JPH0627965B2 - ホログラムの作製法 - Google Patents
ホログラムの作製法Info
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- JPH0627965B2 JPH0627965B2 JP59098640A JP9864084A JPH0627965B2 JP H0627965 B2 JPH0627965 B2 JP H0627965B2 JP 59098640 A JP59098640 A JP 59098640A JP 9864084 A JP9864084 A JP 9864084A JP H0627965 B2 JPH0627965 B2 JP H0627965B2
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- hologram
- light
- aberration
- lens
- optical system
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/32—Holograms used as optical elements
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S359/00—Optical: systems and elements
- Y10S359/90—Methods
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はホログラムの作製法に関するものであり、特に
作製時の光の波長と使用時の光の波長とが異なる場合に
使用時に略無収差にて結像し且つ高い回折効率を有する
ホログラムを作製する方法に関する。
作製時の光の波長と使用時の光の波長とが異なる場合に
使用時に略無収差にて結像し且つ高い回折効率を有する
ホログラムを作製する方法に関する。
ホログラフィ技術を用いて点光源のホログラムを作製す
ることによりホログラムレンズが得られる。ホログラム
レンズは平板形であり、その厚さが数ミクロン適度の薄
膜レンズであること、ステップ・アンド・リピート法で
同一平板上に多数のレンズを量産できること等の利点を
有している。このため、たとえば光ディスク装置の光ヘ
ッドの集光レンズや半導体レーザからの発散光束を平行
光束に変換するためのコリメーションレンズ等のレーザ
光を利用する光学系における光学素子としてホログラム
レンズを利用することが提案されている。
ることによりホログラムレンズが得られる。ホログラム
レンズは平板形であり、その厚さが数ミクロン適度の薄
膜レンズであること、ステップ・アンド・リピート法で
同一平板上に多数のレンズを量産できること等の利点を
有している。このため、たとえば光ディスク装置の光ヘ
ッドの集光レンズや半導体レーザからの発散光束を平行
光束に変換するためのコリメーションレンズ等のレーザ
光を利用する光学系における光学素子としてホログラム
レンズを利用することが提案されている。
光ディスク装置の光ヘッド部の光学系は、ディスク基板
である通常厚さ１．１mm程度のプラスチック板の裏面に
記録された信号を該ディスク基板を通して読取る様にデ
ィスク基板の表面側に集光用ホログラムレンズが配置さ
れる。ホログラムレンズはディスクのゆれにより衝突を
生じない様にディスク基板と１mm程度の空気間隔をおい
て配置され、更にホコリ等の付着を防ぐため適当な厚さ
のカバーガラス又は保護層が介在せしめられる。
である通常厚さ１．１mm程度のプラスチック板の裏面に
記録された信号を該ディスク基板を通して読取る様にデ
ィスク基板の表面側に集光用ホログラムレンズが配置さ
れる。ホログラムレンズはディスクのゆれにより衝突を
生じない様にディスク基板と１mm程度の空気間隔をおい
て配置され、更にホコリ等の付着を防ぐため適当な厚さ
のカバーガラス又は保護層が介在せしめられる。
この様な光学系中において使用されるホログラムレンズ
の作製光学系を第１図に示す。図において、レーザ光源
１から発せられた単色光２の一部が半透鏡３を透過し反
射鏡４で反射され、顕微鏡対物レンズ１５によりピンホ
ール１６に集光され、該ピンホール１６を透過した光は
コリメーションレンズ１７を透過して平行光束１８とな
り、平行平板９を透過してホログラム基板１０上に塗布
されたホログラム感材１１へと入射する。これが参照光
である。一方、半透鏡３で反射された光束は反射鏡５に
より反射され顕微鏡対物レンズ７によりピンホール８に
集光され、該ピンホール８を透過した光は発散光束１２
となり、平行平板９を透過してホログラム感材１１へと
入射する。これが物体光である。物体光束１２は平行平
板９により球面収差をもった発散光束となり、これを参
照光束とはホログラム感材１１の位置において干渉縞を
形成し、この干渉縞がホログラム感材１１に記録され
る。これを現像処理することによりホログラムレンズが
得られる。
の作製光学系を第１図に示す。図において、レーザ光源
１から発せられた単色光２の一部が半透鏡３を透過し反
射鏡４で反射され、顕微鏡対物レンズ１５によりピンホ
ール１６に集光され、該ピンホール１６を透過した光は
コリメーションレンズ１７を透過して平行光束１８とな
り、平行平板９を透過してホログラム基板１０上に塗布
されたホログラム感材１１へと入射する。これが参照光
である。一方、半透鏡３で反射された光束は反射鏡５に
より反射され顕微鏡対物レンズ７によりピンホール８に
集光され、該ピンホール８を透過した光は発散光束１２
となり、平行平板９を透過してホログラム感材１１へと
入射する。これが物体光である。物体光束１２は平行平
板９により球面収差をもった発散光束となり、これを参
照光束とはホログラム感材１１の位置において干渉縞を
形成し、この干渉縞がホログラム感材１１に記録され
る。これを現像処理することによりホログラムレンズが
得られる。
かくして作製されたホログラムレンズを使用する場合に
は、作製時に用いられたと同一の波長のレーザ光を平行
光束１８と同一角度で但し逆向きに平行光束としてホロ
グラム１１に入射させる。ホログラム１１により回折さ
れた光は作製時に物体光に与えられた球面収差をもった
収束光束となり、これがカバーガラスとディスク基板を
透過した後にはホログラム作製時のピンホール８に対応
する位置に光スポットが生ずる。
は、作製時に用いられたと同一の波長のレーザ光を平行
光束１８と同一角度で但し逆向きに平行光束としてホロ
グラム１１に入射させる。ホログラム１１により回折さ
れた光は作製時に物体光に与えられた球面収差をもった
収束光束となり、これがカバーガラスとディスク基板を
透過した後にはホログラム作製時のピンホール８に対応
する位置に光スポットが生ずる。
かくして、作製時と使用時に同一波長の光を用いること
によりホログラムレンズで略無収差にて完全な波面再生
を行うことができる。
によりホログラムレンズで略無収差にて完全な波面再生
を行うことができる。
特に、ホログラム感材１１として重クロム酸ゼラチン等
を用いて体積型位相ホログラムを作製した場合にはホロ
グラムの回折効率をほぼ１００％に迄向上させることが
でき光の利用効率は十分高いものとなる。
を用いて体積型位相ホログラムを作製した場合にはホロ
グラムの回折効率をほぼ１００％に迄向上させることが
でき光の利用効率は十分高いものとなる。
ところで、ホログラムを用いた光学系における光源とし
ては小型、軽量且つ特別な変調器を必要としない半導体
レーザを用いるのが好ましい。この様な半導体レーザの
発振波長域は通常近赤外域から赤外域にかけて（０．７
８μｍ以上）である。従って、この半導体レーザを用い
て上記の如きホログラムレンズの作製及びこれを用いた
像再生を行う場合にはホログラム感材として０．７８μ
ｍ以上において有効感度を有するものを用いる必要があ
る。この波長域に感度を有するホログラム感材としては
赤外光に増感された銀塩感材がある。しかしながら、こ
の感材を用いて作製されたホログラムは吸収型ホログラ
ムであることから回折効率が数％程度と低い欠点があ
る。また、これを漂白する等の方法によれば回折効率は
ある程度向上するが、これにも限度がある。
ては小型、軽量且つ特別な変調器を必要としない半導体
レーザを用いるのが好ましい。この様な半導体レーザの
発振波長域は通常近赤外域から赤外域にかけて（０．７
８μｍ以上）である。従って、この半導体レーザを用い
て上記の如きホログラムレンズの作製及びこれを用いた
像再生を行う場合にはホログラム感材として０．７８μ
ｍ以上において有効感度を有するものを用いる必要があ
る。この波長域に感度を有するホログラム感材としては
赤外光に増感された銀塩感材がある。しかしながら、こ
の感材を用いて作製されたホログラムは吸収型ホログラ
ムであることから回折効率が数％程度と低い欠点があ
る。また、これを漂白する等の方法によれば回折効率は
ある程度向上するが、これにも限度がある。
従って、回折効率の向上をはかるには体積型位相ホログ
ラムを採用する必要がある。この様なホログラムの作製
に用いられる感材としては重クロム酸ゼラチンが代表的
である。ところが、この感材は有効感度領域がそのまま
では最大０．５５μｍの緑色光までであり、特殊な色素
増感を行っても０．６μｍの赤色光まで感度を持たせ得
るにすぎない。更に、体積型ホログラム用感材として近
赤外域及び赤外域に有効感度を有するものは未だ知られ
ていない。
ラムを採用する必要がある。この様なホログラムの作製
に用いられる感材としては重クロム酸ゼラチンが代表的
である。ところが、この感材は有効感度領域がそのまま
では最大０．５５μｍの緑色光までであり、特殊な色素
増感を行っても０．６μｍの赤色光まで感度を持たせ得
るにすぎない。更に、体積型ホログラム用感材として近
赤外域及び赤外域に有効感度を有するものは未だ知られ
ていない。
このため、体積型位相ホログラムの作製時には半導体レ
ーザは使用できず、それより短かい波長のレーザが用い
られる。この様にして作製されたホログラムを半導体レ
ーザを用いた光学系において使用すると、作製時と使用
時とで波長が異なるため無収差では結像しなくなり、従
って場合によっては収差補正が必要となる。
ーザは使用できず、それより短かい波長のレーザが用い
られる。この様にして作製されたホログラムを半導体レ
ーザを用いた光学系において使用すると、作製時と使用
時とで波長が異なるため無収差では結像しなくなり、従
って場合によっては収差補正が必要となる。
更に、第１図の如きホログラム作製光学系においては、
ホログラム感材１１の直前に平行平板９が置かれている
ため、これによる有害なゴースト像が発生する。即ち、
物体波光束１２の一部が平行平板９の第２の面次いで第
１の面で反射された光束１３や、物体波光束１２の一部
がホログラム感材１１の表面次いで平行平板９の第２の
面で反射された光束１３′がホログラム感材１１に入射
して有害なゴースト像が記録される。これらのゴースト
像はホログラムレンズの使用時に再生され、不要なゴー
スト光の発生や回折効率の低下をまねくことになる。
ホログラム感材１１の直前に平行平板９が置かれている
ため、これによる有害なゴースト像が発生する。即ち、
物体波光束１２の一部が平行平板９の第２の面次いで第
１の面で反射された光束１３や、物体波光束１２の一部
がホログラム感材１１の表面次いで平行平板９の第２の
面で反射された光束１３′がホログラム感材１１に入射
して有害なゴースト像が記録される。これらのゴースト
像はホログラムレンズの使用時に再生され、不要なゴー
スト光の発生や回折効率の低下をまねくことになる。
本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、ホログラムの作
製時の光の波長と使用時の光の波長とが異なる場合にお
いて、使用時に略無収差にて結像せしめることができ且
つ回折効率の高いホログラムを作製することを目的とす
る。
製時の光の波長と使用時の光の波長とが異なる場合にお
いて、使用時に略無収差にて結像せしめることができ且
つ回折効率の高いホログラムを作製することを目的とす
る。
［発明の概要］ 本発明によれば、以上の如き目的は、 作製時の光の波長と異なる波長の光にて使用されるホロ
グラムを、使用時に生ずる収差を打ち消すような収差を
有する光束を用いて作製するホログラムの作製法におい
て、 使用時に再生光がホログラムの各点において所定の方向
に回折光を生じ且つ各点において略ブラッグ条件を満足
するように、回転対称光学系の軸外収差を用いて予め適
宜の収差を与えた、適宜の入射角の滑らかな波面をもつ
参照光及び物体光を用いて作製することを特徴とするホ
ログラムの作製法、 により達成される。
グラムを、使用時に生ずる収差を打ち消すような収差を
有する光束を用いて作製するホログラムの作製法におい
て、 使用時に再生光がホログラムの各点において所定の方向
に回折光を生じ且つ各点において略ブラッグ条件を満足
するように、回転対称光学系の軸外収差を用いて予め適
宜の収差を与えた、適宜の入射角の滑らかな波面をもつ
参照光及び物体光を用いて作製することを特徴とするホ
ログラムの作製法、 により達成される。
以下、久保田敏弘著「リップマンホログラムの特性と応
用に関する研究」（東京大学生産技術研究所報告第３０
巻第２号、昭和５７年２月発行）に準じて体積型ホログ
ラムにおけるブラッグ条件について説明する。
用に関する研究」（東京大学生産技術研究所報告第３０
巻第２号、昭和５７年２月発行）に準じて体積型ホログ
ラムにおけるブラッグ条件について説明する。
第２図は体積型ホログラムにより入射光線が回折される
様子を示したものである。ここで、図の様に座標系をと
り、入射光１８及び回折光１９の方向の単位ベクトルを
それぞれ （ｌc，ｍc，ｎc）及び （ｌi，ｍi，ｎi）とし、ホログラム１７への入射光１
８の入射点２０（ｘ，ｙ）におけるホログラム内の干渉
縞のピピッチを（Ｐx，Ｐy，Ｐz）とし、入射光１８及
び回折光１９の波長をλc、ホログラム１７の屈折率を
Ｎcとすると、入射光１８と回折光１９は次の格子方程
式を満たす。
様子を示したものである。ここで、図の様に座標系をと
り、入射光１８及び回折光１９の方向の単位ベクトルを
それぞれ （ｌc，ｍc，ｎc）及び （ｌi，ｍi，ｎi）とし、ホログラム１７への入射光１
８の入射点２０（ｘ，ｙ）におけるホログラム内の干渉
縞のピピッチを（Ｐx，Ｐy，Ｐz）とし、入射光１８及
び回折光１９の波長をλc、ホログラム１７の屈折率を
Ｎcとすると、入射光１８と回折光１９は次の格子方程
式を満たす。
ここで、ｌiがｌcと同符号の時は透過型であり、ｌiが
ｌiと異符号の時は反射型を示す。
ｌiと異符号の時は反射型を示す。
回折光１９の回折効率はブラッグ条件からのずれ量が大
きくなるほど低下する。入射光１８及び回折光１９の波
数ベクトルをそれぞれ とし、その波数をｋcとし、ホログラム１７の逆格子ベ
クトルを とすると、これらの量の間には次の関係が成りたつ。
きくなるほど低下する。入射光１８及び回折光１９の波
数ベクトルをそれぞれ とし、その波数をｋcとし、ホログラム１７の逆格子ベ
クトルを とすると、これらの量の間には次の関係が成りたつ。
ここで、 はｘ成分のみをもつベクトルであり、これがブラッグ条
件からのずれの尺度を表わす量である。
件からのずれの尺度を表わす量である。
のとき（2.1）式で表わされる条件をブラッグ条件とよ
ぶ。これらの諸量は次の様に表わすことができる。
ぶ。これらの諸量は次の様に表わすことができる。
ここで、ｋe，λe及びＮeはそれぞれホログラム作製時
の光の波数、波長及びホログラム感材の屈折率であり、
Ｐcは入射点２０における干渉縞のピッチであり、Ｋcは のノルムであり、ｌr及びｌoはホログラム使用時におけ
る点（ｘ，ｙ）における参照光及び物体光の方向の単位
ベクトル （ｌr，ｍr，ｎr）及び （ｌo，ｍo，ｎo） のｘ成分である。またＭxはホログ
ラムの現像処理等によっておこるｘ方向の寸法変化率で
ある。同様にｙ方向及びｚ方向の寸法変化率はＭy及び
Ｍzで表わされ、これらはシュリンケージとよばれる。
の光の波数、波長及びホログラム感材の屈折率であり、
Ｐcは入射点２０における干渉縞のピッチであり、Ｋcは のノルムであり、ｌr及びｌoはホログラム使用時におけ
る点（ｘ，ｙ）における参照光及び物体光の方向の単位
ベクトル （ｌr，ｍr，ｎr）及び （ｌo，ｍo，ｎo） のｘ成分である。またＭxはホログ
ラムの現像処理等によっておこるｘ方向の寸法変化率で
ある。同様にｙ方向及びｚ方向の寸法変化率はＭy及び
Ｍzで表わされ、これらはシュリンケージとよばれる。
はブラッグ条件からのずれの尺度であり、回折光の振幅
強度は が零の時に最大となる。
強度は が零の時に最大となる。
以上説明したことから、使用時に略無収差の結像及び高
回折効率を得るためには（1.1）〜（1.3）式で決まるホ
ログラム各点での回折による回折光線が無収差で結像し
更にホログラム各点でブラッグ条件を満足する様にホロ
グラム作製光束を作ればよいことが分る。従って、以後 の条件下で（2.1）式を満足する光束について考慮す
る。
回折効率を得るためには（1.1）〜（1.3）式で決まるホ
ログラム各点での回折による回折光線が無収差で結像し
更にホログラム各点でブラッグ条件を満足する様にホロ
グラム作製光束を作ればよいことが分る。従って、以後 の条件下で（2.1）式を満足する光束について考慮す
る。
（2.1）式において とおくと となる。
（2.1.1）式のｙ成分及びｚ成分に関する式が（1.1.）
式及び（1.2）式であるので、使用時に略無収差に結像
する様にホログラム各点で格子方程式（1.1）〜（1.3）
式を満足し且つブラッグ条件（2.1.1）式を満足する逆
格子ベクトルとは即ち（2.1.1）式を満足する に他ならない。従って、ホログラム各点で（2.1.1）式
を満足する様に作製光束を決定すればよいのである。第
３図を参照しつつ作製光束の決定につき説明する。第３
図において、２２及び２３はそれぞれ参照光及び物体光
の波数ベクトル を示す。２１は とによって形成される干渉縞の逆格子ベクトル である。ホログラム作製時の干渉縞のピッチをＰeと
し、Ｋeを のノルムとし、 の単位ベクトルとすると次の式が成立する。
式及び（1.2）式であるので、使用時に略無収差に結像
する様にホログラム各点で格子方程式（1.1）〜（1.3）
式を満足し且つブラッグ条件（2.1.1）式を満足する逆
格子ベクトルとは即ち（2.1.1）式を満足する に他ならない。従って、ホログラム各点で（2.1.1）式
を満足する様に作製光束を決定すればよいのである。第
３図を参照しつつ作製光束の決定につき説明する。第３
図において、２２及び２３はそれぞれ参照光及び物体光
の波数ベクトル を示す。２１は とによって形成される干渉縞の逆格子ベクトル である。ホログラム作製時の干渉縞のピッチをＰeと
し、Ｋeを のノルムとし、 の単位ベクトルとすると次の式が成立する。
ここで、（Ｐxe，Ｐye，Ｐze）は作製時の格子ピッチで
ある。
ある。
の単位ベクトルを として 次に、シュリンケージを考慮して （ｌvc，ｍvc，ｎvc）より （ｌve，ｍve，ｎve）を求めると、 ここでｌveは透過型のときｌvcと同符号とし、反射型の
ときｌvcと異符号とする。
ときｌvcと異符号とする。
この を作成する は次式を用いて計算できる。
（3.6.3）式に（3.6.1）式及び（3.6.2）式を代入して
整理すると次式が得られる。
整理すると次式が得られる。
一方、作製時の干渉縞のピッチＰeは次式で定まる。
Ｐe＝（ｌvc／ｌve）・（１／Ｍx）・Ｐc （3.6.5） （3.6.4）式及び（3.6.5）式を用いて、逆格子ベクトル は で求められる。
（3.6.4）式により との相対的な関係が決まる。この様子を第３図に示す。
第３図の円すい２４は（3.6.4）式によって決まるが、 軸２１に対して回転の自由度を有している。但し、参照
光２２と物体光２３は同一平面２５内になくてはならな
い。また、この時逆格子ベクトルそ同一平面２５内にあ
る。
第３図の円すい２４は（3.6.4）式によって決まるが、 軸２１に対して回転の自由度を有している。但し、参照
光２２と物体光２３は同一平面２５内になくてはならな
い。また、この時逆格子ベクトルそ同一平面２５内にあ
る。
次に、ホログラム内の局所的な参照光２２と物体光２３
の方向をホログラム全面にわたって連続的に決めるため
には種々方法があるが、たとえば第３図より分る様に逆
格子ベクトル を含む平面２５を一意的に且つホログラム全面にわたっ
て決定すればよい。そのためには の原点２０を通るホログラム全面にわたって連続なベク
トル場を求めればよく、たとえばｘ軸方向の単位ベクト
ル場やホログラム面上にわき出しをもつ発散ベクトル場
等が好例となる。
の方向をホログラム全面にわたって連続的に決めるため
には種々方法があるが、たとえば第３図より分る様に逆
格子ベクトル を含む平面２５を一意的に且つホログラム全面にわたっ
て決定すればよい。そのためには の原点２０を通るホログラム全面にわたって連続なベク
トル場を求めればよく、たとえばｘ軸方向の単位ベクト
ル場やホログラム面上にわき出しをもつ発散ベクトル場
等が好例となる。
第４図は光ディスク装置の光ヘッド部においてホログラ
ムレンズを用いた場合の光学系を示す図である。図にお
いて、波長λcの平行光束２６がホログラム基板２８に
入射しホログラム２９で略１００％回折され、カバーガ
ラス又は保護膜３０を通過して空気中に射出され、収束
光束２７となってディスク３１の裏面３１′に集光せし
められる。
ムレンズを用いた場合の光学系を示す図である。図にお
いて、波長λcの平行光束２６がホログラム基板２８に
入射しホログラム２９で略１００％回折され、カバーガ
ラス又は保護膜３０を通過して空気中に射出され、収束
光束２７となってディスク３１の裏面３１′に集光せし
められる。
第５図は第４図の光学系において用いられるホログラム
レンズの作製光学系を示す図である。図において、波長
λeの参照波光束３３及び物体波光束３４がホログラム
感材３２に入射せしめられる。ここで、参照波光束３３
及び物体波光束３４は上記の如くホログラム各点の逆格
子ベクトル と同一方位角を有する参照光 と物体光 である。この様な光束を作製する方法としては、通常の
レンズ系を用いる方法、計算機ホログラムを用いる方
法、更にはこれら２つを組合せた方法等がある。
レンズの作製光学系を示す図である。図において、波長
λeの参照波光束３３及び物体波光束３４がホログラム
感材３２に入射せしめられる。ここで、参照波光束３３
及び物体波光束３４は上記の如くホログラム各点の逆格
子ベクトル と同一方位角を有する参照光 と物体光 である。この様な光束を作製する方法としては、通常の
レンズ系を用いる方法、計算機ホログラムを用いる方
法、更にはこれら２つを組合せた方法等がある。
以下、通常のレンズ系を用いる方法を説明する。
参照波光束を作製する方法と物体波光束を作製する方法
とは同一であるので、ここでは物体波光束の作製法のみ
を説明することとし、球面又は非球面のレンズの軸外収
差をコントロールすることによって目的とする波面を作
ることを考える。第６図において、物体波光束（子午面
以外のスキュー光線をも含む）３４の火線の出ていない
部分に基準面３６を設定し、これをレンズ系の像側主平
面とする。適宜の位置に物体側主平面３７を設定し、こ
の両主平面の法線３５と作製すべき物体波光束３４の中
心光線３４′とのなす角をω１とする。この光学系に画
角ω２で入射した平行光束３８の軸外収差をもった波面
として物体波光束３４ができることになる。但し、像側
主平面３６と射出瞳位置、及び物体側主平面３７と入射
瞳位置は一致するとした。像面３６′上での横収差量
（Δy,Δz）と瞳座標（ξ，η）より３，５次収差係数
を求め、光学系の配置を決定する。これによって、レン
ズ系で作製できそうにもないレンズ配置を除くことがで
きる。ここで、レンズ系の光軸方向をｘ軸、子午面内の
座標軸をｙ軸とする。これ以後は通常のレンズ設計技術
を用いて所定の収差をもった物体波光束３４を発生する
光学系を設計すればよい。この時、基準面３６を射出瞳
と考え、実現可能なレンズを設計する。
とは同一であるので、ここでは物体波光束の作製法のみ
を説明することとし、球面又は非球面のレンズの軸外収
差をコントロールすることによって目的とする波面を作
ることを考える。第６図において、物体波光束（子午面
以外のスキュー光線をも含む）３４の火線の出ていない
部分に基準面３６を設定し、これをレンズ系の像側主平
面とする。適宜の位置に物体側主平面３７を設定し、こ
の両主平面の法線３５と作製すべき物体波光束３４の中
心光線３４′とのなす角をω１とする。この光学系に画
角ω２で入射した平行光束３８の軸外収差をもった波面
として物体波光束３４ができることになる。但し、像側
主平面３６と射出瞳位置、及び物体側主平面３７と入射
瞳位置は一致するとした。像面３６′上での横収差量
（Δy,Δz）と瞳座標（ξ，η）より３，５次収差係数
を求め、光学系の配置を決定する。これによって、レン
ズ系で作製できそうにもないレンズ配置を除くことがで
きる。ここで、レンズ系の光軸方向をｘ軸、子午面内の
座標軸をｙ軸とする。これ以後は通常のレンズ設計技術
を用いて所定の収差をもった物体波光束３４を発生する
光学系を設計すればよい。この時、基準面３６を射出瞳
と考え、実現可能なレンズを設計する。
以上の手順によって求めた瞳座標（ξ，η）と横収差量
（Δy，Δz）の数値例を下表に示す。ここで、表１は物
体波光束の値であり、表２は参照波光束の値である。こ
こで、子午面及び球欠面とはホログラム面上のものを指
す。また、作製時の光の波長は0.488μｍであるとし
た。
（Δy，Δz）の数値例を下表に示す。ここで、表１は物
体波光束の値であり、表２は参照波光束の値である。こ
こで、子午面及び球欠面とはホログラム面上のものを指
す。また、作製時の光の波長は0.488μｍであるとし
た。
第７図は、以上の如くにして設計されたホログラム作製
光学系の具体例を示す。画角ωrで参照波用レンズ系３
９に入射した平行光束４０は参照波光束３３に変換され
る。一方、画角ω０で物体波用レンズ糸４１に入射した
平行光束４２は物体波光束３４に変換される。参照波光
束３３と物体波光束３４とはホログラム感材３２に入射
し、ここで形成される干渉縞が記録される。この感材を
現像処理することによってホログラムが得られる。ホロ
グラム感材３２中で物体波光束３４と参照波光束３３と
がほぼ同一の強度となる様にするのが望ましく、このた
めに光学系中に適当な光量調節手段を配設することがで
きる。
光学系の具体例を示す。画角ωrで参照波用レンズ系３
９に入射した平行光束４０は参照波光束３３に変換され
る。一方、画角ω０で物体波用レンズ糸４１に入射した
平行光束４２は物体波光束３４に変換される。参照波光
束３３と物体波光束３４とはホログラム感材３２に入射
し、ここで形成される干渉縞が記録される。この感材を
現像処理することによってホログラムが得られる。ホロ
グラム感材３２中で物体波光束３４と参照波光束３３と
がほぼ同一の強度となる様にするのが望ましく、このた
めに光学系中に適当な光量調節手段を配設することがで
きる。
第８図は本発明ホログラム作製法の他の実施例における
光学系の図である。この実施例においては参照波光束及
び物体波光束は上記実施例におけるレンズ系の代わりに
計算機ホログラムにより作製される。図において、入射
平行光束４６及び４７は電子線露光等により基板４４上
に作製された計算機ホログラム４３に入射し、該ホログ
ラムにより回折せしめられて上記実施例と同様な参照波
光束３３及び物体波光束３４を生ぜしめる。この実施例
においては入射光のうち、０次透過光４８及び４９や高
次回折光はマスク４５及び４５′で遮光され、所定のホ
ログラム感材面３２には到達しない様になっている。ま
た、参照波光束３３と物体波光束３４との光量をそろえ
るには、それぞれの光束中に光量調節手段を設けるか又
は計算機ホログラムの線幅を調節すればよい。
光学系の図である。この実施例においては参照波光束及
び物体波光束は上記実施例におけるレンズ系の代わりに
計算機ホログラムにより作製される。図において、入射
平行光束４６及び４７は電子線露光等により基板４４上
に作製された計算機ホログラム４３に入射し、該ホログ
ラムにより回折せしめられて上記実施例と同様な参照波
光束３３及び物体波光束３４を生ぜしめる。この実施例
においては入射光のうち、０次透過光４８及び４９や高
次回折光はマスク４５及び４５′で遮光され、所定のホ
ログラム感材面３２には到達しない様になっている。ま
た、参照波光束３３と物体波光束３４との光量をそろえ
るには、それぞれの光束中に光量調節手段を設けるか又
は計算機ホログラムの線幅を調節すればよい。
更に別の実施例として、通常のレンズ系と計算機ホログ
ラムとを組合わせ、たとえばレンズ系にはパワーのみを
もたせ、一方収差補正分を計算機ホログラムにもたせ
て、それぞれの光学系へ負担を分担することも可能であ
る。この方法は第８図に示される如き計算機ホログラム
が作製しにくい場合などに有効であり、これにより計算
機ホログラムの仕様をゆるくすることができる。
ラムとを組合わせ、たとえばレンズ系にはパワーのみを
もたせ、一方収差補正分を計算機ホログラムにもたせ
て、それぞれの光学系へ負担を分担することも可能であ
る。この方法は第８図に示される如き計算機ホログラム
が作製しにくい場合などに有効であり、これにより計算
機ホログラムの仕様をゆるくすることができる。
尚、上記第６図及び第７図の実施例においては球面レン
ズ系の軸外収差特性を利用して目的とする参照波光束及
び物体波光束を作製したが、レンズ部品の横ズレによっ
てコマ収差を発生させ、シリンドリカルレンズを用いて
非点収差を発生させ、レンズ部品の光軸方向移動によっ
て球面収差を発生させることによっても、同様の参照波
光束及び物体波光束を作製することができる。
ズ系の軸外収差特性を利用して目的とする参照波光束及
び物体波光束を作製したが、レンズ部品の横ズレによっ
てコマ収差を発生させ、シリンドリカルレンズを用いて
非点収差を発生させ、レンズ部品の光軸方向移動によっ
て球面収差を発生させることによっても、同様の参照波
光束及び物体波光束を作製することができる。
以上の実施例においては、ホログラムとしてホログラム
レンズのみを示したが、本発明はその他の一般のホログ
ラム作製においても利用することができる。
レンズのみを示したが、本発明はその他の一般のホログ
ラム作製においても利用することができる。
以上の如き本発明によれば、作製時と使用時とで光の波
長が異なる場合に、使用時に略無収差にて結像し且つ回
折効率の高いホログラムを作製することができる。更
に、本発明によれば、参照光及び物体光に収差を与える
ために回転対称光学系の軸外収差を用いているので、通
常のレンズ設計と同様に手法を適用できるという利点が
ある（但し、通常のカメラレンズ等の回転対称光学系の
設計では一般に軸外収差をできるだけ小さくするのに対
し、本発明では使用時に生ずる収差を打ち消すために意
図的に収差を残すという違いはある）。
長が異なる場合に、使用時に略無収差にて結像し且つ回
折効率の高いホログラムを作製することができる。更
に、本発明によれば、参照光及び物体光に収差を与える
ために回転対称光学系の軸外収差を用いているので、通
常のレンズ設計と同様に手法を適用できるという利点が
ある（但し、通常のカメラレンズ等の回転対称光学系の
設計では一般に軸外収差をできるだけ小さくするのに対
し、本発明では使用時に生ずる収差を打ち消すために意
図的に収差を残すという違いはある）。
第１図は従来のホログラム作製光学系を示す図である。
第２図はホログラムによる光の回折を示す図である。第
３図はホログラム作製時の光の方向を示す図である。第
４図はホログラムレンズの使用時の光学系を示す図であ
り、第５図，第６図，第７図及び第８図はその作製時の
光学系を示す図である。 １：レーザ光源、７，１５：顕微鏡対物レンズ、８，１
６：ピンホール、９：平行平板、１０：ホログラム基
板、１１：ホログラム又はホログラム感材、１７：コリ
メーションレンズ、２８：ホログラム基板、２９：ホロ
グラム、３２：ホログラム感材、３６：像側主平面、３
７：物体側主平面、３９：参照波用レンズ系、４１：物
体波用レンズ系、４３：計算機ホログラム、４４：基
板。
第２図はホログラムによる光の回折を示す図である。第
３図はホログラム作製時の光の方向を示す図である。第
４図はホログラムレンズの使用時の光学系を示す図であ
り、第５図，第６図，第７図及び第８図はその作製時の
光学系を示す図である。 １：レーザ光源、７，１５：顕微鏡対物レンズ、８，１
６：ピンホール、９：平行平板、１０：ホログラム基
板、１１：ホログラム又はホログラム感材、１７：コリ
メーションレンズ、２８：ホログラム基板、２９：ホロ
グラム、３２：ホログラム感材、３６：像側主平面、３
７：物体側主平面、３９：参照波用レンズ系、４１：物
体波用レンズ系、４３：計算機ホログラム、４４：基
板。
フロントページの続き (72)発明者 中村 保夫 埼玉県秩父市大字下影森1248番地 キヤノ ン電子株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−143314（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−2819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−47019（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−32167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−77715（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−53553（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】作製時の光の波長と異なる波長の光にて使
用されるホログラムを、使用時に生ずる収差を打ち消す
ような収差を有する光束を用いて作製するホログラムの
作製法において、 使用時に再生光がホログラムの各点において所定の方向
に回折光を生じ且つ各点において略ブラッグ条件を満足
するように、回転対称光学系の軸外収差を用いて予め適
宜の収差を与えた、適宜の入射角の滑らかな波面をもつ
参照光及び物体光を用いて作製することを特徴とするホ
ログラムの作製法。 - 【請求項２】計算機ホログラムを用い、前記参照光及び
前記物体光に対する屈折作用を主として前記回転対称光
学系により行わせ、前記参照光及び前記物体光に対する
収差付与作用を主として前記計算機ホログラムにより行
わせることを特徴とする、特許請求の範囲第１項に記載
のホログラムの作製法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59098640A JPH0627965B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | ホログラムの作製法 |
| US08/232,413 US5455691A (en) | 1984-05-18 | 1994-04-25 | Method of making a hologram |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59098640A JPH0627965B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | ホログラムの作製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60243689A JPS60243689A (ja) | 1985-12-03 |
| JPH0627965B2 true JPH0627965B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=14225105
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59098640A Expired - Lifetime JPH0627965B2 (ja) | 1984-05-18 | 1984-05-18 | ホログラムの作製法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5455691A (ja) |
| JP (1) | JPH0627965B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220059880A (ko) * | 2020-11-03 | 2022-05-10 | 경북대학교 산학협력단 | 실린드리컬 렌즈를 이동하여 호겔 위치를 조정하는 홀로그램 프린터 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02149879A (ja) * | 1988-11-30 | 1990-06-08 | Central Glass Co Ltd | ホログラムの作製方法 |
| US5822091A (en) * | 1993-02-22 | 1998-10-13 | Baker; Kenneth M. | Extreme depth-of-field optical lens and holographic projector system for its production |
| JP4730490B2 (ja) * | 2000-11-24 | 2011-07-20 | 大日本印刷株式会社 | 表示機能を持つ光ファイバーの作製方法 |
| JP2005011478A (ja) * | 2003-04-24 | 2005-01-13 | Ricoh Co Ltd | 回折格子とその作製方法及び複製方法並びにその回折格子を用いた光ヘッド装置及び光ディスクドライブ装置 |
| MY163702A (en) * | 2005-09-21 | 2017-10-13 | Novartis Ag | Optical inspection system |
| JP2009251242A (ja) * | 2008-04-04 | 2009-10-29 | Sony Corp | ホログラムレンズ作製装置、ホログラムレンズ、ホログラムレンズの製造方法、情報記録装置及び情報再生装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3666345A (en) * | 1969-09-20 | 1972-05-30 | Licentia Gmbh | Coupling device in modulated coherent light transmission system |
| JPS5453553A (en) * | 1977-10-05 | 1979-04-26 | Fujitsu Ltd | Recording and reconstructing method of hologram |
| JPS5577715A (en) * | 1978-12-06 | 1980-06-11 | Fujitsu Ltd | Laser scanner |
| JPS5647019A (en) * | 1979-09-25 | 1981-04-28 | Nec Corp | Aberration correcting method of hologram scanner |
| JPS5632167A (en) * | 1979-08-23 | 1981-04-01 | Ricoh Co Ltd | Reconstructing and recording method of hologram for beam scanning |
| US4530564A (en) * | 1980-08-18 | 1985-07-23 | Hughes Aircraft Company | Method and apparatus for production of holographic optical elements |
| JPS582819A (ja) * | 1981-06-29 | 1983-01-08 | Fujitsu Ltd | 光走査装置 |
| US4469407A (en) * | 1982-02-08 | 1984-09-04 | Polaroid Corporation | Laser apodizing filter |
| JPS58143314A (ja) * | 1982-02-19 | 1983-08-25 | Hitachi Ltd | ホログラム光走査器 |
| US4465332A (en) * | 1982-05-06 | 1984-08-14 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Holographic directional coupler for fiber optic systems |
-
1984
- 1984-05-18 JP JP59098640A patent/JPH0627965B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1994
- 1994-04-25 US US08/232,413 patent/US5455691A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220059880A (ko) * | 2020-11-03 | 2022-05-10 | 경북대학교 산학협력단 | 실린드리컬 렌즈를 이동하여 호겔 위치를 조정하는 홀로그램 프린터 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60243689A (ja) | 1985-12-03 |
| US5455691A (en) | 1995-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |