JPH0776861B2 - 疑似ホログラムノイズを低減するホログラフィック露光装置 - Google Patents
疑似ホログラムノイズを低減するホログラフィック露光装置Info
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- JPH0776861B2 JPH0776861B2 JP2230467A JP23046790A JPH0776861B2 JP H0776861 B2 JPH0776861 B2 JP H0776861B2 JP 2230467 A JP2230467 A JP 2230467A JP 23046790 A JP23046790 A JP 23046790A JP H0776861 B2 JPH0776861 B2 JP H0776861B2
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Classifications
-
- 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
-
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- Y10S359/90—Methods
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はホログラムを作製するための装置及び方法に
関する。より詳細には、不所望な疑似ホログラムノイズ
記録を実質的に低減すると同時に、効率的かつ経済的に
ホログラムを作製するための装置及び方法に関する。
関する。より詳細には、不所望な疑似ホログラムノイズ
記録を実質的に低減すると同時に、効率的かつ経済的に
ホログラムを作製するための装置及び方法に関する。
［従来の技術及びその課題］ 高品質ホログラフィック光学素子は、最新の航空機用の
ヘッドアップディスプレイ（HUDS）、ヘルメット搭載デ
ィスプレイ、レーザー目保護装置、ナローバンド反射フ
ィルター、シミュレーター用のホログラフィック高利得
スクリーン等の回折光学ディスプレイ装置に使用され
る。これらは単に高品質反射ホログラムの数多くある用
途の中の一部に過ぎない。従来の技術では、HUDに非球
面の反射波面を与えるマスター参照物体またはマスター
ホログラムの「複製」であるような反射型ホログラフィ
ック光学素子を経済的に大量生産する際には問題があ
る。
ヘッドアップディスプレイ（HUDS）、ヘルメット搭載デ
ィスプレイ、レーザー目保護装置、ナローバンド反射フ
ィルター、シミュレーター用のホログラフィック高利得
スクリーン等の回折光学ディスプレイ装置に使用され
る。これらは単に高品質反射ホログラムの数多くある用
途の中の一部に過ぎない。従来の技術では、HUDに非球
面の反射波面を与えるマスター参照物体またはマスター
ホログラムの「複製」であるような反射型ホログラフィ
ック光学素子を経済的に大量生産する際には問題があ
る。
ホログラムを用いた回折光学ディスプレイ装置について
まわる問題は、ホログラフィック複写工程の間に頻繁に
発生する疑似反射型ホログラム記録および疑似透過型ホ
ログラム記録の影響によるホログラフ像の劣化である。
これらの好ましくない疑似ノイズホログラムは、記録カ
バープレートの透過面の空気／ガラス境界面、基板、記
録媒体、及び、光学素子などの、異なる屈折率の物質の
境界面からの反射によって発生することが分かってい
る。これらの反射は、記録フィルム上で、本来のホログ
ラフィックビームと結合し、疑似反射型ホログラム記録
および疑似透過型ホログラム記録を作り出す。この結
果、ディスプレイ装置では、疑似反射型ホログラム記録
からゴースト像が、疑似透過型ホログラムから虹状のフ
レアパターンが発生する。
まわる問題は、ホログラフィック複写工程の間に頻繁に
発生する疑似反射型ホログラム記録および疑似透過型ホ
ログラム記録の影響によるホログラフ像の劣化である。
これらの好ましくない疑似ノイズホログラムは、記録カ
バープレートの透過面の空気／ガラス境界面、基板、記
録媒体、及び、光学素子などの、異なる屈折率の物質の
境界面からの反射によって発生することが分かってい
る。これらの反射は、記録フィルム上で、本来のホログ
ラフィックビームと結合し、疑似反射型ホログラム記録
および疑似透過型ホログラム記録を作り出す。この結
果、ディスプレイ装置では、疑似反射型ホログラム記録
からゴースト像が、疑似透過型ホログラムから虹状のフ
レアパターンが発生する。
従来、これらの問題を処理する多くの異なる試みが成さ
れた。その一つに、鉱物オイル等の屈折率整合液を用い
て屈折率を整合し、屈折率の差を最小にする方法があ
る。これは、記録モジュールを屈折率整合オイル槽に浸
すことによって行われる。他には、記録フィルム支持体
にブルースター角で当たるエネルギービームを用いてホ
ログラムを作る方法がある。
れた。その一つに、鉱物オイル等の屈折率整合液を用い
て屈折率を整合し、屈折率の差を最小にする方法があ
る。これは、記録モジュールを屈折率整合オイル槽に浸
すことによって行われる。他には、記録フィルム支持体
にブルースター角で当たるエネルギービームを用いてホ
ログラムを作る方法がある。
米国特許第4,458,977号及び第4,456,328号は、記録中に
カバープレートを移動することにより、本来のビームに
対する反射光線の位相を変化させ、外側面カバープレー
トのガラス／空気境界面によって生じるノイズを除去
し、疑似ホログラムを生じない先行技術を開示してい
る。これらの解決策による移動量つまり位相変化は露光
時間の関数で、それ自体が記録媒体の感度の関数であ
る。全移動量は、建設的または破壊的干渉パターンをな
くすため、反射ノイズビームの半波長以上の位相変化を
与えるように設定される。これらの方法は、ヘッドアッ
プディスプレイに作用される反射型ホログラフィック光
学素子の製造を取り巻く複雑な問題を解決するために提
案された。
カバープレートを移動することにより、本来のビームに
対する反射光線の位相を変化させ、外側面カバープレー
トのガラス／空気境界面によって生じるノイズを除去
し、疑似ホログラムを生じない先行技術を開示してい
る。これらの解決策による移動量つまり位相変化は露光
時間の関数で、それ自体が記録媒体の感度の関数であ
る。全移動量は、建設的または破壊的干渉パターンをな
くすため、反射ノイズビームの半波長以上の位相変化を
与えるように設定される。これらの方法は、ヘッドアッ
プディスプレイに作用される反射型ホログラフィック光
学素子の製造を取り巻く複雑な問題を解決するために提
案された。
一般に、これらの解決策において、適当な鉱物オイルな
どの屈折率整合液の層はカバーの移動中に厚さが変わ
る。比較的厚い屈折率整合液の層は、非球面ミラーなど
の参照物体の表面を劣化させ、移動筋をつける。これら
の移動筋は干渉縞の劣化を引き起こし、定期的なオイル
の浄化を必要とする。最初、２ビーム装置が使用され、
露光前の安定化には数日を要した。その後、マスター球
面ミラー単ビーム装置が使用されるようになったが、相
変わらず安定化に何時間も要する上に、かなりの熟練を
必要とする。
どの屈折率整合液の層はカバーの移動中に厚さが変わ
る。比較的厚い屈折率整合液の層は、非球面ミラーなど
の参照物体の表面を劣化させ、移動筋をつける。これら
の移動筋は干渉縞の劣化を引き起こし、定期的なオイル
の浄化を必要とする。最初、２ビーム装置が使用され、
露光前の安定化には数日を要した。その後、マスター球
面ミラー単ビーム装置が使用されるようになったが、相
変わらず安定化に何時間も要する上に、かなりの熟練を
必要とする。
さらに、従来の方法では、外側面素子つまりガラス／空
気境界素子にしか非反射コーティングを設けることがで
きない。もし、空気中での最適な使用のために、内側面
をコーティングする必要がある場合、露光後に非反射コ
ーティングを付加しなければならない。非反射コーティ
ングの付加する方法として、例えば、非反射コーティン
グされたガラスを付加する場合には重量が増し、また、
標準的な非反射コーティングを製膜する場合にはホログ
ラムをしばしば熱的に破壊し、また、低温非反射コーテ
ィングを製膜する場合には効果が少なく壊れ易い。さら
に、露光カバーは、光学系の設計を考慮した上で、露光
前に適所に配置するために、圧電素子によって制御され
る。
気境界素子にしか非反射コーティングを設けることがで
きない。もし、空気中での最適な使用のために、内側面
をコーティングする必要がある場合、露光後に非反射コ
ーティングを付加しなければならない。非反射コーティ
ングの付加する方法として、例えば、非反射コーティン
グされたガラスを付加する場合には重量が増し、また、
標準的な非反射コーティングを製膜する場合にはホログ
ラムをしばしば熱的に破壊し、また、低温非反射コーテ
ィングを製膜する場合には効果が少なく壊れ易い。さら
に、露光カバーは、光学系の設計を考慮した上で、露光
前に適所に配置するために、圧電素子によって制御され
る。
米国特許第4,478,490号は、露光中に光路内のアポダイ
ザー（apodizer）の位置を変えることにより、コヒーレ
ントノイズ成分を低減する他の方法を開示している。ア
ポダイザーは波面の振幅を変えて点線源反応が変化さ
せ、すなわち、所定の方法でポイントスプレッドファン
クションを変化させて、アポダイザーによって作り出さ
れる干渉縞パターンを不定とし、それゆえ、透過放射線
のノイズ成分を低減する。
ザー（apodizer）の位置を変えることにより、コヒーレ
ントノイズ成分を低減する他の方法を開示している。ア
ポダイザーは波面の振幅を変えて点線源反応が変化さ
せ、すなわち、所定の方法でポイントスプレッドファン
クションを変化させて、アポダイザーによって作り出さ
れる干渉縞パターンを不定とし、それゆえ、透過放射線
のノイズ成分を低減する。
ノイズを除去する別の試みはエタロンのないレーザー光
源を使用し、約２インチ（ラージアルゴンレーザーに特
有なコヒーレンス長）よりも離れた面からノイズホログ
ラムを減らす。この方法はノイズを低減する一方、エタ
ロンが中にあるとコヒーレンス長は数メートルになり、
エタロンが中にないとコヒーレンス長はインチのオーダ
ーになるが、いずれにしろ、処理工程があるという不利
益がある。この比較的新しい方法は、非球面ミラーを備
えるHUDタイプのホログラムなどのように、約４分の１
インチの距離が要求されるところでは受け入れられる。
源を使用し、約２インチ（ラージアルゴンレーザーに特
有なコヒーレンス長）よりも離れた面からノイズホログ
ラムを減らす。この方法はノイズを低減する一方、エタ
ロンが中にあるとコヒーレンス長は数メートルになり、
エタロンが中にないとコヒーレンス長はインチのオーダ
ーになるが、いずれにしろ、処理工程があるという不利
益がある。この比較的新しい方法は、非球面ミラーを備
えるHUDタイプのホログラムなどのように、約４分の１
インチの距離が要求されるところでは受け入れられる。
マスターホログラムから複製を生産することの良さは従
来から認められている。このようなホログラム複製の理
論は、Brumm,“Copying Holograms,"Applied Optics,Vo
lume5,No.12,page1946,December1966の中で述べられて
いる。また、米国特許第3,758,186号、米国特許第3,63
9,031号、米国特許第3,647,289号、米国特許第4,312,55
9号、及び、米国特許第4,530,564号は、ホログラム複製
の他の方法を開示している。
来から認められている。このようなホログラム複製の理
論は、Brumm,“Copying Holograms,"Applied Optics,Vo
lume5,No.12,page1946,December1966の中で述べられて
いる。また、米国特許第3,758,186号、米国特許第3,63
9,031号、米国特許第3,647,289号、米国特許第4,312,55
9号、及び、米国特許第4,530,564号は、ホログラム複製
の他の方法を開示している。
HUD製造用の記録モジュールを与える構成を改善し、HUD
ホログラム内のノイズの発生を低減して、多数のホログ
ラム光学素子を経済的かつ効率的な方法で複製するに最
適な方法および装置が求められている。
ホログラム内のノイズの発生を低減して、多数のホログ
ラム光学素子を経済的かつ効率的な方法で複製するに最
適な方法および装置が求められている。
［課題を解決するための手段］ マスター物体あるいはマスター参照ホログラムなどの参
照部材からホログラムを製造する方法および装置を提供
する。レーザーなどのホログラムの記録に適したコヒー
レントエネルギーのビームはマスター参照部材に適切に
照射される。マスター参照部材は、好適な実施例におい
て、エネルギーのビームに対して反射特性を有する。内
側面及び外側面を有する基板は、その内側面に記録媒体
が製膜され、記録媒体はマスター参照部材の近くに臨界
距離で配置される。ホログラフ像の使用目的に応じて、
予め非反射性コーティングを基板の外側面に設けてもよ
い。外側空気境界は、参照部材と記録媒体との間の距離
の少なくとも10倍の距離であることが好ましい。
照部材からホログラムを製造する方法および装置を提供
する。レーザーなどのホログラムの記録に適したコヒー
レントエネルギーのビームはマスター参照部材に適切に
照射される。マスター参照部材は、好適な実施例におい
て、エネルギーのビームに対して反射特性を有する。内
側面及び外側面を有する基板は、その内側面に記録媒体
が製膜され、記録媒体はマスター参照部材の近くに臨界
距離で配置される。ホログラフ像の使用目的に応じて、
予め非反射性コーティングを基板の外側面に設けてもよ
い。外側空気境界は、参照部材と記録媒体との間の距離
の少なくとも10倍の距離であることが好ましい。
ホログラフィック記録材料を設けた基板およびマスター
参照部材を有する記録モジュールは適当にシールされ、
記録媒体とマスター参照部材との間にオイルなどの適当
な屈折率整合液が入れられる。この記録モジュールは露
光のためのコヒーレントエネルギーのビーム源から特定
の距離に置かれる。
参照部材を有する記録モジュールは適当にシールされ、
記録媒体とマスター参照部材との間にオイルなどの適当
な屈折率整合液が入れられる。この記録モジュールは露
光のためのコヒーレントエネルギーのビーム源から特定
の距離に置かれる。
［作用］ この発明の特徴は、ホログラフィック光学素子の露光中
に、点光源を記録媒体に対して移動する点にある。点光
源の移動量は小さく、相対光路長変化も少ないので、入
射ビームと反射ビームとの間の位相変化は小さい。その
移動量は例えば100ないし5,000マイクロメートル（0.2m
radないし10m rad）の範囲内である。しかし、これと
は対照的に、疑似ホログラムを作り出すノイズは非常に
大きな距離の変化を示し、ノイズホログラムの干渉縞に
比較的大きなシフトが生じる。これらの位相シフトが半
波長に達すると、ノイズホログラムは本質的に消える。
しかし、本来のホログラムのシフトの量は設計波長の約
1/20に過ぎず、ノイズの除去の利点に比べれば、効率の
減少はないに等しい。
に、点光源を記録媒体に対して移動する点にある。点光
源の移動量は小さく、相対光路長変化も少ないので、入
射ビームと反射ビームとの間の位相変化は小さい。その
移動量は例えば100ないし5,000マイクロメートル（0.2m
radないし10m rad）の範囲内である。しかし、これと
は対照的に、疑似ホログラムを作り出すノイズは非常に
大きな距離の変化を示し、ノイズホログラムの干渉縞に
比較的大きなシフトが生じる。これらの位相シフトが半
波長に達すると、ノイズホログラムは本質的に消える。
しかし、本来のホログラムのシフトの量は設計波長の約
1/20に過ぎず、ノイズの除去の利点に比べれば、効率の
減少はないに等しい。
［実施例］ 以下、添付の図面を参照しながら、この発明の実施例に
ついて説明する。図面において同等の部材は同一の参照
符号を用いて示す。これにより、ホログラフの分野の当
業者は本発明をより良く理解できよう。さらに、この発
明の本質は点光源を移動することによって、マスター参
照部材のホログラフィック複製を比較的経済的に製造す
る方法および装置を提供するもので、種々の変形が可能
であることを容易に理解するだろう。
ついて説明する。図面において同等の部材は同一の参照
符号を用いて示す。これにより、ホログラフの分野の当
業者は本発明をより良く理解できよう。さらに、この発
明の本質は点光源を移動することによって、マスター参
照部材のホログラフィック複製を比較的経済的に製造す
る方法および装置を提供するもので、種々の変形が可能
であることを容易に理解するだろう。
第１図は組み立てられた記録モジュール２の断面図を示
す。記録モジュール２は、下方基板支持部材８上に設け
られた露光済みのマスター参照部材、例えばマスターホ
ログラム部材６を備える。代わりに、非球面ミラーなど
のマスターミラーを参照体として使用してもよい。薄い
透明なカバー部材14はマスターホログラム部材６をシー
ルし保護できる。カバー部材14はマスターホログラム６
をシールし、マスターホログラムを劣化させることな
く、繰り返しの露光を可能にする。直径約0.005インチ
の一対のポジショナルボールベアリング、例えばベアリ
ング10及び12が、マスターホログラム６を覆って配置さ
れた薄いカバー部材14の上に設けられているのが示され
る。すぐに理解できるように、実際には一組の例えば３
つのボールベアリングが使用され、外側基板18の内側面
に設けられたホログラフィック記録材料16とカバー部材
14との間の距離を一定に保つ。記録材料16は重クロム酸
ゼラチンでよい。
す。記録モジュール２は、下方基板支持部材８上に設け
られた露光済みのマスター参照部材、例えばマスターホ
ログラム部材６を備える。代わりに、非球面ミラーなど
のマスターミラーを参照体として使用してもよい。薄い
透明なカバー部材14はマスターホログラム部材６をシー
ルし保護できる。カバー部材14はマスターホログラム６
をシールし、マスターホログラムを劣化させることな
く、繰り返しの露光を可能にする。直径約0.005インチ
の一対のポジショナルボールベアリング、例えばベアリ
ング10及び12が、マスターホログラム６を覆って配置さ
れた薄いカバー部材14の上に設けられているのが示され
る。すぐに理解できるように、実際には一組の例えば３
つのボールベアリングが使用され、外側基板18の内側面
に設けられたホログラフィック記録材料16とカバー部材
14との間の距離を一定に保つ。記録材料16は重クロム酸
ゼラチンでよい。
下方基板８および外側基板18、さらにカバー部材14は、
曲がった形状にガラスから作られる。他の物質を基板と
して使用してもよく、例えば、放射線の波長によって
は、半導体物質を基板、例えば8,18に使用するもでき、
これは発明の要旨から逸脱するものではないことは容易
に理解される。記録モジュール構造２は曲がった形状で
示されるが、この発明の要旨から逸脱しない範囲におい
て、記録モジュール２内の透過性素子または反射性素子
の表面は平らまたは所望の形状でもよい。マスターホロ
グラム非球面ミラー６に対する凹面は、記録装置の単純
さから、HUDホログラフィック素子の形成に適してい
る。
曲がった形状にガラスから作られる。他の物質を基板と
して使用してもよく、例えば、放射線の波長によって
は、半導体物質を基板、例えば8,18に使用するもでき、
これは発明の要旨から逸脱するものではないことは容易
に理解される。記録モジュール構造２は曲がった形状で
示されるが、この発明の要旨から逸脱しない範囲におい
て、記録モジュール２内の透過性素子または反射性素子
の表面は平らまたは所望の形状でもよい。マスターホロ
グラム非球面ミラー６に対する凹面は、記録装置の単純
さから、HUDホログラフィック素子の形成に適してい
る。
約0.005インチ厚の屈折率整合液24、例えば鉱物オイル
が、記録材料16とカバープレート14との間に設けられ
る。このように、比較的に薄い屈折率整合液の層が、HU
D用のホログラフィック光学素子の製造に使用する通常
の非球面ミラー装置で使用していた厚い屈折率整合液の
像劣化層に代わる。また、シールされたホログラムマス
ター６は、通常のHUD露光装置内の非球面ミラーの表面
にたびたび現れたように劣化することはなく、また、小
量は簡単な取り替えられるので、再使用のためにオイル
を浄化する必要もない。
が、記録材料16とカバープレート14との間に設けられ
る。このように、比較的に薄い屈折率整合液の層が、HU
D用のホログラフィック光学素子の製造に使用する通常
の非球面ミラー装置で使用していた厚い屈折率整合液の
像劣化層に代わる。また、シールされたホログラムマス
ター６は、通常のHUD露光装置内の非球面ミラーの表面
にたびたび現れたように劣化することはなく、また、小
量は簡単な取り替えられるので、再使用のためにオイル
を浄化する必要もない。
外側基板18はホログラフィック露光材料16を支持し、ホ
ログラフィック露光材料16は、重クロム酸ゼラチンなど
の位相型記録材料でもよく、また、ハロゲン化銀などの
振幅型記録材料でもよく、基板18の底に設けられる。基
板18の外側表面すなわち空気／ガラス境界面は、ホログ
ラムの意図した用途に応じた入射エネルギービームの波
長に対して、適当な設計の非反射性コーティング22で予
め被覆される。非反射性コーティング22の構造は、この
発明の構成をなすものではなく、入射ビームの所望の波
長に適した非反射性コーティングを与える技術は公知で
ある。
ログラフィック露光材料16は、重クロム酸ゼラチンなど
の位相型記録材料でもよく、また、ハロゲン化銀などの
振幅型記録材料でもよく、基板18の底に設けられる。基
板18の外側表面すなわち空気／ガラス境界面は、ホログ
ラムの意図した用途に応じた入射エネルギービームの波
長に対して、適当な設計の非反射性コーティング22で予
め被覆される。非反射性コーティング22の構造は、この
発明の構成をなすものではなく、入射ビームの所望の波
長に適した非反射性コーティングを与える技術は公知で
ある。
コヒーレントエネルギーのビームは、現像エネルギー波
ビームを与え得る適当な点光源28から発生される。好ま
しくは、レーザーがコヒーレントエネルギー源に使用さ
れる。第１図の実施例における寸法は、例えば、外側基
板18の厚さは約0.35インチ、整合オイル20の厚さは約0.
005インチ、カバープレート14の厚さは約0.02インチで
ある。感光性ホログラム層16は参照部材６から0.025イ
ンチ以下の距離にある。光源28は参照部材６から約20イ
ンチ離して配置される。周囲の取付けリング26は、記録
モジュールを適当にシールするために使用される。
ビームを与え得る適当な点光源28から発生される。好ま
しくは、レーザーがコヒーレントエネルギー源に使用さ
れる。第１図の実施例における寸法は、例えば、外側基
板18の厚さは約0.35インチ、整合オイル20の厚さは約0.
005インチ、カバープレート14の厚さは約0.02インチで
ある。感光性ホログラム層16は参照部材６から0.025イ
ンチ以下の距離にある。光源28は参照部材６から約20イ
ンチ離して配置される。周囲の取付けリング26は、記録
モジュールを適当にシールするために使用される。
第１図において、疑似ホログラム記録を引き起こすノイ
ズの問題は、誇張して模式的に図示される。光線の軌跡
および位置ＡからＢへの光源の相対位置は、この発明の
原理を示すために非常に誇張されている。位置Ａにある
光源28に注目すると、本来の記録ビームA1はガラス基板
18を通過して伝搬し、マスター参照部材６で反射され、
重クロム酸ゼラチンなどの記録媒体を再度通過する。記
録光線A2は、A1の反射された光路を横切り、重クロム酸
ゼラチンに干渉記録を与える。これは所望のホログラム
である。反射された本来の光線A1は外側基板18を伝搬し
続け、光エネルギーの一部は再び反射されて記録媒体16
に向かう。光線A3に注目すると、これは反射された本来
の記録光線A1の光路を、本来の記録に対してずれた位置
で横切るために、別のホログラム記録が作られることが
分かる。これは、表面反射ノイズのほんの一例である。
このように、他の反射ノイズも記録モジュール２内で生
じる。
ズの問題は、誇張して模式的に図示される。光線の軌跡
および位置ＡからＢへの光源の相対位置は、この発明の
原理を示すために非常に誇張されている。位置Ａにある
光源28に注目すると、本来の記録ビームA1はガラス基板
18を通過して伝搬し、マスター参照部材６で反射され、
重クロム酸ゼラチンなどの記録媒体を再度通過する。記
録光線A2は、A1の反射された光路を横切り、重クロム酸
ゼラチンに干渉記録を与える。これは所望のホログラム
である。反射された本来の光線A1は外側基板18を伝搬し
続け、光エネルギーの一部は再び反射されて記録媒体16
に向かう。光線A3に注目すると、これは反射された本来
の記録光線A1の光路を、本来の記録に対してずれた位置
で横切るために、別のホログラム記録が作られることが
分かる。これは、表面反射ノイズのほんの一例である。
このように、他の反射ノイズも記録モジュール２内で生
じる。
この発明の目的は、本来のホログラムはぼかさないが、
本来のビームとノイズ源の干渉によって形成されるホロ
グラフィック干渉縞をぼかすことにより、このようなノ
イズホログラムの効率を減らすことである。疑似ホログ
ラムの輝度の減少は、反射型参照部材６に対して点光源
28を相対的に移動させることにより達成される。この移
動は0.1ないし5mm、あるいは0.2m radないし10m radの
範囲で行われる。第１図に示されるように、点光源28が
位置Ｂまで移動された際、本来の光線B1は参照部材６か
ら再び反射され、光線B2と相互作用して本来のホログラ
ムを形成する。本来のホログラムＡに対する、Ｂの位置
で記録されたホログラムの相対的なずれは、感光層16の
反射面６への接近のため、比較的少ない。特に、この距
離は約0.04インチ以下である。その上、参照部材６から
基板18の外側表面までの距離は、例えば、参照部材６と
記録媒体16との間の距離を越える10のファクターによっ
て、比較的大きい。これらの特定な距離は、本来のホロ
グラムからのノイズホログラムの相対的ずれ及びノイズ
ホログラムホログラフィック干渉縞のぼかし量の設定に
伴う、屈折率および距離に基づいて計算することができ
る。本来の反射光B1と光線B3とによって形成されるノイ
ズホログラムは、位置Ａの光源28によって形成されたノ
イズホログラムからずれる。光源の移動量は、必要な光
源の強度および記録材料16に必要な露光時間に依存す
る。これらは、この分野ではよく知られるように、形成
するホログラムに応じて決まる。
本来のビームとノイズ源の干渉によって形成されるホロ
グラフィック干渉縞をぼかすことにより、このようなノ
イズホログラムの効率を減らすことである。疑似ホログ
ラムの輝度の減少は、反射型参照部材６に対して点光源
28を相対的に移動させることにより達成される。この移
動は0.1ないし5mm、あるいは0.2m radないし10m radの
範囲で行われる。第１図に示されるように、点光源28が
位置Ｂまで移動された際、本来の光線B1は参照部材６か
ら再び反射され、光線B2と相互作用して本来のホログラ
ムを形成する。本来のホログラムＡに対する、Ｂの位置
で記録されたホログラムの相対的なずれは、感光層16の
反射面６への接近のため、比較的少ない。特に、この距
離は約0.04インチ以下である。その上、参照部材６から
基板18の外側表面までの距離は、例えば、参照部材６と
記録媒体16との間の距離を越える10のファクターによっ
て、比較的大きい。これらの特定な距離は、本来のホロ
グラムからのノイズホログラムの相対的ずれ及びノイズ
ホログラムホログラフィック干渉縞のぼかし量の設定に
伴う、屈折率および距離に基づいて計算することができ
る。本来の反射光B1と光線B3とによって形成されるノイ
ズホログラムは、位置Ａの光源28によって形成されたノ
イズホログラムからずれる。光源の移動量は、必要な光
源の強度および記録材料16に必要な露光時間に依存す
る。これらは、この分野ではよく知られるように、形成
するホログラムに応じて決まる。
この単ビーム反射型ホログラム装置は、参照部材６から
反射された後、ビームの２つの部分、例えばA1とA2およ
びB1とB2、の間で、建設的および破壊的干渉の両方を作
り出すことができる。記録材料16と参照部材６とは非常
に接近しているので、相対的な光路長変化が小さいため
に相対的な位相変化が小さいので、干渉パターンの部分
の変化はほとんどない。第３図は本発明のこの特徴を示
す。これとは対照的に、例えば、２回反射された本来の
ビームA1とビームA3との間で作られたノイズホログラム
は、干渉縞において非常に大きい距離だけ変化する。位
相変化が半波長に達すると、ノイズホログラムは消え
る。その移動量における、本来のホログラムの変化は波
長のたった1/20で、その効率の減少はほとんど見られな
い。第３図に示されるように、ノイズ干渉パターンは消
え、明暗干渉縞パターンが不鮮明になる。
反射された後、ビームの２つの部分、例えばA1とA2およ
びB1とB2、の間で、建設的および破壊的干渉の両方を作
り出すことができる。記録材料16と参照部材６とは非常
に接近しているので、相対的な光路長変化が小さいため
に相対的な位相変化が小さいので、干渉パターンの部分
の変化はほとんどない。第３図は本発明のこの特徴を示
す。これとは対照的に、例えば、２回反射された本来の
ビームA1とビームA3との間で作られたノイズホログラム
は、干渉縞において非常に大きい距離だけ変化する。位
相変化が半波長に達すると、ノイズホログラムは消え
る。その移動量における、本来のホログラムの変化は波
長のたった1/20で、その効率の減少はほとんど見られな
い。第３図に示されるように、ノイズ干渉パターンは消
え、明暗干渉縞パターンが不鮮明になる。
この発明では、移動の方法は重要ではなく、様々な通常
の方法が使用可能である。従って、点光源は記録モジュ
ールに対して垂直および水平に移動される。さらに、固
定した点光源に対して記録モジュール２の全体を移動し
てもよい。本質的に、この発明に必要な効果は角度変化
の関数であり、従って、反射参照部材６及びノイズの屈
折源における、距離と曲がりの両方の関数である。第４
図は、点光源の移動に対するログ（log）ノイズ改善の
増加を示す。第４図の測定のパラメーターは、HUD結合
器を20度の入射角で20インチの距離で露光したときのも
のに等しい。1.85mmの最大移動は、ほんの僅かな効率の
損失に対して、約630倍のノイズの改善を示した。この
発明は、例えばHUD結合器の現像に、相当な改善をもた
らす。従来、非球面ミラー参照を使用するHUD結合器で
は、疑似ノイズホログラムの効率を低減するためにカバ
ープレートを動かす。この発明では、露光光学系は露光
カバーを圧電素子を用いて制御する必要はない。従っ
て、ホログラフィック結合器すなわちモジュールは、数
時間にわたる熟練された労働および夜通しの安定化の従
来の要求に代わって、短い安定化の時間の後に数分間露
光されるだけでよい。さらに、この方法および装置は、
複製ホログラム像を保持する基板を露光前に非反射コー
トを施すことを可能にする。これは、最終的なHUD結合
器から余計なガラス部材を排除して、その重量を軽減す
るだけでなく、大量生産によるHUD結合器の最終製品に
おける金銭および労働を節約する。
の方法が使用可能である。従って、点光源は記録モジュ
ールに対して垂直および水平に移動される。さらに、固
定した点光源に対して記録モジュール２の全体を移動し
てもよい。本質的に、この発明に必要な効果は角度変化
の関数であり、従って、反射参照部材６及びノイズの屈
折源における、距離と曲がりの両方の関数である。第４
図は、点光源の移動に対するログ（log）ノイズ改善の
増加を示す。第４図の測定のパラメーターは、HUD結合
器を20度の入射角で20インチの距離で露光したときのも
のに等しい。1.85mmの最大移動は、ほんの僅かな効率の
損失に対して、約630倍のノイズの改善を示した。この
発明は、例えばHUD結合器の現像に、相当な改善をもた
らす。従来、非球面ミラー参照を使用するHUD結合器で
は、疑似ノイズホログラムの効率を低減するためにカバ
ープレートを動かす。この発明では、露光光学系は露光
カバーを圧電素子を用いて制御する必要はない。従っ
て、ホログラフィック結合器すなわちモジュールは、数
時間にわたる熟練された労働および夜通しの安定化の従
来の要求に代わって、短い安定化の時間の後に数分間露
光されるだけでよい。さらに、この方法および装置は、
複製ホログラム像を保持する基板を露光前に非反射コー
トを施すことを可能にする。これは、最終的なHUD結合
器から余計なガラス部材を排除して、その重量を軽減す
るだけでなく、大量生産によるHUD結合器の最終製品に
おける金銭および労働を節約する。
この発明による方法は、また、非球面ミラーやマスター
ホログラム構造体などのマスター参照部材を露光前に透
過したレーザー光を用いて欠陥を検査することを可能に
する。
ホログラム構造体などのマスター参照部材を露光前に透
過したレーザー光を用いて欠陥を検査することを可能に
する。
第２図はこの発明を説明する概略図である。レーザー点
光源28は、ミラー30からの反射のために、適当に移動可
能である。集光レンズ32は、空間フィルター34を介し
て、光線を収束する。記録モジュール２は、所望の位置
を与える指示部材36、38の上に置かれる。次いで、レー
ザー光源28は、記録媒体の露光中に適当に移動され、ノ
イズホログラムをぼかす。
光源28は、ミラー30からの反射のために、適当に移動可
能である。集光レンズ32は、空間フィルター34を介し
て、光線を収束する。記録モジュール２は、所望の位置
を与える指示部材36、38の上に置かれる。次いで、レー
ザー光源28は、記録媒体の露光中に適当に移動され、ノ
イズホログラムをぼかす。
ホログラムの分野の当業者には知られているように、ホ
ログラムの記録には様々なパラメーターがある。例え
ば、重クロム酸ゼラチン等の記録材料は自然源から得ら
れ、異なる露光特性および露光時間を与える。さらに、
特定のホログラムに対する設計波長及びこの設計波長の
一定な光強度の効力は、計算されなければならないであ
ろうし、どんな露光装置のパラメーターにも影響を与え
るであろう。例えば、HUD結合器の非球面反射体として
使用されるホログラムは、好ましくは、陰極線管からの
光の反射を最大にする設計波長を有する。この波長は、
レーザー光源からは得られず、反射部材の設計および露
光されたホログラムの現像の両者において、この変化を
許すように計算される。
ログラムの記録には様々なパラメーターがある。例え
ば、重クロム酸ゼラチン等の記録材料は自然源から得ら
れ、異なる露光特性および露光時間を与える。さらに、
特定のホログラムに対する設計波長及びこの設計波長の
一定な光強度の効力は、計算されなければならないであ
ろうし、どんな露光装置のパラメーターにも影響を与え
るであろう。例えば、HUD結合器の非球面反射体として
使用されるホログラムは、好ましくは、陰極線管からの
光の反射を最大にする設計波長を有する。この波長は、
レーザー光源からは得られず、反射部材の設計および露
光されたホログラムの現像の両者において、この変化を
許すように計算される。
なお、この発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変形が
可能である。
可能である。
第１図は露光される記録モジュールの模式的断面図、 第２図は移動レーザー点光源を備える装置の模式図、 第３図は点光源の移動により作られるホログラフィック
干渉縞パターンの略図、 第４図は移動点光源によるノイズ改善を示す図である。 16……記録媒体、18……基板、28……点光源。
干渉縞パターンの略図、 第４図は移動点光源によるノイズ改善を示す図である。 16……記録媒体、18……基板、28……点光源。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−131166（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−210384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−200075（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−200076（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】参照部材からホログラムを製造するための
装置であり、 ホログラムの記録に適したレーザーからなるエネルギー
の点源により供給されるエネルギーのビームと、 エネルギーのビームに対して反射特性を有するマスター
参照部材ホログラムと、 エネルギーのビームをマスター参照部材ホログラムに照
射する手段と、 内側面と外側面を有する基板と、 マスター参照部材ホログラムに隣接する基板の内側面に
設けられた記録媒体とを有し、ここに、マスター参照部
材ホログラムはホログラフィックノイズの源よりも少な
くとも十倍は記録媒体に近く、さらに、 マスター参照部材ホログラムと基板と記録媒体を記録モ
ジュール内にシールする手段と、 記録媒体の露光の間に相対移動が生じるように、エネル
ギーのビームによる露光のために記録モジュールを位置
決めする手段とを有し、ここに、記録モジュールは、移
動の間、所望の干渉パターンの製造に関しては比較的小
さな光路変化と小さな位相変化が生じ、その一方で、長
い光路に渡り形成されるホログラフィックノイズに対し
ては比較的大きな位相変化が生じ、これによりホログラ
フィックノイズのホログラフィック縞がぼかされるよう
に位置決めされ、さらに、 露光の間の点源の相対移動のための手段で、マスター参
照部材に対するエネルギーのビームの入射角を変え、マ
スター参照部材ホログラムに対するエネルギーのビーム
の入射角を変化させる手段を有している、参照部材から
ホログラムを製造するための装置。 - 【請求項２】参照部材からホログラムを製造するための
装置であり、 ホログラムを記録するに適したコヒーレントエネルギー
のビームと、 エネルギーのビームに対して反射特性を有するマスター
参照部材と、 エネルギーのビームをマスター参照部材に照射する手段
と、 内側面と外側面を有する基板と、 マスター参照部材に隣接する基板の内側面に設けられた
記録媒体と、 コヒーレントエネルギーのビームを生成するレーザー点
源と、エネルギーの点源とマスター参照部材の間に所定
の相対移動を生じさせる手段で、エネルギーのビームが
記録媒体に当たりこれに干渉パターンを記録する際に、
エネルギーのビームに約0.05周期の範囲内の所定の位相
シフトを起こさせる手段とを有し、これにより基板外側
面からのエネルギーの反射ビームの反射により引き起こ
されるホログラフィックノイズのあらゆる縞がぼかさ
れ、さらに、 マスター参照部材ホログラムと基板と記録媒体を記録モ
ジュール内にシールする手段と、 記録モジュール内の屈折率を整合する手段とを有してい
る、参照部材からホログラムを製造するための装置。 - 【請求項３】参照部材からホログラムを製造するための
装置であり、 ホログラムを記録するに適したコヒーレントエネルギー
のビームと、 エネルギーのビームに対して反射特性を有するマスター
参照部材と、 エネルギーのビームをマスター参照部材に照射する手段
と、 内側面と外側面を有する基板と、 マスター参照部材に隣接する基板の内側面に設けられた
記録媒体と、 記録媒体とマスター参照部材との間に保持される屈折率
整合液と、 マスター参照部材と基板と記録媒体を記録モジュール内
にシールする手段と、 エネルギーのビームによる露光のために記録モジュール
を位置決めする手段と、 コヒーレントエネルギーのビームに可変位相シフトを与
える手段で、エネルギーのビームが参照部材に当たる際
に、コヒーレントエネルギーのビームの入射角を変化さ
せることにより記録媒体内に所望の干渉パターンを生じ
させる手段とを有し、ここに、所望の位相変化は約0.05
周期の範囲内にあり、これにより基板の外側面からのあ
らゆる反射によりコヒーレントエネルギーとの干渉のた
めに引き起こされるあらゆる不所望なホログラフィック
ノイズの位相シフトが大きくなり、ノイズにより作られ
るあらゆるホログラフィック縞がぼかされ、また、露光
の間に可変位相シフトを生じさせる手段は、コヒーレン
トエネルギーのビームを生成する点源と、エネルギー点
とマスター参照部材の間に所定の相対移動を与える手段
を含んでおり、さらに、 基板の外側面に設けられた非反射コーティングを有して
いる、参照部材からホログラムを製造するための装置。 - 【請求項４】参照部材からホログラムを製造するための
装置であり、 レーザーにより作り出されるホログラムの記録に適した
エネルギーのビームと、 エネルギーのビームを非球面反射型干渉ホログラムのマ
スター参照部材に照射する手段と、 内側面と外側面を有する基板で、外側面に非反射コーテ
ィングが設けられた基板と、 マスター参照部材に隣接する基板の内側面に設けられた
記録媒体と、 エネルギーのビームによる露光のために記録モジュール
を位置決めする手段とを有し、ここに、相対移動は0.2m
radないし10mradの範囲内にあり、ホログラフィックノ
イズの光路長変化は所望の干渉パターンを形成するため
の光路長の少なくとも十倍はあり、記録媒体の露光の間
に相対移動が生じ、記録モジュールは、移動の間、所望
の干渉パターンの製造に関しては比較的小さな光路変化
と小さな位相変化が生じ、その一方で、長い光路に渡り
形成されるホログラフィックノイズに対しては比較的大
きな位相変化が生じ、これによりホログラフィックノイ
ズのホログラフィック縞がぼかされるように位置決めさ
れ、また、記録モジュールは記録媒体とマスターホログ
ラム参照部材の間に保持される回折率整合液を含んでお
り、さらに、 少なくとも露光の間の相対移動のために設けられた手段
で、マスター参照部材に対するエネルギーのビームの入
射角を変える手段を有している、参照部材からホログラ
ムを製造するための装置。 - 【請求項５】参照部材からホログラムを製造するための
装置であり、 レーザーにより作り出されるホログラムの記録に適した
エネルギーのビームと、 エネルギーのビームに対して反射特性を有する非球面反
射型干渉ホログラムのマスター参照部材と、 エネルギーのビームをマスター参照部材に照射する手段
と、 内側面と外側面を有する基板で、外側面に非反射コーテ
ィングが設けられた基板と、 マスター参照部材に隣接する基板の内側面に設けられた
記録媒体と、 マスター参照部材と基板と記録媒体を記録モジュール内
にシールする手段とを有し、ここに、記録モジュールは
記録媒体とマスターホログラム参照部材の間に保持され
る屈折率整合液を含んでおり、さらに、 記録媒体の露光の間に相対移動が生じるように、エネル
ギーのビームによる露光のために記録モジュールを位置
決めする手段を有し、ここに、記録モジュールは、移動
の間、所望の干渉パターンの製造に関しては比較的小さ
な光路変化と小さな位相変化が生じ、その一方で、長い
光路に渡り形成されるホログラフィックノイズに対して
は比較的大きな位相変化が生じ、これによりホログラフ
ィックノイズのホログラフィック縞がぼかされるように
位置決めされ、さらに、 露光の間のレーザーの相対移動のために設けられた手段
で、マスター参照部材に対するエネルギーのビームの入
射角を変える手段を有している、参照部材からホログラ
ムを製造するための装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/401,327 US4984856A (en) | 1989-08-31 | 1989-08-31 | Holographic exposure system to reduce spurious hologram noise |
| US401327 | 1989-08-31 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0392886A JPH0392886A (ja) | 1991-04-18 |
| JPH0776861B2 true JPH0776861B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=23587290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2230467A Expired - Lifetime JPH0776861B2 (ja) | 1989-08-31 | 1990-08-31 | 疑似ホログラムノイズを低減するホログラフィック露光装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4984856A (ja) |
| EP (1) | EP0415245B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0776861B2 (ja) |
| CA (1) | CA2022016C (ja) |
| DE (1) | DE69026775T2 (ja) |
| ES (1) | ES2086339T3 (ja) |
| IL (1) | IL95222A (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8904320D0 (en) * | 1989-02-24 | 1989-07-05 | Pilkington Plc | Holographic exposure method and apparatus |
| US5453338A (en) | 1992-03-31 | 1995-09-26 | Dai Nippon Printing Co., Ltd. | Hologram and method of and apparatus for producing the same |
| JPH04329585A (ja) * | 1991-05-01 | 1992-11-18 | Nippondenso Co Ltd | 光学素子コピー用反射型ホログラム乾板製造装置 |
| US5257118A (en) * | 1992-01-29 | 1993-10-26 | Eastman Kodak Company | Method for holographically combining laser beams |
| US5499118A (en) * | 1994-08-31 | 1996-03-12 | Hughes Aircraft Company | System for copying multiple holograms |
| DE19700162B4 (de) | 1997-01-07 | 2006-09-07 | Eads Deutschland Gmbh | Verfahren zur Herstellung eines holografischen Bildschirms für die Laseraufprojektion |
| DE19703592A1 (de) * | 1997-01-31 | 1998-08-06 | Daimler Benz Ag | Bildschirm für Laserrückprojektion |
| DE19704740B4 (de) * | 1997-02-13 | 2006-07-13 | Eads Deutschland Gmbh | Holografischer Bildschirm und Herstellungsverfahren |
| US5963346A (en) * | 1997-12-12 | 1999-10-05 | Northrop Grumman Corporation | Scatter noise reduction in holographic storage systems by two-step write |
| US6016210A (en) * | 1997-12-15 | 2000-01-18 | Northrop Grumman Corporation | Scatter noise reduction in holographic storage systems by speckle averaging |
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