１の入射光は特定の部位で前記格子媒体に入射されるとともに第１の波長と格子媒体の表面法線に対する第１の内部入射角とを有するようにし、
前記第１の入射光は第１の反射光として主として前記格子媒体により反射され、この第１の反射光は前記第１の波長と前記表面法線に対する第１の内部反射角とを有するようにし、
前記第１の入射光及び前記第１の反射光は前記表面法線に対する第１の反射軸角を有する第１の反射軸により二等分されるようにし、
前記格子構造は更に第２の入射光を反射するように構成され、この第２の入射光は前記特定の部位で前記格子媒体に入射されるとともに第２の波長と前記表面法線に対する第２の内部入射角とを有するようにし、
前記第２の入射光は第２の反射光として主として前記格子媒体により反射され、この第２の反射光は前記第２の波長と前記表面法線に対する第２の内部反射角とを有するようにし、
前記第２の入射光及び前記第２の反射光は前記表面法線に対する第２の反射軸角を有する第２の反射軸により二等分されるようにし、
前記第１の内部入射角は前記第２の内部反射角と同じであり、
前記第１の反射軸角と前記第２の反射軸角との双方を前記スキュー軸角と実質的に同一であるようにし、
前記第１の波長は少なくとも０．０１０のウェーブフラクションだけ前記第２の波長から相違するようにする
スキューミラー形成方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載のスキューミラー形成方法において、前記第１の波長は少なくとも０．０３０のウェーブフラクションだけ前記第２の波長から相違するようにするスキューミラー形成方法。
【請求項１９】
格子媒体内に存在する格子構造を具えるスキューミラーであって、
前記格子構造は第１の入射光を反射するように構成され、この第１の入射光は特定の部位で前記格子媒体に入射されるとともに格子媒体の表面法線に対する第１の内部入射角を有し、
前記第１の入射光は第１の反射光として主として前記格子媒体により反射され、この第１の反射光は前記表面法線に対する第１の内部反射角を有し、
前記第１の入射光及び前記第１の反射光は前記表面法線に対する第１の反射軸角を有する第１の反射軸により二等分され、
前記格子構造は更に第２の入射光を反射するように構成され、この第２の入射光は前記特定の部位で前記格子媒体に入射されるとともに前記表面法線に対する第２の内部入射角を有し、
前記第２の入射光は第２の反射光として主として前記格子媒体により反射され、この第２の反射光は前記表面法線に対する第２の内部反射角を有し、
前記第２の入射光及び前記第２の反射光は前記表面法線に対する第２の反射軸角を有する第２の反射軸により二等分され、
前記第１の入射光と、前記第１の反射光と、前記第２の入射光と、前記第２の反射光とが互いに同じ波長を有し、
前記第１の内部入射角はΔθB の２０倍だけ前記第２の内部入射角から相違し、
前記第１の反射軸角は少なくとも２．０度だけ前記表面法線から相違し、
前記第１の反射軸角は０．２５度以下だけ前記第２の反射軸角から相違している
スキューミラー。
【請求項２０】
請求項１９に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の反射軸角は０．１０度以下だけ前記第２の反射軸角から相違しているスキューミラー。
【請求項２１】
請求項２０に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の反射軸角は０．０２５度以下だけ前記第２の反射軸角から相違しているスキューミラー。
【請求項２２】
請求項１９に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の入射光及び前記第２の入射光の各々は少なくとも５．０度だけ前記第１の反射軸からオフセットされるようになっているスキューミラー。
【請求項２３】
請求項１９に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の入射光及び前記第２の入射光の各々は少なくとも９．０度だけ前記第１の反射軸からオフセットされるようになっているスキューミラー。
【請求項２４】
請求項２１に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の入射光及び前記第２の入射光の各々は少なくとも５．０度だけ前記第１の反射軸からオフセットされるようになっているスキューミラー。
【請求項２５】
格子媒体内に存在する格子構造を具えるスキューミラーであって、
前記格子構造は第１のホログラムの組と、第２のホログラムの組と、第３のホログラムの組とを含んでおり、これらの各組が複数の体積ホログラムを具えており、
前記第１のホログラムの組は、青色の入射光を表面法線に対する第１の平均反射軸角を有する実質的に一定の第１の反射軸を中心に反射させるように構成されており、
前記第２のホログラムの組は、緑色の入射光を表面法線に対する第２の平均反射軸角を有する第２の反射軸を中心に反射させるように構成されており、
前記第３のホログラムの組は、赤色の入射光を表面法線に対する第３の平均反射軸角を有する第３の反射軸を中心に反射させるように構成されており、
前記第１、第２及び第３の平均反射軸角の各々は、（ｉ）少なくとも２．０度だけ前記格子媒体の表面法線から相違するとともに、（ii）これら第１、第２及び第３の平均反射軸角のうちの他の平均反射軸角の１．０度内にあり、
前記第１のホログラムの組、前記第２のホログラムの組及び前記第３のホログラムの組の各々の中で、前記複数の体積ホログラムのうちの各々の体積ホログラムがこれら複数の体積ホログラムのうちの少なくとも１つの他の体積ホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なっている
スキューミラー。
【請求項２６】
請求項２５に記載のスキューミラーにおいて、前記格子媒体が少なくとも２００μｍの厚さであるスキューミラー。
【請求項２７】
請求項２５に記載のスキューミラーにおいて、前記格子媒体が少なくとも５００μｍの厚さであるスキューミラー。
【請求項２８】
請求項２５に記載のスキューミラーにおいて、前記青色、緑色及び赤色の入射光の各々は、少なくとも４．０度の範囲に及ぶ複数の内部入射角で前記格子媒体に入射されるようになっているスキューミラー。
【請求項２９】
請求項２８に記載のスキューミラーにおいて、前記第１、第２及び第３のホログラムの組の各々の中で、前記複数の体積ホログラムのうちの各々の体積ホログラムがこれら複数の体積ホログラムのうちの少なくとも１つの他の体積ホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なっているスキューミラー。
【請求項３０】
請求項２８に記載のスキューミラーにおいて、前記青色、緑色及び赤色の入射光の各々は、少なくとも８．０度の範囲に及ぶ複数の内部入射角で前記格子媒体に入射されるようになっているスキューミラー。
【請求項３１】
請求項３０に記載のスキューミラーにおいて、前記第１、第２及び第３のホログラムの組の各々に対する隣接｜ΔＫG ｜が１．０×１０4 rad/ｍと１．０×１０6 rad/ｍとの間にある平均値を有しているようにしたスキューミラー。
【請求項３２】
請求項３１に記載のスキューミラーにおいて、前記第１、第２及び第３のホログラムの組の各々に対する隣接｜ΔＫG ｜が８．０×１０4 rad/ｍよりも大きい平均値を有しているようにしたスキューミラー。
【請求項３３】
請求項３２に記載のスキューミラーにおいて、前記第１、第２及び第３のホログラムの組の各々が少なくとも５つのホログラムを有しているスキューミラー。
【請求項３４】
スキューミラーで光を照射するステップを具えるスキューミラー使用方法において、
前記スキューミラーは、格子媒体内に格子構造が存在している当該格子媒体を具えており、
この格子媒体は少なくとも７０μｍの厚さであり、
前記光は第１の入射光を含み、この第１の入射光は特定の部位で前記格子媒体に入射させるとともに第１の波長と格子媒体の表面法線に対する第１の内部入射角とを有しており、
前記第１の入射光は第１の反射光として主として前記格子媒体により反射され、この第１の反射光は前記第１の波長と前記表面法線に対する第１の内部反射角とを有しており、
前記第１の入射光及び前記第１の反射光は前記表面法線に対する第１の反射軸角を有する第１の反射軸により二等分され、
前記光は更に第２の入射光を含み、この第２の入射光は前記特定の部位で前記格子媒体に入射されるとともに第２の波長と前記表面法線に対する第２の内部入射角とを有しており、
前記第２の入射光は第２の反射光として主として前記格子媒体により反射され、この第２の反射光は前記第２の波長と前記表面法線に対する第２の内部反射角とを有しており、
前記第２の入射光及び前記第２の反射光は前記表面法線に対する第２の反射軸角を有する第２の反射軸により二等分され、
前記第１の反射軸角は少なくとも２．０度だけ前記表面法線から相違され、
前記第１の波長は少なくとも０．０３０のウェーブフラクションだけ前記第２の波長から相違され、
前記第１の反射軸角は０．２５度以下だけ前記第２の反射軸角から相違されるようにする
スキューミラー使用方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の反射軸は少なくとも４．０度だけ前記表面法線から相違しているスキューミラー。
【請求項３６】
請求項３５に記載のスキューミラーにおいて、前記第１の入射光は少なくとも１．０度だけ前記第１の反射軸からオフセットされているスキューミラー。
【請求項３７】
請求項３４に記載のスキューミラーにおいて、
前記格子媒体は少なくとも２００μｍの厚さであり、
前記格子構造は複数の体積ホログラムを具え、
これら複数の体積ホログラムの各々はこれら複数の体積ホログラムのうちの少なくとも１つの他の体積ホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なっている
スキューミラー。
【請求項３８】
請求項３６に記載のスキューミラーにおいて、
前記複数の体積ホログラムは少なくとも９個のホログラムを含んでおり、
前記複数の体積ホログラムの各々はこれら複数の体積ホログラムのうちの少なくとも１つの他の体積ホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なっている
スキューミラー。
【請求項３９】
請求項３４に記載のスキューミラーにおいて、
前記格子構造は少なくとも９個のホログラムを含んでおり、
これら少なくとも９個のホログラムの各々はこれら少なくとも９個のホログラムのうちの少なくとも１つの他の体積ホログラムに少なくとも部分的且つ空間的に重なっており、
これら少なくとも９個のホログラムに対する隣接｜ΔＫG ｜が１メートル当り１．０×１０4 ラジアン及び１．０×１０6 ラジアン（rad/ｍ）間にある平均値を有している
スキューミラー。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、“SKEW MIRRORS, METHODS OF USE, AND METHODS OF MANUFACTURE”と題して２０１６年６月６日に出願された米国特許仮出願番号15/174,938及び“MULTIWAVELENGTH DIFFRACTION GRATING MIRRORS, METHODS OF USE, AND METHODS OF MANUFACTURE ”と題して２０１５年８月２４日に出願された米国特許仮出願番号62/209,290の優先権を主張するものであり、これらの双方の出願は、参照することによりその全体がここに導入されるものである。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、スキューミラー、その使用方法及び製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
従来の誘電体ミラーは、表面（代表的にガラス）に誘電率が互いに相違する材料の層をコーティングすることにより製造されている。これらの材料の層は代表的に、層の境界からのフレネル反射が強化されて正味の反射率を大きくするように配列されている。この条件が比較的広い特定の範囲の波長及び入射角に亘って得られるようにすることにより広帯域の誘電体ミラーを設計することができる。しかし、これらの層は表面上に堆積される為、誘電体ミラーの反射軸が必然的に表面法線と一致する、すなわち反射軸がミラーの表面に対し垂直となる。反射軸に対するこの制約の為に、誘電体ミラーはある種の目的に対しては完全に不十分なものとなる。更に、ガラスの誘電体ミラーは比較的重くなる傾向にあり、これらミラーは比較的軽量の反射構成要素を必要とする適用分野にとって最適より下位なもの又は不適切のものとなる。
【０００４】
上述したこととは逆に、従来の格子構造は、この格子構造が存在する媒体の表面法線とは異なる反射軸を中心とする光の反射を達成することができる。しかし、ある所定の入射角に対しては、従来の格子構造に対する反射角は、代表的に入射光の波長に対し共変動（co-vary）する。従って、光を反射させるために従来の格子構造を用いることにより、反射軸を表面法線と一致させる必要がある誘電体ミラーにおける固有の制約を回避する。しかし、一定の反射軸を必要とする場合には、従来の格子構造は代表的に所定の入射角に対して単一波長又は極めて狭い範囲の波長に限定される。同様に、一定の反射軸を中心とする特定の波長の光の反射を達成するためには、従来の格子構造は単一の入射角又は極めて狭い範囲の入射角に限定される。従って、従来の格子構造は、入射光の何れかの重要な範囲の波長又は角度に亘って一定の反射軸を有しない。
【０００５】
従って、表面法線に制約されない反射軸を中心とする光の反射を達成するとともに、所定の入射角に対するその反射角が複数の波長で実質的に一定である比較的簡単な装置に対する条件は、反射性の格子構造又は誘電体ミラーを具える現在得られる反射性装置によっては満足されない。従って、このような反射性装置に対して必要性があるものであり、このような必要性は頭部装着型のディスプレイ装置において緊急性があるものである。
【０００６】
以下の図面に関する説明では、図面は主として説明の目的のものであり、ここに開示する本発明の範囲を限定するものではないことを当業者は理解するであろう。これらの図面は、必ずしも実際のものに正比例して描いていない。例えば、ここに開示した本発明の主題の種々の方向を図面中に誇張して又は拡大して示して種々の特徴を容易に理解しうるようにした。図面中、同様な参照符号は一般に同様な特徴部（例えば、機能的に同様な又は構造的に同様な、或いはこれらの双方の素子）を参照するものである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１Ａ】図１Ａは、格子媒体に記録されたホログラムを示す断面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、正弦波ホログラムをｋ空間表現で示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、単一の正弦波ホログラムをｋ空間表現で示す断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、単一の正弦波ホログラムをｋ空間表現で示す断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例による実空間におけるスキューミラーの反射特性を示す断面実図である。
【図４Ａ】図４Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図９Ａ】図９Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーをｋ空間表現で示す断面図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の一実施例によるスキューミラーを形成するシステムを示す断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の一実施例によるスキューミラーを形成する方法を示す断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の一実施例によるスキューミラーの反射特性を示す平面図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、本発明の一実施例によるスキューミラーを形成するシステムを示す断面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、本発明の一実施例によるスキューミラーを形成するシステムを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施例には、体積ホログラム又はその他の格子構造を内部に有する格子媒体を具える反射装置が含まれる。格子媒体は、その内部に格子構造を有する為、反射軸と称される軸を中心とする光の回折を達成させ、その回折角（以後反射角と称する）が所定の入射角で格子媒体に入射される複数の波長の光に対し１°よりも少ない角度で変化するようにした物理的特性を有している。ある実施例では、上述した現象が複数の入射角に対し観察されるようにする。
【０００９】
同様に、本発明の実施例は代表的に、所定の波長の入射光に対する入射角の範囲に亘って実質的に一定の反射軸を有するようにする（すなわち、これらの反射軸が１．０度よりも小さい角度しか変化しない反射軸角を有するようにする）ものであり、この現象は種々の波長での入射光に対しても観察されるようにしうる。ある実施例では、反射軸が複数の入射角の組と複数の波長の組とのあらゆる組合せに対して実質的に一定に維持されるようにする。
【００１０】
本発明のある実施例では、格子構造が、記録ビームと称される光ビーム間の干渉により発生されるホログラムを有するようにする。代表的には、格子構造が複数のホログラムを有するようにするが、必ずしもこのようにする必要はない。複数のホログラムは、これら複数のホログラム間で変化する角度（角度多重化）で格子媒体に入射される記録ビームを用いるか、又はこれら複数のホログラム間で変化する波長（波長多重化）の記録ビームを用いるか、或いはこれらの双方の記録ビームを用いることにより記録することができる。本発明のある実施例では、格子媒体への入射角がホログラムを記録している間に変化するか、又は波長がホログラムを記録している間に変化するか、或いはこれらの双方の変化が達成される２つの記録ビームを用いて記録したホログラムを格子構造が有するようにする。本発明の実施例は更に、反射軸が格子媒体の表面法線と少なくとも１．０度、又は少なくとも２．０度、又は少なくとも４．０度、又は少なくとも９．０度だけ相違する装置を有するようにする。
［ホログラフィに対するｋ空間形式］
【００１１】
2018526680.tif 000003
【００１２】
2018526680.tif 000004
【００１３】
図１Ａは、第２の記録ビーム１１５と第１の記録ビーム１１４とを用いて格子媒体１１０にホログラム１０５を記録する実空間表現を示している。格子媒体は代表的に、干渉パターンをホログラムとして記録するように構成された記録層を有している。図１Ａでは、記録層に対する基板又は保護層として作用しうる追加の層のような、この記録層以外の格子媒体構成要素が省略されている。第２の記録ビーム１１５と第１の記録ビーム１１４とは互いに逆方向に伝搬している。第２の記録ビーム１１５と第１の記録ビーム１１４との各々は代表的に、互いに同じ波長を有する平面波ビームであり、第１の記録ビーム１１４は代表的に、符号化された情報を包含せず、この情報は第２の記録ビーム内にも存在しない。従って、信号ビーム及び基準ビームと称しうる第１及び第２の記録ビームは代表的に、これらが記録媒体１１０に入射される角度を除いて互いに実質的に同一である。
【００１４】
2018526680.tif 000005
【００１５】
2018526680.tif 000006
【００１６】
2018526680.tif 000007
【００１７】
2018526680.tif 000008
【００１８】
代表的には、記録に用いられる記録ビームの１つにプローブビームが類似している場合に、畳み込み効果により記録中に相互相関を反転させるとともに、ホログラムを記録するのに用いられる他の記録ビームには回折ビームが実質的に類似する。記録に用いられる記録ビームとは異なるｋ空間分布をプローブビームが有する場合には、ホログラムは、このホログラムを記録するのに用いられるビームとは実質的に相違する回折ビームを生ぜしめることができる。代表的に記録ビームが互いに干渉性である際には、プローブビーム（及び回折ビーム）はそれほど制約されないことにも注意すべきである。多波長のプローブビームは、それぞれ異なるｋ空間半径とした式（４）に応じた複数の単一波長のビームを互いに重ね合わせたものとして解析することができる。
【００１９】
図２Ａ及び２Ｂはそれぞれ、図１Ａ及び１Ｂに示すホログラムを照射（照明）することにより発生されたブラッグ整合及びブラッグ不整合を再構成した場合を示す。ブラッグ整合及びブラッグ不整合の双方の場合、ホログラムはこのホログラムを記録するのに用いられた記録ビームよりも短い波長を有するプローブビームで照射される。この短い波長は長い波ベクトルに対応する。従って、プローブｋ球体１７２は記録ｋ球体１７０の半径よりも大きい半径を有する。プローブｋ球体１７２及び記録ｋ球体１７０の双方共図２Ａ及び２Ｂに示してある。
【００２０】
2018526680.tif 000009
【００２１】
図２Ａは、ホログラムによるプローブビームの（反射と称することのできる）ミラー状の回折のｋ空間表現を示しており、この場合kz軸に対するプローブビームの入射角はkz
軸に対する回折ビームの反射角に等しい。図２Ｂはブラッグ不整合の場合のｋ空間表現を表しており、この場合
2018526680.tif 000010
として表すことのできるｋ空間偏光密度分布１８０はプローブｋ球体１７２上に位置せず、従って、プローブビームの有効な回折は生じない。図２Ｂに示すブラッグ不整合の場合のこの非回折のｋ空間分布１８０は、図２Ａに示すブラッグ整合の場合の回折ビームのｋ空間分布１７５に幾分類似するが、ｋ空間分布１８０は回折ビームのｋ空間分布と称するべきではない。その理由は、プローブビームの有効な回折が生じない為である。
【００２２】
ブラッグ整合の場合とブラッグ不整合の場合とを比較するに、ホログラムは、ミラー状の回折が仮にあったとしてもこれを所定のプローブ波長に対し極めて小さい範囲の入射角に亘って生ぜしめるにすぎないこと明らかである。当業者は、この範囲はホログラムを過変調させるか又は極めて薄肉の記録層を用いることにより幾分広げることができるが、これらのステップは依然としてより広範囲の波長及び角度に亘るミラー状の特性をもたらさないようにしうることを認識するであろう。又、これらのステップは不所望な色分光（分散）をもたらすおそれがある。
［ｋ空間におけるスキューミラーの実施例］
【００２３】
図１Ａ、１Ｂ、２Ａ及び２Ｂは、単一の正弦波格子により構成された反射ホログラムを表している。図示するように、このホログラムは狭帯域の波長及び入射角においてミラー状の反射率を呈する。このようなホログラムの特定の特性は、周知のコゲルニック（Kogelnik）の結合波理論を適用することにより決定することができる。これとは相違し、本発明の実施例によれば、複数の格子を具えるより一層複雑な格子構造を生ぜしめることにより比較的広い範囲の波長及び角度に亘る新規なミラー状の反射率を提示する。
【００２４】
図３は、単一の正弦波格子のブラッグ選択性を示す幾何学的線図である。格子媒体３１０は、単一波長λ0 の入射光３２４を主反射光３２７として反射する厚さｄの単一の正弦波格子を包含している。ブラッグ整合状態では、入射光３２４が角度θi で当り、角度θr で反射光３２７として反射するものであり、これらの双方の角度はｚ軸に対して測定した。又、入射光３２４及び反射光３２７は反射軸３３８を規定しており、入射角度θi 及び反射角度θr の角度量はこの反射軸を中心として等しい。従って、反射軸３３８は入射光３２４及び反射光３２７の角度の二等分線である。
【００２５】
当業者にとって知られているように、図３の正弦波格子は、角度及び波長の双方のブラッグ選択性を呈している。入射光３２４が非ブラッグ整合の角度θi ＋Δθi で当る場合には、回折効率はブラッグ整合回折効率に比べて低下するおそれがある。正弦波格子の選択性は、次式（５）により与えられるその角度ブラッグ選択性ΔθB により特徴付けすることができる。
【数１】
2018526680.tif 000011
当業者は、弱く回折する正弦波格子では角度θi ＋Δθi が角度回折効率のプロットにおける最初のヌルポイントを表すことを認識するであろう。従って、入射角がΔθB の数倍よりも多くブラッグ整合角θi から外れると回折が著しく低下するおそれがある点で、量ΔθB は正弦波格子の角度幅を表すものと言うことができる。同様に、弱く回折する正弦波格子の場合、当業者は、入射角がΔθB の数倍よりも多く変化する単色入射光の場合反射軸がかなり変化することを予期するであろう。
【００２６】
上述したこととは相違し、本発明によるスキューミラーは、入射角がΔθB の多数倍変化する入射光に対し比較的安定な回折及び実質的に一定の反射軸を呈する。本発明のあるスキューミラーの実施例は、２０×ΔθB の入射角の入射光範囲に亘って実質的に一定の反射軸を呈する。本発明の実施例では、２０×ΔθB の入射角の入射光範囲に亘る反射軸角は、０．２５０度未満、又は０．１０度未満、又は０．０２５度未満しか変化しない。
【００２７】
同様に、正弦波格子は、次式（６）により与えられるその波長ブラッグ選択性ΔλB により特徴付けすることができる。
【数２】
2018526680.tif 000012
当業者は、弱く回折する正弦波格子では波長λ0 ＋ΔλB が波長回折効率のプロットにおける最初のヌルポイントを表すことを認識するであろう。従って、入射波長がΔλB の数倍よりも多くブラッグ整合波長λ0 から外れると有効な回折が生じない点で、量ΔλB は正弦波格子の波長幅を表すものと言うことができる。又、当業者は、式（５）及び（６）をそれぞれ角度及び波長のみを変化させるのに適用することと、角度及び波長の双方を同時に変化させることにより他のブラッグ整合状態が得られるようにしうることとを認識するであろう。
【００２８】
格子はその回折角度応答によって特徴付けることもできる。正弦波格子の場合、この回折角度応答は次式（７）により表すことができる。
【数３】
2018526680.tif 000013
この回折角度応答は、入射角Δθi における僅かな変化に応答する反射角Δθr における変化を表す。これとは相違して、真のミラーは次式（８）により表される角度応答を有する。
【数４】
2018526680.tif 000014
実質的に式（７）により特徴付けられる回折角度応答を有する装置は格子状の反射特性を呈すると言うことができ、一方実質的に式（８）により特徴付けられる回折角度応答を有する装置はミラー状の反射特性を有すると言える。格子状の反射特性を呈する装置は、反射軸が装置の表面に対し垂直（この場合cosθr ＝cosθi である）でない限り、入射角に応じて変化する反射軸を必然的に呈するようにもなる。従って、表面法線に制約されない反射軸を中心として光を反射する比較的簡単な装置であって、その様々な角度ブラッグ選択性に及ぶ入射角に対する反射角がその様々な波長ブラッグ選択性に及ぶ波長で一定となるこの装置に対する条件は、単一の正弦波格子によっては満足させることができない。
【００２９】
図３は、反射構造とした装置の幾何学的形態を示す。前述した解析は、透過構造における装置の幾何学的形態や、一方又は双方のビームが装置内の全内部反射により案内される装置の幾何学的形態にも適用されることを当業者は認識するであろう。
【００３０】
図４Ａ及び４Ｂは、本発明の一実施例によるｋ空間におけるスキューミラーの動作を示す。図４Ａは、格子媒体内に記録されているとともに本発明の一実施例による多波長のミラー状の回折を生じるように構成されたホログラムに対する２つの
2018526680.tif 000015
のｋ空間分布４８８を示す。図４Ａ及び４Ｂにおける赤色のｋ球体４９０、緑色のｋ球体４９２及び青色のｋ球体４９３は、それぞれ可視スペクトルの赤色、緑色及び青色の領域にある光の波長に対応するｋ球体を表す。
【００３１】
2018526680.tif 000016
【００３２】
2018526680.tif 000017
【００３３】
本発明の実施例では、図４Ａに示すように、
2018526680.tif 000018
のｋ空間分布４８８において原点付近にギャップを呈しているが、必ずしもこのようにする必要はない。このギャップの存在は極めて高いΔθ（すなわち、入射及び反射の双方のグレージング（grazing ）角）で性能を制限する可能性がある。
【００３４】
本発明の一実施例によれば、スキューミラーの
2018526680.tif 000019
のｋ空間分布をｋx 、ｋy 及びｋz 軸に対して任意の角度に回転させることができる。本発明のある実施例では、
2018526680.tif 000020
のｋ空間分布が実空間における関連の反射面に対し垂直とならないようにする。換言すれば、スキューミラーの実施例の反射軸表面法線と一致させることに制約されない。
【００３５】
図５Ａ及び５Ｂは、ｋ空間におけるスキューミラーを示す。これらの図５Ａ及び５Ｂは、全ての分布及びベクトルを、原点を中心としてほぼ４５°だけ回転されていることを除いて、それぞれ図４Ａ及び４Ｂと同一である。図４Ｂの説明に続いて説明するに、図５Ｂのスキューミラーも、回折を生じる全てのプローブビームの波長及び角度に対しミラー状の回析を生じること明らかである。回折は、ラインセグメント状の
2018526680.tif 000021
のｋ空間分布４８８により規定された反射軸４６１に対してミラー状になっている。すなわち、反射軸４６１に対する入射角４８１の大きさが反射軸４６１に対する反射角４８２の大きさに等しい。図５Ｂはこのような場合の１つを示している。
【００３６】
図６Ａは、実空間におけるスキューミラーの動作を示す。スキューミラー６１０は、スキューミラーの表面６１２に対し垂直であるｚ軸に対して測定した角度−１３°にある反射軸６３８を特徴としている。このスキューミラー６１０は、ｚ軸に対して測定した内部入射角−２６°とした入射光６２４で照射されている。主反射光６２７は、ｚ軸に対して測定した内部反射角１８０°で反射されている。
【００３７】
図６Ｂは、ｋ空間における図６Ａのスキューミラー６１０を示す。ラインセグメント状の
2018526680.tif 000022
のｋ空間分布６８８は原点を通過しているとともにｚ軸に対し−１３°の角度を有しており、この角度は反射軸６３８の角度に等しい。記録用のｋ球体６７０は、４０５nmの書込み波長に対応するｋ球体である。図６Ｂ及び６Ｄにおける赤色のｋ球体６９０、緑色のｋ球体６９２及び青色のｋ球体６９３は、それぞれ可視スペクトルの赤色、緑色及び青色の領域にある光の波長に対応するｋ球体を表す。
【００３８】
2018526680.tif 000023
【００３９】
2018526680.tif 000024
【００４０】
ｋ空間においてスキューミラーの特性を記述する際にここで代表的に用いる用語のプローブビームは、実空間においてスキューミラーの反射特性を記述する際にここで代表的に用いる用語の入射光に類似していることを当業者は認識するであろう。同様に、ｋ空間においてスキューミラー特性を記述する際にここで代表的に用いる用語の回折ビームは、実空間においてスキューミラーの特性を記述する際にここで代表的に用いる用語の主反射光に類似している。従って、実空間においてスキューミラーの反射特性を記述する場合、入射光をホログラム（又はその他の格子構造）により主反射光として反射させると述べるのが代表的であるが、プローブビームをホログラムにより回折させて回折ビームを生ぜしめると述べることは本質的に同じことを言っているものである。同様に、ｋ空間においてスキューミラーの反射特性を記述する場合、プローブビームをホログラム（又はその他の格子構造）により回折させて回折ビームを生ぜしめると述べるのが代表的であるが、入射光を格子構造により反射させて主反射光を生ぜしめると述べることは本発明の実施例の文脈において同じ意味を有するものである。
【００４１】
図６Ｄに示すように、プローブビーム波ベクトル６７８及び回折ビーム波ベクトル６７７は、ラインセグメント状の偏光密度分布６８０を底辺とした実質的に二等辺の三角形の脚部を必ず形成するものである。この三角形の等しい角度は、反射軸６３８に対して測定した入射角６０８及び反射角６０９と必ず一致するものである。従って、スキューミラー６１０は、反射軸６３８を中心として実質的にミラー状のように光を反射させる。
【００４２】
図６Ｄの二等辺三角形の構造は、図６Ｃに示すように
2018526680.tif 000025
のｋ空間分布６８８が原点を通過するラインの断片（セグメント）に実質的に類似する際には、いつでも得られる。従って、偏光密度分布６８０は二等辺三角形の直線底辺に実質的に類似しており、回折する如何なる長さの如何なる入射内部波ベクトルに対しても反射軸６３８を中心とするミラー状の反射をもたらす。本発明のある実施例では、格子媒体による分光により、同じ方向であるが長さの異なる内部波ベクトルを生ぜしめ、これらをスネルの法則に従って外部媒体内で異なる方向に屈折させるようにしうる。同様に、分光により、同じ方向で長さの異なる外部波ベクトルを生ぜしめこれらを内部格子媒体内で異なる方向に屈折させるようにしうる。従って、スキューミラーにおいて分光の影響を最小にすることを望む場合には、ラインセグメントの
2018526680.tif 000026
のｋ空間分布６８８に曲線を与えるか、ないしは別の方法で原点を通過するラインから反らすようにすることが望ましい。このような手段により、ある測定基準に従って外部屈折を伴う反射における正味の角分光を低減させることができる。有効な格子媒体の分光は代表的に極めて小さい為、原点を通過する直線からの反れを少なくすることができる。
【００４３】
図７Ａは、ｋ空間内での図６Ａのスキューミラーによる緑色の入射光の反射を示している。波ベクトル７７８Ａを有する入射光は、ｚ軸に対して測定した−３５°の内部伝搬角で照射させている。波ベクトル７７７Ａを有する主反射光は、ｚ軸に対して測定した−１７１°の内部伝搬角で反射されている。入射角７０８Ａ及び反射角７０９Ａの大きさは双方共、反射軸６３８に対して測定した２２度に実質的に等しく、従って、反射軸６３８を中心とするミラー状の反射を構成する。偏光密度分布７８０Ａも図７Ａに示してある。
【００４４】
図７Ｂは、ｋ空間内での図１０Ａのスキューミラーによる赤色の入射光の反射を示している。プローブビーム波ベクトル７７８Ｂを有する入射光は、ｚ軸に対して測定した−３５°の内部伝搬角で照射させている。回折ビーム波ベクトル７７７Ｂを有する主反射光は、ｚ軸に対して測定した−１７１°の内部伝搬角で反射されている。入射角７０８Ｂ及び反射角７０９Ｂの大きさは双方共、反射軸６３８に対して測定した２２°に実質的に等しく、従って、反射軸６３８を中心とするミラー状の反射を構成する。偏光密度分布７８０Ｂも図７Ｂに示してある。
【００４５】
図７Ａ及び７Ｂは、入射角と反射角とを同じにした緑色及び赤色の反射を示し、スキューミラーの無彩色反射特性を表している。図６Ａ〜６Ｄと図７Ａ及び７Ｂとの幾何学的構造は、特に図示していない角度及び波長を含む反射を生じる全ての角度／波長の組合せでミラー状の反射を生じることを当業者は認識するであろう。
［スキューミラーの光学特性］
【００４６】
本発明のスキューミラーの実施例によれば、内部伝搬角に対してミラー状の反射を達成するものであり、関連する境界においてスネルの法則を用いて外角を決定する必要がある。この理由で、スキューミラーにより、収差、分光及びフィールド歪みの何れか又は任意の組合せを外部波面に導入する可能性がある。本発明のある実施例では、補償用の光学要素を用いることにより収差、分光及びフィールド歪みの何れか又は任意の組合せを軽減させることができる。本発明のある実施例では、補償用の光学要素に対称関係にした他のスキューミラーを含めることができる。
【００４７】
比較的肉薄であるスキューミラーによれば、細い軸上へのビームの投射に比例して反射ビームにおける角度分解能を低下させる可能性がある。ある場合には、この影響を緩和させるために、記録層の厚さを増大させるのが有利となりうる。
［スキューミラーの反射率］
【００４８】
本発明の実施例のスキューミラーは完全に又は部分的に反射性とすることができる。本発明の実施例のスキューミラーでは、比較的広い波長帯域幅及び角度範囲を達成するために比較的高いダイナミックレンジを必要としうる。本発明の一実施例では、４０５nmでの１０５°から６５０nmでの２０°まで及ぶ角度範囲を有するスキューミラーが、２００μｍの記録層内に１８３個の個々のホログラムを必要とするようにしうる。この構成は、０．０３の最大屈折率変調を有する最新式の感光性記録媒体を用いることによりほぼ７．５％の反射率を有するようになる。本発明のある実施例では、記録媒体の厚さを増大させることにより反射率の増大をもたらさないようにしうる。その理由は、回折選択性も厚さとともに増大する為である。
［スキューミラーの適用］
【００４９】
一例ではｚ方向の厚さを有するスラブ状のホログラムを説明したが、前述した説明は内部波長及び内部伝搬角に関連するものである。本発明の範囲内では多くの他の構造が可能である。ここでは数例の代表的な実施例を示しているが、これらに限定されることを意味するものではない。
【００５０】
図８Ａは、格子媒体内に格子構造８０５を具えるとともに、反射軸８６１であってこれを中心として入射光を屈折させる当該反射軸を有するスキュー窓と称される実施例を示している。スキュー窓はスキューミラーの透過性の類似体である。図８Ｂは、外光を導波路８９４内に又は導波路８９４から外部に結合させるのにスキューミラーを用いているスキューカプラの実施例を示している。スキューミラーは透過性とすることもできる。図８Ｃは、光路を曲げるか、又はイメージ（像）を反転させるか、或いはこれらの双方を達成しうるスキュープリズムの実施例を示す。
【００５１】
図９Ａは、２つのスキューカップラを有するスラブ導波路９９４より成る瞳リレーの実施例を示しており、これらのスキューカップラの各々は、格子媒体の表面法線とは異なる反射軸９６１を有する格子媒体９１０を具えている。この装置は、均一の１：１のマッピングで入力光を出力光にリレーするように構成されている為、導波路９９４を介してイメージをアイセンサ又はその他のセンサにイメージを無限遠で送信することができる。このような構成は、種々の適用の中で頭部装着ディスプレイ（ＨＭＤ）に対し有用とすることができる。逆方向では、場合により視標追跡の目的で眼のイメージをリレーするようにしうる。図９Ｂは、大きな暗いビーム（large dim beam）の明るい小さいビームへの変換、又はその逆の変換、或いはその双方の変換を達成しうるコンセントレータ／ディフューザとして用いられるスキューミラー９００を示している。
【００５２】
図１０Ａ及び１０Ｂは、スキューミラーの角度フィルタの実施例を示している。図１０Ａでは、
2018526680.tif 000027
のｋ空間１０８８の分布を、図８Ａに示す分布に比べてより一層高い遮断低周波（すなわち、より一層大きなセンターギャップ）を有するように示してある。従って、スキューミラーは、Ｅt におけるθ角度成分を送信している間に狭帯域の入射ビームＥinc の低θ（すなわち、垂直に近い入射）角成分のみを反射ビームＥr 内に反射させる。当業者は、本発明の一実施例によるラインセグメント状の
2018526680.tif 000028
の分布の振幅及び位相の双方又は何れか一方を変調することにより任意の円対称の伝達関数を実現しうることを容易に理解しうるであろう。１つ以上の媒体内に記憶した複数のスキューミラーを伴う構成において、スキューミラーにより角度フィルタリングを達成することもできる。これらの構成は円対称にすることに制約されないようにすることができ、且つあるレベルの無彩色処理を達成することができる。
［第１の実施例のスキューミラー］
【００５３】
第１の実施例のスキューミラーの本発明の態様は、集合的に表面法線に対して＋１３．７３度の平均反射軸角を有する反射軸を中心として、５３２nmの波長を有する入射光及び５１３nmの波長を有する入射光を反射させるように構成したミラーを有する。更なる本発明の態様では、−４．６６０度〜＋１．９３３度の範囲の内部入射角でスキューミラーに入射される５３２nmの光に対する平均反射軸角（＋１３．７５９度）は、５３２nmの入射光と同じ入射角でスキューミラーに入射される５１３nmの光に対する平均反射軸角（＋１３．６９３度）と０．０６６度だけ相違するようにする。従って、反射軸は５３２nmから５１３nmの波長範囲、すなわち−４．６６０度から＋１．９３３度までの（表面法線に対する）内部入射角に対して得られる条件に対し実質的に一定となる。
【００５４】
第１の実施例のスキューミラー１１００を図１１Ａ及び１１Ｂに示す。この第１の実施例のスキューミラー１１００は、格子媒体１１１０内に存在する（図１１Ａ及び１１Ｂに斜線のハッチラインで示す）格子構造１１０５を具えている。図面を明瞭とする為に、光、軸及び角度を表す図形要素に近接する格子媒体１１１０内の領域では、斜線のハッチラインを省略してある。しかし、当業者は、格子構造１１０５は代表的に上述した領域を占めていることを認識するであろう。この第１の実施例の格子構造１１０５は、格子媒体１１１０内で互いに少なくとも部分的に且つ空間的に重なる複数のホログラムを有する。
【００５５】
これら複数のホログラムは格子媒体の内部体積内に記録され、従って、格子媒体の表面１１１２の下方に延在している。従って、これらのホログラムはしばしば、体積ホログラムと称されている。第１の実施例のこれらの複数のホログラムは、４０５nmの波長を有する記録ビームで記録された４８個の体積ホログラムを具える。これらの４８個の体積ホログラムの各々は、格子媒体１１１０内で、代表的に少なくとも部分的に且つ空間的に、これらの４８個の体積ホログラムのうちの他の残りの全てのホログラムに重なる。ある実施例では、複数のホログラムの各々が少なくとも部分的に且つ空間的に、これら複数のホログラムの他の全てを除く少なくとも１つに重なるようにする。第１実施例のスキューミラーの４８個のホログラムを記録することを以下でスキューミラーの第１の形成方法で説明する。ある実施例では、１〜４８個のホログラムを、又は４〜２５個のホログラムを、又は少なくとも５個のホログラムを、又は少なくとも９個のホログラムを、又は少なくとも１１個のホログラムを、又は少なくとも２４個のホログラムを格子構造が有するようにする。
【００５６】
第１の実施例の格子媒体１１１０は、米国コロラド州ロングモンドのアコニアホログラフィックス、エルエルシー（Akonia Holographics, LLC）から市販されているＡＫ１７４‐２００と称される独占的な感光性高分子光記録媒体である。第１の実施例のこのＡＫ１７４‐２００の記録媒体は、４０５nmの光に対しほぼ２００μｍの厚さ、ほぼ１８のＭ／＃、ほぼ１．５０の屈折率を有する。このＡＫ１７４‐２００の記録媒体のような光記録媒体は、光学手段により格子構造を記録しうる種類の格子媒体である。これらの格子媒体は、代表的に少なくとも７０μｍ〜ほぼ１．２mmの厚さであるが、必ずしもこの厚さに限定されない。このＡＫ１７４‐２００の媒体が受ける収縮は代表的に、体積ホログラムを記録した結果として比較的僅か（通常約０．１％〜０．２％）である。格子媒体の変形例には、光屈折結晶と、二クロム酸ゼラチンと、光熱屈折ガラスと、分散ハロゲン化銀粒子を包含するフィルムとが含まれるが、これらに限定されるものではない。
【００５７】
第１の実施例のスキューミラー１１００の変形例には、ガラスカバー又はガラス基板のような追加の層（図１１Ａ及び１１Ｂには図示せず）を含めることができる。この追加の層は、格子媒体を汚染、湿気、酸素、反応性化学種、損傷等から保護する作用をしうる。この追加の層は代表的に、格子媒体１１１０に屈折率整合されている。この追加の層に対する屈折率は通常、格子媒体の屈折率に極めて近似している為、この追加の層と格子媒体との界面における光の屈折はしばしば無視しうる。第１の実施例の場合、追加の層と格子媒体との双方に対する屈折率は４０５nmの波長を有する光に対しほぼ１．５とする。図面を明瞭とするために、この追加の層は図１１Ａ及び１１Ｂに図示していない。
【００５８】
図１１Ａに示すように、第1の実施形態の格子構造１１０５は、第１の反射軸１１３８（破線で示す）を中心として第１の入射光１１２４Ａ、１１２４Ｂを反射するように構成された物理的特性を有する。第１の入射光は５３２nmの第１の波長を有し、特定の部位１１１７において格子媒体１１１０に入射される。第１の反射軸１１３８は、格子媒体の表面法線１１２２とは（表面法線に対し内部の）＋１３．７５９度の第１の反射軸角１１３５だけ異なり、この場合第１の入射光が、表面法線に対し−４．６６０度（第１の入射光１１２４Ａとして示す）〜＋１．９３３度（第１の入射光１１２４Ｂとして示す）の第１の内部入射角１１２５Ａ、１１２５Ｂを有し、その結果６．５９３度の範囲が得られる。第１の入射光の第１の内部入射角は、以下の表１に示すように、−４．６６０度から＋１．９３３度までで、約０．０６７の角度間隔で離間した１００個の異なる内角を有する。第１の実施例のスキューミラーの幾つかの変形例では、第１の入射光に対する第１の内部入射角は、−４．６６０度から＋１．９３３度までで、約０．６７の角度間隔で離間した１０個の異なる内角を有するようにする。本明細書及び添付の特許請求の範囲を通して、特定された角度及び角度値は、特に明記しない限り、表面法線に対する内角を指すものである。
【００５９】
図１１Ａに示すように、表面法線に対し−４．６６０度の第１の入射角１１２５Ａを有する第１の入射光１１２４Ａは、表面法線に対し＋３２．２６７度の第１の反射角１１２６Ａを有する第１の反射光１１２７Ａとして格子構造１１０５により反射される。表面法線に対し＋１．９３３度の第１の内部入射角１１２５Ｂを有する第１の入射光１１２４Ｂは、＋２５．６６８度の第１の内部反射角１１２６Ｂを有する第１の反射光１１２７Ｂとして反射される。第１の反射光１１２７Ａ、１１２７Ｂは第１の波長を有する。すなわち、第１の実施例では、第１の反射光は５３２nmの波長を有する。第１の実施例のスキューミラーに対する第１の入射光の角度、第１の反射光の角度及び第１の反射軸角は以下の表１に示してある。
【表１−１】
2018526680.tif 000029
【表１−２】
2018526680.tif 000030
【表１−３】
2018526680.tif 000031
【００６０】
入射光及びその反射光は、反射軸に対する入射光の内部入射角が反射軸に対する反射光の内部反射角と同じ大きさを有するように反射軸によって二等分される。従って、入射光及びその反射光は、反射軸を中心として左右相称を呈する。
【００６１】
図１１Ｂに示すように、第１の実施例の格子構造１１０５は更に、第２の入射光１１３０Ａ、１１３０Ｂを第２の反射軸１１３９を中心として反射させるように構成されている。第２の入射光は５１３nmの第２の波長を有し、特定の部位１１１７において格子媒体１１１０に入射される。この特定の部位１１１７は、第１及び第２の入射光の両方が照射される格子媒体表面１１１２の領域を含んでいる。第２の反射軸１１３９は、格子媒体の表面法線１１２２から、この表面法線に対する（内部の）＋１３．６９３度の第２の反射軸角１１３６だけ相違しており、この場合第２の入射光は表面法線に対して−４．６６０度〜＋１．９３３度の第２の内部入射角を有する。この第２の内部入射角は、−０．４６０度から＋１．９３３度までで、ほぼ０．０６７度の角度間隔で離間されている１００個の異なる内角を含んでいる。第１の実施例のスキューミラーの幾つかの変形例では、第２の入射光に対する第２の内部入射角には、−４．６６０度から＋１．９３３度までで、約０．６７度の角度間隔で離間した１０個の異なる内角を含むようにする。
【００６２】
図１１Ｂに示すように、表面法線に対して−４．６６０度の第２の内部入射角１１２８Ａを有する第２の入射光１１３０Ａは、格子構造１１０５により、表面法線に対して＋３２．０７５度の第２の内部反射角１１２９Ａを有する第２の反射光１１３３Ａとして反射される。表面法線に対して＋１．９３３度の第２の内部入射角１１２８Ｂを有する第２の入射光１１３０Ｂは、＋２５．２７３度の第２の内部反射角１１２９Ｂを有する第２の反射光１１３３Ｂとして反射される。第２の反射光１１３３Ａ、１１３３Ｂは、第２の波長を有する。すなわち、第１の実施例では、第２の反射光は、５１３nmの波長を有する。第１の実施例のスキューミラーに対する第２の入射光角度、第２の反射光角度及び第２の反射軸角を以下の表２に示す。
【表２−１】
2018526680.tif 000032
【表２−２】
2018526680.tif 000033
【表２−３】
2018526680.tif 000034
【００６３】
第１の波長（λ１＝５３２nm）は、第２の波長（λ２＝５１３nm）とは１９nmだけ異なっており、このことはＷＦ＝｜λ１−λ２｜／［（λ１＋λ２）／２］として規定されるウェーブフラクション（波の比率）（ＷＦ）により表すことができる。従って、複数の波長が５３２nmの第１の波長及び５１３nmの第２の波長を有する場合には、ＷＦ＝０．０３６となる。同様に、複数の波長が３９０nm以下から少なくとも７００nmまでの連続スペクトルからなる場合には、ＷＦ≧０．５７となる。本発明の実施例には、ＷＦ≧０．００５、ＷＦ≧０．０１０、ＷＦ≧０．０３０、ＷＦ≧０．１０、ＷＦ≧０．２５０、ＷＦ≧１．０又はＷＦ≧２．０とした変形例を含むが、これらに限定されるものではない。この範囲内の第１の波長（λ１）及び第２の波長（λ２）によって規定されるウェーブフラクション（ＷＦ）は、λ１及びλ２間の波長の連続スペクトルを含むが、これに限定されるものではない。
【００６４】
第２の反射軸角１１３６は、第１の反射軸角１１３５と０．０６６度だけ相違する。従って、第２の反射軸は第１の反射軸と実質的に一致しており、このことは、第２の反射軸角１１３６が第１の反射軸角１１３５と１．０度以下だけ相違していることを意味する。ある範囲の波長に亘る（この場合、０．０３９のＷＦに亘る）反射軸角間のこのような僅かな相違は、格子構造が非分散型ミラーとして作用することを意味する。ある適用分野の場合、反射軸角間の相違をＷＦ＝０．０３０に対し０．２５０度以下となるようにする必要がある。同様に、他のある適用分野の場合、反射軸角間の相違は、ＷＦ＝０．０３０に対し０．１０度以下に等しくする必要がある。
【００６５】
第１の反射軸に対しては、第１の入射光の内部入射角は、−１１．８６７度から−１８．４６４度までの範囲となる。第２の反射軸に対しては、第２の入射光の内部入射角は、−１１．６７０度から−１８．３６８度までの範囲となる。従って、第１の入射光及び第２の入射光の各々は、少なくとも１１．６７０度だけ第１の反射軸からオフセットされていると言うことができる。本発明の実施例では、入射光は、その反射軸から少なくとも１．０度、少なくとも２．０度、少なくとも５．０度又は少なくとも９．０度の内角だけオフセットさせることができる。入射光の反射軸からオフセットされた入射光を反射するように構成されたスキューミラーまたはその他の反射装置は、幾つかの適用分野において有利なものとしうる。例えば、頭部装着型のディスプレイ装置では、画像をユーザの眼に向けて反射させるが、画像をその光源に向けて再帰反射させないようにするのが有利である。ユーザの眼に向かうこのような反射は、入射光がその反射軸から代表的に少なくとも５．０度、より一層代表的には少なくとも９．０度の内角だけオフセットさせる必要がある。同様に、全内部反射を利用する装置では代表的に、入射光がその反射軸からオフセットされるようにする必要がある。
【００６６】
入射光及びその反射光の場合の表面法線に対する第１の実施例の外角も図１１Ａ及び１１Ｂに示してある。図１１Ａにおいて明らかなように、第１の入射光１１２４Ａ、１１２４Ｂの場合の表面法線に対する外角は、−７．０００度の第１の入射光の外角１１１３Ａから＋２．９００度の第１の入射光の外角１１１３Ｂまでの範囲となる。図１１Ｂにおいて明らかなように、第２の入射光１１３０Ａ、１１３０Ｂの場合の表面法線に対する外角は、−７．０００度の第２の入射光の外角１１１５Ａから＋２．９００度の第２の入射光の外角１１１５Ｂまでの範囲となる。第１の反射光の外角１１１４Ａ、１１１４Ｂ及び第２の反射光の外角１１１６Ａ、１１１６Ｂもそれぞれ図１１Ａ及び図１１Ｂに示してある。外角は、空気中に存在するスキューミラーで測定したものであり、屈折はスキューミラー／空気の境界で生じるものである。入射角及び反射角、並びに反射軸角を表１及び表２に示してある。
【００６７】
第１の実施例の物理的性質によれば、他の波長を有する光を反射させるとともに、他の角度で格子媒体に入射される光を、実質的に一定の反射軸を中心として反射させるようにすることができる。例えば、第１の実施例の格子構造の反射特性によれば、５２０．４nmの波長を有する光を１３．７２６度の平均反射軸角を有する反射軸を中心として反射させることができ、この場合反射軸角は、−６．８６２度から＋１３．７２６度までの範囲の入射角及これらの間（２０．５８８度の範囲）の全ての角度に対して０．１０度以下だけ変化する。その反射特性の他の例では、第１の実施例は、入射光を（＋１３．７２６°の平均反射軸角を有する）反射軸を中心として反射するように構成され、この場合反射軸角は５０３nm及び５３７nm（その範囲は３４nmであり、ＷＦ＝０．０６５で、５０３nm及び５３７nm間の波長の連続スペクトルを含む）に対し０．２０度だけ変化し、（表面法線に対する内部の）入射角は−１．１７４度である。
【００６８】
図面を明瞭にするために、図１１Ａ及び１１Ｂにおける光は、格子構造１１０５の中心に近接する点で反射されるものとして示してある。しかし、光は代表的に特定の点以外の格子構造全体に亘って反射されることを当業者は認識するものである。
【００６９】
本発明のある実施例では、第１の入射光及び第２の入射光は、それぞれ５３２nm及び５１３nm以外の波長を有するようする。同様に、本発明の実施例は、表面法線と一致しうる又は表面法線とは異なるようにしうる第１及び第２の反射軸を含むようにする。
［第２の実施例のスキューミラー］
【００７０】
第２の実施例のスキューミラーの本発明の態様は、集合的に表面法線に対して＋１４．６２度の平均反射軸角を有する反射軸を中心として、５３２nmの波長を有する入射光及び５１３nmの波長を有する入射光を反射させるように構成したミラーを有する。更なる本発明の態様では、−９．２８１度〜−２．６６５度の範囲の内部入射角でスキューミラーに入射される５３２nmの光に対する平均反射軸角（＋１４．６１８度）は、５３２nmの入射光と同じ入射角でスキューミラーに入射される５１３nmの光に対する平均反射軸角（＋１４．６１７度）とは０．００１度よりも少なく相違するようにする。従って、反射軸は５３２nmから５１３nmの波長範囲、すなわち−９．２８１度から−２．６６５度までの（表面法線に対する）内部入射角に対して得られる条件に対して実質的に一定となる。
【００７１】
第２の実施例のスキューミラー１２００を図１２Ａ及び１２Ｂに示す。この第２の実施例のスキューミラー１２００は、格子媒体１２１０内に存在する（図１２Ａ及び１２Ｂに斜線のハッチラインで示す）格子構造１２０５を具えている。図面を明瞭とする為に、光、軸及び角度を表す図形要素に近接する格子媒体１２１０内の領域では、斜線のハッチラインを省略してある。しかし、当業者は、格子構造１２０５は代表的に上述した領域を占めていることを認識するであろう。この第２の実施例の格子構造１２０５は、格子媒体１２１０内で互いに少なくとも部分的に重なる複数のホログラムを有する。第２の実施例のこれら複数のホログラムは、４０５nmの波長を有する記録ビームで記録された４９個の体積ホログラムを具えている。これらの４９個の体積ホログラムは、格子媒体１２１０内で互いに重なっており、媒体の収縮を考慮して記録ビームの入射角を調整することを除いて第１の実施例のスキューミラーと類似する方法でこれらの体積ホログラムを記録する。第２の実施例のスキューミラーの４９個のホログラムの記録に関しては、以下で第２のスキューミラー形成方法で説明する。
【００７２】
第２の実施例の格子媒体１２１０は、米国コロラド州ロングモンドのアコニアホログラフィックス、エルエルシー（Akonia Holographics, LLC）から市販されているＡＫ２３３‐２００と称される独占的な感光性高分子光記録媒体である。第２の実施例のこのＡＫ２３３‐２００の記録媒体は、４０５nmの波長を有する光に対しほぼ２００μｍの厚さ、ほぼ２４のＭ／＃、ほぼ１．５０の屈折率を有する。このＡＫ２３３‐２００の媒体は代表的に、体積ホログラムを記録する結果として約０．５０％だけ収縮する。
【００７３】
第２の実施例のスキューミラー１２００の変形例には、ガラスカバー又はガラス基板のような追加の層（図１２Ａ及び１２Ｂには図示せず）を含めることができる。この追加の層は代表的に、格子媒体に屈折率整合されており、格子媒体１２１０とこの追加の層との間に屈折率整合流体の薄膜が存在するようにしうる。
【００７４】
図１２Ａに示すように、第２の実施形態の格子構造１２０５は、第１の反射軸１２３８（破線で示す）を中心として第１の入射光１２２４Ａ、１２２４Ｂを反射するように構成された物理的特性を有する。第１の入射光は５３２nmの第１の波長を有し、特定の部位１２１７において格子媒体１２１０に入射される。第１の反射軸１２３８は、格子媒体の表面法線１２２２とはこの表面法線に対し（内部の）＋１４．６１８度の第１の反射軸角１２３５だけ異なり、この場合第１の入射光が、（６．６１６度の範囲）を含む−９．２８１度及び−２．６６５度間にある、表面法線に対する第１の内部入射角１２２５Ａ、１２２５Ｂを有する。第１の内部入射角は、−９．２８１度から−２．６６５度までで、ほぼ０．０６６の角度間隔で離間した１０１個の異なる内角を有する。第２の実施例のスキューミラーの幾つかの変形例では、第１の入射光に対する第１の内部入射角は、−９．２８１度から−２．６６５度までで、約０．６６の角度間隔で離間した１０個の異なる内角を有するようにする。
【００７５】
図１２Ａに示すように、表面法線に対し−９．２８１度の第１の入射角１２２５Ａを有する第１の入射光１２２４Ａは、表面法線に対し＋３８．６１０度の第１の反射角１２２６Ａを有する第１の反射光１２２７Ａとして格子構造１２０５により反射される。表面法線に対し−２．６６５度の第１の内部入射角１２２５Ｂを有する第１の入射光１２２４Ｂは、＋３１．８３６度の第１の内部反射角１２２６Ｂを有する第１の反射光１２２７Ｂとして反射される。第１の反射光１２２７Ａ、１２２７Ｂは第１の波長を有する。すなわち、第２の実施例では、第１の反射光は５３２nmの波長を有する。第２の実施例のスキューミラーに対する第１の入射光の角度、第１の反射光の角度及び第１の反射軸角は以下の表３に示してある。
【表３−１】
2018526680.tif 000035
【表３−２】
2018526680.tif 000036
【表３−３】
2018526680.tif 000037
【００７６】
図１２Ｂに示すように、第２の実施例の格子構造１２０５は更に、第２の入射光１２３０Ａ、１２３０Ｂを第２の反射軸１２３９を中心として反射させるように構成されている。第２の入射光は５１３nmの第２の波長を有し、従って、この第２の波長は第１の波長とは１９nm又は０．０３６のウェーブフラクション（ＷＦ）だけ相違している。第２の入射光は、特定の部位１２１７において格子媒体１２１０に入射される。この第２の実施例の特定の部位１２１７には、第１及び第２の入射光の双方が照射する格子媒体の表面１２１２の領域が含まれる。第２の反射軸１２３９は、表面法線に対して（内部の）＋１４．６１７度の第２の反射軸角１２３６だけ格子媒体の表面法線１２２２と相違しており、この場合、第２の入射光は表面法線に対し−９．２８１度から−２．６６５度までの範囲に及ぶ第２の内部入射角１２２８Ａ、１２２８Ｂを有している。第２の入射光の第２の内部入射角は、−９．２８１度から−２．６６５度までのほぼ０．０６６度の角度間隔で離間した１０１個の異なる内角を含んでいる。第２の実施例のスキューミラーの幾つかの変形例では、第２の入射光に対する第２の内部入射角は、−９．２８１度から−２．６６５度までで約０．６６度の角度間隔で離間した１０個の異なる内角を含むようにする。
【００７７】
図１２Ｂに示すように、表面法線に対して−９．２８１度の第２の内部入射角１２２８Ａを有する第２の入射光１２３０Ａは、格子構造１２０５により、表面法線に対して＋３８．５９８度の第２の内部反射角１２２９Ａを有する第２の反射光１２３３Ａとして反射される。表面法線に対して−２．６５５度の第２の内部入射角１２２８Ｂを有する第２の入射光１２３０Ｂは、＋３１．８３６度の第２の内部反射角１２２９Ｂを有する第２の反射光１２３３Ｂとして反射される。第２の反射光１２３３Ａ、１２３３Ｂは、第２の波長を有する。すなわち、第２の実施例では、第２の反射光は、５１３nmの波長を有する。第２の実施例のスキューミラー１２００に対する第２の入射光角度、第２の反射光角度及び第２の反射軸角を以下の表４に示す。
【表４−１】
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【表４−２】
2018526680.tif 000039
【表４−３】
2018526680.tif 000040
【００７８】
図面を明瞭にするために、図１２Ａ及び１２Ｂにおける光は、格子構造１２０５の中心に近接する点で反射されるものとして示してある。しかし、光は代表的に特定の点以外の格子構造全体に亘って反射されることを当業者は認識するものである。
【００７９】
第２の実施例では、第２の反射軸角は、ＷＦ＝０．０３６に亘るほぼ０．０００５度だけ第１の反射軸角と相違するようにする。この極めて低い変化レベルは、反射角を測定するために使用される計測精度のレベルに近づくようにすることができる。従って、本発明の目的のために、第２の反射軸は、第1の反射軸と相違させないことが考えられる。ある適用分野に対しては、反射軸角間の差を０．０２５度以下とする必要がある。他のある適用分野に対しては、反射軸角間の差をＷＦ≧０．０３６に亘る０．０１０度以下とする必要がある。第２の実施例のスキューミラーは、これらの要件を満たしている。スチューデントのｔ検定（両側）によれば、第１の反射軸角と第２の反射軸角との間に差がないことを表している（１グループ当りＮ＝１０１；Ｐ＝０．８７３）。更に、０．００１度以下の差は、スキューミラーの反射角を測定するのに用いられる計測精度に対し問題となるものである。従って、本発明の目的のために、第２の反射軸が第１の反射軸と０．００１度以下だけ相違する場合には、第２の反射軸は第１の反射軸と相違させないことが考えられる。
【００８０】
第２の実施例のスキューミラーの場合、第１の入射光の入射角は第１の反射軸に対して−１７．２５０度から−２３．９４６度まで変化する。第２の反射軸に対する第２の入射光の入射角は、−１７．２５０度から−２３．９４０度まで変化する。従って、第１の入射光及び第２の入射光の各々は、第１の反射軸から少なくとも１７．２０度だけオフセットされているということができる。第２の実施例のスキューミラーの場合、入射光及びその反射光のそれぞれに関する、反射軸に対する入射角及び反射角は表３及び表４に示してある。
【００８１】
入射光及びその反射光の場合の表面法線に対する第２の実施例の外角も図１２Ａ及び１２Ｂに示してある。図１２Ａにおいて明らかなように、第１の入射光１２２４Ａ、１２２４Ｂの場合の表面法線に対する外角は、−１４．０００度の第１の入射光の外角１２１３Ａから−４．０００度の第１の入射光の外角１２１３Ｂまでの範囲となる。図１２Ｂにおいて明らかなように、第２の入射光１２３０Ａ、１２３０Ｂの場合の表面法線に対する外角は、−１４．０００度の第２の入射光の外角１２１５Ａから−４．０００度の第２の入射光の外角１２１５Ｂまでの範囲となる。第１の反射光の外角１２１４Ａ、１２１４Ｂ及び第２の反射光の外角１２１６Ａ、１２１６Ｂもそれぞれ図１２Ａ及び図１２Ｂに示してある。
【００８２】
代表的には、入射光及びその反射光を逆にして、以前の反射角が入射角となり、又入射角が反射角となるようにすることができることを、当業者は認識するであろう。しかし、本発明を開示する目的のためには、入射角の範囲の詳述又は説明は、反射軸の一方の側又は他方の側（双方ではない）に向けられた入射光を、或いは再帰反射された入射光の場合には、反射軸に対してゼロ（０）の入射角を言及するものである。従って、ある範囲の入射角は、反射軸に対して正及び負の双方の角度を含まない。ここで図示し且つ説明したように、それぞれの反射角に対する入射角は負（すなわち、時計回りの方向）である。しかし、この取り決めは便宜上及び簡略化のために用いるものであり、スキューミラーが反射軸の一方の側に存在する入射光のみを反射しうることを教示したり、示唆したり、或いは暗示することを意味するものではない。
［第３の実施例のスキューミラー］
【００８３】
第３の実施例のスキューミラーは、格子媒体中に存在する格子構造を具えており、この場合この格子構造は、格子媒体内で互いに重なり合う２１個の体積ホログラムを具えている。
【００８４】
第３の実施例の格子媒体は、（ドイツのレーヴァークーゼン所在の）コベストロ社（Covestro AG）（旧社名はバイエル・マテリアルサイエンス社（Bayer MaterialScience AG））から入手しうるBAYFOL（登録商標）HX TP フォトポリマーフィルムと称される市販の感光性ポリマー光記録媒体である。この第３の実施例のBAYFOL HX TPの記録媒体は、ほぼ７０μｍの厚さであり、代表的に体積ホログラムを記録する結果として約１．０％だけ収縮する。従って、代表的には、第３の実施例の格子媒体内に体積ホログラムを記録する際に収縮補償が採用される。この収縮補償は以下で第３の実施例のスキューミラーの形成方法で説明する。
【００８５】
第３の実施例のスキューミラーの変形例には、ガラスカバーまたはガラス基板のような追加の層を含めることができる。この追加の層は、代表的に、格子媒体に屈折率整合させ、第３の実施例の格子媒体とこの追加の層との間に屈折率整合流体の薄膜を存在させることができる。
【００８６】
第３の実施例の格子構造は、第１の入射光を第１の反射軸を中心として反射させるように構成させた物理的特性を有する。第１の入射光は、５３２nmの第１の波長を有し、特定の部位で格子媒体に入射させる。第１の反射軸は、表面法線に対して＋９．４１９度の第１の（内部）反射軸角だけ格子媒体の面法線と異なっており、この場合、第１の入射光は、（６．５８５度の範囲）を含んだ、−６．２５１度及び＋０．３３４度間にある表面法線に対する内角を有している。この第１の入射光の内角は、ほぼ６．５９度の範囲に及ぶ複数の角度を含んでおり、これらの複数の角度は、−６．２５１度から＋０．３３４度まででほぼ０．０６７度の角度間隔で離間した１００個の異なる内角を含んでいる。
【００８７】
表面法線に対して−６．２５１度の内角を有する第３の実施例の第１の入射光は、格子構造により表面法線に対して＋２５．０２７度の内角を有する第１の反射光として反射される。表面法線に対して＋０．３３４度の内角を有する第１の入射光は、＋１８．４８７度の内角を有する第１の反射光として反射される。この第１の反射光は第１の波長を有する。すなわち、第３の実施例では、第１の反射光が５３２nmの波長を有する。
【００８８】
第３の実施例の格子構造は更に、第２の入射光を第２の反射軸を中心として反射するように構成する。この第２の入射光は５１３nmの第２の波長を有し、従って、第２の波長は第１の波長と１９nm又は０．０３６のウェーブフラクション（波の比率）（ＷＦ）だけ相違する。第２の入射光は、特定の部位で格子媒体に入射される。第２の反射軸は、表面法線に対して＋９．４００度の第２の（内部）反射軸角だけ格子媒体の表面法線と相違しており、この場合、第２の入射光は、表面法線に対し、−６．２５１度から＋０．３３４度までの範囲に及ぶ内角を有する。この第２の入射光の内角は、−６．２５１度から＋０．３３４度まででほぼ０．０６７度の角度間隔で離間した１００個の異なる内角を含んでいる。
【００８９】
表面法線に対して−６．２５１度の内角を有する第３の実施形態の第２の入射光は、格子構造によって表面法線に対して＋２４．９６７度の内角を有する第２の反射光として反射される。表面法線に対して＋０．３３４度の内角を有する第２の入射光は、＋１８．４２５度の内角を有する第２の反射光として反射される。この
第２の反射光は第２の波長を有する。すなわち、第３の実施例では、第２の反射光は、５１３nmの波長を有する。又、第３の実施例の第２の反射軸は、第１の反射軸と実質的に一致している。
【００９０】
以下の表５は、第１、第２及び第３の実施例のスキューミラーの反射特性を要約している。
【表５】
2018526680.tif 000041
＊ 平均角は表面法線に対するものであるとともに入射のＮ個の入射角におけるＮ個の測定の平均であり、入射光及び反射光の双方は明記した波長（λ）を有している。
＊＊ λ＝５３２nm及びλ＝５１３nmでの平均反射軸角間の差は絶対値であり、従って、負数は排除するものである。
＊＊＊ 入射の入射光角は表面法線に対する。
【００９１】
入射角の範囲に亘って反射軸が一定に保たれているこの入射角の範囲はΔθB に関して表すことができる。以下の表６に示すように、第１の実施例のスキューミラーに対する反射軸角は、ＷＦ≧０．０３６だけ互いに相違する複数の波長で≧２０×ΔθB の入射角の範囲を有する入射光に対し０．０１５度よりも小さい角度だけ変化する。第２の実施例のスキューミラーの場合、反射軸角は、ＷＦ≧０．０３６だけ互いに相違する複数の波長で≧２０×ΔθB の入射角の範囲を有する入射光に対し０．０２０度よりも小さい角度だけ変化する。
【表６】
2018526680.tif 000042
＊ 入射光及び反射光の双方の波長。
＊＊ ほぼ２０×ΔθB の入射角の変化を有する入射光に対する（表面法線に対する内部の）反射軸角の差
＊＊＊ 反射軸角の差をこの表に記録するための、ほぼ２０×ΔθB に等しい（表面法線に対する内部の）入射の入射光角の範囲。
＊ΔθB はこの表に記録した入射光角の中間点に入射される入射光角に対し計算する。
［スキューミラーの形成方法］
【００９２】
スキューミラーを形成するための例示的なシステム１３５０を図１３に示す。この例示的なシステム１３５０は、第１のミラー１３５２Ａと第２のミラー１３５２Ｂとの間に配置された格子媒体１３１０を有する。第１及び第２のミラーは、第１の記録ビーム１３５４及び第２の記録ビーム１３５５が互いに交差及び干渉するようにこれら記録ビームを指向させて、ホログラム１３０５として格子媒体１３１０内に記録された干渉パターンを形成するように配置されている。ホログラム１３０５は格子構造の一例である。
【００９３】
記録ビームは、ホログラフィック技術の当業者によってしばしば使用されている慣例に従って、基準ビーム及び信号ビームと称することができる。しかし、第１及び第２の記録ビームの各々は代表的に、（格子媒体に入射される角度を除いて）互いに同一である単色の平行平面波ビームである。更に、いわゆる信号ビームには代表的に、符号化されたデータが含まれておらず、この符号化されたデータはいわゆる基準ビームにも存在しない。従って、一方の記録ビームを信号ビームとして、他方の記録ビームを基準ビームとして指定することは任意であり、“信号”及び“基準”は、２つの記録ビーム間を区別する作用をするものであり、一方の記録ビームに、他方の記録ビームには存在しない符号化されたデータが含まれていることを表す作用をするものではない。
【００９４】
本発明のある実施例では、記録ビームが、互いに異なる幅を有するようにでき、又はこれらを同じにすることができる。これらの記録ビームは、それぞれ互いに同じ強度を有するようにでき、又はビーム間で強度を異ならせることができる。格子媒体１３１０は代表的に、第１のプリズム１３５９Ａと第２のプリズム１３５９Ｂとの間の適所に、これらプリズムと格子媒体との双方に適合した流体屈折率を用いて固定させる。スキュー軸１３６１は、表面法線１３２２に対してスキュー角１３６４にある。第１の記録ビーム１３５４及び第２の記録ビーム１３５５はそれぞれ、表面法線１３２２に対して第１の記録ビームの内角１３５６及び第２の記録ビームの内角１３５７にある。ビーム差角（α）１３５８は、第１の記録ビーム１３５４及び第２の記録ビーム１３５５の互いに対する角度である。本発明の実施例では、αは０度から１８０度までの範囲内にあるようにする。各ホログラムに対するスキュー角１３６４は、以下の式（９）により計算することができる。
【数５】
2018526680.tif 000043
ここで、θskewはスキュー角、すなわち表面法線に対するスキュー軸の内角であり、
θR1は表面法線に対する第１の記録ビームの内角であり、
θR2は表面法線に対する第２の記録ビームの内角である。
図１３において明らかなように、第１の記録ビーム１３５４及び第２の記録ビーム１３５５はスキュー軸１３６１を中心として対称的であり、スキュー軸に対する第１の記録ビームの内角１３６６とスキュー軸に対する第２の記録ビームの内角１３６７との合計は１８０度に等しくなる。スキュー軸に対する第１の記録ビームの内角１３６６及び第２の記録ビームの内角１３６７は、第１及び第２の記録ビームのそれぞれの内角１３５６及び１３５７と、スキュー角１３６４とにより容易に計算される。
【００９５】
第1及び第2の記録ビームの各々は代表的に、レーザ光源から生じる平行平面波ビームである。これらの平面波ビームは、各記録ビームに対して複数の光線描写を用いて図示することができる。しかし、図面を明瞭にするために、図１３では、第１及び第２の記録ビームを、これらの各記録ビームに対し単一の光線描写を用いて図示している。
【００９６】
例えば第１の記録ビーム１３５４が第１のプリズム１３５９Ａの空気／プリズム境界と交差し、第２の記録ビーム１３５５が第２のプリズム１３５９Ｂの空気／プリズム境界と交差する場合の空気／プリズム境界での屈折は、図１３では正確に定量的にではなく比喩的に示している。プリズムは代表的に、格子媒体１３１０と屈折率整合している為、プリズム／格子媒体境界における屈折は通常無視することができる。本発明の実施例では、格子媒体及びプリズムの各々は、ほぼ１．５０の屈折率を有するようにする。
【００９７】
（ホログラムの集合に対する平均スキュー角を含む）ホログラムに対するスキュー角は、反射軸角と実質的に同一にし、これによりスキュー角又は平均スキュー角が反射軸角の１．０度内にあることを意味するようにすることができる。スキュー角及び反射軸角は理論的に同一にしうることを当業者は認識するであろう。しかし、システムの正確度及び精密度の限界や、ホログラムを記録する際に生じる記録媒体の収縮や、他の誤差源のために、記録ビーム角に基づいて測定又は評価するようなスキュー角又は平均スキュー角は、スキューミラーによって反射された光の入射角及び反射角によって測定されるような反射軸角に完全には整合し得ないおそれがある。それにもかかわらず、媒体の収縮及びシステムの不完全性がスキュー角及び反射軸角を評価する際の誤差の一因となる場合でも、記録ビーム角に基づいて決定されたスキュー角は、入射光及びその反射光の角度に基づいて決定された反射軸角の１．０度以内にすることができる。スキュー軸／反射軸は一般に、スキューミラーを形成することを言及する際に（例えば、スキューミラー媒体内にホログラムを記録することを表現する際に）、スキュー軸と称され、又スキューミラーの光反射特性を言及する際には反射軸と称される。
【００９８】
第１の記録ビーム１３５４及び第２の記録ビーム１３５５を格子媒体に入射させる角度は、第１のビームミラー１３５２Ａ及び第２のビームミラー１３５２Ｂをそれぞれ回転させることによって調整される。回転矢印１３５３によって示すビームミラーの回転は、入射角を調整するだけでなく、格子媒体１３１０内で記録ビームが互いに干渉させる場合にも変わるものである。従って、入射角を調整するためにビームミラーを回転させる場合、格子媒体１３１０及びプリズム１３５９Ａ、１３５９Ｂは、格子媒体において以前に記録されたホログラムとほぼ同じ位置に新たなホログラムを記録するために並進移動させる。格子媒体１３１０の並進移動は、並進移動矢印１３６０によって示してある。
【００９９】
例示的なシステム１３５０の変形例では、可変波長レーザを用いて、第１及び第２の記録ビームの波長を変化させるようにする。第１及び第２の記録ビームの入射角は、第１及び第２の記録ビームの波長を変化させる際に一定に保つことができるが、必ずしもこのようにする必要はない。
［スキューミラーを形成する第１の方法］
【０１００】
スキューミラーを形成する第１の方法を図１４に示す。この第１の方法のスキューミラーは第１の実施例のスキューミラー１１００であり、このスキューミラーは図１１Ａ及び図１１Ｂにも示してあり、その反射特性は上述してある。この第１の方法は代表的に、図１３に図示され且つ上述した例示的なシステム１３５０のようなスキューミラー形成システムを利用する。しかし図面を明瞭とする為に、図１４では、第１及び第２のプリズムを省略しており、空気／格子媒体の境界又は空気／プリズムの境界での屈折を示すことなく記録ビームを図示している。しかし、当業者は代表的に、空気／プリズムの境界（又は屈折率整合プリズムが使用されない場合の空気／格子媒体の境界）で屈折が生じ、上述した内角を達成するシステム又は方法を設計する際にこの屈折を考慮する必要があることを認識するであろう。
【０１０１】
第１の記録ビーム１１５４及び第２の記録ビーム１１５５は、第１の実施例の格子媒体１１１０に指向され、ここでこれら記録ビームが互いに干渉して干渉パターンを生ぜしめ、この干渉パターンが格子媒体１１１０内に体積ホログラムとして記録される。これら記録ビームは代表的に、外部キャビティのチューナブル（波長可変）ダイオードレーザからの４０５nmの光ビームを２つの分離したビームに分割することによって生ぜしめられる。この光ビームは、偏光ビームスプリッタを用いて分割され、且つ２分の１波長板を用いて、２つの分離したビームの一方の極性をｐ偏光からｓ偏光に変えて２つの分離したビームの双方がｓ偏光となるようにする。一方のｓ偏光ビームは第1の記録ビーム１１５４となり、他方のｓ偏光ビームは第２の記録ビーム１１５５となる。第１及び第２の記録ビームの各々は、４０５nmの波長を有する平行平面波ビームである。
【０１０２】
第１の実施例のスキューミラーは、記録ビームの波長とは実質的に異なる波長で、特に記録ビームの波長よりも著しく長い波長で光を反射させる反射特性を有していることから利点を得るものである。第１の実施例のホログラムが４０５nmの波長の記録ビームで記録されるＡＫ１７４‐２００の格子媒体は、２００μｍの媒体の場合ほぼ０．０７の吸光度単位で４０５nmの光を吸収する。逆に、ＡＫ１７４‐２００の格子媒体は、４２５nmより大きい可視光波長に対しては無視しうる吸光度単位を有する（この吸光度単位は控えめに２００μｍあたり０．００２よりも少なく推定したものであり、無視しうる吸光度単位は、代表的にはゼロと区別できない）。従って、ＡＫ１７４‐２００の格子媒体は、第１の実施例のスキューミラーが反射するように構成されている（例えば、５０３nm〜５３７nmの範囲内の）緑色光より少なくとも３５倍強く（４０５nmでの）記録ビーム光を吸収する。
【０１０３】
第１の実施例のスキューミラー１１００の格子構造１１０５は、格子媒体１１１０内に４８個の体積ホログラムを記録することによって生ぜしめられている。これら４８個のホログラムの各々は、それ自体の独自の第１の記録ビームの内角１１５６と、それ自体の独自の第２の記録ビームの内角１１５７とで記録されている。第1の記録ビームの内角１１５６は、格子媒体１１１０の表面法線１１２２に対する第１の記録ビーム１１５４の内角であり、第２の記録ビームの内角１１５７は、表面法線１１２２に対する第２の記録ビーム１１５５の内角である。ビーム差の角度（α）１１５８は、第１の記録ビーム１１５４及び第２の記録ビーム１１５５の相互間の角度である。
【０１０４】
第１の実施例のスキューミラーに対する第１及び第２の記録ビームの各々は、ほぼ３ｍＷ／cm2 の放射照度を有する。４８個のホログラムのうちの最初の（第１の）ホログラムは代表的に３５ｍＪ／cm2 のエネルギー線量で記録し、その後の各ホログラムに対し約１．５％だけ線量を増大させる。４８個の全てのホログラムを記録するための総エネルギー線量は、代表的に約２．５Ｊ／cm2 である。ここに記載した放射照度及びエネルギー線量は単なる例示的なものである。スキューミラー及びスキューミラー形成方法の他の実施例では、異なるレベルの放射照度及びエネルギー線量を使用することができる。
【０１０５】
第１のホログラムは、＋５３．２１８度とした第１の記録ビームの内角１１５６と、＋１５４．２３４度とした第２の記録ビームの内角１１５７とを使用して記録し、１０１．０１６度のビーム差の角度（α）１１５８が得られるようしにしている。４８個のホログラムの各々に対するスキュー軸１１６１は、表面法線１１２２に対して＋１３．７２６度のスキュー角１１６４を有し、従って、４８個のホログラムの平均スキュー角も＋１３．７２６度である。各ホログラムのスキュー角は、前述した式（９）に応じて計算される。これに続く回折格子構造の各ホログラムに対しては、第１の記録ビームの内角１１５６及び第２の記録ビームの内角１１５７を代表的に、大きさが互いにほぼ等しいが逆の正負符号を有する量だけ変化させ、これによりスキュー軸を中心として第１及び第２の記録ビームの対称性が維持されるようにする。
【０１０６】
第２のホログラムの場合、例えば、第１の記録ビームの内角を＋０．０９１度だけ変化させ、第２の記録ビームの内角を−０．０９１度だけ調整し、第１の記録ビームの内角１１５６が＋５３．３０９度となり、第２の記録ビームの内角が＋１５４．１４３3度で、α＝１００．８３４度となるようにする。１つのホログラムから次のホログラムへの記録ビームの内角の変化の大きさは、第１のホログラムから第２のホログラムまでの記録ビームの内角の変化に対しての０．０９１度から、４７番目のホログラムか４８番目のホログラムまでの記録ビームの内角の変化に対しての０．０８４度までで、４８個の体積ホログラムに亘って僅かに変化させる（すなわち、１つのホログラムから次のホログラムへの記録ビームの内角の変化を変更させる）。しかし、第１及び第２の記録ビームの内角の各変化に対し、変化の大きさは同じであり、正負符号は第１及び第２のビームの角度の各々に対して逆である。第１の実施例の格子構造１１０５の最終の（４８番目の）ホログラムに対する第１の記録ビームの内角１１５６及び第２の記録ビームの内角１１５７は、それぞれ＋５７．３３２度及び＋１５０．１２０度であり、α＝９２．７８８度とする。本発明のある実施例では、第１の記録ビームの内角の変化の大きさを、第２の記録ビームの内角の変化の大きさとは極めて僅かに相違させ、これによりシステムの不正確さ、スネル効果、分散、又はホログラムを記録することから生じる格子媒体の収縮を補償しうるようにする。
【０１０７】
格子媒体１１１０の位置は、（並進矢印１１６０により示すように）１つのホログラムを記録する際と次のホログラムを記録する際との間で調整し、４８個のホログラムの各々の少なくとも一部が、４８個のホログラムのうちの他の全てのホログラムの少なくとも一部分と共有される格子媒体内の共通スペース内に記録されるようにする。従って、４８個のホログラムの各々が、格子媒体中で４８個のホログラムのうちの他の全てのホログラムと少なくとも部分的に且つ空間的に重なり合うものである。
【０１０８】
第１の記録ビームの内角１１５６は＋５３．２１８度から＋５７．３３２度まで（４．１１４度の範囲に）及び、第２の記録ビームの内角１１５７は＋１５４．２３４度から＋１５０．１２０度まで（４．１１４度の範囲に）及ぶ。図１４において明らかなように、第１の方法の各ホログラムの場合、第１の記録ビーム１１５４及び第２の記録ビーム１１５５は、スキュー軸１１６１を中心として対称的であり、スキュー軸１１６６に対する第１の記録ビームの内角（第１のホログラムの場合＋３８．４９２度）とスキュー軸１１６７に対する第２の記録ビームの内角（第１のホログラムの場合＋１４１．５０８度）との合計は１８０度（３８．４９２°＋１４１．５０８°＝１８０°）に等しくなる。スキュー軸に対する第１の記録ビームの内角１３６６及び第２の記録ビームの内角１３６７は、第１及び第２の記録ビームのそれぞれの内角１１５６及び１１５７と、スキュー角１１６４とにより容易に計算される。（格子媒体の表面法線に対する内角として規定される）第１及び第２の記録ビームの内角と、第1及び第2の記録ビームのスキュー軸に対する内角とは後の表７に列挙してある。４８個の体積ホログラムを記録した後、ＡＫ１７４‐２００の記録媒体を、当業者にとってよく知られている処理によって光硬化させる。［ここではもっと必要とする］
【０１０９】
2018526680.tif 000044
【０１１０】
第１の実施例のスキューミラーに使用されるＡＫ１７４‐２００の格子媒体の場合、ｎは４０５nmの光に対して１．５０と推定される。第１の実施例のスキューミラーを形成する場合にホログラムを記録するために使用される第１及び第２の記録ビームの波長は、４０５nm＝４０５×１０-9ｍである。従って、ＡＫ１７４‐２００の格子媒体における第１及び第２の記録ビームに対し、ｋ＝２．３２７×１０7 ラジアン／メートル（rad/ｍ）が得られる。第１の実施例のスキューミラーのホログラムに対するＫＧは、最初のホログラムに対する３．５９２×１０7 rad/ｍから４８番目のホログラムに対する３．３７０×１０7 rad/ｍまで及ぶ。
【０１１１】
任意の２つのホログラム間の格子ベクトルにおける差の絶対値｜ΔＫG ｜は、ホログラムの“間隔”（すなわち、任意の２つのホログラムに対する格子ベクトルがｋ空間において互いに如何に接近しているか）を表すための有用な測定基準としうる。第１の実施例の各ホログラムとその隣接ホログラムとに対する｜ΔＫG ｜は比較的一定であり、４８個のホログラム全ての平均値は４．７１５×１０4 rad/ｍであり、変動係数は０．１１％である。各ホログラムに対する隣接ホログラムは、この各ホログラムに対するＫG と比較して次に高い又は低いＫG を有するホログラムから成っている。第１の実施例の各ホログラムとその隣接ホログラムとに対する｜ΔＫG ｜は、４．７０×１０4 rad/ｍと４．７３×１０4 rad/ｍよりも低い値との間の範囲内にある。最初のホログラムと４８番目のホログラムとの間の｜ΔＫG ｜は２．２２×１０6 rad/ｍである。
【０１１２】
スキューミラーの実施例では、ホログラムと、その隣接ホログラムとの間の（隣接｜ΔＫG ｜と称することのできる）｜ΔＫG ｜は、代表的に５．０×１０3 rad/ｍと、１．０×１０7 rad/ｍとの間の範囲、より代表的には１．０×１０4 rad/ｍと、５×１０6 rad/ｍとの間の範囲、更により代表的には１．０×１０4 rad/ｍと、１．０×１０6 rad/ｍとの間の範囲内にあるが、必ずしもこのようにする必要はない。本発明のある実施例では、複数のホログラムに対する平均の隣接｜ΔＫG ｜は、８．０×１０4 rad/ｍと、５．０×１０6 rad/ｍとの間の範囲内にあるものであり、１．０×１０5 rad/ｍと、１．０×１０6 rad/ｍとの間の範囲内にあるようにすることもできる。
【０１１３】
本発明のある実施例では、複数のホログラムに対する平均の隣接｜ΔＫG ｜は、スキューミラーの性能に強く影響を及ぼす。一組のホログラムに対する比較的小さな平均の隣接｜ΔＫG ｜は、比較的高いスキューミラーの画像忠実度に対応させることができる。しかし、一組のホログラムに対する隣接｜ΔＫG ｜が比較的小さい場合には、この一組のホログラムの総数は、このホログラムの組に対する所定の｜ΔＫG ｜の範囲を広げるために、一層多くなる。更に、格子媒体の記録容量が、代表的に（通常、Ｍ／＃として表される）ダイナミックレンジによって制限されることを考慮すると、一組でより多くのホログラムを記録することは、通常この組内の各ホログラムがより弱くなる（すなわち、媒体内により一層ぼんやり記録される）ことを意味するようになる。従って、ホログラムの組に対し比較的小さな隣接｜ΔＫG ｜を有すること（このことはより多くのホログラムを必要とすることを意味するが、他のことは等しい）と、この組に対しより大きな隣接｜ΔＫG ｜を有し、これにより記録を少なくするがより強力なホログラムを可能にすることとの間には対立関係が存在する。より少なく且つより強力なホログラムは代表的に、スキューミラーにより強力な反射が得られるようにする。更に、比較的広帯域の照明源（例えば、レーザの代わりに用いるＬＥＤ）を使用することにより、より大きな平均隣接｜ΔＫG ｜を有するスキューミラーにおいて画像忠実度の損失を低減させることができる。本発明のある実施例では、複数のホログラムに対する平均隣接｜ΔＫG ｜が５．０×１０3 rad/ｍ及び１．０×１０7 rad/ｍ間の範囲内にある場合に、スイートスポットが存在するようにする。スイートスポット内に平均隣接｜ΔＫG ｜が存在するスキューミラーの実施例は代表的に、画像忠実度と反射率との所望のバランスを呈するようにする。
【０１１４】
第１の実施例のスキューミラーの４８個のホログラムの各々の場合のα、ＫG 及び｜ΔＫG ｜に対する値を以下の表７に示すことができる。
【表７−１】
2018526680.tif 000045
【表７−２】
2018526680.tif 000046
【０１１５】
第１のスキューミラーの形成方法の変形例では、上述したようにスキュー軸を中心とする第１及び第２の記録ビームの対称性を維持して、第１及び第２の記録ビームの内角を連続的に且つ同調的に調整することによりホログラムを生ぜしめる。従って、第１の記録ビームを、＋５３．２１８度の第１の記録ビームの内角から＋５７．３３２度の第１の記録ビーム角まで走査させて、単一のホログラムを記録する。これと同時に、第２の記録ビームを＋１５４．２３４度の第２の記録ビームの内角から＋１５０．１２０度まで走査させる。従って、単一のホログラムを記録している間、αを１０１．０１６度から９２．７８８度まで変化させ、ＫG を３．５９２×１０7 rad/ｍから３．３７０×１０7 rad/ｍまで変化させる。格子媒体の位置は、単一のホログラムが記録されている間に調整し、単一のホログラムが、記録ビーム角が変化するにつれて比較的広いスペースに亘ってスミア（smear ）を生ぜしめることなく、格子媒体内の比較的小さなスペースに記録されるようにする。従って、単一のホログラムは、４８組の固有の第１記録ビーム及び第２記録ビームの内角で記録された４８個の個別のホログラムに極めて類似した反射特性を呈し、単一のホログラムを記録するための総エネルギー線量は、代表的に４８個のホログラムに対するのと約同じ値（２．５Ｊ／cm2 ）となる。
［スキューミラーを形成する第２の方法］
【０１１６】
スキューミラーを形成する第２の方法を以下で説明する。この第２の方法によって形成したスキューミラーは第２の実施例のスキューミラー１２００であり、このスキューミラーは図１２Ａ及び１２Ｂにも示されているとともにその反射特性は上述してある。
【０１１７】
この第２の方法は、第１及び第２の記録ビームの内角が第１の方法とは異なる点を除いて、第１の方法と同じであり、この第２の方法により第１の実施例の反射特性とは異なる反射特性を第２の実施例のスキューミラーに与える。本例では、第１の方法の格子媒体（ＡＫ１７４‐２００）とは異なる格子媒体（ＡＫ２３３‐２００）を用いて第２の方法を実施する。第２の実施例のスキューミラーは、第１の実施例と同様に、記録ビーム波長とは実質的に異なる波長、特に記録ビーム波長よりもかなり長い波長の光を反射させる反射特性を有することから利点を得るものである。
【０１１８】
第２の実施例のスキューミラー１２００の格子構造１２０５は、格子媒体１２１０内に４９個の体積ホログラムを記録することによって生ぜしめる。第２の方法の４９個のホログラムの各々は、それ自身の固有の第１の記録ビームの内角とそれ自身の固有の第２の記録ビームの内角とをもって記録する。第１の記録ビームの内角は、格子媒体の表面法線に対する第１の記録ビームの内角であり、第２の記録ビームの内角は、表面法線に対する第２の記録ビームの内角である。第１の実施例のスキューミラーに対する第１及び第２の記録ビームの各々は、ほぼ３ｍＷ／cm2 の放射照度を有する。４９個のホログラムのうちの最初のホログラムは代表的に、３５ｍＪ／cm2 のエネルギー線量で記録し、その後の各ホログラムに対し線量を約１．５％だけ増大させる。４９個の全てのホログラムを記録するための総線量は代表的に、約２．５Ｊ／cm2 である。
【０１１９】
この第２の方法によれば、＋５５．９１３度の第１の記録ビームの内角と＋１５３．３２３度の第２の記録ビームの内角とを用いて第１のホログラムを記録し、従って、αは９７．４１０度となる。４９個のホログラムの各々に対するスキュー軸は、表面法線に対して＋１４．６１８度のスキュー角を有する。各ホログラムに対するスキュー角は、前述した式（９）に応じて計算される。第１及び第２の記録ビームの内角は代表的に、大きさにおいて互いにほぼ等しいが、逆の正負符号有する量だけ変化させ、これによりスキュー軸を中心とする第１及び第２の記録ビームの対称性を保つようにする。
【０１２０】
例えば、第２の方法により第２のホログラムを記録する場合、第１の記録ビームの内角を＋０．０９５度だけ変化させるとともに、第２の記録ビームの内角を−０．０９５度だけ調整して、第１の記録ビームの内角が＋５６．００８度となり、第２記録ビームの内角が＋１５３．２２８度となるようにする、すなわちα＝９７．２２０度が得られるようにする。１つのホログラムから次のホログラムへの記録ビームの内角の変化の大きさは代表的に、第１のホログラムから第２のホログラムへの記録ビームの内角の変化に対する０．０９５度から、第４８番目のホログラムから第４９番目のホログラムへの記録ビームの内角の変化に対する０．０８７度の大きさまでで、４９個の体積ホログラムに亘って僅かに変化させる（すなわち、あるホログラムから次のホログラムへの記録ビーム内角の変化を変更させる）。しかし、変化の大きさは、第１及び第２の記録ビームの内角の各々に対し同じとし、変化の正負符号は、第１及び第２の記録ビームの内角の各々対して逆とする。第２の実施例の格子構造の最後（４９番目）のホログラムに対する第１及び第２の記録ビームの内角は、それぞれ＋６０．２５２度及び＋１４８．９８４度とし、α＝８８．７３２が得られるようにする。本発明のある実施例では、第１の記録ビームの内角の変化の大きさは、システムの不正確さ、スネル効果、分散又はホログラムを記録することから生じる格子媒体の収縮のような要因を補償するために、第２の記録ビームの内角の変化の大きさとは極めて僅かに相違させることができる。
【０１２１】
格子媒体の位置は１つのホログラムと次のホログラムとの間で調整し、４９個のホログラムの各々の少なくとも一部が、４９個のホログラムのうちの他の全てのホログラムの少なくとも一部と共有される共通スペース内に記録されるようにする。従って、４９個のホログラムの各々が少なくとも部分的に且つ空間的に、格子媒体中の４９個のホログラムのうちの他の全てのホログラムと重なり合うようになる。
【０１２２】
従って、第２の方法によれば、第１の記録ビームの内角は、＋５５．９１３度から＋６０．２５２度までの範囲（すなわち、４．３３９度の範囲）に及び、第２の記録ビームの内角は、＋１５３．３２３度から＋１４８．９８４度までの範囲（すなわち、４．３３９度の範囲）に及ぶ。第２の方法の各ホログラムに対しては、第１の方法と同様に、第１及び第２の記録ビームはスキュー軸を中心として対称的にして、スキュー軸に対する第１の記録ビームの内角（第1のホログラムの場合＋４１．２９５度）と、スキュー軸に対する第２の記録ビームの内角（第１のホログラムの場合＋１３８．７０５度）との合計が１８０度（４１．２９５°＋１３８．７０５°＝１８０°）となるようにする。スキュー軸に対する第１及び第２の記録ビームの内角は、それぞれ表面法線に対する第１及び第２の記録ビームの内角とスキュー角とから容易に計算される。スキューミラーを形成する第２の方法の場合、（格子媒体の表面法線に対する内角として規定される）第１及び第２の記録ビームの内角と、第１及び第２の記録ビームの場合のスキュー軸に対する内角とは以下の表８に列挙してある。４９個の体積のホログラムを記録した後、ＡＫ２３３‐２００の記録媒体は、当業者にとってよく知られている処理によって光硬化させる。例えば、本発明のある実施例では、光硬化には、光開始剤、感光性モノマー又はその他の感光性の化学反応の実質的に全てが消滅されるまで、発光ダイオードからの近紫外線の均一コヒーレント光に対する照射を含むものである。
【表８−１】
2018526680.tif 000047
【表８−２】
2018526680.tif 000048
【０１２３】
第２の実施例のスキューミラーに対して使用されるＡＫ２３３‐２００の格子媒体の場合、ｎは４０５nmの光に対して１．５０と推定される。第２の実施例のスキューミラーを形成するためにホログラムを記録するのに使用される第１及び第２の記録ビームの波長は、４０５nm＝４０５×１０-9ｍである。従って、ＡＫ２３３‐２００の格子媒体における第１及び第２の記録ビームの場合、ｋ＝２．３２７×１０7 rad/ｍである。第２の実施例のスキューミラーのホログラムに対するＫG は、最初のホログラムに対する３．４９７×１０7 rad/ｍから４９番目のホログラムに対する３．２５４×１０7 rad/ｍの範囲に及ぶものである。
【０１２４】
第２の実施例のホログラムに対する隣接｜ΔＫG ｜は比較的一定であり、４９個の全ホログラムの平均値は５．０５０×１０4 rad/ｍであり、変動係数は０．４７％である。第２の実施例の各ホログラムに対する隣接｜ΔＫG ｜は、５．０１×１０4 rad/ｍから５．１０×１０4 rad/ｍの範囲内にある。最初のホログラムと４９番目のホログラムとの間の｜ΔＫG ｜は、２．４２×１０6 ras/ｍである。
【０１２５】
第２のスキューミラーの形成方法の変形例では、前述したようにスキュー軸を中心とする第１及び第２の記録ビームの対称性を維持して、第１及び第２の記録ビームの内角を連続的に且つ同調的に調整することによりホログラムを生ぜしめる。従って、第１の記録ビームを、＋５５．９１３度の第１の記録ビームの内角から＋６０．２５２度の第１の記録ビーム角まで走査させて、単一のホログラムを記録する。これと同時に、第２の記録ビームを＋１５３．３２３度の第２の記録ビームの内角から＋１４８．９８４度まで走査させる。従って、単一のホログラムは、４９組の固有の第１記録ビーム及び第２記録ビームの内角で記録された４９個の個別のホログラムと等価である。単一のホログラムを記録するための総エネルギー線量は、代表的に単一のホログラムに対する２．５Ｊ／cm2 となる。
［スキューミラーを形成する第３の方法］
【０１２６】
スキューミラーを形成する第３の方法を以下で説明する。この第３の方法は代表的に、第１の方法と同様に、図１３に示され且つ上述した例示的なシステム１３５０のようなスキューミラーを形成するためのシステムを利用している。
【０１２７】
この第３の方法によれば、格子媒体内に３組のホログラムを記録することによって格子構造を生ぜしめる。総計で５６個のホログラムの場合、第１のホログラムの組が２１個のホログラムを有し、第２のホログラムの組が１９個のホログラムを有し、第３のホログラムの組が１６個のホログラムを有する。本発明のある実施例では、第１、第２及び第３のホログラムの組の各々は少なくとも６個のホログラム又は少なくとも９個のホログラムを有するようにする。第１のホログラムの組における複数のホログラムの各々は代表的に、この第１のホログラムの組における複数のホログラムのうちの少なくとも１つの他のホログラムに少なくとも部分的に且つ空間的に重なるものであり、第１のホログラムの組における複数のホログラムのうちの少なくとも１つのホログラムは、第２のホログラムの組における少なくとも１つのホログラムに少なくとも部分的に且つ空間的に重なるようにしうる。本発明のある実施例では、第１のホログラムの組における複数のホログラムの各々が、この第１のホログラムの組における複数のホログラムのうちの他の全てのホログラムと少なくとも部分的に且つ空間的に重なるようにする。
【０１２８】
同様に、第２のホログラムの組における複数のホログラムの各々は代表的に、この第２のホログラムの組における複数のホログラムのうちの少なくとも１つの他のホログラムに少なくとも部分的に且つ空間的に重なるようにするものであり、この第２のホログラムの組における複数のホログラムのうちの少なくとも１つは第１のホログラムの組又は第３のホログラムの組における少なくとも１つのホログラムに少なくとも部分的に且つ空間的に重なるようにしうる。本発明のある実施例では、第２のホログラムの組における複数のホログラムの各々が、第２のホログラムの組における複数のホログラムのうちの他の全てのホログラムと少なくとも部分的に且つ空間的に重なるようにする。
【０１２９】
同様に、第３のホログラムの組における複数のホログラムの各々は代表的に、この第３のホログラムの組における複数のホログラムのうちの少なくとも１つの他のホログラムに少なくとも部分的に且つ空間的に重なるようにするものであり、この第３のホログラムの組における複数のホログラムのうちの少なくとも１つのホログラムが第２のホログラムの組における少なくとも１つのホログラムに少なくとも部分的に且つ空間的に重なるようにしうる。本発明のある実施例では、第３のホログラムの組における複数のホログラムの各々が、第３のホログラムの組における複数のホログラムのうちの他の全てのホログラムと少なくとも部分的に且つ空間的に重なるようにする。本発明のある実施例では、第１、第２及び第３のホログラムの組における全てのホログラムが、互いに少なくとも部分的に且つ空間的に重なり合うようにする。
【０１３０】
５６個の全ホログラムの各々は、第１及び第２の記録ビームを使用し、これらの各々のビームを、自身の固有の第１の記録ビームの内角及び自身の固有の第２の記録ビーム内角で格子媒体に入射させることにより記録する。本発明のある実施例では、第１及び第２の記録ビームの内角のすべてが固有であるとは限らない。例えば、本発明のある実施例では、互いに同じ記録ビームの内角を有する複数のホログラムを、互いに異なるスキューミラー内の位置に書込むことができる。第１の記録ビームの内角は、格子媒体の表面法線に対する第１の記録ビームの内角であり、第２の記録ビームの内角は、表面法線に対する第２の記録ビームの内角である。第１の実施例のスキューミラーに対する第１及び第２の記録ビームの各々は、ほぼ３ｍＷ／cm2 の放射照度を有する単色の平行光ビームである。５６個のホログラムのうちの最初のホログラムは代表的に、３５ｍＪ／cm2 のエネルギー線量で記録し、その後の各ホログラムに対し線量を約０．９％だけ増大させる。５６個全てのホログラムを記録するための総線量は代表的に、約２．５Ｊ／cm2 である。
【０１３１】
第３の方法の第１のホログラムの組は、＋４３．５１９度の第１の記録ビームの内角及び＋１６３．８８２度の第２の記録ビームの内角を用いてビーム差角（α）を１２０．３６３度として記録した第１のホログラムを有している。第１のホログラムの第１及び第２の記録ビームは、１３．７００度のスキュー角を有するスキュー軸を中心として対称となっている。第１のホログラムの組の後続する各ホログラムに対しては、第１及び第２の記録ビームの内角を代表的に、大きさは互いにほぼ等しいが正負符号は逆とした量だけ変化させる。例えば、第１のホログラムの組の第２のホログラムを記録する場合には、第１の記録ビームの内角を＋０．３５１度だけ変えるとともに第２の記録ビームの内角を−０．３５５度だけ調整して、第１の記録ビームの内角が＋４３．８７０度となるとともに第２の記録ビームの内角が＋１６３．５２７度（α＝１１９．６５７度）となるようにする。第２のホログラムの第１及び第２の記録ビームは、１３．６９９度のスキュー角を有するスキュー軸を中心として対称である。１つのホログラムから次のホログラムへの記録ビームの内角の変化の大きさは代表的に、第１のホログラムから第２のホログラムへの記録ビームの内角の変化に対するほぼ０．３５３度の大きさから、２０番目のホログラムから２１番目のホログラムへの記録ビームの内角の変化に対するほぼ０．２９９度の大きさまでで、第１のホログラムの組の２１個の体積ホログラムに亘って僅かに変更させる（すなわち、あるホログラムから次のホログラムへの記録ビーム内角の変化を変更させる）。しかし、変化の大きさは、第１及び第２の記録ビームの内角の各々に対してほぼ同じとし、変化の正負符号は、第１及び第２の記録ビームの内角の各々に対して逆とする。第１のホログラムの組の最後（２１番目）のホログラムに対する第１及び第２の記録ビームの内角は、それぞれ＋４９．９６０及び＋１５７．３７９度とし、α＝１０７．４１９度とする。２１番目のホログラムの第１及び第２の記録ビームは、１３．６７０度のスキュー角を有するスキュー軸を中心として対称である。
【０１３２】
この第３の方法によれば、第１のホログラムの組の第１の記録ビームの内角は＋４３．５１９度から＋４９．９６０度の範囲（６．４４１度の範囲）に及び、第１のホログラムの組の第２の記録ビームの内角は＋１６３．８８２度から＋１５７．３７９度の範囲（６．５０３度の範囲）に及ぶ。第１のホログラムの組の各ホログラムに対しては、第１の記録ビーム及びそのそれぞれの第２の記録ビームは、スキュー軸を中心として対称である。従って、スキュー軸に対する第１の記録ビームの内角（第１のホログラムの場合＋２９．８１９度）と、スキュー軸に対する第２の記録ビームの内角（第１のホログラムの場合＋１５０．１８２度）との合計は、１８０．０度（２９．８１８°＋１５０．１８２°＝１８０°）に等しい。スキュー軸に対する第１及び第２の記録ビームの内角は、第１及び第２の記録ビームのそれぞれの内角とスキュー角とから容易に計算される。第１のホログラムの組の全てのホログラムの平均スキュー角は１３．６８５度であり、第１のホログラムの組の全てのスキュー角は平均である０．０１５度内にある。スキューミラーを形成する第３の方法の第１のホログラムの組に対しての、格子媒体の表面法線に対する第１及び第２の記録ビームの内角と、スキュー軸に対する内角とは後の表９に列挙してある。
【０１３３】
多くのスキューミラーの適用分野に対しては、適切な反射性能を達成するために、ホログラムの組に対する全てのスキュー角は、このホログラムの組における全てのホログラムに対する２．０度の平均スキュー角内にある。スキューミラーのある適用分野では、適切な反射性能を達成するために、ホログラムの組に対する全てのスキュー角はこのホログラムの組の、１．０度の平均スキュー角内にある。より要求の厳しい適用分野の場合、適切な反射性能を達成するために、ホログラムの組の全てのスキュー角はこのホログラムの組の、０．５度の平均スキュー角内にある。更により要求の厳しい適用分野の場合、適切な反射性能を達成するために、ホログラムの組の全てのスキュー角はホログラムの組の、０．１０度の平均スキュー角内にある。特別に要求の厳しい適用分野の場合、ホログラムの組における全てのスキュー角は、ホログラムの組の、０．０１度の平均スキュー角内にある。
【０１３４】
第１のホログラムの組のホログラムに対するＫG は、４０５nmの光に対するｎ＝１．５３８とＡＫ２８３の感光性格子媒体とに基づいて、最初のホログラムに対する４．１４０×１０7 rad/ｍから２１番目のホログラムに対する３．８４６×１０7 rad/ｍまでの範囲に及び、ｋ＝２．３８６×１０7 rad/ｍが得られるようにする。第３の方法は、厚さ５００μｍの厚さを有するＡＫ２８３の格子媒体を使用して実施することができるが、必ずしもこのようにする必要はない。第１のホログラムの組の各ホログラムに対する隣接｜ΔＫG ｜は、１．４６９×１０5 rad/ｍである。最初のホログラムと２１番目のホログラムとの間の｜ΔＫG ｜は、２．９３９×１０6 rad/ｍである。第３の方法の第１のホログラムの組の２１個のホログラムの各々の場合のα、ＫG 及び｜ΔＫG ｜に対する値は以下の表９で見ることができる。
【０１３５】
第３の方法の第２のホログラムの組は、＋５３．７０４度の第１の記録ビームの内角と、＋１５３．６９６度の第２の記録ビームの内角とを使用して、α＝９９．９９２度とすることにより記録した第１のホログラムを有するようにする。第１のホログラムの第１及び第２の記録ビームは、１３．７００度のスキュー角を有するスキュー軸を中心として対称とする。第２のホログラムの組の第２のホログラムを記録する場合には、第１の記録ビームの内角を＋０．２７２度だけ変化させるとともに、第２の記録ビームの内角を−０．２７５度だけ調整して、第１の記録ビームの内角が＋５３．９７６度となり、第２の記録ビーム内角が＋１５３．４２１度となり、α＝９９．４４５度が得られるようにする。第２のホログラムの第１及び第２の記録ビームは、１３．６９９度のスキュー角を有するスキュー軸を中心として対称とする。１つのホログラムから次のホログラムへの記録ビームの内角の変化の大きさは代表的に、第１のホログラムから第２のホログラムへの記録ビームの内角の変化に対するほぼ０．２７４度の大きさから、１８番目のホログラムから１９番目のホログラムへの記録ビームの内角の変化に対する０．２５２度の大きさまでで、第２のホログラムの組の１９個の体積ホログラムに亘って僅かに変更させる（すなわち、あるホログラムから次のホログラムへの記録ビーム内角の変化を変更させる）。しかし、変化の大きさは、第１及び第２の記録ビームの内角の各々に対しほぼ同じとし、変化の正負符号は、第１及び第２の記録ビームの内角の各々対して逆とする。第２のホログラムの組の最後（１９番目）のホログラムに対する第１及び第２の記録ビームの内角は、それぞれ＋５８．３９３度及び＋１４８．９５７度とし、α＝９０．５６４度とする。１９番目のホログラムの第１及び第２の記録ビームは、１３．６７５度のスキュー角を有するスキュー軸を中心として対称とする。
【０１３６】
第２のホログラムの組のホログラムに対するＫG は、最初のホログラムに対する３．６５５×１０7 から１９番目のホログラムに対する３．３９１×１０7 までの範囲に及ぶようにする（ｎ＝１．５３８；ｋ＝２．３８６×１０7 ）。第２のホログラムの組の各ホログラムに対する隣接｜ΔＫG ｜は、１．４６９×１０5 とする。最初のホログラムと１９番目のホログラムとの間の｜ΔＫG ｜は、２．６４５×１０6 とする。第３の方法の第２のホログラムの組の１９個のホログラムの各々の場合のα、ＫG 及び｜ΔＫG ｜に対する値は、以下の表９で見ることができる。
【０１３７】
第３の方法によれば、第２のホログラムの組の第１の記録ビームの内角が＋５３．７０４度から＋５８．３９４度までの範囲（４．６８９度の範囲）に及ぶようにするとともに、第２のホログラムの組の第２の記録ビームの内角が＋１５３．６９６度から＋１４８．５９７度までの範囲（４．７３６度の範囲）に及ぶようにする。第２のホログラムの組の各ホログラムに対しては、第１の記録ビーム及びそのそれぞれの第２の記録ビームは、スキュー軸を中心として対称とする。従って、スキュー軸に対する第１の記録ビームの内角（第１のホログラムの場合＋４０．００４度）と、スキュー軸に対する第２の記録ビームの内角（第１のホログラムの場合＋１３９．９９６度）との合計は、１８０．０度（４０．００４°＋１３９．９９６°＝１８０°）に等しい。スキュー軸に対する第１及び第２の記録ビームの内角は、第１及び第２の記録ビームのそれぞれの内角とスキュー角とから容易に計算される。第２のホログラムの組の全てのホログラムの平均スキュー角は１３．６８８度であり、第１のホログラムの組の全てのスキュー角は平均である０．０１３度内にある。スキューミラーを形成する第３の方法の第２のホログラムの組に対しての、格子媒体の表面法線に対する第１及び第２の記録ビームの内角と、スキュー軸に対する内角とは後の表９に列挙してある。
【０１３８】
第３の方法の第３のホログラムの組は、＋６３．６９６度の第１の記録ビームの内角と、＋１４３．７０４度の第２の記録ビームの内角とを使用して、α＝８０．００８度とすることにより記録した第１のホログラムを有するようにする。第１のホログラムの第１及び第２の記録ビームは、１３．７００度のスキュー角を有するスキュー軸を中心として対称とする。第３のホログラムの組の第２のホログラムを記録する場合には、第１の記録ビームの内角を＋０．２２９度だけ変化させるとともに、第２の記録ビームの内角を−０．２３１度だけ調整して、第１の記録ビームの内角が＋６３．９２５度となり、第２の記録ビーム内角が＋１４３．４７３度となり、α＝７９．５４８度が得られるようにする。第１のホログラムの第１及び第２の記録ビームは、１３．６９９度のスキュー角を有するスキュー軸を中心として対称とする。１つのホログラムから次のホログラムへの記録ビームの内角の変化の大きさは代表的に、第１のホログラムから第２のホログラムへの記録ビームの内角の変化に対するほぼ０．２３０度の大きさから、１８番目のホログラムから１９番目のホログラムへの記録ビームの内角の変化に対するほぼ０．２１９度の大きさまでで、第３のホログラムの組の１６個の体積ホログラムに亘って僅かに変更させる（すなわち、あるホログラムから次のホログラムへの記録ビーム内角の変化を変更させる）。しかし、変化の大きさは、第１及び第２の記録ビームの内角の各々に対しほぼ同じとし、変化の正負符号は、第１及び第２の記録ビームの内角の各々対して逆とする。第３のホログラムの組の最後（１６番目）のホログラムに対する第１及び第２の記録ビームの内角は、それぞれ＋６７．０５１度及び＋１４０．３１３度とし、α＝７０．２６２度とする。１６番目のホログラムの第１及び第２の記録ビームは、１３．６８２度のスキュー角を有するスキュー軸を中心として対称とする。
【０１３９】
第３のホログラムの組のホログラムに対するＫG は、最初のホログラムに対する３．０６８×１０7 から１６番目のホログラムに対する２．８４７×１０7 までの範囲に及ぶようにする（ｎ＝１．５３８；ｋ＝２．３８６×１０7 ）。第３のホログラムの組の各ホログラムに対する隣接｜ΔＫG ｜は、１．４６９×１０5 とする。最初のホログラムと１６番目のホログラムとの間の｜ΔＫG ｜は、２．２０４×１０6 とする。第３の方法の第３のホログラムの組の１６個のホログラムの各々の場合のα、ＫG 及び｜ΔＫG ｜に対する値は、以下の表９で見ることができる。
【０１４０】
第３の方法によれば、第３のホログラムの組の第１の記録ビームの内角が＋６３．６９６度から＋６７．０５１度までの範囲（３．３５５度の範囲）に及ぶようにするとともに、第３のホログラムの組の第２の記録ビームの内角が＋１４３．７０４度から＋１４０．３１３度までの範囲（３．３９１度の範囲）に及ぶようにする。第３のホログラムの組の各ホログラムに対しては、第１の記録ビーム及びそのそれぞれの第２の記録ビームは、スキュー軸を中心として対称とする。従って、スキュー軸に対する第１の記録ビームの内角（第１のホログラムの場合＋４９．９９６度）と、スキュー軸に対する第２の記録ビームの内角（第１のホログラムの場合＋１３０．００４度）との合計は、１８０．０度（４９．９９６°＋１３０．００４°＝１８０°）に等しい。スキュー軸に対する第１及び第２の記録ビームの内角は、第１及び第２の記録ビームのそれぞれの内角とスキュー角とから容易に計算される。第３のホログラムの組の全てのホログラムの平均スキュー角は１３．６９１度であり、第１のホログラムの組の全てのスキュー角は平均である０．００９度内にある。スキューミラーを形成する第３の方法の第３のホログラムの組に対しての、格子媒体の表面法線に対する第１及び第２の記録ビームの内角と、スキュー軸に対する内角とは後の表９に列挙してある。
【表９−１】
2018526680.tif 000049
【表９−２】
2018526680.tif 000050
［多色スキューミラーの実施例］
【０１４１】
スキューミラーを形成する第３の方法によって形成したスキューミラーは、その格子媒体を、実質的に一定の反射軸を中心として青色、緑色及び赤色の光を反射するように構成している為に、多色スキューミラーと称することができる。第１のホログラムの組は、格子媒体の表面法線から少なくとも２．０度だけ異なる実質的に一定の第１の反射軸を中心として、可視スペクトルの青色領域内にある入射光を反射するように構成する。本発明の開示目的のために、可視スペクトルの青色領域内の入射光は、４０５nmから４９２nmまでの範囲内の波長を有するようにする。より具体的には、第１のホログラムの組は、４６３nmの波長を有する青色の入射光を、＋１３．６８５度の平均反射軸角を有する実質的に一定の第１の反射軸を中心に反射させるように構成し、この場合、（ｉ）青色の入射光は、＋８．６１５度から−８．６０６度までの範囲の（表面法線に対する）内部入射角を有し、（ii）この内部入射角は、少なくとも２１の異なる入射角を含んでおり、その各入射角は、少なくとも２１の異なる入射角のうちの他の全ての入射角から０．５２度以上分離されているようにする。本発明のある実施例では、青色の入射光の内部入射角は、少なくとも４つの異なる入射角を含み、その各々は、少なくとも４つの異なる入射角のうちの他の全てから１．０度以上分離されているようにする。
【０１４２】
入射光は、＋１８．７８５度から＋３５．９４６度の範囲までの（表面法線に対する）内部反射角でそれぞれ反射させ、反射光は入射光と同じ波長を有するようにする。当業者は、入射光とその反射光とを互いに交換して、４６３nmの入射光が＋１８．７８５度から＋３５．９４６度までの範囲に及ぶ内部入射角を有する場合に、＋８．６１５度から−８．６０６度までの範囲の内部反射角で実質的に一定の反射軸を中心としてそれぞれ反射が行われるようにすることができることを認識している。
【０１４３】
第２のホログラムの組は、格子媒体の表面法線から少なくとも２．０度だけ異なる実質的に一定の第２の反射軸を中心として、可視スペクトルの緑色領域内にある入射光を反射するように構成する。本発明の開示目的のために、可視スペクトルの緑色領域内の入射光は、４９３nmから５７７nmまでの範囲内の波長を有するようにする。より具体的には、第２のホログラムの組は、５２２nmの波長を有する緑色の入射光を、＋１３．６８８度の平均反射軸角を有する実質的に一定の第２の反射軸を中心に反射させるように構成し、この場合、（ｉ）緑色の入射光は、＋７．８１３度から−８．９９３度までの範囲の（表面法線に対する）内部入射角を有し、（ii）この内部入射角は、少なくとも１９の異なる入射角を含んでおり、その各入射角は、少なくとも１９の異なる入射角のうちの他の全ての入射角から０．６０度以上分離されているようにする。本発明のある実施例では、緑色の入射光の内部入射角は、少なくとも４つの異なる入射角を含み、その各々は、少なくとも４つの異なる入射角のうちの他の全てから１．２度以上分離されているようにする。
【０１４４】
緑色の入射光は、＋１９．５８７度から＋３６．３４２度の範囲までの内部反射角でそれぞれ反射させ、反射光は入射光と同じ波長を有するようにする。当業者は、入射光とその反射光とを互いに交換して、５２２nmの入射光が＋１９．５８７度から＋３６．３４２度までの範囲に及ぶ内部入射角を有する場合に、＋７．８１３度から−８．９９３度までの範囲の内部反射角で実質的に一定の反射軸を中心としてそれぞれ反射が行われるようにすることができることを認識している。
【０１４５】
第３のホログラムの組は、格子媒体の表面法線から少なくとも２．０度だけ異なる実質的に一定の第３の反射軸を中心として、可視スペクトルの赤色領域内にある入射光を反射するように構成する。本発明の開示目的のために、可視スペクトルの赤色領域内の入射光は、６１０nmから７８０nmまでの範囲内の波長を有するようにする。より具体的には、第３のホログラムの組は、６２２nmの波長を有する赤色の入射光を、＋１３．６９１度の平均反射軸角を有する実質的に一定の第３の反射軸を中心に反射させるように構成し、この場合、（ｉ）赤色の入射光は、＋１０．３７０度から−８．３９１度までの範囲の（表面法線に対する）内部入射角を有し、（ii）この内部入射角は、少なくとも１６の異なる入射角を含んでおり、その各入射角は、少なくとも１６の異なる入射角のうちの他の全ての入射角から０．７４度以上分離されているようにする。本発明のある実施例では、赤色の入射光の内部入射角は、少なくとも４つの異なる入射角を含み、その各々は、少なくとも４つの異なる入射角のうちの他の全てから１．５度以上分離されているようにする。
【０１４６】
赤色の入射光は、＋１７．０３０度から＋３５．７９１度の範囲までの内部反射角でそれぞれ反射させ、反射光は入射光と同じ波長を有するようにする。当業者は、赤色の入射光とその反射光とを互いに交換して、６２２nmの入射光が＋１７．０３０度から＋３５．７９１度までの範囲に及ぶ内部入射角を有する場合に、＋１０．３７０度から−８．３９１度までの範囲の内部反射角で実質的に一定の反射軸を中心としてそれぞれ反射が行われるようにすることができることを認識している。
【０１４７】
上述したように、第１のホログラムの組は、４６３nmの波長を有する青色の入射光を、＋１３．７度の平均反射軸角を有する実質的に一定の第１の反射軸を中心に反射させるように構成され、この場合、４６３nmの光が、表面法線に対し−８．６度から＋８．６度までの範囲の複数の内部入射角で格子媒体に入射されるようにしている。第２のホログラムの組は、５２２nmの波長を有する緑色の入射光を、＋１３．７度の平均反射軸角を有する実質的に一定の反射軸を中心に反射させるように構成され、この場合、５２２nmの光が、表面法線に対し−９．０度から＋７．８度までの範囲の複数の内部入射角で格子媒体に入射されるようにしている。第３のホログラムの組は、６２２nmの波長を有する赤色の入射光を、＋１３．７度の平均反射軸角を有する実質的に一定の反射軸を中心に反射させるように構成され、この場合、６２２nmの光が、表面法線に対し−８．４度から＋１０．４度までの範囲の複数の内部入射角で格子媒体に入射されるようにしている。
【０１４８】
従って、多色スキューミラーの反射特性により、青色、緑色及び赤色の入射光を、１３．７度の平均反射軸角を有する実質的に一定の反射軸を中心として反射させることができ、この場合、青色、緑色及び赤色の入射光は、表面法線に対して−８．４度から＋７．８度までの範囲（１６．２度の範囲）の内部入射角でミラーに入射させるものである。本発明のある実施例では、スキューミラーの反射特性により、青色、緑色及び赤色の入射光を、実質的に一定の反射軸を中心として反射させることを可能にするものであり、この場合、青色、緑色及び赤色の入射光は、少なくとも４．０度又は少なくとも８．０度の範囲に及ぶ複数の内部入射角で格子媒体に入射させる。
［多波長のスキューミラー形成方法］
【０１４９】
スキューミラーを形成する多波長法では、６つの体積ホログラムをＡＫ２３３‐２００の格子媒体内に記録し、これら６つのホログラムの各々は、その固有の第１及び第２の記録ビームの内部入射角を使用して記録するものである。更に、６つの体積ホログラムの各々に対し第１及び第２の記録ビームの波長を、可変波長レーザを用いて、４０３nmから４０８nmまで連続的且つ同調的に調整する。６つの体積ホログラムの各々を記録する際、第１及び第２の記録ビームの波長は互いに等しく保つ。多波長法に応じて６つの体積のホログラムを記録する際に供給される全エネルギー線量は代表的に、スキューミラーを形成するマルチ波長法のための第１及び第２の記録ビームの内部入射角に対し２．５Ｊ／cm2 とするが、必ずしもこのようにする必要はない。これらの内部入射角は以下で表１０に記載してある。多波長法により形成したスキューミラーは、上述した第２の実施例と同じ反射特性を有するようにした。
【表１０】
2018526680.tif 000051
［他のスキューミラー実施例］
【０１５０】
スキューミラーの実施例は、感光性記録媒体のような体積誘電体を具える格子媒体内に生ぜしめることができる。スキューミラーの実施例は、本明細書に開示したような空間誘電性変調スペクトルを限定することによって形成することができる。一実施例では、２つ以上のコヒーレント光ビームの干渉パターンを感光性記録媒体内に記録することによって誘電性変調をホログラフ的に達成する。他の実施例では、誘電性変調を他の手段によって達成しうるようにすることができる。
【０１５１】
図１５は他のスキューミラーの実施例を示しており、“ナルシストミラー（narcissist's mirror ）”は反射軸１５６１が交差している数個のスキューミラー１５００を有している。ナルシストは収束点に座って、自分自身の数個の画像を見ることができる。
［スキューミラーの製造］
【０１５２】
本発明の一実施例によれば、スキューミラーをホログラフ的に記録することができる。スキューミラーは、ホログラフ的に記録することができ、或いは実施例によっては非ホログラフィ手段によって製造することができる。
［ホログラフィック記録］
【０１５３】
2018526680.tif 000052
【０１５４】
2018526680.tif 000053
【０１５５】
2018526680.tif 000054
【０１５６】
2018526680.tif 000055
【０１５７】
図１６Ｂは、第１のプリズム１６５９Ａと第２のプリズム１６５９Ｂとを組込んで、内部ビーム角を生ぜしめるようにした実施例を示しており、このようにしないと格子媒体１６１０の表面での屈折によりこれらの内部ビーム角を達成できないものである。この方法は代表的に、例えば、図１２Ｂのスキューミラーを製造するのに用いられる。所望の分布を達成するのに図１３Ａ及び１３Ｂの構成を如何に変更させるかは当業者が容易に理解するであろう。
【０１５８】
2018526680.tif 000056
［他の製造方法］
【０１５９】
スキューミラーを製造するための他の方法も本発明の範囲内に入るものである。本発明の一実施例では、例えば、従来の光学コーティング手段を用いて極めて肉厚の誘電体層の構造体を形成する。この誘電体層の構造体は代表的に、従来の広帯域反射性のコーティング設計を繰返すことによって、副層内に広帯域の反射率を生ぜしめるように設計する。次いで、この肉厚の構造体を研削（glind ）及び研磨（polish）し、コーティング層に対して斜めの角度となっている表面を生ぜしめる。この結果として得られた構造体は代表的に、研磨された表面ではなくコーティング層の法線によって実質的に規定された反射軸に対してミラー状の作用を呈し、従って、スキューミラーを構成する。本発明のある実施例では、原子的に正確な製造方法により、外部表面にこだわることなくアトムバイアトム（atom-by-atom）堆積技術を用いて誘電体構造を構成することによって、スキューミラーの製造を可能にする。
［非平坦ミラー］
【０１６０】
スキューミラーは、
１）記録媒体の物理的形状が平坦でないのと、
２）ホログラフィックフリンジが平面でないのと
の２つの理由で非平坦であると言える。
［非スラブ状のミラー］
【０１６１】
スキューミラー、広帯域ミラー及びホログラフィックミラーを含む本発明によるミラーの実施例は、形状がスラブ状でない媒体中に記録されたホログラムを含む。本発明のある実施例では、例えば、記録層を、湾曲面上に均一な厚さで成形する。他の例では、（例えば、くさび形状とした）不均一な記録層を用いる。更に他の例では、任意の形状（例えば、球状）を型成形する。これらの非スラブ状のミラーの場合には、表記“スキューミラー”が適切であるかどうかは、関連する表面の幾何学的形状に依存する。非スラブ状のホログラフィックミラーは代表的に、広帯域ミラー状の特性を呈する。
［非平面のホログラフィックフリンジを有するミラー］
【０１６２】
本発明のある実施例では、屈折力（optical power ）又は他の意図的な収差を反射に導入するのが望ましい。このことは、反射軸の方向を局部的に変化させ、例えば、従来の放物面ミラーの場合に生じるような球面波の反射ビームを形成するように平面波の入射ビームを反射させるようにすることによって、スキューミラーの実施例で達成することができる。このようなスキューミラーは、例えば、図１３の製造方法において１つの集束ビームと１つの発散ビームとを使用し、且つ入射角の代わりに波長を変えて記録することによって製造することができる。このようなミラーは、非平坦表面上に堆積した誘電体層を研磨することによって、又は進んだ原子的に正確な製造方法を用いることにより製造することもできる。
［他の製造の実施例］
【０１６３】
あるホログラフィック記録システムの実施例は、第１及び第２の記録ビームを格子媒体内に指向させるミラー、レンズ及びプリズムを内蔵し、この格子媒体内のほぼ同じ位置で記録ビームの内角を変えて複数のホログラムを記録するのにこの格子媒体の並進運動を必要としないようにする。
【０１６４】
2018526680.tif 000057
［代わりの実施例及び変形例］
【０１６５】
添付の図面に示す又は上述した或いはその双方の種々の実施例及びその変形例は、単に例示的なものであり、本発明の範囲を限定することを意味するものではない。当業者には明らかであるように、本発明の利益を前提として本発明の多数の他の変形例が考えられること明らかである。本発明の特許請求の範囲を読むことにより得られる本発明の全ての変形例は本発明の範囲内であることを意味及び意図されるものである。
［ターミノロジー］
【０１６６】
このターミノロジー（専門用語）の区分において引用符（“”）で示してある用語及び語句は、文脈内で異なるものとして特に明記されていない限り、特許請求の範囲を含む本明細書全体に亘るこれらの用語及び語句に適用されるこのターミノロジーの区分におけるこれらの用語及び語句に属する意味を有することを意図するものである。更に、適用可能な場合には、上述した定義は、単語又は語句にかかわらず、定義した単語又は語句の単数及び複数の変形に適用されるものである。
【０１６７】
“一実施例”、“実施例”、“他の実施例”、“好適実施例”、“代わりの実施例”、“一変形例”、“変形例”及びこれらと同様な語句に対する本発明中の言及は、本発明の実施例又は変形例と関連して説明した特定の特徴、構造又は特性が少なくとも本発明の実施例又は変形例に含まれることを意味する。本明細書における様々な個所で用いたような語句“一実施例では”、“ある変形例では”又はこれに類似する語句は、必ずしも同じ実施例又は同じ変形例を言及することを意味するものではない。
【０１６８】
本明細書及び特許請求の範囲で用いる用語“ほぼ”は、これにより与えた値の１０％だけ増大又は減少させることを言及するものである。
【０１６９】
本明細書及び特許請求の範囲で用いる用語“約”は、これにより与えた値の２０％だけ増大又は減少させることを言及するものである。
【０１７０】
本明細書及び特許請求の範囲で用いる用語“一般に”は、殆ど又は大部分を意味するものである。
【０１７１】
本明細書及び特許請求の範囲において反射光に対して用いる用語“主として”は、格子構造によって反射される光を言及する。主として言及した角度で反射された光には、（表面反射を除く）他の如何なる角度でも反射された光よりも多の光を含むものである。主として反射軸を中心として反射された光には、（表面反射を除く）他の如何なる反射軸をも中心して反射される光よりも多くの反射光を含む。主として反射光を考慮する場合には、この反射光には装置の表面により反射された光は含まれない。
【０１７２】
本明細書及び特許請求の範囲で用いた用語“反射軸”は、入射光線の、その反射光線に対する角度を二等分する軸を言及する。入射光線、反射軸及び反射光線は全て、入射平面として参照できる１つの共通平面内に存在する。スキューミラーに対する入射平面は表面法線と一致させる必要はないが、このようにすることも可能である。反射軸に対する入射光線の入射角の大きさは、反射軸に対する反射光線の反射角の大きさに等しい。“反射軸”の前述した定義の目的のために、角度は内角である。従来の誘電体ミラー及び金属ミラーの場合、反射軸は表面法線と一致しており、すなわち、反射軸は入射平面であるようなミラー表面に対し垂直である。逆に言えば、本発明によるスキューミラーの実施例は、表面法線とは異なる反射軸を有するように、又は表面法線と一致する反射軸を有するようにしうる。スキューミラーの反射軸が表面法線と一致するか否かは、スキューミラーの入射面が表面法線と一致するか否かとは関係ない。入射角及び反射角は通常、平均値を生ぜしめるのに代表的に用いられる複数（一般的に３つ以上）の測定値を用いて経験的に決定されるが、必ずしもこのようにする必要はない。
【０１７３】
用語“反射”及びこれに類似する用語は、“回折”が通常適切な用語と考えられるある場合に、本明細書で使用するものである。この“反射”の使用は、スキューミラーが呈するミラー状の特性と合致するとともに混乱を招くおそれのあるターミノロジーを回避するのに役立つものである。例えば、格子構造が入射光を“反射”するように構成されると考えられる場合には、従来の技術者は、入射光を“回折”するように格子構造を構成するのが好ましいと考えることができる。その理由は、格子構造が一般に回折によって光に作用すると考えられている為である。しかし、このような用語“回折”を使用することにより、“入射光が実質的に一定な反射軸を中心として回折される”のような表現をもたらし、これが混乱となるおそれがある。従って、入射光が格子構造によって“反射”されると考えられる場合には、当業者は、本明細書の開示の利益に従って、格子構造が実際に入射光を回折機構によって“反射”させると認識するであろう。従来の誘電体ミラーは、主な役割の回折がこのような反射において役割を奏することにかかわらず、一般に光を“反射”すると考えられているので、このような“反射”の使用は、光学上先例がないものではない。従って、当業者は、大部分の“反射”に回折の特性が含まれ、スキューミラー又はその構成要素による“反射”にも回折が含まれることを認識するものである。
【０１７４】
本明細書及び特許請求の範囲で用いた用語“角度間隔”は、入射角の言及した角度範囲内でスキューミラーに入射される複数の光ビーム間の角度間隔を言及するものである。
【０１７５】
本明細書及び特許請求の範囲で用いる用語“ホログラム”及び“ホログラフィック格子”は、複数の交差する光ビーム間の干渉によって発生される干渉パターンの記録を言及するものである。ホログラム又はホログラフィック格子は、格子構造の一例である。
【０１７６】
種々の本発明の実施例を本明細書に開示し且つ図示したが、当業者であれば、ここに開示した機能を実行するためと、ここに開示した結果を得るためと、ここに開示した１つ以上の利点を得るためとの何れか１つ又はこれらの任意の組合せを達成するための種々の他の手段又は構造の双方又は何れか一方を容易に想定するであろうし、これらの変形例及び変更例の双方又は何れか一方の各々はここに開示した本発明の実施例の範囲内のものであるとみなすものである。より一般的には、当業者は、ここに開示したパラメータ、寸法、材料及び構成の全てが例示的なものであることを意味することと、特定のパラメータ、寸法、材料及び構成の何れか又はこれらの任意の組合せは、本発明の教示を用いる特定の適用分野に依存することとを容易に認めるであろう。当業者は、日常的なものにすぎない実験を用いて、ここに開示した特定の本発明の実施例に対する多くの均等例を認識するか又は解明することができる。従って、前述した実施例は単なる例示として提示したものであり、本発明の特許請求の範囲及びそれと同等の範囲内で、本発明の実施例は、具体的に記載し特許請求の範囲に開示した以外で実施しうることを理解すべきである。本明細書に開示した本発明の実施例は、本明細書に記載される個々の特徴、システム、品物（article ）、材料、キット及び方法の何れか又はこれらの任意の組合せを対象とするものである。更に、このような特徴、システム、品物、材料、キット及び方法の何れか又はこれらの任意の組合せが相互に矛盾しない場合、このような特徴、システム、品物、材料、キット及び方法の何れか又はこれらの任意の組合せは本発明の範囲内である。
【０１７７】
上述した実施例は、種々の方法のうちの何れかで実施することができる。例えば、ここで開示した技術を設計及び達成する実施例は、ハードウェア、ソフトウェア又はこれらの組合せを用いて実施することができる。ソフトウェアで実施する場合には、ソフトウェアコードは、単一のコンピュータで提供するか又は複数のコンピュータ間でに分散させるかどうかで、何れかの適切な１つのプロセッサ又はプロセッサの群で実行することができる。
【０１７８】
更に、コンピュータは、ラックマウント型コンピュータ、デスクトップ型コンピュータ、ラップトップ型コンピュータ又はタブレット型コンピュータのような多くの形態の何れかで実現することができることを理解されたい。更に、コンピュータは、一般にコンピュータとはみなされないが、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、スマートフォン又はその他の何れかの適切な携帯又は固定式の電子装置を含む、適切な処理能力を有する装置に組込むことができる。
【０１７９】
又、コンピュータは、１つ以上の入力装置及び出力装置を有するようにすることができる。これらの装置は、特にユーザインタフェースを提供するために使用することができる。ユーザインタフェースを提供するために用い得る出力装置の例には、出力を可視提示するためのプリンタ又はディスプレイスクリーンや、出力を可聴提示するためのスピーカ又はその他の音声発生装置が含まれる。ユーザインタフェースに対して用いうる入力装置の例には、キーボードと、マウス、タッチパッド、及びデジタル化用のタブレットなどの位置決め装置とが含まれる。他の例としては、コンピュータが音声認識を介して又は他の可聴形式で入力情報を受信するようにすることができる。
【０１８０】
このようなコンピュータは、エンタープライズネットワークやインテリジェントネットワーク（ＩＮ）又はインターネットのような、ローカルエリアネットワーク又はワイドエリアネットワークを含む適切な如何なる形態の１つ以上のネットワークによっても相互接続することができる。このようなネットワークは、適切な如何なる技術にも基づかせることができ、適切な如何なるプロトコルによっても動作させることができ、無線ネットワーク、有線ネットワーク又は光ファイバネットワークを含むようにしうる。
【０１８１】
ここで概説した（例えば、上述した結合構造及び回折光学素子を設計及び形成する）種々の方法又は処理は、種々のオペレーティングシステム又はプラットフォームのうちの何れか１つを採用する１つ以上のプロセッサで実行しうるソフトウェアとして符号化しうる。更に、このようなソフトウェアは、多数の適切なプログラミング言語とプログラミングツール又はスクリプトツールとの双方又は何れか一方を使用して記述することができるとともに、フレームワーク又は仮想マシンで実行される実行可能な機械語コード又は中間コードとしてコンパイルされるようにすることもできる。
【０１８２】
この点において、本発明の種々の概念は、１つ以上のコンピュータ又はその他のプロセッサで実行する場合に、上述した本発明の種々の実施例を実施する方法を実行する１つ以上のプログラムで符号化した１つのコンピュータ可読記憶媒体（又は複数のコンピュータ可読記憶媒体）（例えば、コンピュータメモリ、１つ以上のフロッピーディスク、コンパクトディスク、光ディスク、磁気テープ、フラッシュメモリ、フィールドプログラマブルゲートアレイ又はその他の半導体装置内の回路構成、又は他の非一過性（non-transitory）媒体又はタンジブルコンピュータ記録媒体）として具体化することができる。１つ以上のコンピュータ可読媒体は可搬型とし、これに記憶されたプログラムを１つ以上の異なるコンピュータ又は他のプロセッサ上にローディングして上述した本発明の種々の概念を実施するようにしうる。
【０１８３】
用語“プログラム”又は“ソフトウェア”は、ここでは一般的な意味で使用して、上述した実施例の種々の態様を実施するためのコンピュータ又は他のプロセッサをプログラミングするために採用しうる何らかの種類のコンピュータコード又はコンピュータ実行可能命令の組を言及するものである。更に、本発明の１つの態様によれば、実行に際し本発明の方法を遂行する１つ以上のコンピュータプログラムは、単一のコンピュータ又はプロセッサに存在させる必要はなく、多数の異なるコンピュータ又はプロセッサ間で、モジュール方式で分散させて本発明の種々の態様を実施するようにすることができることを理解すべきである。
【０１８４】
コンピュータ実行可能命令は、１つ以上のコンピュータ又は他の装置によって実行されるプログラムモジュールのような多くの形態のものにしうる。プログラムモジュールは一般に、特定のタスクを実行する、又は特定の抽象データ型を使用するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造等を含んでいる。プログラムモジュールの機能性は代表的に、種々の実施例において所望通りに組合せるか又は分散させることができる。
【０１８５】
又、データ構造は、適切な如何なる形態でもコンピュータ可読媒体内に記憶させることができる。イラストレーションを簡単にするために、データ構造は、データ構造内の位置を通じて関連するフィールドを有するように示すことができる。このような関連性は、フィールド間の関連性を伝達するコンピュータ可読媒体内の位置をフィールドに対する記憶領域に割当てることにより同様に達成することができる。しかし、データ構造のフィールドにおける情報間の関連性を確立するのに、データ要素間の関係を確立するポインタ、タグ又はその他の機構の使用を介することを含む適切な如何なる機構をも用いることができる。
【０１８６】
又、本発明の種々の概念は１つ以上の方法として具体化することができるものであり、これらの方法のうち一例を提供したものである。この方法の一部として実行される動作は、適切な如何なるようにも順序付けするようにしうる。従って、これらの動作は、実例において順次的な動作として示しているが、幾つかの動作を同時に実行することを含みうる図示以外の異なる順序で実行するようにした実施例を構成することができる。
【０１８７】
ここで規定し使用した全ての定義は、辞書の定義と、参考のために導入する文献における定義と、定義した用語の通常の意味との何れか又は任意の組合せに対して照合するものであることを理解すべきである。
【０１８８】
本明細書及び特許請求の範囲において使用する語句“双方又は何れか一方”は、双方の要素又は何れか一方の要素を意味するものである。すなわち、ある場合にはこれらの要素は結合的に存在し、他の場合にはこれらの要素は分離的に存在する。複数の要素が存在する場合の“何れか又は任意の組合せ”は、１つ要素又は任意の複数の要素を意味するものである。又、限定的な例ではないが、“具える”のような他の要素を排除しないオープンエンデッドの言語と関連して用いた“Ａ及びＢの双方又は何れか一方”は、一例では、Ａのみ（随意にＢ以外の要素を含む）を言及することができ、他の例では、Ｂのみ（随意にＡ以外の要素を含む）を言及することができ、更に他の例では、Ａ及びＢの双方（随意にＡ及びＢ以外の要素を含む）を言及することができる。
【０１８９】
本明細書及び特許請求の範囲で用いている場合、“又は”は、“双方又は何れか一方”と同じ意味を有すると理解すべきである。例えば、リスト中の項目を分離する場合、“又は”或いは“双方又は何れか一方”は、包括的であるものとして、すなわち、多数の要素又は要素のリストのうち１つ以上を含む少なくとも１つを含むとともに、随意ではあるが、必要に応じてリストにない追加の項目を含むものとして解釈されるべきである。これとは逆に、“〜のうちの１つだけ”又は“〜のうち正確に１つ”、特許請求の範囲に用いられている場合には“〜より成る”のような明確に指示された用語のみが、多数の要素又はこれら要素のリストのうち正確に１つの要素が含まれることを言及する。一般的には、排他的に“どちらか一方”、“〜の一方”、“〜の一方のみ”又は“~の正確に１つ”のような用語が先行する場合には、ここで用いる用語“又は”は排他的な選択肢（すなわち、“一方又は他方であって双方ではない”）を表すものとしてのみ解釈すべきである。又、特許請求の範囲で用いた場合の“本質的に〜より成る”は特許法の分野で用いられる通常の意味を有するものとする。
【０１９０】
本明細書及び特許請求の範囲で用いる場合、１つ以上の要素のリストを参照する語句“少なくとも１つ”は、これらの要素のリストにおける何れかの１つ以上の要素から選択した少なくとも１つの要素を意味するものと理解するべきであるが、これらの要素のリスト内に特に記載されている各々の及び全ての要素のうちの少なくとも１つを必ずしも含むものではなく且つこれらの要素のリストの如何なる要素の組合せも排除するものでもない。この定義はまた、語句“少なくとも１つ”が、関連するか関連しないかに拘らづ、特定したこれらの要素を言及している要素のリスト内で特定された要素以外に、要素を随意に存在させるようにすることをも可能にする。従って、非限定的な例として、“Ａ及びＢの少なくとも一方”（又は、同等に“Ａ又はＢの少なくとも一方”または同等に“Ａ及びＢの双方又は何れか一方”）は、一実施例では、随意にＢを存在させないで２つ以上を含む少なくとも１つのＡ（及び随意にB以外の要素を含む）を、他の実施例では、随意にＡを存在させないで２つ以上を含む少なくとも１つのＢ（及び随意にＡ以外の要素を含む）を、更に他の実施例では、随意に２つ以上を含む少なくとも１つのＡ及び随意に２つ以上を含む少なくとも１つのＢ（及び随意に他の要素を含む）を、その他を言及することができる。
【０１９１】
本発明の特許請求の範囲及び明細書において、“具える”、“含む”、“運ぶ”、“有する”、“包含する”、“伴う”、“保持する”、“より成る”等の全ての移行句はオープンエンドであること、すなわち含むことを意味するが、これに限定されるものではない。米国特許庁特許審査手順マニュアル（ＭＰＥＰ）のセクション２１１１．０３に規定されているように、移行句“〜で構成される（consisting of ）”及び“本質的に〜より成る（consisting essentially of ）”のみがそれぞれ閉鎖又は半閉鎖移行句とされる。
【図１Ａ−１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７Ａ】
2018526680.tif 000070
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【国際調査報告】
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