JPH028284B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はブレーズド格子のホログラフイツク
な製作方法に関するものである。レーザ装置の信
頼性が向上するにつれて、レーザビーム走査が図
形の形成、あるいは図形の読み取りに使用される
ようになり、すでにレーザ・フアツクス、レーザ
プリンター、レーザPOS（point of sales）とし
て実用化されている。これらの実用化装置におい
ては、レーザビームで画面を走査しつつ、レーザ
ビームを変調して画像を形成したり、レーザビー
ムで図形を走査して得られる反射光の強弱から図
形を読み取つたりしている。この場合、レーザビ
ームの走査には回転多面鏡、またはガルバノミラ
ーとレンズを組み合わせた光走査装置が用いられ
ている。近年、回転多面鏡を使用せずにレーザビ
ームを走査するための手段としてホログラムを用
いることが提案されている。ホログラムを用いる
ことによつて安価な光走査装置が実現されるが、
変換効率の点で問題がある。光学的にホログラム
製作する方法は、ピツチの異なつた干渉縞をデイ
スクの円周上に記録していく方法で、干渉縞のピ
ツチはホログラム単位ごとに不連続に変化する。
干渉縞にレーザビームを入射すると回折光が得ら
れ、干渉縞が回転すると回折光も回転して円孤を
描く。デイスク円周上に記録されたホログラムの
干渉縞ピツチが異なるので、各ホログラムからの
回折光は異なつた円孤を描き、走査線群が形成さ
れる。ホログラムの干渉縞は正弦波状のプロフア
イルをもつていて、理論的に変換効率を30％以上
をこえるのは容易でない。記録材料にボリユーム
型の材料（重クロム酸ゼラチン、フオトポリマー
など）を用いれば変換効率を90％近くにあげるこ
とは不可能でないが、複数を得ることができな
い。次にコンピユータホログラムによつて光走査
円盤を得る方法は、任意の干渉縞を得ることがで
きるが、干渉縞の形状はデイジタル的な線描であ
るために効率は数％と低い、また、デイスク状に
大面積の干渉縞を計算機の出力装置でもつて描く
には、記録時間、記録分解能の点から実現性に乏
しい。したがつてホログラフイツク格子をブレー
ズ化する方法が変換効率の点で望まれるが、従来
のイオンミーリングによる製作方法は同一ピツチ
から構成される単純格子においてのみ製作が可能
で、任意の曲率をもつホログラフイツク格子をブ
レーズ化することはできない。

この発明の目的は走査ビームへの変換効率が高
いホログラフイツク格子の製作方法を提供するも
のである。

この発明によれば、複数の単色光の干渉によつ
て形成される干渉縞を記録材料に記録するホログ
ラフイツク格子の製作方法において、鮮鋭化され
た干渉縞の光量および空間的位置を連続的に変化
させながら重ね記録することを特徴とするホログ
ラフイツク格子製作方法が得られる。

以下この発明について図面を参照しつつ詳しく
説明する。第１図は従来の方法によりホログラフ
イツクに得られる干渉縞の空間的な強度分布を示
したものである。強度分布は正弦波状であり、こ
の強度分布を記録したホログラフイツク格子から
得られる回折光変換効率は最大33％を低い。第２
図はブレーズド格子のイオンミーリングによる製
作方法を示したもので、基盤１上に格子パターン
２をホログラフイツクにフオトレジストで構成す
る。この格子パターン上よりイオンビームを斜方
向から照射して、基盤１をイオンビームエツチン
グする。格子パターン２を形成しているフオトレ
ジストもエツチングされるが、フオトレジスト下
にある基盤の部分のエツチング量が少ないために
第３図に示すような鋸歯波状のブレーズド格子３
が得られる。ブレーズド格子３のブレーズ条件が
満足されると100％に近い変換効率が得られる。
格子の斜面の角（ブレーズ角）は第２図における
イオンビームの入射角で決定される。したがつて
イオンビームエツチングによつて製作されるブレ
ーズ格子はすべて同じブレーズ角をもつことにな
り、単純格子のブレーズ化のみが可能である。

ホログラフイツクに形成される格子、特に光走
査に用いられる格子は干渉縞のピツチが連続的に
変化しているものである。ブレーズ角は格子ピツ
チの関数で、ピツチが小さい程大きくなる。第４
図はこの発明の目的とする干渉縞のピツチが連続
的に変化しているブレーズド格子を示すもので、
イオンミーリングなどの従来方法によつて製作す
ることができない。

次にこの発明によるホログラフイツクなブレー
ズド格子の製作方法について述べる。第５図は格
子製作に用いる干渉縞の強度分布を示したもの
で、ホログラフイツクに得られる干渉縞の強度分
布を鮮鋭化したものである。鮮鋭化はエタロンに
よる繰り返し反射や記録材料の非線形を用いるこ
とにより可能である。記録される干渉縞の光量は
第６図に示すように、時間的に増加させてｔ秒の
露光を与えるものとする。第７図は記録材料面上
の露光量分布を示したものである。干渉縞の光量
が時間と共に増大すると同時に１波長以内の移動
が行なわれて記録される。すなわち干渉縞４がｔ
秒間に干渉縞４′の位置まで光量の増大と共に移
動し、積分的に記録材料に記録される。その結果
得られる光量分布は鋸歯状波4゜になる。このと
き、干渉縞が正弦波のままである場合には合成し
た波面は正弦波でしかないので、鮮鋭化された干
渉縞が必要である。干渉縞の移動は光学的くさび
をひとつの単色光中に挿入することによつて容易
に実現できる。光学的くさびによる干渉縞の移動
はすべての格子のピツチに対して同じ割合の移動
量でもつて行なわれるので、連続的に変化してい
る格子のすべてに同時に上記のような効果もたら
すことができる。しかも、鋸歯状波4゜の斜面のな
す角度はピツチが小さい程急になり、各格子のピ
ツチに対してブレーズド角を合わせることができ
る。さらに、この方法のもうひとつの特徴は第８
図に示したような二次元的な曲面をもつホログラ
フイツク格子のブレーズド化が可能な点にある。
光学的くさびによる干渉縞の移動は常に縞の直角
方向におこなわれるので、二次元的なパターンを
もつ干渉縞のブレーズド化が上記方法によつて可
能である。

このようにして得られた鋸歯状波の濃度分布を
もつホログラフイツク格子をフオトレジスト記録
材料に転写記録し、濃度分布と同じレリーフ分布
をもつ格子を得れば最終的に変換効率の良いブレ
ーズド・ホログラフイツク格子が得られる。

第９図にこの発明のブレーズド・ホログラフイ
ツク格子製作方法を用いた格子製作装置の１例を
示す。レーザ５からの単色光２０は光変調器６を
通り、ミラークで反射され、ハーフミラー８によ
つて物体光２１、参照光２２に分けられる。物体
光２１はレンズ９，１０，１１で形成される波面
で記録板１３に入射し、参照光２２も光学くさび
１４を透過し、レンズ１２で発散した波面となつ
て記録板１３に入射する。光変調器６としては超
音波変調器、電気光学変調器、円盤状の温度フイ
ルターを用いることができ、光学くさび４には数
μｍのスペーサを一端にはさんだ透明溶液のセ
ル、ガラスくさび等を用いることができる。記録
板１３は第１０図ａ，ｂに示したように、繰り返
し効果を利用する構成がとられている。ａにおい
ては、記録材料１６は半透明鏡１７と反射鏡１８
の間におかれる。ｂでは記録材料１９が半透明鏡
１７上に塗布され、反射鏡１８と対向して設定さ
れる。両者において半透明鏡１７と反射鏡１８と
の間隔は入射光２１，２２の入射角の中心値にエ
タロン効果が得られるように決められる。第９図
において露光量を光変換調器６によつて変化さ
せ、同時に光学くさび１４を微小移動機構１５で
もつて移動し、参照光２２の位相量を変化させて
干渉縞を移動し記録することによつて、鋸歯波状
濃度分布をもつホログラフイツク格子が製作でき
る。

以上詳細に説明したように、この発明によれば
走査ビームへの変換効率が高いホログラフイツク
格子の製作方法が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は従来のブレーズド格子の製作
方法を説明するための図で、第１図は干渉縞の強
度分布を示す図、第２図はイオンミーリングによ
るブレーズド格子の製作方法を示す図、第３図は
ブレーズド格子を示す図である。第４図〜第８図
は本発明によるブレーズド格子の製作方法を説明
するための図で、第４図は本発明が目的とするブ
レーズド格子を示す図、第５図は干渉縞の強度分
布を示す図、第６図は記録される干渉縞の光量変
化を示す図、第７図は記録材料面上の露光量分布
を示す図、第８図は二次元的な曲面をもつホログ
ラフイツク格子を示す図である。第９図は本発明
のブレーズド・ホログラフイツク格子製作方法を
用いた格子製作装置の１例を示す図であり、第１
０図は記録板の構成を示す図である。 図において、４，４′は干渉縞、６は光変調器、
１３は記録材、１４は光学くさびである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 二光束干渉光学系を用いて単色光の干渉によ
   つて形成される干渉縞を記録材料に記録するホロ
   グラフイツク格子の製作方法において、前記二光
   束干渉光学系中にエタロン板および光学的クサビ
   を設け、前記エタロン板により干渉縞を精鋭化
   し、前記光学的クサビを移動させることにより前
   記干渉縞の空間位置を連続的に変化させるととも
   に前記干渉縞の光量を時間的に変化させながら重
   ね記録することを特徴とするホログラフイツク格
   子製作方法。