JPH02109086A - ホログラム焼付装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はホログラム焼付装置に関し、特にホログラム記
録材料に所定の特性を有する複数の回折格子を同時に精
度良く形成させることのできる比較的簡易な構成のホロ
グラム焼付装置に関するものである。

（従来の技術） 従来よりホログラムには種々の神類があり、その光字特
性に応じて種々の方法で作製されている。

このうち特に体積位相型ホログラムは入射光束の角度、
或いは入射光の波長に対して波長選択性が大きいことか
ら他のホログラムや光学素子では達成困難な種々な光学
的機能を発揮させることができる為、ヘットアップデイ
スプレィ装置等種々の装置に用いられている。

従来この種の、ホログラム光学素子を作製する為に記録
材料に焼付けるのに使用する光束としては、Ｓ偏光即ち
入射光束と回折光束より成る面に直交する面内で振動す
る直線偏光が用いられていた。このようなＳ偏光を用い
、かつ記録材料への２つの入射光束の強度をそろえるこ
とによりコントラストの高い干渉縞が容易に得られる為
、従来よりこの方法が多く用いられている。

しかしながらこのＳ偏光を用いて作製する方法もいくつ
か問題点があった。

第５図は２種類の体積位相型ホログラムを作成する為に
記録材料に、２種類の回折格子を記録するのに用いる従
来の焼付光学系の要部概略図である。同図においては不
図示のレーザーからの光束を複数の光束に分割し、その
うち３つの光束１０３゜１０６．１０７か記録材料５１
に同図に示す方向から入射する状態を示している。この
ときの各光束の偏光状態はＳ偏光、即ち紙面に垂直方向
に振動面を存している。このとき３つの光束１０：ｌ、
１０６，１０７のうち２つの光束の組合せにより記録材
料５１中に作り出される干渉縞を第６図（Ａ）〜（Ｃ）
に模式的に示す。同図（Ａ）は光束１０６と光束１０７
の干渉により記録材料５１の表面に略平行な回折格ｆ３
０１が作り出される。同図（Ｂ）は光束１０３と光束１
０７の干渉により透過型の回折格子３０２が作り出され
る。同図（Ｃ）は光束１０３と光束１０６の干渉により
反射型の回折格−７’−３０３か作り出される状態を示
している。

従来、これらの回折格子のうち二つ、例えば回折格／−
３０２と回折格子３０３とが必要な場合には、第６図（
Ｂ）に示す光学系で露光を行ない、その後第６図（Ｃ）
に示す光学系で露光を行い、Ｌ！＋Ｉち二１１露光を行
なう等の方法が用いられていた。

この二重露光法は記録材料への干渉縞の焼付けに要する
時間か記録材料を所定の４ｍ置に配置し、静止するのを
待つ必要があるため長時間を要すること、および各々の
光学素子が凸レンズあるいは凹レンズの性質を有してい
るときには、第１回］」の露光と第２厄目の露光の間で
蹟密な位置合わせが必要となる等の問題点を４丁してい
た。

方、第５し■に示す光学系で同時に３光束を用いて記録
材料への干渉縞の焼付を行なうと、第６図（Ａ）に示す
反射回折格子が強く記録されてしまう。この回折格子３
０１は他の必要な回折格ｆ３０２．３０３の回折効率を
低下させてしまい、かつこの方法で作製したホログラム
光学素子を表示装置に組込んで表示用として使用すると
不都合な方向に迷光を生じてしまうという問題点があっ
た。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は１つの記録材料に所定方向から２つの光束を入
射させ、反射而から生ずる反射光束により全体として３
つの光束が互いに記録材料中で干渉し全体として３つの
干渉縞が形成する際に簡易な構成により入射光束の偏光
状態を適切に設定することにより、３つの干渉縞のうち
１つの干渉縞のコントラストを低下させ、実質的に所定
の２つの干渉縞を形成させ、これに基づく回折格子（ホ
ログラム光学素子）を効率良く形成することのできる示
ロダラム焼付装置の提供を目的とする６（問題点を解決
するための手段） 光源からの光束を光分割手段で複数の光束に分割し、こ
のうち透明基板面上に設けた記録材料に該記録材料に対
し所定の側から入射させた光束ａと該記録材料に対し他
方の側から入射させた光束すと該光束すのうち該記２Ｊ
材料近傍に配設された反射而により反射した光束Ｃの３
つの光束のうち任、αに組み合わされた２つの光束を該
記録材享・１層内で互いに干渉させて干渉縞を形成させ
る際、該Ｍみ合わされた３つの光束対のうち少なくとも
１つの光束対より得られる干渉縞のコントラストが低ド
するように該光束ａと光束すあるいは光束Ｃとの偏光状
態を設定したことである。

（実Ｍ例） ７、”ｒ、　１図は本発明の第１実施例の要部概略図で
ある。

本実施例ではレーザーエからの光束１０１を光分割手段
であるビームスプリッタ−２で反射光束１０８と透過光
束１０２に分割している。このうち光束１０２はミラー
３を介した後、偏光調節光学素−ｆ２０２により紙面内
に振動する直線偏光とし顕微鏡対物レンズ４とピンホー
ル５により発散光束１０３としてガラスやプラスチック
等から成る透明基板５０面上に設けたホログラム用の記
録材料５１に光束１０４として入射させている。

尚、４９は記録材料５１の空気と接している境界面であ
る。

方、ビームスプリッタ−２を反射した光束０１０８はミ
ラー６を介した後、偏光調節光学素子２０１により紙面
に平行な面内で振動する直線偏光として顕微鏡対物レン
ズ７とピンホール８により拡大し、コリメーターレンズ
９により略平行光束１０５としてプリズム４８内に光束
１０６として入射させている。プリズム４８と透明基板
５０との間には屈折率が双方に近いインデックスマツチ
ング液の液層５２が設けられている。

光束１０６は液層５２を通過した後、透明基板５０を通
過し記録材＄４５１に入射する。そして境界面４９で全
反射し、光束１０７どなる。

ここで本実施例では記録材料５工中で光束１０６と光束
１０７の振動方向が略直交するようにし、第６図（Ａ）
に相当する双方の光束によるト渉縞が形成されないよう
にしている。

即ち、本実施例では記録材料５１中で第６図（Ｂ）に相
当する光束１０３と光束１０７との振動方向を略平行方
向とし互いに干渉させ、又同様第６図（Ｃ）に相当する
光束）０３と光束１０６との振動方向な略平行方向とし
互いに干渉させて干渉縞を形成している。これにより記
録材料５１中に同時に２つの干渉縞を一回の露光により
記録し、その後所定の処理を行い２つの体積位相型回折
格子をイ１−シたホログラム光学素子を得ている。

このように本実施例では各入射光束の偏光状態を適切に
設定することにより記録材料５１中に不要な回折格子が
形成され、該回折格子に基づく迷光が発生したり、他の
必要とする回折格子の回折効率が低ドしたりすることの
ないホログラム光学素子を高い生産効率で得ている。

尚本実施例において偏光調節光学素子２０１゜２０２は
例えば１／２波長板より構成することができ２又必要に
応じて偏光板を組合わせて構成している。又、本実施例
においては記録材料５１中で光束１０６と光束１０７と
の偏光方向な略直交させているが、これは必要な干渉縞
間隔が与えられたとき例えばレーザー１の波長を適切に
選別したり記録材Ｆ４５１の屈折率や現像条件等による
Ｊりさ変化量を調節することにより行っている。

第２図は本発明の第２実施例の一部分の概略図である。

同図では第１図の記録材料５１に相当する領域の境界面
４９近傍に入射している光束のみを示している。同図に
おいて２０２は１／２波長板、２０３は１／４波長板で
ある。

今、光束１０６を記録材料５１中で入射光束１０３と境
界面４９で形成される面に対して第３図（Ａ）に示すよ
うに４５度方向に振動する直線偏光とすると、記録材料
５１の境界面４９で全反射した光束１０７はＰ偏光とＳ
偏光間に４５度近傍に位相差が与えられ第３図ＣＢ）に
示す楕円偏光となる。

一方、境界面４９を通過した光束１０３にはこの楕円偏
光の光束１０７と干渉しないような偏光状態、即ち第３
図（Ｃ）に示す楕円偏光に調整されている。

第３図（Ｂ）　、　（（：）の楕円偏光の主軸方向を互
いに直交させて、かつ第３図（Ｂ）は左回り、第３図（
Ｃ）は右”回りの楕円偏光としている。これにより干渉
縞のコントラストを低減させている。

このようにして本実施例では、工、／２波長板２０２．
１／４波長板２０３を用いて適当な１已軸方向と楕円率
を有する楕円偏光１０３ａを作っている。

本実施例においては光束１０３と光束１０７とが互いに
干渉しないようにし、第６図（Ｂ）に示す透７Ｉ型回折
格子２０２が形成されないようにしたか、１／２波長板
２０２．１／４彼長板２０３とを適切に設定することに
より、例えば光束１０３と光束１０６とか干渉しないよ
うにし第６図（Ｃ）に示す回折格子３０３が形成されな
いようにすることもできる。

第４図は本発明の第３実施例の要部概略図である。

本実施例は不図示のレーザーからの光束を複数に分割し
、そのうちの一方の光束は１／２波長板２０１を通って
所定の偏光状態の光束となった後、顕微鏡対物レンズ７
により発散光束１０５となり、インデックスマツチング
液４６を収納した液槽の窓５５から入射する。入射した
光束は透明基板５０を透過し記録材料５１を透過した後
、窓５５ａ上の反射面４９ａに入射する。

ここで反射面４９ａは、誘電体多層膜や金属膜以外に種
々の偏光反射特性を持たせている。例えば１／４波長板
２０３と反射面４９ａを入射する円偏光を、そのまま反
対向きの円偏光として反射する反射膜とを組合わせた反
射面とすると反射面４９ａに入射する直線偏光は、これ
と直交した直線偏光となって反射され、両者の間には干
渉縞が生じない。これに対し光束１０３が記録材料内で
通５な方向に振動する直線偏光であるとすると、それぞ
れの直線偏光と干渉し、干渉縞が作り出される。又同社
に円偏光や楕円偏光であっても互いに直交する方向に振
動する直線偏光とそれぞれと干渉し干渉縞な生じる。

これらの調整は１／２波長板２０２と１／４波長板２０
３とを面内回転して調整すれば良い。

本実施例においては偏光状態を変換する特性な存する反
射面４９ａが独立に設けられていることから反射前後で
の偏光状態の選択の自由度が大きく、例えば直線偏光を
これと所定の角度をなす直線偏光にして反射する特性や
君回り円偏光をそのまま７７回り円偏光で反射する特性
等も与えることか可能となる。

又、図示のように反射面を記録材料５１に対して斜設す
ることができることから、作られる干渉縞を（ＬＱの方
向に設定することも可能であり、凸ｕＴｊ鏡、凹面鏡副
極々の光学特性を持たせることもＴ＋ｆ能となる。

（発明の効果） 以上のように本発明によればホログラム川の記録材料に
偏光：Ａ節光学素子を利用して所定の偏光特性を打した
３つの光束を入射させることにより、従来より２回の露
光により作製していたのを１回の露光で所定の光学特性
を存した２つの体！ｔ”を位相型回折格子を同時に効率
良く形成することができるホログラム焼付装置を達成す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例の要部概略図、第２図、第
４図は各々本発明の第２．　′ｄｒ、３実施例の一部分
の概略図、第３図は第２図の実施例における丼光束の偏
光状態を示す説明図、第５図は従来の示ログラム焼付装
置の一部分の説明図、第６図は第５図において３つの干
渉縞が形成される状態を示す説明図である。 図中、１はレーザー、２はビームスプリッタ−１３，６
はミラー、２０１，２０２．２０３は偏光調節光学素子
、４．７は顕微鏡対物レンズ、９はコリメーターレンズ
、４８はプリズム、５０は透明基板、５２は液層、５１
は記録材料、４９は境界面、４ｂはインデックスマツチ
ング液である。 特許出願人　　キャノン株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）光源からの光束を光分割手段で複数の光束に分割
   し、このうち透明基板面上に設けた記録材料に該記録材
   料に対して所定の側から入射させた光束ａと該記録材料
   に他方の側から入射させた光束ｂと該光束ｂのうち該記
   録材料近傍に配設された反射面により反射した光束ｃの
   ３つの光束のうち任意に組み合わされた２つの光束を該
   記録材料層内で互いに干渉させて干渉縞を形成させる際
   、該組み合わされた３つの光束対のうち少なくとも１つ
   の光束対より得られる干渉縞のコントラストが低下する
   ように該光束ａと光束ｂおよび光束ｃとの偏光状態を設
   定したことを特徴とするホログラム焼付装置。