JPH0723983B2 - ホログラム基板を用いた測定方法 - Google Patents

ホログラム基板を用いた測定方法

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JPH0723983B2
JPH0723983B2 JP61246389A JP24638986A JPH0723983B2 JP H0723983 B2 JPH0723983 B2 JP H0723983B2 JP 61246389 A JP61246389 A JP 61246389A JP 24638986 A JP24638986 A JP 24638986A JP H0723983 B2 JPH0723983 B2 JP H0723983B2
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hologram
hologram substrate
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秀樹 土谷
佳代子 谷口
謙一 佐藤
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ソニーマグネスケール株式会社
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    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H1/0272Substrate bearing the hologram

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  • Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、ホログラフィー技術を応用した各種測定方法
において、特に好適なホログラム基板の改良に関する。
[発明の概要] 本発明は、低熱膨脹係数の基板材料と感光材料とを組合
せることにより、熱変形を小さく抑えるようにしたホロ
グラム基板を用いた測定方法である。
[従来の技術] 対象物体を照射してその振幅と位相の変調を受けた光
(物体光)と共に、同一光源から物体を照射せずに直接
光(参照光)をホログラム用感光材料に同時に与え、物
体光と参照光により形成される干渉縞を上記感光材料に
記録することにより平面の中に三次元の画像情報を記録
するようにしたホログラフィー技術が知られている。
再生に際しては、感光材料に対して参照光と同等の光
(照明光)を照射すると、記録されている干渉縞が回折
格子となって光がいくつかの方向に回折され、この回折
光には前記物体光と同じ振幅と位相を持つ光が含まれて
いるので、これによってもとの物体の位置に三次元のも
のと物体の像を再生することができる。
このようなホログラフィー技術は、物体光の記録後これ
を随時再生することができ、また同一物体を変形の前後
で同一感光材料に記録してから、両者を同時に再生させ
ることにより、変形量を干渉縞として観測できる等の原
理を有している。このような原理を利用して現在光波長
以下の分解能を有する高精度の変位測定装置やホログラ
ム干渉計等各種測定装置の開発が盛んに行われている。
第4図は変位測定装置の一例を示すもので、1はレーザ
等の光源、2は受光素子、3は光ビームスプリッタ、4
はミラー、7は基材5及び感光材料6から成る写真乾板
(ホログラム基板)である。ここで光源1〜ミラー4が
写真乾板7上に記録されている干渉縞の格子間隔を検出
する光学系、感光材料6が干渉縞が記録されるホログラ
ム材料である。
装置は高精度のサブミクロン測定器として開発され、さ
らに取扱いを容易にするためにその小型化が強く要望さ
れている。そのためにはどうしても光源1又は付属の電
気回路をできるだけ写真乾板7に近接させて占有スペー
スの節約を計り小型化を達成する必要がある。
このようなサブミクロン測定器においては累積誤差が約
0.5μmと高精度が要求されており、この精度を実現す
るために基板材料の熱膨脹係数が重要な値となってい
る。
[発明が解決しようとする問題点] しかし光源1に用いられているレーザや付属の電気回路
は発熱量が多く、これらを写真乾板7に近接させると写
真乾板7が熱変形を生じてしまい、このことが大きな問
題となっていて小型で高精度の測定器を実現することが
できなかった。レーザや電気回路部での実際の温度上昇
は一例として第5図に示すように2〜3℃上昇してい
る。
これらの問題をさらに詳述するとレーザや電気回路の発
熱により電源投入時から筺体内の温度が時間と共に変化
し、かつ筺体内部での温度分布が一様でないため写真乾
板7が変形を生じている。筺体を用いない場合でもやは
り温度分布が一様でなく写真乾板7が変形を生じてい
る。さらに写真乾板7上ではレーザ光を照射している部
分が特に熱膨脹して変形し、測定に伴って写真乾板上を
レーザ光が測定方向に移動していくのに伴い、その熱膨
脹した部分も移動していき歪みを生じている。又、停止
している時と移動している時とでは変形の度合が異って
いる。従って一本の乾板7上においてある部分では膨脹
しある部分では収縮するという現象を生じている。この
ような写真乾板7を用いた従来の測定器では写真乾板自
体の熱膨脹係数が大きいために累積誤差が大きくなり高
精度の変位測定を行うことは非常に困難でその解決策が
強く待ち望まれていた。
例えば従来は、写真乾板7としてそのほとんどが高分解
能タイプのもの、一例としてコダック(KODAK)社製の6
49F,131−02,120−02等が用いられてきたが、これらの
写真乾板は熱膨脹係数が約8×10-6/℃と大きな値を有
しているため、光源の接近により温度が上昇すると容易
に膨脹変形して感光材料6に記録された干渉縞の回折格
子の間隔が変化して測定誤差が発生するため、高精度で
安価なホログラム基板を実現することができなかった。
一例として長さ100mmのものを測定するときホログラム
基板の温度が2℃変化すると熱膨脹による誤差Δlは次
式から、 Δl=α・l・ΔT ここで、α:ホログラム基板の熱膨脹係数 l:測定する長さ ΔT:温度変化 Δl=8×10-6/℃×100,000μm×2℃=1.6μm となるため、このような写真乾板(ホログラム基板)で
は高精度の変位測定は困難である。この熱変形の問題は
変位測定装置に限らずホログラム干渉計の場合も同様に
生ずる。
本発明は以上のような問題に対処してなされたもので、
熱変形を小さく抑えた構造のホログラム基板を用いた測
定方法を提供することを目的とするものである。
[問題点を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明は、基板材料上に形
成された感光材料から成るホログラム基板と、該ホログ
ラム基板に対し記録、再生のためにレーザ光を照射する
手段とを用いて、上記ホログラム基板に記録されている
干渉縞の格子間隔を検出することにより高精度の測定を
行う方法において、前記ホログラム基板として前記基板
材料は略1×10-6/℃以下の低熱膨脹係数を有する材料
から成り、かつ基盤材料の厚さは前記感光材料の厚さよ
り厚く形成したものを用いることにより、記録、再生時
の熱膨脹による干渉縞の格子間隔の変化に基づく測定誤
差を所定値以下にしたことを特徴とする。
[作用] 低熱膨脹係数を有する基板材料に感光材料を例えば塗布
し形成することによって、温度が上昇してもホログラム
基板の変形は小さく抑えられる。従ってこのホログラム
基板を用いることによって変位測定装置やホログラム干
渉計の熱膨脹による誤差を小さくすることができる。
[発明の実施例] 第1図は本発明実施例のホログラム基板を示す側面図
で、基板材料11は低熱膨脹係数を有する材料から形成さ
れ、例えば日本電気硝子社製のネオセラム(セラミック
ガラス、熱膨脹係数0〜0.65×10-6/℃、ショット(SCH
OTT)社製のゼオドラ(セラミックガラス、熱膨脹係数
0±0.05×10-6/℃)が用いられ、この上に感光材料12
が塗布される。
第2図はこのようなホログラフ基板を変位測定装置に適
用した場合に得られた測定誤差Δlの温度依存特性を示
すもので、縦軸に測定誤差Δl[μm]、横軸に温度変
化ΔTを示している。
特性Aが本実施例の結果を示し、特性Bは従来例の結果
を示している。
この第2図の特性Aから明らかなように本発明実施例の
ホログラム基板によれば、温度変化ΔTによる測定誤差
はほとんど発生しない。例えば2℃の温度変化があった
場合、従来では約1.6μmの測定誤差が発生していた
が、本発明実施例によれば、例えば、前記ネオセラムの
一種でα=0.25×10-6/℃のものを用いることにより、
Δl=0.25×10-6/℃×100,000μm×2℃=0.05μm程
度である。また4℃の温度変化の場合は、従来の約3.0
μmに対して本発明実施例では0.1μm程度である。
従って高精度で高分解能を有する変位測定装置を得るこ
とができ、また同様なホログラム干渉計を得ることがで
きる。
第3図は本発明の第2実施例を示すもので、第1実施例
の構造において感光材料12の表面を基板材料11と同一の
材料13によって覆った構造を示すもので、11,13は同一
の熱膨脹係数を有する。
この第2実施例によれば、第1実施例と同様な効果が得
られ、かつ感光材料12の表面を外部から保護することが
できるという利点が得られる。以上の説明においては光
源や電源回路をホログラム基板に近接させることによっ
てホログラム基板が温度上昇して熱変形する場合の問題
について言及したが、ホログラム基板が温度上昇する原
因は上記例に限らずいろいろあり得るが本発明はそれら
の全ての原因の場合に適用することができる。また本発
明が適用される測定装置も変位測定装置やホログラム干
渉計に限定されない。さらに低熱膨脹係数の基板材料と
しても実施例に限らず、他の材料を任意に選択すること
ができる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、低熱膨脹係数を有す
る基板材料と感光材料とを組合せるようにしたので、温
度上昇してもホログラム基板の熱変形を小さく抑えるこ
とができ、高精度の測定装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例のホログラム基板を示す側面図、
第2図は本発明実施例によって得られたホログラム基板
の測定誤差の温度依存特性図、第3図は本発明の他の実
施例を示す側面図、第4図は本発明を説明するためのホ
ログラム基板を用いた変位測定装置の構成図、第5図は
光源と電気回路部の通電時の温度上昇図である。 11,13……低熱膨脹係数を有する基板材料、 12……感光材料、 A……本発明実施例の特性、 B……従来例の特性。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 謙一 東京都品川区西五反田3丁目9番17号 東 洋ビル ソニーマグネスケール株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−49674(JP,A) 特開 昭52−3446(JP,A)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板材料上に形成された感光材料から成る
    ホログラム基板と、該ホログラム基板に対し記録、再生
    のためにレーザ光を照射する手段とを用いて、上記ホロ
    グラム基板に記録されている干渉縞の格子間隔を検出す
    ることにより高精度の測定を行う方法において、前記ホ
    ログラム基板として前記基板材料は略1×10-6/℃以下
    の低熱膨脹係数を有する材料から成り、かつ基板材料の
    厚さは前記感光材料の厚さより厚く形成したものを用い
    ることにより、記録、再生時の熱膨脹による干渉縞の格
    子間隔の変化に基づく測定誤差を所定値以下にしたこと
    を特徴とするホログラム基板を用いた測定方法。
  2. 【請求項2】前記感光材料上に、他の基板材料を設けた
    ホログラム基板を用いることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載のホログラム基板を用いた測定方法。
JP61246389A 1986-10-16 1986-10-16 ホログラム基板を用いた測定方法 Expired - Lifetime JPH0723983B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS523446A (en) * 1975-06-25 1977-01-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Hologram recording medium
JPS5849674A (ja) * 1981-09-18 1983-03-23 株式会社日立製作所 半導体素子搭載用基板の製造法

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