JPH05281891A - ホログラムの収差補正方法およびその光学系 - Google Patents
ホログラムの収差補正方法およびその光学系Info
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- JPH05281891A JPH05281891A JP7665692A JP7665692A JPH05281891A JP H05281891 A JPH05281891 A JP H05281891A JP 7665692 A JP7665692 A JP 7665692A JP 7665692 A JP7665692 A JP 7665692A JP H05281891 A JPH05281891 A JP H05281891A
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-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0486—Improving or monitoring the quality of the record, e.g. by compensating distortions, aberrations
Landscapes
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ホログラムの収差補正を行うと共に、回折効
率の場所でのばらつきをなくす。 【構成】 ホログラム撮影時のレーザ波長と再生時のレ
ーザ波長が異なる場合に、再生時に発生する分の非点収
差をあらかじめ与えた光学系を用いて撮影し、再生時に
発生する非点収差を打ち消すことを特徴とし、撮影時の
参照光を平行光とし、物体光側に補正用収差を持たせ、
平行な再生光で再生することにより、収差を補正すると
ともに、どの位置でも回折効率が低下しないようにする
ことができる。
率の場所でのばらつきをなくす。 【構成】 ホログラム撮影時のレーザ波長と再生時のレ
ーザ波長が異なる場合に、再生時に発生する分の非点収
差をあらかじめ与えた光学系を用いて撮影し、再生時に
発生する非点収差を打ち消すことを特徴とし、撮影時の
参照光を平行光とし、物体光側に補正用収差を持たせ、
平行な再生光で再生することにより、収差を補正すると
ともに、どの位置でも回折効率が低下しないようにする
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はホログラム記録に係わ
り、特にホログラム撮影時の収差を補正する方法および
そのための光学系に関するものである。
り、特にホログラム撮影時の収差を補正する方法および
そのための光学系に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にホログラム再生時に平行光レーザ
を照射し、そのビームをホログラムの反対側へ集光、回
折させる透過型ホログラムでは、撮影時と再生時の波長
の異なる場合が多い。波長を変える理由の１つとして
は、透過型ホログラムの再生時に使用する光源として波
長域６７０〜７８０ｎｍの半導体レーザが主に使用され
ているが、フォトポリマー等の高回折効率が得られる材
料ではこのような長波長域では感光性がなくてホログラ
ム記録ができず、撮影時のみフォトポリマー等の感光波
長域である４４１〜５２８ｎｍ程度の青緑領域のレーザ
を使用し、再生時に赤色領域の半導体レーザ光を用いて
いるためである。しかしながら、このように撮影時と再
生時とで波長が異なると非点収差が発生し、光学素子と
しては十分な性能を得られなかった。
を照射し、そのビームをホログラムの反対側へ集光、回
折させる透過型ホログラムでは、撮影時と再生時の波長
の異なる場合が多い。波長を変える理由の１つとして
は、透過型ホログラムの再生時に使用する光源として波
長域６７０〜７８０ｎｍの半導体レーザが主に使用され
ているが、フォトポリマー等の高回折効率が得られる材
料ではこのような長波長域では感光性がなくてホログラ
ム記録ができず、撮影時のみフォトポリマー等の感光波
長域である４４１〜５２８ｎｍ程度の青緑領域のレーザ
を使用し、再生時に赤色領域の半導体レーザ光を用いて
いるためである。しかしながら、このように撮影時と再
生時とで波長が異なると非点収差が発生し、光学素子と
しては十分な性能を得られなかった。
【０００３】すなわち、図４に示すように、フォトポリ
マー等の記録材料１２に対して青緑色波長域のレーザビ
ームを用い、参照平行光１０、物体光１１でホログラム
の記録を行い、次いで図５に示すように、参照光と共役
な再生光１３で赤色波長域のレーザ光を使用すると、ホ
ログラム像が再生されるが、このとき子午面像１４と球
欠面像１５との結像位置がずれ、非点収差が生じてしま
う。
マー等の記録材料１２に対して青緑色波長域のレーザビ
ームを用い、参照平行光１０、物体光１１でホログラム
の記録を行い、次いで図５に示すように、参照光と共役
な再生光１３で赤色波長域のレーザ光を使用すると、ホ
ログラム像が再生されるが、このとき子午面像１４と球
欠面像１５との結像位置がずれ、非点収差が生じてしま
う。
【０００４】このような非点収差補正方法として、従
来、図６に示すように、撮影時に参照光について平行光
の代わりに発散参照光１６を用い、次いで、再生時には
図７に示すように平行光１７でホログラム像を再生し、
物体の置かれた位置に収差補正された再生像１７を再生
することが行われている。
来、図６に示すように、撮影時に参照光について平行光
の代わりに発散参照光１６を用い、次いで、再生時には
図７に示すように平行光１７でホログラム像を再生し、
物体の置かれた位置に収差補正された再生像１７を再生
することが行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
収差補正方法では、ホログラム光学素子で一般的な、再
生光を垂直入射する場合には光学系設計時の中心点では
問題がないものの、その点から離れるにしたがって回折
効率が低下してしまう。すなわち、図８に示すようにホ
ログラム１２の中心線上に発散参照光１６の発散点があ
り、再生平行光１７をホログラムに対して垂直入射させ
た場合、中心線上では最大回折効率が得られるものの、
中心から離れるにつれ、参照光と再生光との入射角が一
致せず、ブラッグ条件が満たされないため、周辺部にい
くにつれて回折効率が低下することになる。
収差補正方法では、ホログラム光学素子で一般的な、再
生光を垂直入射する場合には光学系設計時の中心点では
問題がないものの、その点から離れるにしたがって回折
効率が低下してしまう。すなわち、図８に示すようにホ
ログラム１２の中心線上に発散参照光１６の発散点があ
り、再生平行光１７をホログラムに対して垂直入射させ
た場合、中心線上では最大回折効率が得られるものの、
中心から離れるにつれ、参照光と再生光との入射角が一
致せず、ブラッグ条件が満たされないため、周辺部にい
くにつれて回折効率が低下することになる。
【０００６】本発明は上記課題を解決するためのもで、
ホログラムの収差補正を行うと共に、回折効率の場所で
のばらつきをなくすことのできるホログラムの収差補正
方法およびその光学系を提供することを目的とする。
ホログラムの収差補正を行うと共に、回折効率の場所で
のばらつきをなくすことのできるホログラムの収差補正
方法およびその光学系を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】図１〜図３により本発明
について説明する。図１に示すように、フォトポリマー
等からなるホログラム感材１に対して平行な参照光２お
よび物体光３を照射する。これらの光はフォトポリマー
が感光できる４４１〜５２８ｎｍ程度の青緑色レーザを
用いる。物体光は再生光との波長差による非点収差を予
め計算し、その分だけ物体光（子午）３と物体光（球
欠）４とを予め計算した収差分だけその発散点を離して
おく。このような収差を与える方法としては、図２に示
すようにシリンドリカルレンズ５を使用し、子午面と球
欠面とで非点収差を与えることにより実現することがで
きる。こうしてホログラム感材１には子午面と球欠面と
で収差を有するホログラム像が記録されることになる。
について説明する。図１に示すように、フォトポリマー
等からなるホログラム感材１に対して平行な参照光２お
よび物体光３を照射する。これらの光はフォトポリマー
が感光できる４４１〜５２８ｎｍ程度の青緑色レーザを
用いる。物体光は再生光との波長差による非点収差を予
め計算し、その分だけ物体光（子午）３と物体光（球
欠）４とを予め計算した収差分だけその発散点を離して
おく。このような収差を与える方法としては、図２に示
すようにシリンドリカルレンズ５を使用し、子午面と球
欠面とで非点収差を与えることにより実現することがで
きる。こうしてホログラム感材１には子午面と球欠面と
で収差を有するホログラム像が記録されることになる。
【０００８】再生時は図３に示すように、参照光２と共
役な再生光６をホログラム感材２に対して垂直に入射さ
せる。この時使用する波長域は半導体レーザ光で６７０
〜７８０ｎｍの長波長域のレーザビームである。この共
役光の照射により物体が置かれた位置にホログラム像が
再生されるが、参照光と再生光との波長の差による非点
収差により、物体光３、物体光４の収差が相殺され、非
点収差のない像が再生されることになる。
役な再生光６をホログラム感材２に対して垂直に入射さ
せる。この時使用する波長域は半導体レーザ光で６７０
〜７８０ｎｍの長波長域のレーザビームである。この共
役光の照射により物体が置かれた位置にホログラム像が
再生されるが、参照光と再生光との波長の差による非点
収差により、物体光３、物体光４の収差が相殺され、非
点収差のない像が再生されることになる。
【０００９】
【作用】本発明は、記録時の参照光として発散光を用い
ずに平行光を用い、物体光側に再生時に点像を結ぶよう
に補正するための非点収差を予め与える。この非点収
差、すなわち子午像、球決像の焦点距離隔差（非点隔
差）は撮影時と再生時の波長差で発生する非点収差を計
算により求め、それを補正する逆方向の非点隔差を撮影
時に物体光側に与える。このようにして撮影したホログ
ラムでは、ホログラムに対する再生入射角度が全領域で
同じとなり、そのため端にいくにしたがっても回折効率
が低下するということがない。
ずに平行光を用い、物体光側に再生時に点像を結ぶよう
に補正するための非点収差を予め与える。この非点収
差、すなわち子午像、球決像の焦点距離隔差（非点隔
差）は撮影時と再生時の波長差で発生する非点収差を計
算により求め、それを補正する逆方向の非点隔差を撮影
時に物体光側に与える。このようにして撮影したホログ
ラムでは、ホログラムに対する再生入射角度が全領域で
同じとなり、そのため端にいくにしたがっても回折効率
が低下するということがない。
【００１０】
【実施例】図１に示す光学系を用い、４４１．６ｎｍの
Ｈｅ−Ｃｄレーザを用い、再生時に７８０ｎｍの半導体
レーザを使用する。再生時のホログラムに要求される特
性として垂直入射、４５°回折で２００ｍｍ先で焦点を
結ぶものとし、非点収差がないこととする。計算結果に
基づき、４４１．６ｎｍでホログラム撮影の光学系を設
計した。計算にはＣｈａｍｐａｇｎｅの結像式を用い
た。すなわち、 １／ＲIS＝１／ＲC ±μ／ｍ2 （１／ＲO −１／Ｒr ） ………（１） cos2αI ／ＲIM＝cos2αO ／ＲC ±μ／ｍ2(cos2αO ／ＲO −cos2αr ／Ｒr ) ………（２） sin αI ＝sin αC ±μ／ｍ（sin αO −sin αr ） ………（３） ここに、ＲC ：再生照明光の光源からホログラムまでの
距離 μ ：波長比 ＲO ：物体光の発散点からホログラムまでの距離 Ｒr ：参照光の発散点からホログラムまでの距離 ｍ ：拡大倍率 ＲIM：再生像（子午）の焦点距離 ＲIS：再生像（球欠）の焦点距離 αI ：再生像とホログラム中心とを結ぶ線と中心線との
なす角 αO ：物体光側の発散点とホログラムの中心を結ぶ線と
中心線とのなす角 αr ：参照光の発散点とホログラムの中心を結ぶ線と中
心線とのなす角 αC ：再生照明光の発散点とホログラムの中心を結ぶ線
と中心線とのなす角 である。
Ｈｅ−Ｃｄレーザを用い、再生時に７８０ｎｍの半導体
レーザを使用する。再生時のホログラムに要求される特
性として垂直入射、４５°回折で２００ｍｍ先で焦点を
結ぶものとし、非点収差がないこととする。計算結果に
基づき、４４１．６ｎｍでホログラム撮影の光学系を設
計した。計算にはＣｈａｍｐａｇｎｅの結像式を用い
た。すなわち、 １／ＲIS＝１／ＲC ±μ／ｍ2 （１／ＲO −１／Ｒr ） ………（１） cos2αI ／ＲIM＝cos2αO ／ＲC ±μ／ｍ2(cos2αO ／ＲO −cos2αr ／Ｒr ) ………（２） sin αI ＝sin αC ±μ／ｍ（sin αO −sin αr ） ………（３） ここに、ＲC ：再生照明光の光源からホログラムまでの
距離 μ ：波長比 ＲO ：物体光の発散点からホログラムまでの距離 Ｒr ：参照光の発散点からホログラムまでの距離 ｍ ：拡大倍率 ＲIM：再生像（子午）の焦点距離 ＲIS：再生像（球欠）の焦点距離 αI ：再生像とホログラム中心とを結ぶ線と中心線との
なす角 αO ：物体光側の発散点とホログラムの中心を結ぶ線と
中心線とのなす角 αr ：参照光の発散点とホログラムの中心を結ぶ線と中
心線とのなす角 αC ：再生照明光の発散点とホログラムの中心を結ぶ線
と中心線とのなす角 である。
【００１１】上記（１）〜（３）式にＲr ＝∞、αr ＝
０°、ＲC ＝２００ｍｍ、αO ＝４５°、μ＝４４１．
６／７８０＝０．５７、ｍ＝１を代入し、まず７８０ｎ
ｍで記録し、４４１．６ｎｍで再生した場合の収差を求
める。次にこの計算結果で算出した収差をもった４４
１．６ｎｍの再生光学系の各条件をそのまま撮影の光学
系として使用した。撮影光学系の計算結果は以下の通り
である。
０°、ＲC ＝２００ｍｍ、αO ＝４５°、μ＝４４１．
６／７８０＝０．５７、ｍ＝１を代入し、まず７８０ｎ
ｍで記録し、４４１．６ｎｍで再生した場合の収差を求
める。次にこの計算結果で算出した収差をもった４４
１．６ｎｍの再生光学系の各条件をそのまま撮影の光学
系として使用した。撮影光学系の計算結果は以下の通り
である。
【００１２】物体光：焦点距離ＲIM＝５８７ｍｍ、ＲIS
＝３５１ｍｍ （非点隔差＝２３６ｍｍ） 入射角度＝２３．８° 参照光：焦点距離＝∞ 入射角度＝０° この計算結果に基づき、デュポン社オムニデックス３５
２を使用して撮影を行い、半導体レーザ（７８０ｎｍ）
で再生を行ったところ、ホログラム全域で非点収差を生
じることも再生入射角度の場所でのばらつきを生じるこ
ともないホログラムを得ることができた。
＝３５１ｍｍ （非点隔差＝２３６ｍｍ） 入射角度＝２３．８° 参照光：焦点距離＝∞ 入射角度＝０° この計算結果に基づき、デュポン社オムニデックス３５
２を使用して撮影を行い、半導体レーザ（７８０ｎｍ）
で再生を行ったところ、ホログラム全域で非点収差を生
じることも再生入射角度の場所でのばらつきを生じるこ
ともないホログラムを得ることができた。
【００１３】表１は従来型の非点収差補正方法での入射
角度のばらつきと本発明のそれとの実験結果の比較を示
したものである。すなわち、最大の回折効率が得られる
最適な入射角度のずれが従来方法によると、１．７２°
であるのに対して本発明では０．４８°と極めて小さ
く、回折効率の場所でのばらつきのないホログラム像が
得られることが分かる。
角度のばらつきと本発明のそれとの実験結果の比較を示
したものである。すなわち、最大の回折効率が得られる
最適な入射角度のずれが従来方法によると、１．７２°
であるのに対して本発明では０．４８°と極めて小さ
く、回折効率の場所でのばらつきのないホログラム像が
得られることが分かる。
【００１４】
【００１５】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、撮影時と
再生時の波長差による非点収差が生ずることがなく、か
つホログラム全域において回折効率が改善されたホログ
ラム像を得ることが可能となる。
再生時の波長差による非点収差が生ずることがなく、か
つホログラム全域において回折効率が改善されたホログ
ラム像を得ることが可能となる。
【図１】 本発明の撮影光学系を説明する図である。
【図２】 非点収差を与えるシリンドリカルレンズを示
す図である。
す図である。
【図３】 本発明によるホログラム像の再生を説明する
図である。
図である。
【図４】 従来の撮影光学系を説明する図である。
【図５】 従来のホログラム像の再生を説明する図であ
る。
る。
【図６】 従来の非点収差補正方法を説明する図であ
る。
る。
【図７】 従来の収差補正したホログラム像の再生を説
明する図である。
明する図である。
【図８】 従来法における回折効率の低下を説明する図
である。
である。
１…ホログラム感材、２…参照光、３…物体光（子
午）、４…物体光（球欠）、５…シリンドリカルレン
ズ、６…再生光。
午）、４…物体光（球欠）、５…シリンドリカルレン
ズ、６…再生光。
Claims (5)
- 【請求項１】 ホログラム撮影時のレーザ波長と再生時
のレーザ波長が異なる場合に生ずる非点収差を補正する
方法において、再生時に発生する分の非点収差を与えた
光学系を用いて撮影し、ホログラムを記録することを特
徴とするホログラムの収差補正方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の方法において、撮影時の
参照光を平行光とし、物体光側に補正用収差を持たせて
ホログラムを記録することを特徴とするホログラムの収
差補正方法。 - 【請求項３】 ホログラム撮影時のレーザ波長と再生時
のレーザ波長が異なる場合に発生する非点収差を補正す
る光学系において、再生時に発生する分の非点収差を打
ち消すための非点収差を与えた光学系を備えたことを特
徴とするホログラムの収差補正用光学系。 - 【請求項４】 請求項３記載の光学系において、撮影時
の参照光を平行光とし、物体光側に補正用収差を持たせ
た光学系を備えたことを特徴とするホログラムの収差補
正用光学系。 - 【請求項５】 請求項３または４記載の光学系におい
て、前記補正用収差を持たせた光学系はシリンドリカル
レンズからなることを特徴とするホログラムの収差補正
用光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7665692A JPH05281891A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | ホログラムの収差補正方法およびその光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7665692A JPH05281891A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | ホログラムの収差補正方法およびその光学系 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05281891A true JPH05281891A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=13611452
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7665692A Pending JPH05281891A (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | ホログラムの収差補正方法およびその光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05281891A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009145646A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | National Institute Of Information & Communication Technology | ホログラムパターン発生装置、電子ホログラフィの非点収差補正方法、および、ホログラムパターン発生プログラム |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP7665692A patent/JPH05281891A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009145646A (ja) * | 2007-12-14 | 2009-07-02 | National Institute Of Information & Communication Technology | ホログラムパターン発生装置、電子ホログラフィの非点収差補正方法、および、ホログラムパターン発生プログラム |
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