JPH08171339A - 多重層フォトポリマーホログラム積層体 - Google Patents

多重層フォトポリマーホログラム積層体

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JPH08171339A
JPH08171339A JP7223242A JP22324295A JPH08171339A JP H08171339 A JPH08171339 A JP H08171339A JP 7223242 A JP7223242 A JP 7223242A JP 22324295 A JP22324295 A JP 22324295A JP H08171339 A JPH08171339 A JP H08171339A
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recording layer
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Khin S Yin
キーン・エス・イン
Kevin H Yu
ケビン・エイチ・ユ
John E Wreede
ジョン・イー・リード
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Hughes Aircraft Co
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、積層されるホログラム層の間に接
着層を含んでいない多重層フォトポリマーホログラム構
造を提供することを目的とする。 【解決手段】 第１と第２のフォトポリマー記録層11,
12をホログラム形成光に露光し、部分的に紫外線硬化さ
せるためにホログラフ的に露光された第１のフォトポリ
マー記録層11を紫外線光に露光し、粘着性を維持するよ
うな短い時間ホログラフ的に露光された第２のフォトポ
リマー記録層12を紫外線光に露光し、第２のフォトポリ
マー記録層12と第１のフォトポリマー記録層11を積層
し、第２のフォトポリマー記録層を紫外線光に露光して
部分的に紫外線硬化させ、２層の積層体フォトポリマー
構造の上下表面に均一な圧力を供給しながら２層の積層
体フォトポリマー構造を焼成し、その後紫外線光に露光
するステップを含んでいることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、多重層フォトポリ
マーホログラム、特に粘着層を介在せずに互いに積層し
て接着されている複数のフォトポリマー層から構成され
ている多重層フォトポリマーホログラム構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザ肉眼保護およびヘッドアップディ
スプレイ等の多くの応用において、所望のホログラフ効
果は例えば帯域幅の要求の結果として単一ホログラムで
最適に達成されることができない。このような応用で
は、複数のホログラム層はそれぞれ所望のホログラム効
果部分を提供するように構成され、積層されて接着され
ることができる。しかしながら、既知の多重層ホログラ
ム構造に関する考察は接着層の使用であり、これは多重
層ホログラム構造の厚さを増し、ホログラム層の歪み
と、それにより生成される複合ホログラフ画像の歪みを
生じさせる。歪みとぼけの問題は特にホログラム面から
比較的離れて画像を生成する深いホログラムで臨界的で
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】それ故、本発明の目的
は成分ホログラム層の間に接着層を含んでいない多重層
フォトポリマーホログラム構造を提供することが有効で
ある。
【０００４】本発明の別の目的は、成分ホログラフ層の
歪みを減少させ、ホログラム層により生成される複合ホ
ログラフ画像の歪みを減少させる多重層フォトポリマー
ホログラム構造を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述および他の利点は、
本発明によって達成される。本発明は、第１のフォトポ
リマー記録層をホログラム形成光に露光し、ホログラフ
的に露光された第１のフォトポリマー記録層を部分的に
硬化するためにこれを紫外線光に露光し、第２のフォト
ポリマー記録層をホログラム形成光に露光し、第２のフ
ォトポリマー記録層の粘着性を維持する程度に短い時間
であるが、後続する積層ステップにおける歪みを防止す
るために第２のフォトポリマー層を硬化するには十分な
長さの時間だけホログラフ的に露光された第２のフォト
ポリマー記録層を紫外線光に露光し、上部のフォトポリ
マー表面と下部のフォトポリマー表面を有する積層体フ
ォトポリマー構造を形成するために第２のフォトポリマ
ー記録層を第１のフォトポリマー記録層に積層し、上部
および下部の表面に均一な圧力を加えながら積層体フォ
トポリマー構造を焼成し、積層された第１および第２の
フォトポリマー層を完全に紫外線硬化するように積層体
フォトポリマー構造を紫外線光に露光するステップを含
んでいることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】開示された本発明の利点および特
徴は添付図面を伴った後述の詳細な説明から当業者によ
り容易に理解されよう。後述の詳細な説明と幾つかの図
面では、同一の素子は同一の参照符号により特定されて
いる。図１乃至３を参照に説明すると、図１および図２
には第１のフォトポリマー層11と第２のフォトポリマー
層12から多重層ホログラム構造を製造する本発明による
処理のフロー図が説明されている。図３で概略図で示さ
れているように第１のフォトポリマー層11と第２のフォ
トポリマー層12はそれぞれカバーシート51,52に接着さ
れている。好ましくは、フォトポリマー層は体積相（vo
lume phase）フォトポリマーを具備している。ステップ
101 において、第１のフォトポリマー層11はホログラム
形成光に露光され、ステップ102 において、ホログラフ
的に露光された第１のフォトポリマー層11はフォトポリ
マーを硬化するのに十分な長さの時間にわたって紫外線
光に露光することによって部分的に紫外線硬化され、従
ってホログラムフリンジは後述する圧力焼成により過剰
に歪まされることはない。過剰な歪みのしきい値は勿
論、特定の応用とホログラムのタイプに依存している。
示された例により、第１のフォトポリマー層はその粘着
性を減少する程度まで部分的に紫外線硬化されることが
でき、これは第２のフォトポリマー層との積層をより容
易にする。例えばホログラフ的に露光された第１のフォ
トポリマー層は３６０乃至４１０ｎｍのピーク波長と約
５ｍｗ／ｃｍ2 の強度を有する紫外線光に約１５分間露
光され、これはDouthitt社の AL15 型750 ワットの水銀
ハロゲンランプにより与えられることができる。
【０００７】ステップ103 において、第２のフォトポリ
マー層12はホログラム形成光に露光され、ステップ104
において、ホログラフ的に露光された第２のフォトポリ
マー層は十分にフォトポリマーを硬化する程度の時間だ
け紫外線光に露光され、従ってホログラムフリンジはこ
こでさらに説明するように第２のフォトポリマー層と第
１のフォトポリマー層の積層により過剰に歪むことがな
く、第２のフォトポリマー層が若干の粘着性を維持する
程度の短時間の露光である。過剰な歪みのしきい値は勿
論特定の応用に依存している。フォトポリマーを非活性
化する紫外線露光は例えば、約１５乃至４５分の時間に
わたって第２のフォトポリマー層を周囲白色光に露光す
ることにより達成されることができる。ステップ105 に
おいて、第２のフォトポリマー層12は第１のフォトポリ
マー層11と整列され、フォトポリマー同士の積層体を形
成するように積層され、ここで第２のフォトポリマー層
は第１のフォトポリマー層と直接積層接触され、上部お
よび下部のカバーシートの内部表面に対向する上部のフ
ォトポリマー表面と下部のフォトポリマー表面を含んで
いる結果的な積層体フォトポリマー構造の外部のカバー
シートを有する。これは例えば、一方のフォトポリマー
層およびその取付けられたカバーシートを整列テンプレ
ート上に位置するガラスプレートの上部に位置すること
により行われ、カバーシートがガラスプレートに対向し
ている。他方のフォトポリマー層は整列して既にガラス
プレート上にあるフォトポリマー層上に位置され、フォ
トポリマー層は相互に対向し、従って上に位置するフォ
トポリマー層のカバーシートは、第１、第２のフォトポ
リマー層とこれらのカバーシートから構成される積層体
構造の上部に存在する。例えば、第２のフォトポリマー
層の１縁部は第１のフォトポリマー層の対応する縁部と
整列され、２つの層は共にスキージ（squeezee）され
る。ステップ107 において、第２のフォトポリマー層を
十分に紫外線硬化するように第１、第２のフォトポリマ
ー層は紫外線光に露光され、従ってホログラムフリンジ
はここでさらに説明される圧縮焼成により過剰に歪むこ
とがない。例えば紫外線照射は前述したように層がガラ
スプレート上で積層されるならば上部カバーシートを通
じて導かれることができる。
【０００８】ステップ109 において、積層体フォトポリ
マー層とそこに接着されているカバーシートから構成さ
れている積層体構造は静止した平面真空バッグに位置さ
れ、積層体構造の平坦程度は平面真空バッグの平面側に
類似して積層体フォトポリマー構造のしわを防止する方
法で方向付けられる。ステップ110 において、バッグは
密封され真空源に接続される。
【０００９】真空バッグはフォトポリマー層の焼成に必
要な熱に耐えることのできる材料から構成され、比較的
堅牢であるが約５ミル程度の薄い平坦な側面を有し、従
ってバッグが真空に排気されたとき、バッグの平面のみ
が積層体フォトポリマー層と上部および下部カバーシー
トから構成されている積層体構造、特に上部および下部
カバーシートに対して圧縮されることができる。換言す
ると、バッグの上部および下部平面はバッグが真空に排
気されるとき積層体構造の端部に対してバッグの平面の
崩壊を起こす歪みを防止するように十分堅牢である。フ
ォトポリマー層に対する歪みを防止するためにさらに別
の手段として、真空バッグの縁部は所望ならば平坦な支
持表面へテープで付着される。
【００１０】ステップ111 において、積層された第１お
よび第２のフォトポリマー層から構成されているフォト
ポリマー積層体構造の上部および下部表面は水銀柱約２
９インチの真空度に真空バッグを排気することにより均
一な圧力を受け、従って約１５ｐｓｉの最大差圧を与
え、これは積層体フォトポリマー構造が受ける最大の均
一圧力である。例示により説明すれば積層体フォトポリ
マー構造は（ａ）水銀柱２９インチの最大真空度を達成
するのに必要な時間と（ｂ）５分間との合計にほぼ等し
い時間で室温で真空を受ける。ステップ113 において、
積層体フォトポリマー構造は真空バッグ中で約２時間、
約１０５°Ｃで炉中で焼成され、真空は水銀柱約２９イ
ンチの最大真空度を維持するため真空バッグに継続して
与えられる。真空焼成しながら、真空バッグとそこに含
まれるフォトポリマー層から構成される構造は真空バッ
グの端部が押さえられいる平面であるべきである。
【００１１】ステップ115 において、真空バッグと積層
体フォトポリマー構造は炉から取出され、室温で１０乃
至１５分間冷却され、その間真空が維持される。ステッ
プ117 において、真空バックから真空が解除され、積層
体フォトポリマー構造と上部および下部カバーシートか
ら構成される積層構造は真空バックから除去され、必要
ならばさらに冷却されることができる。例えば真空バッ
グの縁部は切断され、バッグ表面は積層体構造から剥離
される。ステップ119 において、積層体フォトポリマー
構造はフォトポリマー層の露光されていない部分から残
りの染料を漂白するように約２時間、紫外線光に露光さ
れる。ステップ121 において、積層体フォトポリマー構
造の効率、帯域幅および／またはブラッグ角度等のホロ
グラム特性は適切であるか測定され、必要ならば積層体
フォトポリマー構造は効率を増加するためおよび／また
は波長を調節するためにさらに周囲圧力で焼成される。
【００１２】第１および第２のフォトポリマー層から構
成される積層体フォトポリマー構造が適切に焼成された
後、結果的な多重層フォトポリマーホログラム構造は例
えば１つのカバーシートの除去による風防ガラスなどの
適切な基体に対する適用と、予め基体に供給されている
接着剤への被覆されていないフォトポリマー表面の適用
の準備されている。
【００１３】本発明はさらに２より多数の多重層を考慮
し、これは（１）部分的に紫外線硬化されているが粘着
性が残っているホログラフ的に露光されたフォトポリマ
ー層を、前述に従って構成され焼成されている２層のフ
ォトポリマー構造に積層し、（２）２層構造と同一方法
で３層のフォトポリマー構造を処理し、（３）それぞれ
部分的に紫外線硬化されているが既に処理された多重層
フォトポリマー構造に付加されるように粘着性が残って
いるホログラフ的に露光された層の積層および処理のス
テップを個々に反復する。特に図４および５を参照する
と、（ａ）前述のように積層され処理された第１のフォ
トポリマー層11と第２のフォトポリマー層12と、（ｂ）
第３のフォトポリマー層13に接着されているカバーシー
ト53を伴って全て図４で概略図で示されている第３のフ
ォトポリマー層13から、多重ホログラム構造を製造する
ための本発明による処理のフロー図が図５に示されてい
る。ステップ203 において、第３のフォトポリマー層13
はホログラム形成光に露光され、ステップ204 におい
て、第３のフォトポリマー層は部分的に紫外線硬化する
ようにフォトポリマー層の硬化に十分な長さの時間紫外
線光に露光され、従ってホログラムフリンジは既に積層
された第１、第２のフォトポリマー層と第３のフォトポ
リマー層の積層により過剰に歪むことがないが、第３の
フォトポリマー層がやや粘着性であるように十分短い時
間である。ステップ205 において、第３のフォトポリマ
ー層11は既に積層された第１、第２のフォトポリマー層
11,12 と整列され、フォトポリマー同士の積層体を形成
するように積層され、ここで第３のフォトポリマー層は
第１、第２のフォトポリマー層の一方と直接積層接触し
ており、結果として生じる３つの層の積層体フォトポリ
マー構造の外部にカバーシートが存在する。これは例え
ば、第３のフォトポリマー層に連続的に接着される既に
処理されたフォトポリマー層を被覆しないように適切
に、既に処理された第１、第２のフォトポリマー層から
１つのカバーシートを除去し、既に処理されたフォトポ
リマー層を、整列テンプレート上に存在するガラスプレ
ートの上部に位置し、このガラスプレートに残りのカバ
ーシートが対向することにより達成されることができ
る。第３のフォトポリマー層は被覆されていないが既に
処理されたフォトポリマー層上に整列して位置され、第
３のフォトポリマー層は被覆されていないが既に処理さ
れたフォトポリマー層に対向し、従って図４で示されて
いるように、第３のフォトポリマー層のカバーシートは
第１、第２、第３のフォトポリマー層と２つのカバーシ
ートから構成されている積層体フォトポリマー構造の上
部に存在し、特定の例では、第３のフォトポリマー層は
既に処理された第２のフォトポリマー層に接触してい
る。例えば、第３のフォトポリマー層の１縁部は第１ま
たは第２のフォトポリマー層の対応する縁部と整列し、
第３のフォトポリマー層は被覆されていないが既に処理
されたフォトポリマー層に位置される。ステップ207 に
おいて、第１、第２、第３のフォトポリマー層は第３の
フォトポリマー層を十分に紫外線硬化するように紫外線
光に露光し、従ってホログラムフリンジはここでさらに
説明する圧力焼成により過剰に歪みを受けない。例えば
紫外線照射は層が前述のように層がガラスプレート上で
積層されるならば第３のホログラム層のカバーシート16
を通じて導かれることができる。ステップ209 におい
て、第１および第２のフォトポリマー層の処理に関して
前述したように、第１、第２、第３のフォトポリマー層
と外部カバーシートから構成された積層体構造はホログ
ラム特性に関して均一の圧力、圧力焼成、冷却、紫外線
硬化、測定を受け、ホログラム特性の調節が必要なとき
に焼成される。結果的な多重層フォトポリマーホログラ
ム構造は例えば１つのカバーシートの除去による風防窓
等の適切な基体に対する適用と、被覆されていないフォ
トポリマー層を接着剤により基体に接着する適用の準備
されている。
【００１４】実効的に、フォトポリマー層はホログラフ
的に露光され部分的に処理されたフォトポリマー層を積
層することにより本発明に従って積層され、この層はフ
ォトポリマー同士の積層を形成するため、露光され少な
くとも部分的に硬化され粘着性である必要のないフォト
ポリマー層に対して粘着性であり、ここで粘着性のフォ
トポリマー層は少なくとも部分的に硬化されたフォトポ
リマー層と直接積層接触する。積層体フォトポリマー構
造は先に積層され完全に硬化されたフォトポリマー層を
含むことができ、さらに粘着性の部分的に紫外線硬化さ
れたフォトポリマー層を硬化するように紫外線光に露光
され、焼成され均一の圧力が積層されたフォトポリマー
層の上部および下部表面に供給され（例えば上部および
下部表面に接着されている上部および下部カバーシート
への圧力供給によって）冷却され、減圧され、紫外線漂
白される。積層体フォトポリマー構造の上部および下部
表面に均一な圧力を供給することは真空バッグ以外の機
構、例えばオートクレーブ（基本的には圧力オーブン）
で積層体ホログラム構造を焼成することによって達成さ
れることができる。オートクレーブにおける焼成は積層
体フォトポリマー構造の全ての外部表面が均一圧力を受
けるが、縁部の表面領域はかなり小さく圧力が均一であ
るため、フォトポリマー層の縁部の外部表面上の圧力か
ら歪み効果が生じるとしても少ない。オートクレーブで
は積層体ホログラム構造は真空バッグ中に位置されるこ
とができ、これは処理を容易にするため密封または真空
に排気されていない。代りに、より大きな圧力が所望で
あるならば、真空バッグは真空排気され、オートクレー
ブで焼成される。
【００１５】成分のフォトポリマー層の間に接着剤を含
まない多重層フォトポリマーホログラム構造を製造する
技術が開示され、従って有効に接着層による歪みを防止
し、より薄いホログラム構造を提供する。
【００１６】前述の説明は本発明の特定の実施例の説明
と例示であるが、種々の変形と変化が特許請求の範囲で
限定されている本発明の技術的範囲を逸脱することなく
当業者により行われることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による処理方法のフロー図。
【図２】本発明による処理方法のフロー図。
【図３】図１および２の処理による２つのフォトポリマ
ー層の積層体の概略図。
【図４】図５の処理によるフォトポリマー層の積層体の
概略図。
【図５】本発明による別の処理方法のフロー図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケビン・エイチ・ユ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91780、テンプル・シティー、ゴールデン ウエスト・アベニュー 4910 (72)発明者 ジョン・イー・リード アメリカ合衆国、カリフォルニア州 91702、アズサ、スプルース・コート 218

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多重層フォトポリマーホログラム構造の
    製造方法において、 （ａ）第１のフォトポリマー記録層をホログラム形成光
    に露光し、 （ｂ）フォトポリマー記録層を部分的に紫外線硬化させ
    るためにホログラフ的に露光された第１のフォトポリマ
    ー記録層を紫外線光に露光し、 （ｃ）第２のフォトポリマー記録層をホログラム形成光
    に露光し、 （ｄ）第２のフォトポリマー記録層の粘着性を維持する
    ような十分短い時間の期間中ホログラフ的に露光された
    第２のフォトポリマー記録層を紫外線光に露光し、 （ｅ）上部表面と下部表面を有する２層の積層体フォト
    ポリマー構造を形成するために第２のフォトポリマー記
    録層と第１のフォトポリマー記録層を積層し、第２のフ
    ォトポリマー層は第１のフォトポリマー層と直接積層接
    触しており、 （ｆ）第２のフォトポリマー記録層を部分的に紫外線硬
    化するために、これを紫外線光に露光し、 （ｇ）２層の積層体フォトポリマー構造の上部および下
    部表面に均一な圧力を供給し、 （ｈ）２層の積層体フォトポリマー構造の上部および下
    部表面に均一な圧力を供給しながら２層の積層体フォト
    ポリマー構造を焼成し、 （ｉ）２層の積層体フォトポリマー構造を紫外線光に露
    光するステップを含んでいることを特徴とする多重層フ
    ォトポリマーホログラム構造の製造方法。
  2. 【請求項２】 積層体フォトポリマー構造の上部および
    下部表面に均一な圧力を供給するステップにおいて、 （１）積層体フォトポリマー構造を真空バッグ中に位置
    し、 （２）真空バッグを排気するステップを含んでいる請求
    項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 多重層フォトポリマーホログラム構造の
    製造方法において、 （ａ）第１のフォトポリマー記録層をホログラム形成光
    に露光し、 （ｂ）フォトポリマー記録層を部分的に紫外線硬化させ
    るためにホログラフ的に露光された第１のフォトポリマ
    ー記録層を紫外線光に露光し、 （ｃ）第２のフォトポリマー記録層をホログラム形成光
    に露光し、 （ｄ）第２のフォトポリマー記録層の粘着性を維持する
    ような十分短い時間の期間中ホログラフ的に露光された
    第２のフォトポリマー記録層を紫外線光に露光し、 （ｅ）上部表面と下部表面を有する２層の積層体フォト
    ポリマー構造を形成するため第２のフォトポリマー記録
    層を第１のフォトポリマー記録層に積層し、 （ｆ）第２のフォトポリマー記録層を部分的に紫外線硬
    化するために、これを紫外線光に露光し、 （ｇ）２層の積層体フォトポリマー構造の上部および下
    部表面に均一な圧力を供給しながら２層の積層体フォト
    ポリマー構造を焼成し、 （ｈ）２層の積層体フォトポリマー構造を紫外線光に露
    光するステップを含んでいる多重層フォトポリマーホロ
    グラム構造の製造方法。
  4. 【請求項４】 ２層積層体フォトポリマー構造を焼成す
    るステップにおいて、 （１）２層の積層体フォトポリマー構造を真空バッグ中
    に位置し、 （２）２層の積層体フォトポリマー構造を焼成し、 （３）焼成ステップ期間中、真空バッグ中の真空を維持
    するステップを含んでいる請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 （ｉ）第３フォトポリマー記録層をホロ
    グラム形成光に露光し、 （ｊ）第３のフォトポリマー記録層の粘着性を維持する
    ような十分短い時間の期間中ホログラフ的に露光された
    第３のフォトポリマー記録層を紫外線光に露光し、 （ｋ）上部表面と下部表面を有する３層の積層体フォト
    ポリマー構造を形成するために第３のフォトポリマー記
    録層を２層の積層体フォトポリマー構造に積層し、 （ｌ）３層の積層体フォトポリマー構造の上部および下
    部表面に均一な圧力を供給しながら３層の積層体フォト
    ポリマー構造を焼成し、 （ｍ）３層の積層体フォトポリマー構造を紫外線光に露
    光する付加的なステップをさらに含んでいる請求項４記
    載の方法。
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