JPH02228686A - 熱可塑性樹脂によるホログラム製作装置 - 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〕 この発明は、物体の微小振動や変形を測定するために撮
影されるホログラムの製作技術であって、感光材料に熱
可塑性樹脂を用いたホログラム製作装置に関する。

〔従来の技術〕

ホログラムを裏作するための乾板に熱可塑性樹脂（サー
モプラスチック）を用いたサーモプラスチック乾板の構
造を第５図に示す、このサーモプラスチック乾板ｌＯは
、ガラス基板１２上に透明電導膜（ネサ膜）層１４．光
半導体層１６．熱可塑性樹脂（サーモプラスチック）層
１８を順次塗布し、ネサ膜層１４の両端部に電極２０を
配設しである。

このような乾板ＩＯを用いてホログラムを製作するには
、被写体となる物体にレーザ光を照射し該物体から反射
した物体光と、直接適宜な角度をもって乾板ｌＯを照射
する参照光とを干渉させて行う。

ホログラムを製作する工程の概略を、第６図に従って説
明する。なお、第６図に示す工程は逐次法といわれてい
る方法のものである。同図（ａ）に示すように、コロト
ロン２２を熱可塑性樹脂層１８上に走査させて該熱可塑
性樹脂層１８を正電荷にネサ膜層１４を負電荷に帯電さ
せる。この乾板１０に、同図（ｂ）に示すように物体光
２４と参照光２６を照射して干渉させる。この干渉光が
乾板１０に照射された場合に、光半導体層１６は眩光が
照射された部分が導通することなり、同図（ｂ）に示す
ように、負電荷が光半導体層１６に移動して潜像が作成
される。

そして、同図（ｃ）に示すように再びコロトロン２２で
走査して帯電させたのち、同図（ｄ）に示すようにネサ
膜層１４に通電する。この通電によりネサ膜層１４が発
熱して、熱可塑性樹脂層１８を加熱することになる。上
述のように光が照射された部分の光半導体層１６には負
電荷が存し、この熱可塑性樹脂層１８を挾んで正電荷と
負電荷が位置することになる。このため、これらの電荷
が引き合うことになり、この引き合う力によって同図（
ｄ）に示すように、熱可塑性樹脂層１８の表面に凹凸パ
ターンが形成されてホログラムとなる。

良好なホログラムであるためには、該ホログラムの回折
効率が高いことが望ましいが、回折効率はサーモプラス
チック表面の凹凸量（加熱現像量）と所定の関係があり
、加熱現像量が少なくても多くても回折効率が低くなっ
てしまう、すなわち。

熱可塑性樹脂１８の加熱温度が低い場合にはサーモプラ
スチック表面の凹凸が十分に得られず、また高すぎる場
合にもサーモプラスチックが軟化しすぎるために表面張
力により再び凹凸が減少してしまう、加熱温度はネサ膜
層１４に流す電流の大きさや通電時間に依存するから、
高い回折効率となったときに通電を停止する必要がある
。

従来は、良好な回折効率の時点を捉えるために、第７図
に示すような方法によっていた。この方法は、作業者が
被写体である物体２８を視認しながら。

サーモプラスチック乾板１０に照射された参照光２６の
回折光２を作業者が目視し、この回折光２が最も明るく
なった時点を捉えて上記通電を停止するようにしたもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の目視による方法では回折光２が最
も明るくなった時点を捉えることが、はなはだ困難であ
り５作業の熟練を必要としている。

したがって、ホログラムの製作に相当な時間を要すると
ともに、製作されたホログラムにバラツキが生じやすい
。

また、物体２８を確認しながら回折光２を目視している
ため、第７図に示すように物体２８と乾板１０とを通る
直線上に作業者が位置することになる。

この直線上にはテレビカメラなどを設置して物体２８を
撮影しなからホ、ログラムを製作することが望まれるが
、作業者が位置しているためにテレビカメラなどを設置
することができない。

ところで、ホログラムを製作する際に、サーモプラスチ
ック乾板１０上にはフロストまたはフロスト・ノイズと
呼ばれる白濁の霧状固形物が生じることが知られている
。また、このフロストの強度と、前述した回折効率のピ
ークとはほぼ完全に一致することも知られている。

そこで、この発明は、上記フロストが生じることに着目
して、作業者に熟練を要することなく高い回折効率の時
点を捕捉して、精度が高く良好なホログラムを製作でき
る熱可塑性樹脂によるホログラム製作装置を提供するこ
とを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、この発明に係るホログラム
製作装置は、感光材料に熱可塑性樹脂が用いられた乾板
に物体光と参照光を照射して干渉させるとともに、該熱
可塑性樹脂を加熱することにより該熱可塑性樹脂の表面
に凹凸バタ、−ンを形成して製作するホログラムの製作
装置において、適宜な光源によって製作過程におけるホ
ログラムを照射し、製作過程において生じるフロストに
より上記光源から発せられた光の散乱光を検出する受光
素子を上記乾板の近傍に設け、該受光素子によって得ら
れたフロスト散乱光の強度が最大に達したことを検出し
て前記熱可塑性樹脂の加熱を停止するようにしたことを
特徴としている。

〔作　用〕

前述のように、フロストの強度が最大となるときと回折
効率が最高となるときはほぼ完全に一致している。フロ
ストの強度が最大となれば、上記光源から発せられた光
のフロスト散乱光は最も明るくなるから、上記受光素子
の出力によって上記熱可塑性樹脂の加熱を停止すれば回
折効率がほぼ最高となったホログラムを製作することが
できる。

なお、上記光源にはホログラムの製作に供せられる上記
参照光を用いることもでき、あるいは別個に該光源を設
けたものでも構わない。

〔実施例〕

以下、第１図ないし第４図に示した実施例に基づいて、
この発明に係るホログラム製作装置を具体的に説明する
。

第２図はホログラムを製作するための光学系の概略を示
すもので、レーザ装置３０から発せられたレーザ光線の
光路３２上に第１反射鏡３４が設けられており、この第
１反射鏡３４により光路３２が折曲される。この折曲さ
れた光路３２上にはハーフミラ−３６が設けられており
、レーザ光線は、このハーフミラ−３６によって反射さ
れて第１光路３８を進むものと、このハーフミラ−３６
を透過して第２光路４０を進むものとに分岐される。

第１光路３８は反射鏡４２．４４によって反射され、発
散レンズ４６を通過する。この発散レンズ４６を通過し
たレーザ光線は、適宜に発散されてサーモプラスチック
乾板１０を直接照射する参照光２６となる。

第２光路４０上には球面鏡４８が設けられており、第２
光路４０を進むレーザ光線はこの球面鏡４８で反射、発
散されて被写体である物体２８を照射する。

この物体２８によって反射されてサーモプラスチック乾
板１０へ向かう光が物体光２４となる。

そして第１図および第２図に示すように、サーモプラス
チック乾板１０の側方には受光素子としてのフォトダイ
オード５０または５２の少なくともいずれか一方が配設
される。フォトダイオード５０はサーモプラスチック乾
板１０を透過して散乱する透過散乱光を検出するもので
、フォトダイオード５２はフロストの表面からの反射散
乱光を検出するものである。なお、フォトダイオード５
０によって検出される散乱光の光源には前記参照光２６
が用いられている。

第１図はフォトダイオード５０によって検出される散乱
光の明るさを測定するための回路の概略を示し、フォト
ダイオード５０にはアンプ５４を介してＡ／Ｄ変換器５
６が接続され、その出力がＣＰＵ５８に入力される。サ
ーモプラスチック乾板１０のネサ膜層１４に通電する前
記電極２０の一方は交流電源６０に接続され、他方はメ
インスイッチ６２を介して交流電源６０に接続されてい
る。そして、上記ＣＰＵ５８の出力ポートがメインスイ
ッチ６２に接続されて、その出力信号によりメインスイ
ッチ６２がＯＮ−ＯＦＦされる。

前述したように、ホログラムを製作するとフロストが生
じるが、上記フォトダイオード５０により検出される散
乱光は、参照光２６がこのフロストによって散乱したも
のである。このフロスト散乱光と回折効率との関係は、
一般に第４図に示す関係にあることが知られている。同
図は横軸にネサ膜層１４の加熱温度を表し、縦軸に光強
度を表したものであり、実線でフロスト散乱光の光強度
を、破線で一次回折光の光強度をそれぞれ示している。

横軸の最適温度は一次回折光の光強度が最高となるよう
な、前述のサーモプラスチック表面の最大凹凸パターン
を得るためにネサ膜Ｍ１４を加熱する温度であり、この
最適温度時に一次回折光の光強度が最高となるとともに
、フロスト散乱光の強度（明るさ）が最大となる。フロ
スト散乱光と一次回折光の光強度の温度による変化を比
較すると。

フロスト散乱光の方が最大強度に達するまでの変化が急
激であり、−次回折光の光強度の変化は緩やかであるこ
とがわかる。この現象に着目して。

本実施例はフロスト散乱光の光強度を測定している。

以上により構成したこの発明に係るホログラム製作装置
の動作を、第３図に示すフローチャートに従って説明す
る。なお、ホログラムの製作は前述した逐次法により行
われる。また、前述したようにフロスト散乱光の強度が
最大となる最適温度の近くまでは、予備加熱を行って極
力短時間でホログラムを製作できるようにしである。

ステップ３０１で当該ホログラムを製作する環境を測定
すべく、室温を測定する。また、サーモプラスチック乾
板１０のナンバーを当該ホログラム製作製室に設けられ
たキーなどを操作して入力する（ステップ３０２　）　
、この乾板１０のナンバーは例えば製造番号などを表示
する連続ナンバーなどであって、現像に供される乾板１
０に関するデータがフロッピーディスクなどに予め登録
されており、この連続番号が入力されることによって乾
板１０の抵抗値などが読み出される（ステップ３０３　
）　、そして、上記室温と乾板１０の抵抗値とから、熱
可塑性樹脂層１８を適宜に加熱するためのネサ膜層１４
に通電する時間のおおよそを算出する（ステップ３０４
）、そして、レーザ装置のシャッターが開いている場合
にはこれを閉じて物体光２４および参照光２６がサーモ
プラスチック乾板１０を照射しないようにする（ステッ
プ３０５　）　。

そして、ステップ３０６で潜像の作成が行われる。

これは、前述したようにコロトロン２２を走査してサー
モプラスチック乾板１０に初期帯電を行い（第６図（ａ
））、上記閉じているシャッターを開いて被写体である
物体２８にレーザ光線を照射して物体光２４を得るとと
もに、該物体光２４と参照光２６とをサーモプラスチッ
ク乾板１０に照射して露光を行うものである（第６図（
ｂ））、さらに、露光が終了したならば上記間いたシャ
ッターを閉じた後、第６図（ｃ）に示すように、再びコ
ロトロン２２を走査して後帯電を行う作業が含まれる。

このように、潜像が形成されたならばステップ３０４で
得られた通電時間に相当する時間ネサ膜層１４への通電
を行い、これによって熱可塑性樹脂層１８を予備加熱す
る（ステップ３０７）。この予備加熱によって熱可塑性
樹脂層１８の表面に凹凸パターンが形成され始め、フロ
スト散乱光が最大となる時点の手前で予備加熱が終了す
る。すなわち、第４図のグラフにおいて、最適温度より
も１度程度低い温度で予備加熱が終了される。

次にステップ３０８で、図示しない参照光２６用のシャ
ッターを開いて、該参照光２６でサーモプラスチック乾
板１０を照射する。この参照光２６用シヤツターは、例
えば第２図における発散レンズ４６に付属して設けるこ
となどによって構成される。そして、散乱光強度の初期
値Ｌ０を設定したのち（ステップ３０９　）　、ステッ
プ３１０に進む、この初期値り、はフロスト散乱光の強
度が最大となる値よりも適宜に小さいものを選択して設
定する。

そして、参照光２６を照射することによって得られるフ
ロスト散乱光の強度Ｌ工をフォトダイオード５０によっ
て検出しくステップ３１０　）　、上記初期値り、とこ
の散乱光強度Ｌ１との大きさを比較する（ステップ３１
１　）　、上記初期値Ｌ０が十分に小さいものであれば
、ステップ３１１の判定はＮｏとなるから、ステップ３
１２によって該初期値し、を上記得られた散乱光強度り
、に置換する。そして。

ネサ膜層１４に通電してサーモプラスチック乾板１０を
０．１　秒間加熱したのち、再びステップ３１０に戻っ
て散乱光強度Ｌ工を測定して、この散乱光強度Ｌ１と上
記上記ステップ３１２で置換された散乱光強度り、との
大きさを比較する（ステップ３１１）。

この判定がＮｏであれば、再びステップ３１２、ステッ
プ３１３の処理を行って散乱光強度Ｌ１を測定し、前回
測定された散乱光強度Ｌ０の大きさと比較される。ステ
ップ３１１の判定結果がＹＥＳとなる場合は、サーモプ
ラスチック乾板１０を０．１　秒間加熱したのちに測定
された散乱光強度Ｌ０が、加熱前に測定された散乱光強
度Ｌ０以下となる場合である。すなわち、散乱光強度を
測定した結果。

徐々に上昇している散乱光強度が下降を開始したことを
意味するもので、第４図に示すように散乱光強度が最大
となる時点を僅かに通過した状態である。このため、は
ぼ良好なホログラムが得られる温度までサーモプラスチ
ック乾板１０が加熱されたことになり、以後加熱するこ
となくステップ３１４でホログラムの製作を終了する。

これにより、熱可塑性樹脂層１８の表面に凹凸パターン
が形成されてホログラムが完成される。

以上説明した実施例では、フロスト散乱光の強度を測定
するための光源に参照光２６を利用したものを説明した
が、該参照光２６とは別個にフロスト散乱光を発生させ
る光源を設けたものであっても構わない、また、前述し
たようにフロスト散乱光の測定は、透過散乱光あるいは
反射散乱光のいずれで行っても構わない。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明に係るホログラム製作装
置によれば、フロスト散乱光の強度をフォトダイオード
など受光素子で検出して最大強度となった時点でネサ膜
層への通電を停止して熱可塑性樹脂の加熱を停止する構
成としたから、回折効率の高い時点を捉えてホログラム
を製作できる。

また、受光素子によりて電気的にフロスト散乱光の明る
さを検出するようにしたので、目視の場合のように作業
者に熟練を要することなく、バラツキのない良好なホロ
グラムを製作できる。

しかも、回折効率の変化が急激なフロスト散乱光を検出
するから、従来のように回折光を検出するものに比べて
、回折効率が高くなった時点を容易に捉えられる。

加えて、被写体である物体とサーモプラスチック乾板と
を通る直線上に受光素子を配する必要がないから、上記
直線上にテレビカメラなどを設置してモニターしながら
ホログラムの製作を行える。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の好ましい実施例を示すもので、第１図
はこのホログラム製作装置の概略の回路図である。第２
図は、ホログラム製作の光学系を説明するための原理図
である。第３図は、ホログラムの製作手順を説明するた
めのフローチャートである８第４図は、フロスト散乱光
と回折効率との関係を示すグラフである。 第５図は、サーモプラスチック乾板の構造図である。第
６図は、サーモプラスチック乾板を用いて逐次法により
ホログラムを製作する過程を説明するための工程図であ
る。 第７図は従来のホログラム製作において１回折効率の高
い時点を捉えるための原理を説明する図である。 １０・・・サーモプラスチック乾板 １２・・・ガラス基板　　　　１４・・・ネサ膜層１６
・・・光半導体漕 １８・・・熱可塑性樹脂層（サーモプラスチックＮ）２
０・・・電極　　　　　　　２４・・・物体光２６・・
・参照光（光源）２８・・・物体５０．５２・・・フォ
トダイオード ５８・・・ＣＰ　Ｕ　　　　　　　６０・・・交流電源
６２・・・メインスイッチ 第　１　図 一１曵 ＋１ａ ＋２ □　１１゜ ｇＰＪ　　任 口 （Ｃ） 第 区 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 感光材料に熱可塑性樹脂が用いられた乾板に物体光と参
   照光を照射して干渉させるとともに、該熱可塑性樹脂を
   加熱することにより該熱可塑性樹脂の表面に凹凸パター
   ンを形成して製作するホログラムの製作装置において、 適宜な光源によって製作過程におけるホログラムを照射
   し、製作過程において生じるフロストにより上記光源か
   ら発せられた光の散乱光を検出する受光素子を上記乾板
   の近傍に設け、該受光素子によって得られたフロスト散
   乱光の強度が最大に達したことを検出して前記熱可塑性
   樹脂の加熱を停止するようにしたことを特徴とする熱可
   塑性樹脂によるホログラム製作装置。