JPH0145045B2 - - Google Patents

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JPH0145045B2
JPH0145045B2 JP54099007A JP9900779A JPH0145045B2 JP H0145045 B2 JPH0145045 B2 JP H0145045B2 JP 54099007 A JP54099007 A JP 54099007A JP 9900779 A JP9900779 A JP 9900779A JP H0145045 B2 JPH0145045 B2 JP H0145045B2
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JP
Japan
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hologram
light
recording
light intensity
scanner
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JP54099007A
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English (en)
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JPS5624310A (en
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Yutaka Kaneko
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Holo Graphy (AREA)
  • Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ホログラムスキヤナー用のホログ
ラムの製造方法に関する。
ホログラムスキヤナーとは、球面波と平面波ま
たは球面波と球面波とを干渉させて作製したホロ
グラムに再生照明光を照射しながらホログラムと
再生照明光との相対的位置関係を変化させること
により、ホログラムからの回折光を偏向させて走
査を行なわせる装置である。
ホログラムスキヤナー用のホログラム(以下、
単にホログラムという)には、コヒーレントな球
面波と平面波とで作られるIZP(Interferometric
Zone Plate)やコヒーレントな球面波と球面波
とで作られるゾーンプレートが記録されている。
第1図には、このようなホログラムの作り方の一
例が図式的に示されている。ホログラム記録材料
となる写真フイルムやその他の感光材料1には、
その一方の面側の点光源2から発する発散波3
と、その反対側の点4に収束する収束波5によつ
て、二光束干渉縞が記録される。この干渉縞は、
一種の軸はずれフレネルゾーンプレートとなつて
いる。このようにして干渉縞が記録された記録材
料1に対し、第2図に示すように、記録時の点光
源2の位置から発散波3の一部を照射すると、、
記録時の点と同じ点4に収束する収束波5の一部
が再生される。このとき、記録材料1を矢印6の
方向に移動させると、再生光5の回折角が逐次変
化して、再生光が偏向され、走査されることにな
る。
実際のホログラムスキヤナーにおいては、第3
図に示すように、円盤状記録体7の平面部に複数
のホログラムHを同一円周上に配置し、この記録
体7をモーター8によつて定速回転させるととも
に、その回転中心軸上に固定して配置された点光
源9から、再生用照明光をホログラムHに入射さ
せることにより、回折光の偏向を行なう。このと
きの偏向された走査ビームスポツトは、回転軸に
直交する平面内で円弧運動をする。また、第4図
に示すように、円筒状記録体10の同一周面高さ
の位置に複数のホログラムHを配置し、この記録
体を定速回転させるとともに、その回転中心軸上
に固定して配置された点光源9から再生用照明光
をホログラムHに入射させて、回折光の偏向を行
なうものもある。この場合の走査ビームスポツト
も、回転軸に直交する平面内で円弧運動をする。
一般に、2光束干渉による干渉縞は、その干渉
領域中の位置により空間周波数が変化している。
これは、2光束の干渉角度に起因するもので、干
渉角の大きくなる領域ほど、干渉縞は密になり空
間周波数が高くなつている。上に説明したような
ホログラムスキヤナー用のホログラムでは干渉角
は干渉領域の周辺に行くに従い大きくなつてい
る。
一方、干渉縞をホログラムとして記録する記録
材料のMTF(MODULATION TRANSFER
FUNCTION)は、第5図に示すように高空間周
波数になるほど低くなる。上述のホログラムスキ
ヤナー用ホログラムでは、干渉縞の空間周波数が
干渉領域の周辺に行くほど高いから、たとえ干渉
縞を生ずる2光束の光強度が均一であつても、比
較的短時間の露光で形成されたホログラムでは記
録材料におけるMTF特性のため、干渉縞の空間
周波数の高いホログラム周辺部へ行くほどホログ
ラムの濃度のコントラストが低下することにな
る。
第6図は、この状況を説明図として示してい
る。同図の上の図は2光束の干渉領域に形成され
た干渉縞を示している。この図において破線で描
かれた曲線は干渉縞に於ける暗部を示し、実線の
曲線は明部を示している。第6図の下の図は、上
の図の干渉縞を記録したホログラムにおける濃度
の分布を示している。MTF特性のため、干渉縞
の空間周波数の高いホログラム周辺部へ行くに従
い、濃度のコントラストが低下している。
このようにホログラム濃度のコントラストの低
い部分は、ホログラムとしての回折効率が低い。
従つて、上記のごときホログラムの回折効率はホ
ログラムの周辺に行くほど低くなることになる。
同一ホログラム内における回折効率の、このよ
うな変化をシエーテイングと称する。
上記ホログラムスキヤナー用のホログラム内の
位置と、ホログラムから回折により再生される走
査ビームによる走査位置との関係は、第7図に示
すように、ホログラムHの回転角をθ、走査平面
Pでの走査ビームの位置をh、ホログラムHの回
転半径をR1、ホログラムHから走査平面Pまで
の距離をR2とすると、 h=[R2(R1+R2)sinθ]/[(R1+R2)cosθ
−R1] で与えられる。回転角θに就いて、θ=0はホロ
グラムの中央部に対応するので、θの絶対値の増
加はホログラムの中央部から周辺部へ向かうこと
に対応する。従つてホログラム周辺部から再生さ
れる走査ビームは、走査平面Pに於いて、第7図
のY軸を離れた位置を走査する。従つて走査ビー
ムの光量は、走査位置が第7図のY軸を離れるに
従い、シエーデイングの影響により低下して行く
ことになる。
本発明の目的は、ホログラムスキヤナー用のホ
ログラムを、上述したようなシエーデイングの発
生を有効に軽減して製造できる、新規なホログラ
ム製造方法の提供にある。
以下、本発明を説明する。
上記の如きシエーデイングの発生は、干渉縞の
空間周波数が高くなるホログラム周辺部分でホロ
グラムの濃度のコントラストが、記録材料の
MTF特性のために低くなることに起因している。
従つて、シエーデイングを防止乃至軽減するに
は、ホログラム周辺の高空間周波数部分での濃度
のコントラストを高める必要がある。
これを実現する方法の一つは、ホログラム記録
を行なう際に、ラチチユードの広い記録材料に対
し十分な時間をかけて露光を行なうことである。
しかし、この方法はホログラム作製に長時間を要
し、効率的でない。
そこで本発明では、光強度分布が干渉領域中央
部から周辺部へ向けて次第に強くなつている2光
束を物体光および参照光としてホログラム記録を
行なうのである。
第8図に於ける曲線12は、このような物体
光、参照光の強度分布の1例を示している。この
ように干渉領域中央部(縦軸の位置)から周辺部
へかけて次第に光強度が強くなる2光束を干渉さ
せると、その干渉縞の明部の光強度は第8図の太
い実線が示すように干渉領域周辺部に向かつて次
第に大きくなり、干渉縞におけるこのような光強
度分布が記録材料におけるMTF特性を補償する
ので、記録されたホログラムの濃度分布は、第9
図に示すようになりホログラム周辺部に於いても
濃度のコントラストは十分な大きさを維持してい
る。従つてシエーデイングは有効に軽減される。
物体光および参照光の光強度分布をその光軸から
外側に向けて強くする場合、これをホログラム干
渉縞の空間周波数に応じて変化させることは好ま
しい。また、その光強度分布が、記録材料の空間
周波数特性による再生光量の不均一および記録コ
ヒーレント光のガウス分布を補正したものである
ことも好ましい。
第10図には、この発明による方法を実施する
ための装置の一例が示されている。レーザー21
から出射されたビームは、ビームスプリツター2
2によつて、物体光23および参照光24に分け
られる。物体光23は、第1ミラー25によつて
反射された後、第1レンズ26によつて第1ピン
ホール27上に収束され、再び発散し、第1ND
フイルター28を通つて、円筒記録体29の側面
に設けられた感光フイルム30に照射される。他
方、参照光24は、第2ミラー31によつて反射
された後、第2レンズ32によつて第2ピンホー
ル33上に収束され、再び発散して第3レンズ3
4によつて平行光にされた後、第2NDフイルタ
ー35を通つて第4レンズ36によつて収束さ
れ、同じく感光フイルム30に照射される。第1
および第2NDフイルター28,35は、記録レ
ーザー光のガウス分布を平滑にし、かつ感光フイ
ルムの空間周波数特性を補正するためのもので、
その濃度分布は、第11図に示すように、光軸か
ら外側に向けて低くなつており、この結果、感光
フイルム面における光強度分布は、第12図に示
すように、光軸から外側に向けて強くなつてい
る。円筒記録体29の回転中心軸から第1ピンホ
ール27までの距離Rは、ホログラム再生時に円
筒回転体29を回転させて回折光を走査させる場
合に、走査平面上を回折光が実質的に等しいビー
ム径で等しい速度で走査できるように大きくとら
れている。
このようにして形成されたホログラムの再生
は、第13図に示すように、記録時に使用したの
と同じ特性のレーザー21を使用し、記録時に感
光フイルム面を照射した参照光の円筒記録体回転
中心軸上の収束点にピンホール37を配置し、レ
ーザービームをミラー38に反射させた後、レン
ズ39によつてピンホール37上に収束させ、再
び発散させて、感光フイルムホログラム30を裏
から照射して行なわれる。感光フイルムホログラ
ム30からの回折光は、記録時の第1ピンホール
27の位置すなわち円筒記録体29から距離Rの
位置の走査平面P上で収束する。ホログラム30
からの回折光は、円筒記録体29の回転によつて
走査されるが、第14図に示すように、その焦光
点の軌跡40は円弧を描くので、走査平面Pをう
まく走査するように、その焦点深度qを、回折光
のビームウエスト径がホログラム照射ビーム径と
ほぼ均等になるように定めてある。
以上、この発明をホログラム記録体が円筒型の
ものを中心に記述してきたが、この発明は、その
他円盤型、凹面型、凸面型記録体に対しても適用
することができ、また透過回折型に限らず反射回
折型のホログラムに対しても適用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は、ホログラムの作製方法を図式的に示
す図、第2図は、ホログラムの再生方法を図式的
に示す図、第3図および第4図は、ホログラムス
キヤナー用ホログラムの異なる形態を示す図、第
5図は、ホログラム記録材料の空間周波数特性を
示す図、第6図は、従来の方法により作製された
ホログラムとその干渉縞の濃度分布を示す図、第
7図は、ホログラム回折光の走査を説明する図、
第8図は、この発明によるホログラム干渉縞の光
強度分布を示す図、第9図は、この発明によるホ
ログラム干渉縞の濃度分布を示す図、第10図
は、この発明による方法を実施するための装置の
一例を示す図、第11図は、第10図に示す装置
に用いられるNDフイルターの濃度分布を示す
図、第12図は、NDフイルター通過光の光強度
分布を示す図、第13図は、ホログラムを再生す
る装置の一例を示す図、第14図は、第13図の
平面図である。 1…ホログラム記録材料、3…物体光、5…参
照光、H…ホログラム、P…走査平面、28,3
5…NDフイルター。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ホログラムとホログラム再生照射ビームの相
    対的な位置関係を変化させ、ホログラムから回折
    により再生される走査ビームにより走査を行なう
    ホログラムスキヤナーに使用されるホログラムを
    製造する方法であつて、 光強度が干渉領域中央部から周辺部へ向けて次
    第に強くなつている2光束を物体光および参照光
    としてホログラム記録を行なうことを特徴とする
    ホログラムスキヤナー用ホログラムの製造方法。 2 特許請求の範囲第1項に於いて、 2光束の光強度分布がホログラム干渉縞の空間
    周波数に比例的に対応して強く成つていることを
    特徴とする、ホログラムスキヤナー用ホログラム
    の製造方法。 3 特許請求の範囲第1項に於いて、 2光束の光強度分布が、記録材料のMTF特性
    による再生光の光量不均一および記録コヒーレン
    ト光のガウス分布を補正した分布であることを特
    徴とする、ホログラムスキヤナー用ホログラムの
    製造方法。 4 特許請求の範囲第3項に於いて、 2光束の光強度分布の補正を、物体光および参
    照光の光路中に配備され、光軸から外側に向けて
    濃度が低くなつているNDフイルターにより行な
    うことを特徴とする、ホログラムスキヤナー用ホ
    ログラムの製造方法。
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