JPH0220992B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 この発明は光学システム、詳細にいえばホログ
ラフ・デイスクを複写する装置に関するものであ
る。

Ｂ 従来技術 公知の型式のオプテイカル・スキヤナはビーム
偏向要素として、回転ホログラフ・デイスクを使
用している。このデイスクは円形のガラス基板を
含んでおり、この基板はビームを偏向する独立し
た、ほぼ扇形の領域すなわちフアセツト（facet）
に分割された環状の薄膜を支承している。こ薄膜
はハロゲン化銀乳剤または重クロム酸化ゼラチン
などの感光材料を露光し、現像したものである。
環内の各フアセツトのオリジナルは、公知の軸外
れホログラフ手法を使用して露光される。これら
の手法によれば、基準ビームおよびオブジエク
ト・ビームという、コヒーレント光の２つのビー
ムが、未露光の感光材料に送られる。重なつたビ
ームは感光材料層に、光学的な干渉パターンを作
成する。これらの干渉パターンは、用いられてい
る特定の感光材料に適した従来手法を使用して材
料を現像することによつて、定着される。材料を
次いで、最初の基準ビームの共役である再構成ビ
ームによつて照射した場合、薄膜は再構成ビーム
の一部を偏向または屈曲し、最初のオブジエク
ト・ビームの共役ビームをもたらす。

この明細書の説明において、光のビームの共役
とは以下のように定義される。共役ビームのすべ
ての光線は、最初のビームの光線と対向してい
る。すなわち、最初のビームの光線が単一の点か
ら発散した場合、このビームの共役の光線は反対
方向へ進み、同じ点に収束する。

薄膜を再構成ビームに関して移動させた場合、
オブジエクト・ビームの共役は弧を描くことにな
る。共役ビームが通る特定の経路は、当初のフア
セツトの露出時における最初の基準ビームと最初
のオブジエクト・ビームの相対配向の関数であ
る。最初の基準ビームと最初のオブジエクト・ビ
ームの異なる角度と、配向を使用することによ
り、異なる経路を通る再構成されたオブジエク
ト・ビームを異なるフアセツトで発生させること
ができる。ビーム・フオールデイング・ミラーの
アレイを再構成されたオブジエクト・ビームの経
路に置き、オブジエクト・ビームの方向を複雑な
全方向スキヤン・パターンに向けることができ
る。

上述の型式の多重フアセツト・ホログラフ・デ
イスクは、感光材料の独立した、大きめのシート
を露光し、これらのシートを別々に現像すること
によつて作成される。希望する大きさおよび形状
の独立したフアセツトをシートから切り取り、適
切な接着材によつて透明なガラス基板に接着でき
る。

各フアセツト用の感光材料の別々のシートを
個々に露光し、フアセツトを正確な寸法に切断
し、フアセツトを透明なガラス基板上の適正な位
置に配置し、フアセツトをこの基板に接着する工
程は、時間がかかる、労働集約的なものであつ
て、エラーが発生しやすいものであることは明ら
かである。これらの要因はこの「切り貼り」形式
のデイスク製造を、きわめてデイスクの数量が限
定されているとき以外には不適切なものとする。
上述の「切り貼り」法で作成されたデイスクが使
用されるのは、通常、マスタ・デイスクとしてだ
けである。

大量のホログラフ・デイスクを提供するため
に、マスタ・デイスク自体がステツプ・アンド・
リピート法と呼ばれることのある、多段階複写法
中使用される。ステツプ・アンド・リピート法に
おいて、感光材料の環状の薄膜（ターゲツト・デ
イスク）がマスタ・デイスクの薄膜と向い合せに
配置される。ひとつのフアセツト以外の、マス
タ・デイスク上のすべてのフアセツトは、周囲の
光からマスクされる。マスクされていないフアセ
ツトは、マスタ・デイスクにフアセツトを作成す
る際に最初に使用された基準ビームと同じ角度
で、マスタ・デイスクの表面に送られた平行基準
ビームを使用して照射される。この基準ビームが
露光されたフアセツトを介して、マスタ・デイス
クに伝送された場合、露光されたフアセツトはビ
ームを基本的に基準ビームの延長である０次の成
分と、最初のオブジエクト・ビームの経路を通る
１次の成分とに分離する。ビームの０次および１
次の成分はこれまで現像されていない薄膜と干渉
し、ターゲツト・フイルムに干渉パターンを形成
する。干渉パターンが形成されるターゲツト・フ
イルムの面積は、マスタ・デイスク上のマスクさ
れていないフアセツトの面積に対応している。

これらの工程を使用してターゲツト・デイスク
にフアセツトが生成されると、露光された部分が
光に対してマスクされ、マスタ・デイスク上の他
のフアセツトがマスクされなくなる。この次のフ
アセツトに記録された干渉パターンは、この次の
フアセツトを生成するために最初に使用された基
準ビームと同じ配向を有する基準ビームを使用し
て、ターゲツト・フイルムに複写される。

これらの工程は各フアセツトの干渉パターンが
ターゲツト・フイルムに複写されるまで、マス
タ・デイスクの各フアセツトごとに繰り返され
る。この時点で、ターゲツト・フイルムが単一の
処理操作で現像される。

Ｃ 発明が解決しようとする問題点 この「ステツプ・アンド・リピート」法は大量
のホログラフ・デイスクを製造するのに、切り貼
り法よりもすぐれたものであるが、依然欠点を有
している。各フアセツトを別個の操作で露光しな
ければならず、マスクされているフアセツト領域
を露光操作のたびに変更しなければならず、かつ
基準ビームの配向を以降の露光操作の際に変更し
なければならないことがあるので、ステツプ・ア
ンド・リピート法には、かなりの時間がかかる。
これらの操作はすべて、人間の操作員、あるいは
このような操作を行なうことができる高度に自動
化されたシステムの介入を必要とする。自動シス
テムの開発費は、この代替策の魅力を減じるもの
である。

この発明は、多重フアセツト・ホログラフ・デ
イスクを一工程で複写することのできる装置を提
供することを目的とする。

Ｄ 問題点を解決するための手段 この発明による装置は多数の平行基準ビームを
同時に生成することのできる透光材料から成る第
１層と、透光材料から成る第２の隣接層とを有す
るソース・デイスクを含んでいる。第２の層は複
写または模写される多重フアセツト・ホログラ
フ・デイスクから成つている。この発明による装
置はさらに、ソース・デイスクの回転軸から垂直
方向にずれた位置に配置されたコヒーレント光源
を含んでいる。この光源は上記垂直方向に対して
所定角度をなす方向からコヒーレント光によつ
て、ソース・デイスクの第１層の大部分または全
部を照射する。さらに、この発明による装置は、
ソース・デイスクの第２の層に隣接した未露光の
感光材料の第３層を有するターゲツト・デイスク
の位置決めを行なうための手段を含んでいる。コ
ヒーレント光源を付勢した場合、ターゲツト・デ
イスク上に生成される像は、ソース・デイスクの
第１層によつて生成される複数の基準ビームによ
つて照射されるソース・デイスクの第２層の部分
を模写する。

Ｅ 実施例 図面中、第２図は材料の薄膜１４を支承してい
る環状ガラス基板１２を含む多重フアセツト・ホ
ログラフ・デイスク１０の部分上面図である。薄
膜はフアセツト１６などの複数個の扇状フアセツ
トに分割されているが、これらは公知の軸外れホ
ログラフ手法によつて生成されたものである。実
際に存在するフアセツトのうち僅かなものだけが
示されている。実際には、フアセツトは薄膜の全
環状領域を占めるものである。デイスク１０はデ
イスクのハブ部分１７の中心部と整合した出力軸
を有する電気モータ（図示せず）によつて、直接
駆動されることが好ましい。

第２図に示したデイスクの構造はそれ自体がこ
の発明の一部となるものではないのでここでは、
詳細に説明しない。このようなデイスクの詳細
は、米国特許第4415224号に記載されている。

第１図はこの発明による装置を示す部分概略図
である。この装置はソース・デイスク１８を含ん
でいるが、このデイスクは実際には後述するよう
に、薄膜の２つの異なる層を重ね合せたものであ
る。第１の層は複数の基準ビームを同時に発生す
ることのできる基準ビーム発生層であり、第２の
層は複写されるフアセツトを含んでいる。ターゲ
ツト・デイスク２０は共通軸２２上で、ソース・
デイスク１８と整合している。装置はさらに、ソ
ース・デイスク１８の上面の全部または大部分を
コヒーレント光によつて照射することのできる光
源２４を含んでいる。好ましい実施例において、
光源２４は光線２６で表わされる円錐形光ビーム
を生成するが、このビームは光源２４によつて発
生する光を、ソース・デイスクの表面の環状領域
に限定する。軸２２に沿つて見た場合、光のパタ
ーンは環状の断面を有することになる。

上述のように、ソース・デイスク１８は２つの
薄膜層を重ね合せたものである。層は両方とも、
同一のパターンのフアセツトを有している。２つ
の層内のフアセツトは、しかしながら、異なる目
的に役立つものである。第１、すなわち上部層内
のフアセツトはそれぞれの基準ビームがフアセツ
トの表面に関して所定の角度を有している、複数
の基準ビームを同時に発生させるたせめに使用さ
れる。

第１層内の各フアセツトは感光材料を、軸外れ
手法を使用してコヒーレント光の２つの重なり合
つたビームにより露光することによつて作成され
る。第３図はこのことを、特定のフアセツトにつ
いて示したものである。ソース・デイスクの第１
層は、ガラス基板３０の下面に接着された薄膜２
８である。上述の型式のステツプ・アンド・リピ
ート法を使用して、薄膜２８内の各フアセツトを
露光することができる。軸２２上の点３４から発
したように見える基準ビーム３２は、特定のフア
セツト領域の薄膜２８に送られる。平行オブジエ
クト・ビーム３６が薄膜２８に送られ、選択され
たフアセツト領域において基準ビーム３２と重な
る。薄膜２８の任意のフアセツト領域を基準ビー
ムおよびオブジエクト・ビームにより露光するこ
とができるが、他のすべてのフアセツトは光に対
してマスクされる。各フアセツトについて、基準
ビーム３２は軸２２の同じ点３４から発したよう
に見える。しかしながら、オブジエクト・ビーム
は薄膜の表面に関して異なる角度で、薄膜２８に
送られる。薄膜２８が完全に露光され、現像され
た場合、点３４で発生する再構成ビームによる所
定のフアセツト領域の照射はビーム３８をもたら
し、このビームは最初のオブジエエクト・ビーム
３６と同じ経路に沿つて送られる。ビーム３８は
一工程複写法で使用することのできる基準ビーム
として役立つ。

第３図には示されていないが、再構成ビームで
フアセツト領域を照射することにより、ビーム３
８によつて表わされる１次ビームと、点３４から
発した再構成ビームの延長部であるＯ次ビーム
（図示せず）の両方が発生する。薄膜２８の効率
を最大限のものとするように、すなわちＯ次のビ
ームに対して１次のビームをできるだけ強くする
ように、薄膜すなわち第１層２８を露光して現像
する工程を公知の薄膜処理方法によつて制御す
る。

ソース・デイスク１８の第２の薄膜層４４は複
写されるホログラフ・デイスクを含んでいる。従
来の軸外れホログラフ手法、およびある種の上述
の切り貼り法を使用して、この層を作成すること
ができる。

第４図はガラス基板４６に接着された第２の層
４４のフアセツトのひとつを最初に露光するため
に使用される光のビームを示すものである。この
発明の好ましい実施例において、オブジエクト・
ビームはみかけの点光源４５を有する発散ビーム
４０であり、一方、基準ビームは薄膜層４４の限
定されたフアセツト領域においてオブジエクト・
ビームと重なる平行ビーム４３である。薄膜４４
の表面に対するオブジエクト・ビーム４０と基準
ビーム４３の角度は、薄膜４４を後で平行再構成
ビーム４２によつて照射した場合に、オブジエク
ト・ビーム４０の再構成された共役ビームが通る
経路を決定する。再構成された共役ビームは、デ
イスクから発し、点４５に集まるように見えるも
のである。

重要な留意点は、所定のフアセツトについて、
第２の層４４のデイスクのフアセツトを露光する
のに使用される基準ビーム４３の配向が、第１層
の対応するフアセツトを露光するのに使用される
オブジエクト・ビーム３６の配向と同じであると
いうことである。この理由を第５図を参照して説
明する。第５図はソース・デイスク１８およびタ
ーゲツト・デイスク２０を実際の複写操作を行な
うために配置した場合の、これら両デイスクの限
定された領域を示すものである。第５図はソー
ス・デイスク１８が実際にはサンドイツチ構造の
ものであつて、基準ビーム発生第１層２８と第２
層４４が好ましくは屈折率整合接着剤の間挿薄膜
５０によつて、向い合せに配置されていることを
示している。屈折率整合接着剤は、層２８と４４
の間の界面における反射損を少なくする。ターゲ
ツト・デイスク２０はガラス基板５２を含んでお
り、この基板は感光材料の未露光の層５４を支承
している。未露光材料の薄膜５４は、好ましくは
反射損を減少させるための屈折率整合流体の層５
６によつて、ソース・デイスク１８の底面に隣接
して配置されている。

実際の複写工程において、ソース・デイスク１
８は、デイスク１８の軸から発するように見える
コヒーレント光ビーム５８によつて照射される。
ビーム５８の光線がデイスク１８の薄膜層２８に
当つた場合、薄膜層２８の各フアセツト領域は入
射光エネルギーの大部分を分散し、ソース・デイ
スク１８の層４４に入射する複数の基準ビームを
形成する。ビーム５８の光エネルギーの大部分は
矢印６０で示される経路に沿つて、薄膜４４へ送
られる。薄膜４４は軸６０に沿つて進む０次のビ
ーム、および薄膜４４に特定のフアセツト領域を
作成する際に用いられる光学的形状によつて軸と
整合される１次のビーム（図示せず）を発生す
る。０次のビームおよび１次のビームは重なり合
い、ターゲツト・デイスクの薄膜層５４で干渉
し、所定のフアセツト領域に干渉パターンをもた
らす。ターゲツト・デイスクのあらゆるフアセツ
トを同時に露光することができるが、これは複数
の基準ビームが同時に発生するからである。

一ステツプ露光工程ののち、ターゲツト・デイ
スク２０を周知の手法を使用して現像することが
できる。その後、ソース・デイスクを作成する際
に使用されたオブジエクト・ビーム４２の共役ビ
ームの入射角度で、薄膜５４の表面に入射する平
行再構成ビームによつてターゲツト・デイスク２
０を照射すると、ソース・デイスクを作成する際
に使用された基準ビーム４０の共役ビームである
走査線６２が発生する。第５図に示すように、発
生したビーム６２は拡散ビームであることが好ま
しい。

光源２４によつてもたらされる円錐ビームを、
さまざまな光学素子を使用して発生させることが
できる。第６図，第７図および第８図は、３種類
の適する素子を示すものである。第６図におい
て、周知のレーザによつてもたらされる平行レー
ザ・ビーム６４は、周知のビーム拡大器６６に送
られ、この拡大器はレーザ・ビームの平行度を維
持しながら、その直径を増加させる。拡大された
ビーム６８は円錐プリズム７０に送られる。この
プリズムは三角形に見えるが、３次元的に見た場
合、実際には円錐形である。プリズム７０は拡大
されたビーム６８の光エネルギーを屈折させ、光
線７２で表わされる光の円錐を形成する。

第７図は他の型式の円錐素子を開示したもので
ある。第７図において、当初のレーザ・ビーム６
４ａ、ビーム拡大器６６ａ、拡大されたビーム６
８ａおよび円錐光線７２ａは、第６図において対
応する番号の付けられた素子と同一のものとす
る。異なつている唯一の素子は円錐プリズム７４
である。プリズム７４は逆円錐面７６ａを有して
おり、これは素子７０の正常な円錐面と光学的に
等価なものである。

第８図は他の実施例を示すものであつて、この
実施例においては、光のビームおよびビーム拡大
器は第６図および第７図に示したものと同一であ
るとする。この同一性は対応する素子に対するも
のと同一の番号付け方式を使用するが、ただし各
番号に接尾辞ｂを付けることによつて、示されて
いる。第８図において、円錐形反射器７６ｂが円
錐形の光のパターン７２Ｂを発生するために使用
されている。

この発明の好ましい実施例と考えられるものを
説明してきたが、当技術分野の技術者が上記の技
術的説明によつてこの発明を理解すれば、これら
の実施例の変更形および改変形が、当技術分野の
技術者に想起されよう。たとえば、説明は一工程
複写法を考えたものであるが、この方法を２ない
し３段階でデイスクを複写するために使用すれ
ば、ほとんどの利点を実現することが完全に可能
であるが、これは複写段階の数がフアセツトごと
の複写法で必要とされている工程の数よりもはる
かに少ないからである。

Ｆ 発明の効果 この発明によれば、多重フアセツト・ホログラ
フ・デイスクを単一工程で複写できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明による一工程複写装置を示
す概略構成図である。第２図は、この発明により
単一工程で模写することのできる型式のホログラ
フ・デイスクを示す部分上面図である。第３図
は、ソース・デイスクの第１層にフアセツトのひ
とつを作成する際に使用される基準ビームおよび
オブジエクト・ビームの特定の配向を示す説明図
である。第４図は、複写される多重フアセツト・
ホログラフ・デイスク、すなわちソース・デイス
クの第２層にフアセツトのひとつを作成する際に
使用される基準ビームおよびオブジエクト・ビー
ムの特定の配向を示す説明図である。第５図は、
複写工程中にターゲツト・デイスクに隣接するソ
ース・デイスクを示す端面図である。第６図，第
７図および第８図は、複写工程中に用いるのが好
ましい円錐光ビームを発生することのできる、さ
まざまな型式の円錐要素を示す図である。 １０……多重フアセツト・ホログラフ・デイス
ク、１６……フアセツト、１８……ソース・デイ
スク、２０……ターゲツト・デイスク、２４……
光源、２８……薄膜、４４……薄膜層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のフアセツトを有するホログラフ・デイ
   スクを複写する装置であつて、 同時に複数の平行な基準ビームを発生すること
   ができる光透過性の現像済感光材から成る第１層
   と、この第１層に隣接した光透過性の現像済感光
   材から成り複写されるべきホログラフ・デイスク
   を構成する第２層とを有するソース・デイスク
   と、 前記ソース・デイスクの前記第１層をコヒーレ
   ント光で照射できる光源と、 前記ソース・デイスクの前記第２層に隣接した
   未露光感光材から成る第３層を位置決めする手段
   と を具備するホログラフ・デイスク複写装置。