JP2008275867A - Hologram optical element, its facturing method, and light source unit - Google Patents

Hologram optical element, its facturing method, and light source unit Download PDF

Info

Publication number
JP2008275867A
JP2008275867A JP2007118892A JP2007118892A JP2008275867A JP 2008275867 A JP2008275867 A JP 2008275867A JP 2007118892 A JP2007118892 A JP 2007118892A JP 2007118892 A JP2007118892 A JP 2007118892A JP 2008275867 A JP2008275867 A JP 2008275867A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
light
optical element
region
incident
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2007118892A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshie Shimizu
佳恵 清水
Takeshi Endo
毅 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Inc
Original Assignee
Konica Minolta Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Inc filed Critical Konica Minolta Inc
Priority to JP2007118892A priority Critical patent/JP2008275867A/en
Publication of JP2008275867A publication Critical patent/JP2008275867A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hologram optical element 22 capable of emitting bright light rays by deflecting the most of light rays emitted from a light source which are wide in radiation angle. <P>SOLUTION: A luminous flux which becomes divergence light when the light rays are made incident on a hologram photosensitive material 22a is used as at least one luminous flux out of two luminous fluxes for exposing the hologram photosensitive material 22a, and the two luminous fluxes are made incident on the hologram photosensitive material 22a coaxially or approximately coaxially. Thereby, when the hologram optical element 22 is used, the divergence light emitted from the light source can be diffracted and deflected in the hologram optical element 22. Further, not only a deflection angle formed on one side of an extension line of light emitted from the hologram optical element 22 within a face vertical to the light incident side surface of the hologram optical element 22 but also a deflection angle on the other side can be also realized, and the most of light rays emitted from the light source which are wide in the radiation angle can be deflected by the hologram optical element 22. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ホログラム感光材料を2光束で露光することにより体積位相型の透過型ホログラム光学素子を作製するホログラム光学素子の製造方法と、そのホログラム光学素子と、そのホログラム光学素子を用いた光源ユニットとに関するものである。   The present invention relates to a method of manufacturing a hologram optical element for producing a volume phase transmission hologram optical element by exposing a hologram photosensitive material with two light beams, the hologram optical element, and a light source unit using the hologram optical element It is about.

発光ダイオード(LED)は、従来から光源として多く用いられてきた蛍光管に比べ、コンパクトで消費電力が小さく、長寿命であることから、近年では様々な機器に用いられるようになってきている。このようなLEDは、一般に、放射角度が大きいので(例えば強度半値で±60度(全角120度)程度)、用途によってはLEDと集光レンズとを一体化して放射角度の小さな光源ユニットが実現されている。しかし、このように放射角度を小さくするために集光レンズを用いると、パッケージ(光源ユニット)の厚さが集光レンズを用いない場合に比べて約2倍にもなり、集光レンズの厚さ分だけパッケージの厚さが増大してしまう。   Light emitting diodes (LEDs) have been used in various devices in recent years because they are compact, consume less power, and have a longer life than fluorescent tubes that have been widely used as light sources. Such an LED generally has a large radiation angle (for example, about ± 60 degrees at half intensity (full angle 120 degrees)), so that a light source unit with a small radiation angle can be realized by integrating the LED and the condenser lens depending on the application. Has been. However, if a condensing lens is used to reduce the radiation angle in this way, the thickness of the package (light source unit) is approximately twice that of the case where no condensing lens is used, and the thickness of the condensing lens The thickness of the package increases accordingly.

そこで、例えば特許文献1では、図17(a)に示すように、LED101を包含する本体102の表面に、中間層103を介してフィルム状で透過型のホログラム光学素子104を貼り付け、LED101からの発散光をホログラム光学素子104で平行光に整形して射出するようにしている。ホログラム光学素子104はフィルム状であるので、これをLED101の前方に配置することにより、パッケージ全体の厚さを薄くして装置を小型化することが可能となる。   Therefore, in Patent Document 1, for example, as shown in FIG. 17A, a film-like transmissive hologram optical element 104 is attached to the surface of the main body 102 including the LED 101 via the intermediate layer 103, and The divergent light is shaped into parallel light by the hologram optical element 104 and emitted. Since the hologram optical element 104 is in the form of a film, disposing this in front of the LED 101 makes it possible to reduce the thickness of the entire package and reduce the size of the apparatus.

特開2002−292930号公報JP 2002-292930 A

ところで、図17(b)に示すように、透過型のホログラム光学素子104は、基板上のホログラム感光材料104aに対して同じ側から参照光L1と物体光L2とを照射し、干渉縞を屈折率変調として記録することにより作製される。このとき、参照光L1と物体光L2とは異なる角度でホログラム感光材料104aに入射するので、作製されたホログラム光学素子104の使用時には、図17(a)に示すように、ホログラム光学素子104から光が角度を持って斜めに射出されることになる。   As shown in FIG. 17B, the transmissive hologram optical element 104 irradiates the hologram photosensitive material 104a on the substrate with reference light L1 and object light L2 from the same side, and refracts interference fringes. It is produced by recording as rate modulation. At this time, since the reference light L1 and the object light L2 are incident on the hologram photosensitive material 104a at different angles, when the produced hologram optical element 104 is used, from the hologram optical element 104, as shown in FIG. Light is emitted at an angle and obliquely.

ここで、図18に示すように、使用時にホログラム光学素子104に入射する光線(実線)と、ホログラム光学素子104から出射される光線(実線)の延長線(破線)とのなす角度のうち、鋭角となる角度θを偏向角と呼ぶことにする。また、説明の理解をしやすくするため、上記のホログラム光学素子104は、使用時にそこから出射される光が平行光であり、その出射光と露光時に同一方向となる光(例えば物体光L2)のホログラム感光材料104aに対する入射角度が0°となるように基板を配置して作製されているものとする。したがって、この場合、ホログラム光学素子104の使用時における偏向角θは、露光時に用いた参照光L1のホログラム感光材料104aに対する入射角度に等しくなる。なお、破線で示すホログラム光学素子104は、図17(b)の露光状態における位置を示している。   Here, as shown in FIG. 18, among the angles formed by the light beam (solid line) incident on the hologram optical element 104 during use and the extension line (broken line) of the light beam (solid line) emitted from the hologram optical element 104, The acute angle θ is called the deflection angle. Further, in order to facilitate understanding of the explanation, the hologram optical element 104 described above has parallel light as light emitted from the hologram optical element 104 when used, and light that is in the same direction as the emitted light when exposed (for example, object light L2). It is assumed that the substrate is arranged so that the incident angle with respect to the hologram photosensitive material 104a is 0 °. Therefore, in this case, the deflection angle θ when the hologram optical element 104 is used is equal to the incident angle of the reference light L1 used during exposure with respect to the hologram photosensitive material 104a. Note that the hologram optical element 104 indicated by a broken line indicates the position in the exposure state of FIG.

図19は、図17(a)のホログラム光学素子104の使用時における偏向角と回折効率との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。なお、このシミュレーションは、製造波長(参照光L1および物体光L2の波長)をλ0、ホログラム感光材料104a(例えばフォトポリマー)の屈折率をn、屈折率変調量をΔn、ホログラム感光材料104aの厚さをt、ホログラム感光材料104aに対する参照光L1の入射角度をθ1、ホログラム感光材料104aに対する物体光L2の入射角度をθ2、再生波長をλ1としたとき、λ0=532nm、n=1.5、Δn=0.008、t=35μm、θ1=0〜85°、θ2=0°、λ1=532nmとして得られたものである。また、このシミュレーションは、図17(a)の構成では、図18に示すように、ホログラム光学素子104の光入射面104bに垂直な面内で、ホログラム光学素子104から出射される光線の延長線に対して一方の側にのみ偏向角θができるという事実に基づき、偏向角θ(=θ1)の範囲を0〜85°の同一符号の範囲で行ったものである。   FIG. 19 is a graph showing the result of simulating the relationship between the deflection angle and the diffraction efficiency when using the hologram optical element 104 of FIG. In this simulation, the manufacturing wavelength (the wavelengths of the reference light L1 and the object light L2) is λ0, the refractive index of the hologram photosensitive material 104a (for example, photopolymer) is n, the refractive index modulation amount is Δn, and the thickness of the hologram photosensitive material 104a. Λ0 = 532 nm, n = 1.5, where t is t, the incident angle of the reference light L1 to the hologram photosensitive material 104a is θ1, the incident angle of the object light L2 to the hologram photosensitive material 104a is θ2, and the reproduction wavelength is λ1. Δn = 0.008, t = 35 μm, θ1 = 0 to 85 °, θ2 = 0 °, and λ1 = 532 nm. In the simulation shown in FIG. 17A, the extension of the light beam emitted from the hologram optical element 104 in the plane perpendicular to the light incident surface 104b of the hologram optical element 104 is obtained as shown in FIG. On the other hand, based on the fact that the deflection angle θ can be formed only on one side, the range of the deflection angle θ (= θ1) is performed in the range of the same sign of 0 to 85 °.

このシミュレーション結果より、回折効率が例えば70%以上となる偏向角θの範囲は、ほぼ10°から60°までの50°となる。したがって、露光時の参照光L1の集光点P(図18参照)にLED101を配置して使用したときのLED101の放射角度をθ3とすると、図18での幾何学的関係よりθ3<θであることから、図17(a)の構成では、LED101から出射される光のうち、放射角度が全体で50°よりも確実に小さい範囲内(LED101からの出射光の光軸を基準とすると、そこから±25°よりも確実に小さい範囲内)の光しか高い回折効率で回折(偏向)されないことになる。その結果、図17(a)の構成では、明るい光を出射する光源ユニットを実現することができない。   From this simulation result, the range of the deflection angle θ at which the diffraction efficiency is, for example, 70% or more is approximately 50 ° from 10 ° to 60 °. Therefore, assuming that the radiation angle of the LED 101 when the LED 101 is arranged and used at the condensing point P (see FIG. 18) of the reference light L1 at the time of exposure is θ3, θ3 <θ from the geometrical relationship in FIG. Therefore, in the configuration of FIG. 17A, the light emitted from the LED 101 is within a range where the emission angle is surely smaller than 50 ° as a whole (based on the optical axis of the light emitted from the LED 101, Only light within a certain range smaller than ± 25 ° is diffracted (deflected) with high diffraction efficiency. As a result, the configuration of FIG. 17A cannot realize a light source unit that emits bright light.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、光源から出射される光の大部分(放射角度の広い光)を偏向して明るい光を出射することができる光源ユニットと、その光源ユニットに用いられるホログラム光学素子と、そのホログラム光学素子の製造方法とを提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose is to deflect most of light emitted from a light source (light having a wide radiation angle) and emit bright light. It is an object of the present invention to provide a light source unit, a hologram optical element used for the light source unit, and a method for manufacturing the hologram optical element.

本発明のホログラム光学素子の製造方法は、ホログラム感光材料を2光束で露光することにより体積位相型の透過型ホログラム光学素子を作製するホログラム光学素子の製造方法であって、2光束のうちの少なくとも一方の光束として、ホログラム感光材料に対する入射時に発散光となる光束を用い、ホログラム感光材料に対して2光束を同軸または略同軸で入射させることを特徴としている。   The hologram optical element manufacturing method of the present invention is a hologram optical element manufacturing method for producing a volume phase transmission hologram optical element by exposing a hologram photosensitive material with two light beams. As one of the light beams, a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material is used, and two light beams are incident on the hologram photosensitive material coaxially or substantially coaxially.

ここで、作製された透過型ホログラム光学素子の使用時にホログラム光学素子に入射する光線と、ホログラム光学素子から出射される光線(ホログラム光学素子に入射した光線が回折、偏向されて出射される場合の出射光線)の延長線とのなす角度のうち、鋭角のものを偏向角と呼ぶことにする。すなわち、偏向角とは、入射光線がホログラム光学素子での回折によってどの程度偏向されて出射されるかを示す指標となるものである。また、2光束の軸としては、2光束をそれぞれ生成する光学系の光軸を考えることができる。   Here, when the produced transmissive hologram optical element is used, a light beam incident on the hologram optical element and a light beam emitted from the hologram optical element (when the light beam incident on the hologram optical element is diffracted, deflected and emitted) Of the angles formed with the extended lines of the outgoing light rays, acute angles are called deflection angles. That is, the deflection angle is an index indicating how much incident light is deflected and emitted by diffraction by the hologram optical element. As the axis of the two light beams, the optical axis of the optical system that generates the two light beams can be considered.

本発明の製造方法によれば、ホログラム感光材料を露光する2光束のうちの少なくとも一方の光束が、ホログラム感光材料への入射時に発散光となる光束であるので、作製されたホログラム光学素子の使用時には、その発散光の出射ポイントに対応する位置に発光ダイオード(以下、LEDとも称する)のような一定の放射角度で光を出射する光源を配置して、光源から出射される光(発散光)をホログラム光学素子で偏向(回折)させることができる。   According to the manufacturing method of the present invention, at least one of the two light beams for exposing the hologram photosensitive material is a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material. Sometimes, a light source that emits light at a certain radiation angle such as a light emitting diode (hereinafter also referred to as an LED) is arranged at a position corresponding to the emission point of the divergent light, and the light emitted from the light source (divergent light) Can be deflected (diffracted) by the hologram optical element.

また、露光時には、ホログラム感光材料に対して2光束を同軸または略同軸で入射させるので、作製されたホログラム光学素子の使用時には、ホログラム光学素子の光入射側の面に垂直な面内で、ホログラム光学素子から出射される光線の延長線に対して一方の側(プラス側)にできる偏向角だけでなく、他方の側(マイナス側)の偏向角も実現することができる。これにより、使用時に用いる光源として、プラス側およびマイナス側の偏向角の最大値まで放射角度を広げたものを用いることができる。言い換えれば、それ以上に放射角度の広い光源を用いた場合でも、光源から出射される光の大部分をホログラム光学素子にて偏向させて利用することができる。その結果、片側の偏向角のみ実現していた従来に比べて、明るい光を出射する光源ユニットを実現することができる。   In addition, two light beams are incident coaxially or substantially coaxially with respect to the hologram photosensitive material at the time of exposure. Therefore, when the produced hologram optical element is used, the hologram is within a plane perpendicular to the light incident side of the hologram optical element. Not only the deflection angle that can be formed on one side (plus side) with respect to the extended line of the light beam emitted from the optical element, but also the deflection angle on the other side (minus side) can be realized. Thereby, as a light source used at the time of use, a light source having a radiation angle expanded to the maximum value of the plus side and minus side deflection angles can be used. In other words, even when a light source having a wider radiation angle is used, most of the light emitted from the light source can be deflected by the hologram optical element and used. As a result, it is possible to realize a light source unit that emits bright light as compared with the conventional case where only one deflection angle is realized.

本発明のホログラム光学素子の製造方法において、上記2光束は、光路合成手段で光路合成された後、ホログラム感光材料に入射することが望ましい。   In the method for manufacturing a hologram optical element of the present invention, it is desirable that the two light beams are incident on the hologram photosensitive material after the optical paths are combined by the optical path combining means.

このようにすることで、露光時に、別々の方向に進行する2光束を、光路合成手段での光路合成によってホログラム感光材料に対して同軸または略同軸で入射させることができる。また、光路合成手段を用いることにより、製造光学系をシンプルに構成することができ、シンプルな構成で上述した本発明の効果を得ることができる。なお、このような光路合成手段としては、例えば偏光ビームスプリッタやピンホールミラーを想定することができる。   By doing so, two light beams traveling in different directions can be incident on the hologram photosensitive material coaxially or substantially coaxially by the optical path synthesis by the optical path synthesis means at the time of exposure. In addition, by using the optical path synthesis means, the manufacturing optical system can be configured simply, and the above-described effects of the present invention can be obtained with a simple configuration. As such an optical path combining means, for example, a polarization beam splitter or a pinhole mirror can be assumed.

本発明のホログラム光学素子の製造方法において、上記光路合成手段として、入射光を偏光状態に応じて透過または反射させる偏光ビームスプリッタを用い、上記発散光を生成する光学系の光路中に、集光レンズと、上記偏光ビームスプリッタと、偏光状態変換手段とを配置し、上記偏光状態変換手段は、入射光の偏光状態を維持する第1の領域と、入射光の偏光状態を変換する第2の領域とを有しており、第1および第2の領域のうちの一方は、上記集光レンズの集光位置に位置し、他方は一方を光軸回りに取り囲むように形成されており、一方の光束を、上記集光レンズ、上記偏光ビームスプリッタ、上記偏光状態変換手段の第1および第2の領域のうちで上記集光レンズの集光位置に位置する領域を介してホログラム感光材料に入射させ、他方の光束を、上記偏光ビームスプリッタ、上記偏光状態変換手段の第1および第2の領域の両者を介してホログラム感光材料に入射させるようにしてもよい。なお、偏光状態変換手段の第1の領域は、例えば孔(空隙)や透明基板(ガラス基板またはプラスチック基板)で構成することが可能であり、第2の領域は、例えば1/2波長板で構成することが可能である。   In the method of manufacturing a hologram optical element according to the present invention, a polarization beam splitter that transmits or reflects incident light according to a polarization state is used as the optical path synthesis unit, and the light is condensed in the optical path of the optical system that generates the divergent light. A lens, the polarization beam splitter, and a polarization state conversion unit are arranged. The polarization state conversion unit includes a first region that maintains the polarization state of incident light, and a second region that converts the polarization state of incident light. One of the first and second regions is located at the condensing position of the condenser lens, and the other is formed so as to surround one around the optical axis, Is incident on the hologram photosensitive material through a region located at a condensing position of the condensing lens among the first and second regions of the condensing lens, the polarizing beam splitter, and the polarization state converting means. The The other light beam, the polarizing beam splitter may be through both the first and second regions of the polarization change means so as to be incident on the hologram photosensitive material. Note that the first region of the polarization state converting means can be constituted by, for example, a hole (gap) or a transparent substrate (glass substrate or plastic substrate), and the second region is, for example, a half-wave plate. It is possible to configure.

上記製法においては、一方の光束(例えばS偏光とする)は、集光レンズを介して偏光ビームスプリッタに入射してそこで反射され、偏光状態変換手段における集光レンズの集光位置で一旦集光され、そこから発散光となってホログラム感光材料に入射する。このとき、集光レンズの集光位置に偏光状態変換手段の第1の領域が位置していれば、第1の領域に入射した光は、偏光状態がそのまま維持されて(S偏光のまま)、ホログラム感光材料に入射する。一方、集光レンズの集光位置に偏光状態変換手段の第2の領域が位置していれば、第2の領域に入射した光は、偏光状態が変換されて(P偏光に変換されて)、ホログラム感光材料に入射する。   In the above manufacturing method, one light beam (for example, S-polarized light) is incident on the polarization beam splitter through the condenser lens, reflected there, and once condensed at the condensing position of the condenser lens in the polarization state converting means. From there, it becomes divergent light and enters the hologram photosensitive material. At this time, if the first region of the polarization state converting means is located at the condensing position of the condensing lens, the polarization state of the light incident on the first region is maintained as it is (the S polarization is maintained). Then, it enters the hologram photosensitive material. On the other hand, if the second region of the polarization state converting means is located at the condensing position of the condensing lens, the light incident on the second region is converted in the polarization state (converted to P-polarized light). Then, it enters the hologram photosensitive material.

これに対して、他方の光束(例えばP偏光とする)は、偏光ビームスプリッタに入射してそこを透過し、偏光状態変換手段の第1および第2の領域の両者を介してホログラム感光材料に入射する。このとき、他方の光束のうちで偏光状態変換手段の第1の領域に入射した光は、P偏光のまま出射され、第2の領域に入射した光は、そこでS偏光に変換されて出射される。   On the other hand, the other light beam (for example, P-polarized light) enters the polarization beam splitter, passes therethrough, and passes through both the first and second regions of the polarization state converting means to the hologram photosensitive material. Incident. At this time, the light that has entered the first region of the polarization state conversion means in the other light flux is emitted as P-polarized light, and the light that has entered the second region is converted into S-polarized light and emitted therefrom. The

したがって、偏光状態変換手段の第1の領域が集光レンズの集光位置に位置しているときには(第1の領域を光軸回りに取り囲むように第2の領域が形成されているときには)、ホログラム感光材料で第1の領域と対応する領域には、一方の光束がS偏光で入射し、他方の光束がP偏光で入射するので、これらは互いに干渉せず、干渉縞が形成されない。一方、ホログラム感光材料で(他方の光束の入射範囲内における)第2の領域と対応する領域には、2光束がともにS偏光で入射するので、これらが互いに干渉し、干渉縞が形成される。つまり、作製されたホログラム光学素子では、第1の領域と対応してホログラム非構成領域が形成され、そのホログラム非構成領域を光軸回りに取り囲むようにホログラム構成領域が形成される。   Therefore, when the first region of the polarization state converting means is located at the condensing position of the condenser lens (when the second region is formed so as to surround the first region around the optical axis), In the hologram photosensitive material, one light beam is incident as S-polarized light and the other light beam is incident as P-polarized light in the region corresponding to the first region, so that they do not interfere with each other and interference fringes are not formed. On the other hand, in the hologram photosensitive material, in the region corresponding to the second region (within the incident range of the other light beam), both the two light beams are incident as S-polarized light, so that they interfere with each other to form interference fringes. . That is, in the produced hologram optical element, a hologram non-configuration area is formed corresponding to the first area, and the hologram configuration area is formed so as to surround the hologram non-configuration area around the optical axis.

また、偏光状態変換手段の第2の領域が集光レンズの集光位置に位置しているときには(第2の領域を光軸回りに取り囲むように第1の領域が形成されているときには)、ホログラム感光材料で第2の領域と対応する領域には、一方の光束がP偏光で入射し、他方の光束がS偏光で入射するので、これらは互いに干渉せず、干渉縞が形成されない。一方、ホログラム感光材料で(他方の光束の入射範囲内における)第1の領域と対応する領域には、2光束がともにP偏光で入射するので、これらは互いに干渉し、干渉縞が形成される。つまり、作製されたホログラム光学素子では、第2の領域と対応してホログラム非構成領域が形成され、そのホログラム非構成領域を取り囲むようにホログラム構成領域が形成される。   When the second region of the polarization state conversion means is located at the condensing position of the condenser lens (when the first region is formed so as to surround the second region around the optical axis), In the hologram photosensitive material, one light beam is incident as P-polarized light and the other light beam is incident as S-polarized light in the region corresponding to the second region, so that they do not interfere with each other and interference fringes are not formed. On the other hand, in the hologram photosensitive material, in the region corresponding to the first region (within the incident range of the other light beam), both of the two light beams are incident as P-polarized light, so that they interfere with each other, and interference fringes are formed. . That is, in the manufactured hologram optical element, a hologram non-configuration area is formed corresponding to the second area, and a hologram configuration area is formed so as to surround the hologram non-configuration area.

このように、本発明の製法によれば、ホログラム光学素子において、ホログラム非構成領域を取り囲むようにホログラム構成領域を形成することができるので、例えば作製したホログラム光学素子をLEDなどの光源の前に配置して用いるときに、ホログラム非構成領域に入射した光は、そこで回折されずに透過し、ホログラム構成領域に入射した光はそこで回折されて出射される。   As described above, according to the manufacturing method of the present invention, in the hologram optical element, the hologram constituting area can be formed so as to surround the hologram non-constituting area. Therefore, for example, the produced hologram optical element is placed in front of a light source such as an LED. When arranged and used, the light incident on the hologram non-construction region is transmitted without being diffracted there, and the light incident on the hologram constitution region is diffracted and emitted there.

ところで、図5のグラフからわかるように、例えばホログラム構成領域のみを有する透過型のホログラム光学素子においては、使用時における偏向角が小さい領域では回折効率が極端に低下し、取り出す光の強度が著しく低下する。   As can be seen from the graph of FIG. 5, for example, in a transmissive hologram optical element having only a hologram structure region, the diffraction efficiency is extremely lowered in a region where the deflection angle in use is small, and the intensity of extracted light is remarkably high. descend.

しかし、本発明によれば、ホログラム光学素子においてホログラム構成領域のみならずホログラム非構成領域をも形成しているので、例えばホログラムが構成されていれば偏向角が小さくなると考えられる領域においては、ホログラム非構成領域とすることで、高い透過光量を得ることができ、取り出す光の強度が著しく低下するのを回避することができる。特に、本発明によれば、ホログラム非構成領域を取り囲むようにホログラム構成領域を形成することができるので、ホログラム光学素子から取り出される光の中心強度が著しく低下するのを回避することができる。   However, according to the present invention, not only the hologram constituent area but also the hologram non-constituting area is formed in the hologram optical element. For example, in the area where the deflection angle is considered to be small if the hologram is constituted, the hologram By setting it as a non-configuration region, a high amount of transmitted light can be obtained, and it is possible to avoid a significant decrease in the intensity of the extracted light. In particular, according to the present invention, since the hologram configuration area can be formed so as to surround the hologram non-configuration area, it is possible to avoid the central intensity of the light extracted from the hologram optical element from being significantly reduced.

また、光路合成手段として偏光ビームスプリッタを用いることにより、光路合成の容易な製造光学系を実現することができる。   Further, by using a polarization beam splitter as the optical path combining means, it is possible to realize a manufacturing optical system that can easily combine the optical paths.

本発明のホログラム光学素子の製造方法において、上記偏光状態変換手段の第1の領域は、上記集光レンズの集光位置に位置し、第2の領域は第1の領域を光軸回りに取り囲むように形成されており、第2の領域は、1/2波長板で構成されており、第1の領域は、上記1/2波長板に形成される孔で構成されていてもよい。   In the method for manufacturing a hologram optical element according to the present invention, the first region of the polarization state converting means is located at the condensing position of the condenser lens, and the second region surrounds the first region around the optical axis. The second region may be composed of a half-wave plate, and the first region may be composed of holes formed in the half-wave plate.

第2の領域を1/2波長板とし、第1の領域をその1/2波長板に形成される孔(空隙)とすることで、第1の領域を光軸回りに取り囲むように、第2の領域を容易に形成することができる。したがって、ホログラム光学素子の使用時に、取り出す光の中心強度が著しく低下するのを回避できる効果を容易に得ることができる。   The second region is a half-wave plate, and the first region is a hole (gap) formed in the half-wave plate so that the first region is surrounded around the optical axis. The two regions can be easily formed. Therefore, when using the hologram optical element, it is possible to easily obtain an effect capable of avoiding a significant decrease in the center intensity of the extracted light.

本発明のホログラム光学素子の製造方法において、上記偏光状態変換手段の第2の領域は、上記集光レンズの集光位置に位置し、第1の領域は第2の領域を光軸回りに取り囲むように形成されており、第1の領域は、透明基板で構成されており、第2の領域は、1/2波長板で構成されていてもよい。   In the method for manufacturing a hologram optical element according to the present invention, the second region of the polarization state converting means is located at the condensing position of the condensing lens, and the first region surrounds the second region around the optical axis. The first region may be formed of a transparent substrate, and the second region may be formed of a half-wave plate.

第1の領域を透明基板(例えばガラス基板またはプラスチック基板)とし、第2の領域を1/2波長板とすることで、第2の領域を光軸回りに取り囲むように、第1の領域を形成することができる。したがって、ホログラム光学素子の使用時に、取り出す光の中心強度が著しく低下するのを回避できる効果を容易に得ることができる。   The first region is a transparent substrate (for example, a glass substrate or a plastic substrate), and the second region is a half-wave plate, so that the first region is surrounded around the optical axis. Can be formed. Therefore, when using the hologram optical element, it is possible to easily obtain an effect capable of avoiding a significant decrease in the center intensity of the extracted light.

本発明のホログラム光学素子の製造方法において、上記光路合成手段として、孔を有する反射膜を透明基板上に形成したピンホールミラーを用い、上記発散光を生成する光学系の光路中に、集光レンズと、上記ピンホールミラーとを配置するとともに、上記反射膜の孔が上記集光レンズの集光位置に位置するように上記ピンホールミラーを配置し、一方の光束を、上記集光レンズ、上記ピンホールミラーの反射膜の孔を介してホログラム感光材料に入射させ、他方の光束を、上記ピンホールミラーに対して反射膜の孔よりも大きな光束径で上記反射膜の孔を含む領域に入射させ、上記反射膜にて反射された光束をホログラム感光材料に入射させるようにしてもよい。   In the method for manufacturing a hologram optical element according to the present invention, a pinhole mirror in which a reflective film having a hole is formed on a transparent substrate is used as the optical path synthesizing means. The lens and the pinhole mirror are arranged, and the pinhole mirror is arranged so that the hole of the reflection film is located at the light collecting position of the light collecting lens. The light is incident on the hologram photosensitive material through the hole of the reflection film of the pinhole mirror, and the other light beam is incident on a region including the hole of the reflection film with a larger beam diameter than the hole of the reflection film with respect to the pinhole mirror. The light beam reflected by the reflection film may be incident on the hologram photosensitive material.

上記製法においては、一方の光束(例えばP偏光とする)は、集光レンズを介してピンホールミラーに入射し、その反射膜の孔の位置で一旦集光され、そこから発散光となってホログラム感光材料に入射する。これに対して、他方の光束(例えばP偏光とする)は、ピンホールミラーの反射膜の孔よりも大きな光束径で上記反射膜を含む領域に入射し、反射膜にて反射された光のみがホログラム感光材料に入射する(他方の光束のうちで反射膜の孔に入射した光は、そこを透過するため、ホログラム感光材料には入射しない)。   In the above manufacturing method, one light beam (for example, P-polarized light) is incident on the pinhole mirror via the condenser lens, and is once condensed at the position of the hole of the reflection film, and becomes divergent light therefrom. Incident on the hologram photosensitive material. On the other hand, the other light beam (for example, P-polarized light) is incident on the region including the reflection film with a larger light beam diameter than the hole of the reflection film of the pinhole mirror, and only the light reflected by the reflection film. Is incident on the hologram photosensitive material (the light of the other light beam that has entered the hole of the reflecting film is transmitted therethrough and does not enter the hologram photosensitive material).

したがって、ホログラム感光材料でピンホールミラーの反射膜の孔に対応する領域には、1光束のみ(一方の光束のみ)が入射するので、干渉縞は形成されない。一方、ホログラム感光材料で(他方の光束の入射範囲内における)ピンホールミラーの反射膜の形成領域に対応する領域には、2光束がともに同じ偏光状態(P偏光)で入射するので、2光束は互いに干渉し、干渉縞が形成される。つまり、作製されたホログラム光学素子では、ピンホールミラーの反射膜の孔と対応してホログラム非構成領域が形成され、そのホログラム非構成領域を光軸回りに取り囲むようにホログラム構成領域が形成される。   Therefore, since only one light beam (only one light beam) is incident on the region of the hologram photosensitive material corresponding to the hole of the reflection film of the pinhole mirror, no interference fringes are formed. On the other hand, since the two light beams are incident in the same polarization state (P-polarized light) in the region corresponding to the formation region of the reflection film of the pinhole mirror (within the incident range of the other light beam) in the hologram photosensitive material, Interfere with each other to form interference fringes. That is, in the produced hologram optical element, a hologram non-configuration region is formed corresponding to the hole of the reflection film of the pinhole mirror, and the hologram configuration region is formed so as to surround the hologram non-configuration region around the optical axis. .

このように、本発明の製法によれば、ホログラム光学素子において、ホログラム非構成領域を取り囲むようにホログラム構成領域を形成することができるので、例えば作製したホログラム光学素子をLEDなどの光源の前に配置して用いるときに、ホログラム非構成領域に入射した光は、そこで回折されずに透過し、ホログラム構成領域に入射した光はそこで回折されて出射される。   As described above, according to the manufacturing method of the present invention, in the hologram optical element, the hologram constituting area can be formed so as to surround the hologram non-constituting area. Therefore, for example, the produced hologram optical element is placed in front of a light source such as an LED. When arranged and used, the light incident on the hologram non-construction region is transmitted without being diffracted there, and the light incident on the hologram constitution region is diffracted and emitted there.

ところで、図5のグラフからわかるように、例えばホログラム構成領域のみを有する透過型のホログラム光学素子においては、使用時における偏向角が小さい領域では回折効率が極端に低下し、取り出す光の強度が著しく低下する。   As can be seen from the graph of FIG. 5, for example, in a transmissive hologram optical element having only a hologram structure region, the diffraction efficiency is extremely lowered in a region where the deflection angle in use is small, and the intensity of extracted light is remarkably high. descend.

しかし、本発明によれば、ホログラム光学素子においてホログラム構成領域のみならずホログラム非構成領域をも形成しているので、例えばホログラムが構成されていれば偏向角が小さくなると考えられる領域においては、ホログラム非構成領域とすることで、高い透過光量を得ることができ、取り出す光の強度が著しく低下するのを回避することができる。特に、本発明によれば、ホログラム非構成領域を取り囲むようにホログラム構成領域を形成することができるので、ホログラム光学素子から取り出される光の中心強度が著しく低下するのを回避することができる。   However, according to the present invention, not only the hologram constituent area but also the hologram non-constituting area is formed in the hologram optical element. For example, in the area where the deflection angle is considered to be small if the hologram is constituted, the hologram By setting it as a non-configuration region, a high amount of transmitted light can be obtained, and it is possible to avoid a significant decrease in the intensity of the extracted light. In particular, according to the present invention, since the hologram configuration area can be formed so as to surround the hologram non-configuration area, it is possible to avoid the central intensity of the light extracted from the hologram optical element from being significantly reduced.

また、ピンホールミラーは、透明基板上に反射膜が形成されたものであり、その薄型化が容易である。したがって、光路合成手段としてピンホールミラーを用いることにより、ピンホールミラーの配置角度に自由度が増し、その配置角度の調整次第で集光レンズをピンホールミラー側に近づけて配置することが可能となる。これにより、集光レンズのNA(開口数)を大きくする、言い換えれば、集光レンズの焦点距離を短くすることが可能となる。その結果、作製されたホログラム光学素子の使用時には、より広い放射角度の光をホログラム光学素子にて偏向させることが可能となり、より明るい光を出射する光源ユニットを実現することが可能となる。   Further, the pinhole mirror has a reflective film formed on a transparent substrate, and can be easily reduced in thickness. Therefore, by using a pinhole mirror as the optical path combining means, the degree of freedom increases in the arrangement angle of the pinhole mirror, and it is possible to arrange the condenser lens closer to the pinhole mirror side depending on the adjustment of the arrangement angle. Become. This makes it possible to increase the NA (numerical aperture) of the condenser lens, in other words, to shorten the focal length of the condenser lens. As a result, when the produced hologram optical element is used, light having a wider radiation angle can be deflected by the hologram optical element, and a light source unit that emits brighter light can be realized.

本発明のホログラム光学素子の製造方法において、ホログラム感光材料に入射する2光束をそれぞれ生成する光学系の光軸は、作製されたホログラム光学素子の使用時の光学系と同軸であることが望ましい。   In the method for manufacturing a hologram optical element according to the present invention, it is desirable that the optical axis of the optical system for generating two light beams incident on the hologram photosensitive material is coaxial with the optical system when the produced hologram optical element is used.

この場合、例えば、作製されたホログラム光学素子をLEDなどの光源の前に配置して使用するときに、露光時と同一軸上に光源を配置すれば、発光特性が軸対称(回転対称)となる光源ユニットを実現することができる。   In this case, for example, when the produced hologram optical element is used in front of a light source such as an LED, if the light source is arranged on the same axis as that at the time of exposure, the light emission characteristic is axially symmetric (rotationally symmetric). A light source unit can be realized.

本発明のホログラム光学素子の製造方法において、ホログラム感光材料の露光時に用いる2光束の両者として、ホログラム感光材料に対する入射時に発散光となる光束を用いてもよい。   In the method for manufacturing a hologram optical element of the present invention, a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material may be used as both of the two light beams used when exposing the hologram photosensitive material.

この場合、使用時にホログラム光学素子に発散光を入射させた場合には、ホログラム光学素子での回折、偏向によって発散光が出射されるので、上記のホログラム光学素子は、使用時にそのような発散光が要求される光学系や光源ユニットに好適となる。   In this case, when divergent light is incident on the hologram optical element at the time of use, the divergent light is emitted by diffraction and deflection at the hologram optical element. It is suitable for optical systems and light source units that require

本発明のホログラム光学素子の製造方法において、ホログラム感光材料の露光時に用いる2光束のうち、一方の光束として、ホログラム感光材料に対する入射時に発散光となる光束を用い、他方の光束として、ホログラム感光材料に対する入射時に収束光となる光束を用いてもよい。   In the method for manufacturing a hologram optical element of the present invention, one of the two light beams used for exposure of the hologram photosensitive material is a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material, and the other light beam is a hologram photosensitive material. A light beam that becomes convergent light when incident on the light beam may be used.

この場合、使用時にホログラム光学素子に発散光を入射させた場合には、ホログラム光学素子での回折、偏向によって収束光が出射されるので、上記のホログラム光学素子は、使用時にそのような収束光が要求される光学系や光源ユニットに好適となる。   In this case, when divergent light is incident on the hologram optical element at the time of use, the convergent light is emitted by diffraction and deflection at the hologram optical element. It is suitable for optical systems and light source units that require

本発明のホログラム光学素子は、体積位相型の透過型ホログラム光学素子であって、上述した本発明の製造方法によって製造されてなることを特徴としている。   The hologram optical element of the present invention is a volume phase type transmission hologram optical element, which is manufactured by the manufacturing method of the present invention described above.

本発明の製法によってホログラム光学素子が作製されているので、例えば、LEDなどの光源の前方にホログラム光学素子を配置して光源ユニットを構成した場合に、光源として放射角度の広いものを用いた場合でも、光源から出射される光の大部分をホログラム光学素子にて偏向させることができる。これにより、明るい光を出射する光源ユニットを実現することができる。   Since the hologram optical element is manufactured by the manufacturing method of the present invention, for example, when a hologram optical element is arranged in front of a light source such as an LED to configure a light source unit, a light source having a wide radiation angle is used. However, most of the light emitted from the light source can be deflected by the hologram optical element. Thereby, the light source unit which radiate | emits bright light is realizable.

本発明のホログラム光学素子は、体積位相型の透過型ホログラム光学素子であって、ホログラムが構成されないホログラム非構成領域と、ホログラムが構成されるホログラム構成領域とを有しており、ホログラム構成領域は、ホログラム非構成領域を取り囲むように形成されていることを特徴としている。   The hologram optical element of the present invention is a volume phase type transmission hologram optical element, and has a hologram non-configuration area where a hologram is not formed and a hologram configuration area where a hologram is formed. The hologram non-configuration region is formed so as to surround it.

上記の構成によれば、ホログラム構成領域がホログラム非構成領域を取り囲むように形成されてホログラム光学素子が構成されるので、そのホログラム光学素子を作製すべく、ホログラム感光材料を2光束で露光する際には、2光束のうちの少なくとも一方の光束として、ホログラム感光材料への入射時に発散光となる光束を用いながら、2光束を同軸または略同軸でホログラム感光材料に入射させる手法を採用することができる。   According to the above configuration, the hologram constituent element is formed so as to surround the hologram non-constituting area to constitute the hologram optical element. Therefore, when the hologram photosensitive material is exposed with two light beams in order to produce the hologram optical element. In this case, a method is adopted in which two light beams are incident coaxially or substantially coaxially on the hologram photosensitive material while using a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material as at least one of the two light beams. it can.

これにより、ホログラム光学素子の使用時には、その発散光の出射ポイントに対応する位置にLEDのような一定の放射角度で光を出射する光源を配置して、光源から出射される光(発散光)をホログラム光学素子で偏向させることができる。しかも、ホログラム光学素子の使用時には、ホログラム光学素子の光入射側の面に垂直な面内で、ホログラム光学素子から出射される光線の延長線に対して一方の側(プラス側)にできる偏向角だけでなく、他方の側(マイナス側)の偏向角も実現することができる。これにより、使用時に用いる光源として、プラス側およびマイナス側の偏向角の最大値まで放射角度を広げたものを用いることができる。言い換えれば、それ以上に放射角度の広い光源を用いた場合でも、光源から出射される光の大部分をホログラム光学素子にて偏向させて利用することができる。その結果、片側の偏向角のみ実現していた従来に比べて、明るい光を出射する光源ユニットを実現することができる。   Thereby, when using the hologram optical element, a light source that emits light at a certain radiation angle such as an LED is arranged at a position corresponding to the emission point of the divergent light, and the light emitted from the light source (divergent light) Can be deflected by a hologram optical element. Moreover, when the hologram optical element is used, a deflection angle that can be on one side (plus side) with respect to the extended line of the light beam emitted from the hologram optical element within a plane perpendicular to the light incident side surface of the hologram optical element. In addition, the deflection angle on the other side (minus side) can also be realized. Thereby, as a light source used at the time of use, a light source having a radiation angle expanded to the maximum value of the plus side and minus side deflection angles can be used. In other words, even when a light source having a wider radiation angle is used, most of the light emitted from the light source can be deflected by the hologram optical element and used. As a result, it is possible to realize a light source unit that emits bright light as compared with the conventional case where only one deflection angle is realized.

また、本発明のように、ホログラム光学素子がホログラム構成領域とホログラム非構成領域とを有して構成されていれば、本来、ホログラムが構成されていれば偏向角が小さく、回折効率が極端に低下する領域と、本来なら偏向角が小さい領域の周囲に形成され、偏向角が大きく、回折効率が高い領域とを、ホログラム非構成領域およびホログラム構成領域にそれぞれ対応付けて本発明のホログラム光学素子を使用することができる。   In addition, as in the present invention, if the hologram optical element is configured to have a hologram constituent region and a hologram non-constituting region, the deflection angle is originally small if the hologram is configured, and the diffraction efficiency is extremely high. The holographic optical element of the present invention is formed by associating a region that decreases and a region that is originally formed around a region having a small deflection angle, a region having a large deflection angle, and a high diffraction efficiency, with the non-hologram configuration region and the hologram configuration region, respectively. Can be used.

このように各領域を対応付けて本発明のホログラム光学素子をLEDなどの光源の前に配置して用いた場合、ホログラム非構成領域に入射した光は、そこで回折されずに透過し、ホログラム構成領域に入射した光はそこで回折されて出射される。したがって、ホログラム非構成領域からは高い透過光量の光を得ることができ、また、ホログラム構成領域からは高い回折効率で回折光を得ることができる。その結果、ホログラム光学素子から取り出す光の中心強度が著しく低下するのを回避することができる。   In this way, when the hologram optical element of the present invention is arranged in front of a light source such as an LED in association with each region, the light incident on the hologram non-configuration region is transmitted without being diffracted there, and the hologram configuration Light incident on the region is diffracted and emitted therefrom. Therefore, light having a high transmitted light amount can be obtained from the hologram non-construction region, and diffracted light can be obtained from the hologram constitution region with high diffraction efficiency. As a result, it is possible to avoid the central intensity of the light extracted from the hologram optical element from being significantly reduced.

本発明のホログラム光学素子において、ホログラム構成領域に入射する光線と、その光線がホログラム構成領域にて回折、偏向されて出射される場合の出射光線の延長線とのなす角度のうち、鋭角のものを偏向角とすると、ホログラム構成領域における偏向角の絶対値は、5°以上であることが望ましい。   In the hologram optical element of the present invention, an acute angle out of the angles formed between the light beam incident on the hologram composition region and the extended line of the emitted light beam when the light beam is diffracted and deflected in the hologram composition region Is the deflection angle, it is desirable that the absolute value of the deflection angle in the hologram composition region is 5 ° or more.

体積位相型の透過型ホログラム光学素子を構成する元となるホログラム感光材料が例えばフォトポリマーで構成されている場合、偏向角の絶対値が5°以上となる領域は回折効率が高いので、ホログラム構成領域から強度の十分な光を得ることができる。   If the hologram photosensitive material that forms the volume phase type transmission hologram optical element is made of, for example, a photopolymer, the region where the absolute value of the deflection angle is 5 ° or more has high diffraction efficiency. Light with sufficient intensity can be obtained from the region.

なお、ホログラム構成領域が取り囲むホログラム非構成領域は、本来ホログラムが構成されれば偏向角の絶対値が5°未満となる領域であり、本来なら回折効率が極端に低下する領域であるが、本発明ではその領域にホログラムが構成されていないので、高い透過光量によって強度の十分な光を得ることができる。   Note that the hologram non-configuration region surrounded by the hologram configuration region is a region in which the absolute value of the deflection angle is less than 5 ° when the hologram is originally configured, and is originally a region where the diffraction efficiency is extremely reduced. In the invention, since no hologram is formed in the region, light with sufficient intensity can be obtained with a high amount of transmitted light.

本発明のホログラム光学素子において、ホログラム構成領域を構成する元となるホログラム感光材料は、フォトポリマーで構成されていることが望ましい。   In the hologram optical element of the present invention, it is desirable that the hologram photosensitive material that forms the hologram constituting region is made of a photopolymer.

この場合、偏向角の絶対値が5°以上となるホログラム構成領域にて、高い回折効率を確実に実現することができ、ホログラム構成領域から強度の十分な光を確実に得ることができる。また、ホログラム感光材料としてフォトポリマーを用いれば、全てドライプロセスでホログラム光学素子を作製することができるため、製造工程が簡易となる。   In this case, high diffraction efficiency can be reliably realized in the hologram composition region where the absolute value of the deflection angle is 5 ° or more, and light with sufficient intensity can be reliably obtained from the hologram composition region. In addition, if a photopolymer is used as the hologram photosensitive material, the hologram optical element can be manufactured by a dry process, which simplifies the manufacturing process.

本発明のホログラム光学素子において、ホログラム構成領域に入射する光線と、その光線がホログラム構成領域にて回折、偏向されて出射される場合の出射光線の延長線とのなす角度のうち、鋭角のものを偏向角とすると、ホログラム構成領域における偏向角の絶対値は、ホログラム構成領域における1次光の回折効率が最大回折効率の50%以上となる角度であってもよい。   In the hologram optical element of the present invention, an acute angle out of the angles formed between the light beam incident on the hologram composition region and the extended line of the emitted light beam when the light beam is diffracted and deflected in the hologram composition region Is the deflection angle, the absolute value of the deflection angle in the hologram composition area may be an angle at which the diffraction efficiency of the primary light in the hologram composition area is 50% or more of the maximum diffraction efficiency.

この場合、ホログラム構成領域では、1次光の最大回折効率の50%以上の回折効率が確保されるので、ホログラム構成領域から強度の十分な光を得ることができる。なお、体積位相型の透過型ホログラム光学素子を構成する元となるホログラム感光材料は、例えばフォトポリマーや銀塩材料であってもよく、その他の材料であってもよい。   In this case, since the diffraction efficiency of 50% or more of the maximum diffraction efficiency of the primary light is ensured in the hologram constituent area, light with sufficient intensity can be obtained from the hologram constituent area. The hologram photosensitive material that forms the volume phase transmission hologram optical element may be, for example, a photopolymer or a silver salt material, or may be other materials.

本発明のホログラム光学素子は、回転対称であってもよい。ホログラム光学素子が回転対称、すなわち、ホログラム非構成領域およびホログラム構成領域が両者とも回転対称に構成されることにより、本発明のホログラム光学素子を一般的な同軸光学系に容易に適用することが可能となる。   The hologram optical element of the present invention may be rotationally symmetric. The hologram optical element of the present invention can be easily applied to a general coaxial optical system because the hologram optical element is rotationally symmetric, that is, the hologram non-configuration region and the hologram configuration region are both rotationally symmetric. It becomes.

本発明のホログラム光学素子において、該ホログラム光学素子は、透明基板上に形成されたホログラム感光材料を2光束で露光することによって作製されており、上記透明基板は、該基板の一部にレンズ部が形成されたレンズ付き基板であり、上記レンズ部は、ホログラム非形成領域に対応して位置している構成であってもよい。   In the hologram optical element of the present invention, the hologram optical element is produced by exposing a hologram photosensitive material formed on a transparent substrate with two light beams, and the transparent substrate has a lens portion on a part of the substrate. The lens portion may be configured to be positioned corresponding to the hologram non-formation region.

例えば、LEDなどの光源の前に本発明のホログラム光学素子を、レンズ付き基板側が光源側となるように配置して用いる場合、光源から出射された光は、レンズ付き基板のレンズ部で屈折されてホログラム非構成領域に入射し、そこを透過する。一方、ホログラム構成領域では、上述の通り、入射光が回折、偏向されて出射される。したがって、ホログラム光学素子全体として、光学的パワーを有する薄型の光学素子を容易に実現することができる。   For example, when the hologram optical element of the present invention is used in front of a light source such as an LED so that the lens substrate side is the light source side, the light emitted from the light source is refracted by the lens portion of the lens substrate. Then, it enters the hologram non-construction region and passes therethrough. On the other hand, in the hologram configuration area, incident light is diffracted and deflected as described above. Therefore, a thin optical element having optical power can be easily realized as the entire hologram optical element.

本発明の光源ユニットは、光源と、光源の前方に配置される体積位相型の透過型ホログラム光学素子とを備え、上記ホログラム光学素子は、上述した本発明のホログラム光学素子で構成されていることを特徴としている。   The light source unit of the present invention includes a light source and a volume phase type transmission hologram optical element disposed in front of the light source, and the hologram optical element is composed of the hologram optical element of the present invention described above. It is characterized by.

この構成では、例えば光源として放射角度の広いものを用いた場合でも、光源から出射される光の大部分は、本発明のホログラム光学素子にて偏向されて出射される。したがって、光源から出射される光を有効利用して、明るい光を出射する光源ユニットを実現することができる。   In this configuration, for example, even when a light source having a wide radiation angle is used, most of the light emitted from the light source is deflected and emitted by the hologram optical element of the present invention. Therefore, it is possible to realize a light source unit that emits bright light by effectively using light emitted from the light source.

本発明の光源ユニットにおいて、上記ホログラム光学素子を作製する元となるホログラム感光材料の露光時に用いる2光束の波長は、使用時の上記光源から出射される光のピーク波長の±20nm以内であることが望ましい。   In the light source unit of the present invention, the wavelength of the two light beams used for exposure of the hologram photosensitive material that is the basis for producing the hologram optical element is within ± 20 nm of the peak wavelength of the light emitted from the light source in use. Is desirable.

この場合、露光波長と使用波長(ピーク波長)とがほぼ等しいので、光源から出射された光をホログラム光学素子のホログラム構成領域にて効率よく回折させて偏向することができ、光利用効率の高い光源ユニットを実現することができる。   In this case, since the exposure wavelength and the use wavelength (peak wavelength) are substantially equal, the light emitted from the light source can be efficiently diffracted and deflected in the hologram constituent region of the hologram optical element, and the light use efficiency is high. A light source unit can be realized.

本発明によれば、ホログラム光学素子の使用時には、ホログラム光学素子の光入射側の面に垂直な面内で、ホログラム光学素子から出射される光線の延長線に対して、偏向角を両側に形成することができる。これにより、放射角度の広い光源を用いた場合でも、光源から出射される光をほとんどホログラム光学素子にて偏向させて利用することができる。その結果、従来よりも明るい光を出射する光源ユニットを実現することができる。   According to the present invention, when the hologram optical element is used, the deflection angles are formed on both sides with respect to the extended line of the light beam emitted from the hologram optical element in a plane perpendicular to the light incident side surface of the hologram optical element. can do. Thereby, even when a light source with a wide radiation angle is used, the light emitted from the light source can be used by being deflected by the hologram optical element. As a result, a light source unit that emits brighter light than before can be realized.

〔実施の形態1〕
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(1.光源ユニットについて)
図2は、本実施形態に係る光源ユニットの概略の構成を示す断面図である。この光源ユニットは、光源モジュール1と、ホログラム基板2とを有しており、光源モジュール1から出射される光がホログラム基板2を介して外部に取り出される構成となっている。
(1. About the light source unit)
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the light source unit according to the present embodiment. This light source unit has a light source module 1 and a hologram substrate 2, and has a configuration in which light emitted from the light source module 1 is extracted to the outside through the hologram substrate 2.

光源モジュール1は、筐体11内に光源12を有している。光源12は、例えばピーク波長(中心波長)が520nmの光を出射するLED(発光ダイオード)で構成されている。光源12は、放射角度が強度半値でも±60度(全角120度)となる広い放射角度特性を有しており、基板13上に形成された金属パターンからなる電極14上に実装されている。また、基板13上には、金属パターンからなる他の電極15が形成されており、光源12と電極15とはAuワイヤ16で接続されている。また、筐体11内部は、樹脂モールドされている。   The light source module 1 has a light source 12 in a housing 11. The light source 12 is composed of, for example, an LED (light emitting diode) that emits light having a peak wavelength (center wavelength) of 520 nm. The light source 12 has a wide radiation angle characteristic in which the radiation angle is ± 60 degrees (full angle 120 degrees) even at half intensity, and is mounted on the electrode 14 formed of a metal pattern formed on the substrate 13. Further, another electrode 15 made of a metal pattern is formed on the substrate 13, and the light source 12 and the electrode 15 are connected by an Au wire 16. The interior of the housing 11 is resin molded.

ホログラム基板2は、例えばガラスやプラスチック材料からなる透明な基板21上にホログラム光学素子22を有して構成されている。このホログラム基板2は、基板21に対してホログラム光学素子22が光源12側となるように、光源モジュール1の表面に粘着層(図示せず)を介して接着されている。この結果、ホログラム光学素子22は、光源12の前方に配置されることになる。ホログラム光学素子22は、体積位相型の透過型ホログラム光学素子で構成されている。   The hologram substrate 2 includes a hologram optical element 22 on a transparent substrate 21 made of, for example, glass or plastic material. The hologram substrate 2 is bonded to the surface of the light source module 1 via an adhesive layer (not shown) so that the hologram optical element 22 is on the light source 12 side with respect to the substrate 21. As a result, the hologram optical element 22 is disposed in front of the light source 12. The hologram optical element 22 is composed of a volume phase type transmission hologram optical element.

したがって、光源12から出射された光(発散光)は、ホログラム光学素子22にて回折、偏向され、その後、基板21を透過して外部に出射される。これにより、射出角度の小さい良好な配向特性(偏向特性)の光源ユニットを実現することができる。また、ホログラム光学素子22は、薄型で安価であるので、そのようなホログラム光学素子22を用いることにより、光源ユニットを小型で安価に実現することができる。   Therefore, the light (diverging light) emitted from the light source 12 is diffracted and deflected by the hologram optical element 22, and then passes through the substrate 21 and is emitted to the outside. As a result, a light source unit having a small orientation angle and good alignment characteristics (deflection characteristics) can be realized. Further, since the hologram optical element 22 is thin and inexpensive, the light source unit can be realized in a small size and at low cost by using such a hologram optical element 22.

(2.ホログラム光学素子について)
次に、上記したホログラム光学素子22の詳細な構成について説明する。図3は、ホログラム光学素子22の詳細な構成を示す断面図である。ホログラム光学素子22は、ホログラム非構成領域31と、ホログラム構成領域32とを有している。
(2. About hologram optical element)
Next, a detailed configuration of the above-described hologram optical element 22 will be described. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the hologram optical element 22. The hologram optical element 22 has a hologram non-configuration area 31 and a hologram configuration area 32.

ホログラム非構成領域31は、入射光を回折、偏向させるホログラムが構成されていない領域である。したがって、ホログラム非構成領域31は、そこに光が入射したときにその光を単に透過させる透過領域として機能する。一方、ホログラム構成領域32は、入射光を回折、偏向させるホログラムが構成されている領域である。より具体的には、ホログラム構成領域32には、光源12を点光源と考えたときの発光点に相当する点Pからの発散光を回折、偏向し、光軸に平行な光束として射出するようなホログラムが形成されている。なお、ホログラム光学素子22の使用時における光軸とは、点Pを通り、ホログラム光学素子22の光入射面22bに対して垂直な軸Aを指すものとする。   The hologram non-configuration region 31 is a region where a hologram that diffracts and deflects incident light is not configured. Therefore, the hologram non-configuration region 31 functions as a transmission region that simply transmits light when the light is incident thereon. On the other hand, the hologram configuration region 32 is a region where a hologram for diffracting and deflecting incident light is configured. More specifically, divergent light from a point P corresponding to a light emitting point when the light source 12 is considered as a point light source is diffracted and deflected and emitted as a light beam parallel to the optical axis in the hologram composition region 32. A hologram is formed. Note that the optical axis when the hologram optical element 22 is used refers to an axis A that passes through the point P and is perpendicular to the light incident surface 22 b of the hologram optical element 22.

ここで、上記のホログラムは、基板21(図2参照)上に保持されたフィルム状のホログラム感光材料22a(図1参照)を、干渉性を有する2光束で露光することにより形成されるものである。つまり、ホログラムは、2光束干渉によって形成される干渉縞で構成される。したがって、ホログラム非構成領域31は、上記干渉縞を有していない領域であり、ホログラム構成領域32は、上記干渉縞を有する領域であるとも言える。   Here, the hologram is formed by exposing a film-like hologram photosensitive material 22a (see FIG. 1) held on the substrate 21 (see FIG. 2) with two coherent light beams. is there. That is, the hologram is composed of interference fringes formed by two-beam interference. Therefore, it can be said that the hologram non-configuration region 31 is a region that does not have the interference fringes, and the hologram configuration region 32 is a region that has the interference fringes.

また、ホログラム光学素子22を作製する元となるホログラム感光材料22aとしては、フォトポリマー、銀塩材料、重クロム酸ゼラチンなどを用いることができるが、ここでは、ホログラム光学素子22をドライプロセスで容易に製造可能なフォトポリマー(例えばデュポン社製)を用いている。   Photopolymer, silver salt material, dichromated gelatin or the like can be used as the hologram photosensitive material 22a from which the hologram optical element 22 is produced. Here, the hologram optical element 22 can be easily processed by a dry process. Photopolymer (manufactured by DuPont, for example) can be used.

また、本実施形態では、ホログラム非構成領域31は光軸上に位置しており、ホログラム構成領域32は、ホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むように形成されている。さらに、ホログラム非構成領域31およびホログラム構成領域32は両者とも、光軸に対して回転対称(軸対称)に形成されており、その結果、ホログラム光学素子22は全体として回転対称に構成されていることになる。このように、ホログラム光学素子22が回転対称に構成されていることにより、ホログラム光学素子22を一般的な同軸光学系に容易に適用することが可能となる。つまり、使用時の光学系と同軸となる位置にホログラム光学素子22を配置して使用することが可能となる。   In the present embodiment, the hologram non-configuration area 31 is located on the optical axis, and the hologram configuration area 32 is formed so as to surround the hologram non-configuration area 31 around the optical axis. Furthermore, both the hologram non-configuration region 31 and the hologram configuration region 32 are formed rotationally symmetric (axially symmetric) with respect to the optical axis. As a result, the hologram optical element 22 is configured to be rotationally symmetric as a whole. It will be. Thus, since the hologram optical element 22 is configured to be rotationally symmetric, the hologram optical element 22 can be easily applied to a general coaxial optical system. That is, the hologram optical element 22 can be arranged and used at a position coaxial with the optical system in use.

以上のように、ホログラム光学素子22が、ホログラム非構成領域31とホログラム構成領域32とを有し、ホログラム構成領域32がホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むように形成される構成とすることにより、このホログラム光学素子22の作製時には、後述する製法を採用することが可能となる。つまり、ホログラム感光材料22aを露光する2光束のうちの少なくとも一方の光束として、ホログラム感光材料22aへの入射時に発散光となる光束を用いながら、2光束を同軸でホログラム感光材料22aに入射させる手法を採用することができる。なぜなら、2光束を同軸でホログラム感光材料22aに入射させる手法では、後述するように軸A付近にはホログラムを形成せずに、その周りにのみホログラムを形成することが可能だからである。   As described above, the hologram optical element 22 has the hologram non-configuration region 31 and the hologram configuration region 32, and the hologram configuration region 32 is formed so as to surround the hologram non-configuration region 31 around the optical axis. As a result, the manufacturing method described later can be adopted when the hologram optical element 22 is manufactured. That is, a method in which two light beams are coaxially incident on the hologram photosensitive material 22a while using a light beam that becomes divergent light when entering the hologram photosensitive material 22a as at least one of the two light beams that expose the hologram photosensitive material 22a. Can be adopted. This is because, in the method in which two light beams are coaxially incident on the hologram photosensitive material 22a, a hologram can be formed only around the axis A without forming a hologram in the vicinity of the axis A as described later.

なお、以下での説明の便宜上、ホログラム光学素子22の使用時にホログラム構成領域32に入射した光線と、その光線がホログラム構成領域32にて回折、偏向されて出射されるときの出射光線の延長線とのなす角度のうち、鋭角の角度θを偏向角と呼ぶことにする。   For convenience of explanation below, a light beam incident on the hologram composition region 32 when the hologram optical element 22 is used, and an extension line of the light beam emitted when the light beam is diffracted and deflected by the hologram composition region 32 and emitted. Of these angles, the acute angle θ is called the deflection angle.

(3.ホログラム光学素子の製造方法について)
次に、上述した構成のホログラム光学素子22の製造方法について説明する。図1は、ホログラム光学素子22を製造する際に用いる製造光学系の主要部の概略の構成を示す断面図である。
(3. Method for manufacturing hologram optical element)
Next, a method for manufacturing the hologram optical element 22 having the above-described configuration will be described. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part of a manufacturing optical system used when manufacturing the hologram optical element 22.

本実施形態では、ホログラム構成領域32にて、光源12からの光(発散光)を回折、偏向して、光軸に平行な光束として射出するようにするため、ホログラム感光材料22aを露光する2光束のうちの一方の光束(例えば参照光L1)として、ホログラム感光材料22aへの入射時に発散光となる光束を用いる。このため、上記発散光を生成する光学系の光路中に、集光レンズ41と、偏光ビームスプリッタ(以下、PBSとも称する)42と、偏光状態変換部材43(偏光状態変換手段)とを配置している。   In the present embodiment, the hologram photosensitive material 22a is exposed to diffract and deflect the light (diverged light) from the light source 12 in the hologram construction region 32 so as to be emitted as a light beam parallel to the optical axis. As one of the light beams (for example, the reference light L1), a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material 22a is used. Therefore, a condensing lens 41, a polarization beam splitter (hereinafter also referred to as PBS) 42, and a polarization state conversion member 43 (polarization state conversion means) are arranged in the optical path of the optical system that generates the divergent light. ing.

集光レンズ41は、入射光(例えば平行光)を集光するものであり、所定のNAを有している。したがって、集光レンズ41の焦点距離は、所定の値に設定されている。PBS42は、入射光を偏光状態に応じて透過または反射させることにより、異なる方向から入射する2光束の光路を合成する光路合成手段であり、例えばP偏光を透過させ、S偏光を反射させる特性を有している。このようなPBS42を用いることにより、異なる方向から入射する2光束を、PBS42を介して同軸でホログラム感光材料22aに入射させることができる。   The condensing lens 41 condenses incident light (for example, parallel light) and has a predetermined NA. Therefore, the focal length of the condenser lens 41 is set to a predetermined value. The PBS 42 is an optical path synthesizing unit that synthesizes optical paths of two light beams incident from different directions by transmitting or reflecting incident light according to the polarization state. For example, the PBS 42 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light. Have. By using such a PBS 42, two light beams incident from different directions can be coaxially incident on the hologram photosensitive material 22a via the PBS 42.

このとき、露光時にホログラム感光材料22aに入射する2光束を生成する光学系の光軸のうちで共通部分を軸Bとすると、この製造光学系における軸Bは、作製されたホログラム光学素子22の使用時の光学系の軸A(図3参照)と同軸ともなっている。   At this time, if the common part of the optical axes of the optical system that generates two light beams incident on the hologram photosensitive material 22a during exposure is the axis B, the axis B in the manufacturing optical system is the axis of the hologram optical element 22 that is manufactured. It is also coaxial with the axis A (see FIG. 3) of the optical system in use.

偏光状態変換部材43は、入射光の偏光状態を維持する第1の領域43aと、入射光の偏光状態を変換する第2の領域43bとを有している。第2の領域43bは、例えば1/2波長板で構成されており、第1の領域43aは、その1/2波長板に形成される孔で構成されている。また、第1の領域43aは、集光レンズ41の集光位置に位置し、第2の領域43bは、第1の領域43aを光軸(軸B)回りに取り囲むように形成されている。   The polarization state conversion member 43 includes a first region 43a that maintains the polarization state of incident light and a second region 43b that converts the polarization state of incident light. The second region 43b is constituted by, for example, a half-wave plate, and the first region 43a is constituted by a hole formed in the half-wave plate. The first region 43a is located at the condensing position of the condensing lens 41, and the second region 43b is formed so as to surround the first region 43a around the optical axis (axis B).

ここで、物体光L2として平行光を用いるとき、偏光状態変換部材43の第1の領域43aの大きさは、製造するホログラム光学素子22の焦点距離とホログラム構成領域32での回折による最低偏向角θminとに基づいて決定される。より具体的には、以下の通りである。   Here, when parallel light is used as the object light L2, the size of the first region 43a of the polarization state conversion member 43 is determined by the focal length of the hologram optical element 22 to be manufactured and the minimum deflection angle due to diffraction in the hologram constituent region 32. It is determined based on θmin. More specifically, it is as follows.

図4は、偏光状態変換部材43からホログラム感光材料22aに入射する光の光路を拡大して示す説明図である。偏光状態変換部材43の第1の領域43aの大きさを規定する軸Bからの距離(半径)をh(mm)、ホログラム光学素子22の焦点距離、すなわち、集光レンズ41の集光位置からホログラム感光材料22aにおける光入射面22bまでの距離をfl(mm)、上記集光位置からホログラム感光材料22aにおけるホログラム構成領域32とホログラム非構成領域31との境界に対応する部分に入射する光線と軸Bとのなす角をφ(°)とすると、距離hは、以下のように表現される。
h=fltanφ
このとき、図4より、φ=θminであるので、
h=fltanθmin
となる。したがって、第1の領域43aの大きさがこれらのパラメータに基づいて決定されることがわかる。また、物体光L2が平行光のときは、第1の領域43aだけでなく、ホログラム非構成領域31の大きさも距離hで規定されることになる。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an enlarged optical path of light incident on the hologram photosensitive material 22a from the polarization state conversion member 43. As shown in FIG. The distance (radius) from the axis B that defines the size of the first region 43a of the polarization state conversion member 43 is h (mm), the focal length of the hologram optical element 22, that is, the condensing position of the condensing lens 41. The distance from the light converging position to the light incident surface 22b of the hologram photosensitive material 22a is fl (mm), and the light beam incident on the portion corresponding to the boundary between the hologram constituting region 32 and the hologram non-constituting region 31 in the hologram photosensitive material 22a. If the angle formed with the axis B is φ (°), the distance h is expressed as follows.
h = fltanφ
At this time, from FIG. 4, since φ = θmin,
h = fltan θmin
It becomes. Therefore, it can be seen that the size of the first region 43a is determined based on these parameters. When the object light L2 is parallel light, not only the first region 43a but also the size of the hologram non-configuration region 31 is defined by the distance h.

上記の製造光学系には、集光レンズ41、PBS42、偏光状態変換部材43のほかに、レーザ光源、ビームスプリッタ、ビームエキスパンダ等も配置されている。したがって、レーザ光源から射出された可干渉性を有する光束は、ビームスプリッタにて2光束に分岐され、ビームエキスパンダによってそれぞれ所定の光束径に拡大される。なお、レーザ光による露光時間は、図示しないシャッタによりコントロールされる。   In the manufacturing optical system, in addition to the condenser lens 41, the PBS 42, and the polarization state converting member 43, a laser light source, a beam splitter, a beam expander, and the like are also arranged. Accordingly, the coherent light beam emitted from the laser light source is branched into two light beams by the beam splitter, and is expanded to a predetermined light beam diameter by the beam expander. The exposure time with the laser light is controlled by a shutter (not shown).

上記2光束のうちの一方である参照光L1(ここではS偏光とする)は、平行光の状態から集光レンズ41で集光されて収束光となり、PBS42で反射された後、偏光状態変換部材43の第1の領域43aを介してホログラム感光材料22aにS偏光のままで入射する。ここで、第1の領域43aは、集光レンズ41の集光位置に配置されているので、参照光L1は、第1の領域43aの通過と同時に発散光となってホログラム感光材料22aに入射する。   The reference light L1 (here, S-polarized light) which is one of the two light beams is condensed by the condenser lens 41 from the parallel light state to be converged light, reflected by the PBS 42, and then converted into the polarization state. It enters the hologram photosensitive material 22a through the first region 43a of the member 43 as S-polarized light. Here, since the first region 43a is arranged at the condensing position of the condensing lens 41, the reference light L1 becomes divergent light simultaneously with the passage of the first region 43a and enters the hologram photosensitive material 22a. To do.

一方、上記2光束のうちの他方である物体光L2(ここではP偏光とする)は、平行光の状態でPBS42を透過し、参照光L1と同軸で偏光状態変換部材43の第1の領域43aおよび第2の領域43bの両方に入射し、これらの領域を介してホログラム感光材料22aに入射する。このとき、偏光状態変換部材43の第1の領域43aに入射した物体光L2は、そこで偏光状態が維持されて出射されるので、ホログラム感光材料22aにはP偏光のままで入射する。これに対して、第2の領域43bに入射した物体光L2は、そこで偏光状態が変換されて出射されるので、ホログラム感光材料22aにはS偏光の状態で入射する。   On the other hand, the object light L2 (here, P-polarized light) which is the other of the two light beams passes through the PBS 42 in the state of parallel light, and is coaxial with the reference light L1 and the first region of the polarization state conversion member 43. It enters both 43a and the second region 43b, and enters the hologram photosensitive material 22a through these regions. At this time, the object light L2 incident on the first region 43a of the polarization state conversion member 43 is emitted while the polarization state is maintained there, so that it enters the hologram photosensitive material 22a as P-polarized light. On the other hand, since the object light L2 incident on the second region 43b is emitted after the polarization state is converted there, it enters the hologram photosensitive material 22a in the S-polarized state.

つまり、ホログラム感光材料22aにおいて、第1の領域43aに対応する領域には、参照光L1がS偏光の状態で入射し、物体光L2がP偏光の状態で入射する。これらの光は偏光方向が異なっており、互いに干渉しないため、上記領域には干渉縞は形成されない。よって、上記領域は、ホログラム非構成領域31となる。すなわち、露光後の後処理(例えばベイク処理)をすると、上記領域は単なる透過領域として機能する。   That is, in the hologram photosensitive material 22a, the reference light L1 is incident on the region corresponding to the first region 43a in the S-polarized state, and the object light L2 is incident on the P-polarized state. Since these lights have different polarization directions and do not interfere with each other, no interference fringes are formed in the region. Therefore, the region is a hologram non-configuration region 31. That is, when post-exposure post-processing (for example, bake processing) is performed, the area functions as a mere transmission area.

一方、ホログラム感光材料22aにおいて、物体光L2の入射範囲内で第2の領域43bに対応する領域には、参照光L1がS偏光の状態で入射し、物体光L2もS偏光の状態で入射する。これらの光は偏光方向が同じであり、互いに干渉するため、上記領域には干渉縞が形成される。よって、上記領域は、ホログラム構成領域32となる。つまり、ホログラム構成領域32は、光軸付近に形成されるホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むように形成される。   On the other hand, in the hologram photosensitive material 22a, the reference light L1 is incident in the S-polarized state and the object light L2 is also incident in the S-polarized state in the region corresponding to the second region 43b within the incident range of the object light L2. To do. Since these lights have the same polarization direction and interfere with each other, interference fringes are formed in the region. Therefore, the area becomes the hologram construction area 32. That is, the hologram configuration region 32 is formed so as to surround the hologram non-configuration region 31 formed near the optical axis around the optical axis.

この結果、集光レンズ41の集光点に対応する位置に光源12を配置し、作製されたホログラム光学素子22を光源12の前方に配置すると、図3で示したように、光源12(点P)から出射される発散光の一部(ホログラム非構成領域31に入射した光)を透過させ、残り(ホログラム構成領域32に入射した光)を平行光に変換(偏向)して出射するホログラム光学素子22が得られることになる。   As a result, when the light source 12 is disposed at a position corresponding to the condensing point of the condensing lens 41 and the produced hologram optical element 22 is disposed in front of the light source 12, as shown in FIG. A hologram that transmits part of the divergent light emitted from P) (light incident on the hologram non-construction region 31) and converts the remaining light (light incident on the hologram non-construction region 32) into parallel light and emits it. The optical element 22 is obtained.

(4.効果について)
以上のように、本実施形態では、ホログラム感光材料22aを露光する2光束のうちの一方の光束(上記の例では参照光L1)が、ホログラム感光材料22aへの入射時に発散光となる光束であるので、作製されたホログラム光学素子22の使用時には、その発散光の出射ポイントに対応する位置に光源12を配置して、光源12から出射される光(発散光)の一部をホログラム光学素子22で偏向、回折させることができる。
(4. Effect)
As described above, in the present embodiment, one of the two light beams that expose the hologram photosensitive material 22a (the reference light L1 in the above example) is a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material 22a. Therefore, when the produced hologram optical element 22 is used, the light source 12 is disposed at a position corresponding to the emission point of the diverging light, and a part of the light (diverging light) emitted from the light source 12 is transferred to the hologram optical element. 22 can be deflected and diffracted.

また、図5は、ホログラム光学素子22の使用時における偏向角と回折効率(透過0次光、透過1次光)との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。なお、同図では、ホログラム光学素子22の光入射面22bに垂直な面内で、ホログラム光学素子22から出射される光線の延長線に対して一方の側にできる偏向角をプラスの偏向角で、他方の側にできる偏向角をマイナスの偏向角で表現している。すなわち、図3の断面内においては、点Pから出射された光線であって軸Aよりも右側の光線がホログラム光学素子22(ホログラム構成領域32)に入射したときにできる偏向角をプラスの偏向角とすると、点Pから出射された光線であって軸Aよりも左側の光線がホログラム光学素子22(ホログラム構成領域32)に入射したときにできる偏向角がマイナスの偏向角となる。   FIG. 5 is a graph showing the result of simulating the relationship between the deflection angle and the diffraction efficiency (transmitted zero order light, transmitted first order light) when the hologram optical element 22 is used. In the figure, the deflection angle that can be formed on one side with respect to the extension line of the light beam emitted from the hologram optical element 22 within a plane perpendicular to the light incident surface 22b of the hologram optical element 22 is a positive deflection angle. The deflection angle formed on the other side is expressed by a negative deflection angle. That is, in the cross section of FIG. 3, the deflection angle that is generated when a light ray emitted from the point P and rightward from the axis A is incident on the hologram optical element 22 (hologram construction region 32) is positively deflected. Assuming that the angle is a light beam emitted from the point P and the light beam on the left side of the axis A is incident on the hologram optical element 22 (hologram construction region 32), the deflection angle is a negative deflection angle.

また、上記のシミュレーションでは、製造波長(参照光L1および物体光L2の波長)をλ0、ホログラム感光材料22a(フォトポリマー)の屈折率をn、屈折率変調量をΔn、ホログラム感光材料22aの厚さをt、ホログラム感光材料22aに対する参照光L1の入射角度をθ1、ホログラム感光材料に対する物体光L2の入射角度をθ2、再生波長をλ1としたとき、λ0=532nm、n=1.5、Δn=0.008、t=35μm、θ1=−85°〜85°、θ2=0°、λ1=532nmである。なお、ここでは、ホログラム非構成領域31に対応する偏向角0°付近の領域にもホログラムが形成されているものとしてシミュレーションを行っているが、実際にはホログラム非構成領域31が形成されているので(ホログラムが形成されていないので)、この領域での回折は起こらない。   In the above simulation, the manufacturing wavelength (the wavelengths of the reference light L1 and the object light L2) is λ0, the refractive index of the hologram photosensitive material 22a (photopolymer) is n, the refractive index modulation amount is Δn, and the thickness of the hologram photosensitive material 22a. Λ0 = 532 nm, n = 1.5, Δn where t is t, the incident angle of the reference light L1 to the hologram photosensitive material 22a is θ1, the incident angle of the object light L2 to the hologram photosensitive material is θ2, and the reproduction wavelength is λ1. = 0.008, t = 35 μm, θ1 = −85 ° to 85 °, θ2 = 0 °, and λ1 = 532 nm. Here, the simulation is performed on the assumption that the hologram is also formed in the region near the deflection angle of 0 ° corresponding to the hologram non-configuration region 31, but the hologram non-configuration region 31 is actually formed. So (since no hologram is formed), no diffraction occurs in this region.

図5のシミュレーション結果より、回折効率が例えば70%以上となる偏向角の範囲は、ほぼ−60°から60°までの120°となり、従来の2倍以上となる。このように、偏向角の範囲として従来の2倍以上の範囲を確保できるのは、上述したホログラム感光材料22aの露光時に、参照光L1および物体光L2を同軸でホログラム感光材料22aに入射させてホログラム光学素子22を作製していることによる。   From the simulation results of FIG. 5, the range of the deflection angle at which the diffraction efficiency is, for example, 70% or more is approximately 120 ° from −60 ° to 60 °, which is more than twice the conventional one. As described above, the range of the deflection angle can be ensured to be twice or more that of the prior art by causing the reference light L1 and the object light L2 to enter the hologram photosensitive material 22a coaxially during the exposure of the hologram photosensitive material 22a. This is because the hologram optical element 22 is manufactured.

つまり、本実施形態では、ホログラム感光材料22aの露光時に、ホログラム感光材料22aに対して2光束を同軸で入射させているので、作製されたホログラム光学素子22の使用時には、ホログラム光学素子22の光入射面22bに垂直な面内で、プラス側にできる偏向角だけでなく、マイナス側の偏向角も実現することができる。これにより、使用時に用いる光源12として、プラス側およびマイナス側の偏向角で絶対値が最大となる偏向角に対応する角度まで放射角度を広げたものを用いることができる。言い換えれば、それ以上に放射角度の広い光源12を用いた場合でも、光源12から出射される光の大部分(プラス側の偏向角で絶対値が最大となる偏向角からマイナス側の偏向角で絶対値が最大となる偏向角の間の角度に対応する放射範囲の光)をホログラム光学素子22にて偏向させて利用することができる。その結果、片側の偏向角のみ実現していた従来に比べて、明るい光を出射する光源ユニットを実現することができる。   In other words, in the present embodiment, two light beams are incident on the hologram photosensitive material 22a coaxially during the exposure of the hologram photosensitive material 22a. Therefore, when the produced hologram optical element 22 is used, the light of the hologram optical element 22 is used. In the plane perpendicular to the incident surface 22b, not only the deflection angle that can be set on the plus side but also the deflection angle on the minus side can be realized. Thereby, as the light source 12 used at the time of use, the light source 12 having a radiation angle expanded to an angle corresponding to the deflection angle having the maximum absolute value at the plus side and minus side deflection angles can be used. In other words, even when the light source 12 having a wider radiation angle is used, most of the light emitted from the light source 12 (from the deflection angle having the maximum absolute value at the plus side deflection angle to the minus side deflection angle). The light in the radiation range corresponding to the angle between the deflection angles having the maximum absolute value) can be used by being deflected by the hologram optical element 22. As a result, it is possible to realize a light source unit that emits bright light as compared with the conventional case where only one deflection angle is realized.

また、露光時に用いる2光束をPBS42で光路合成した後、ホログラム感光材料22aに入射させているので、別々の方向に進行する2光束をホログラム感光材料22aに対して同軸で入射させることができる。また、PBS42を用いることによって製造光学系がシンプルな構成となり、そのようなシンプルな構成で上述した本発明の効果を得ることができるとともに、ホログラム光学素子22を容易にかつ安価に製造することができる。   Further, since the two light beams used at the time of exposure are combined by the PBS 42 and then incident on the hologram photosensitive material 22a, the two light beams traveling in different directions can be incident on the hologram photosensitive material 22a coaxially. Further, by using the PBS 42, the manufacturing optical system has a simple configuration, and the above-described effects of the present invention can be obtained with such a simple configuration, and the hologram optical element 22 can be manufactured easily and inexpensively. it can.

また、本実施形態では、ホログラム感光材料22aの露光時に、一方の光束(参照光L1)を、集光レンズ41、PBS42、偏光状態変換部材43の第1の領域43aを介してホログラム感光材料22aに入射させ、他方の光束(物体光L2)を、PBS42、偏光状態変換部材43の第1の領域43aおよび第2の領域43bの両者を介してホログラム感光材料22aに入射させている。これにより、上述のように、作製されたホログラム光学素子22においては、ホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むようにホログラム構成領域32を形成することができる。   In the present embodiment, at the time of exposure of the hologram photosensitive material 22 a, one light beam (reference light L 1) is transmitted through the condenser lens 41, the PBS 42, and the first region 43 a of the polarization state conversion member 43 to the hologram photosensitive material 22 a. The other light beam (object light L2) is incident on the hologram photosensitive material 22a through both the PBS 42 and the first region 43a and the second region 43b of the polarization state conversion member 43. Thereby, as described above, in the produced hologram optical element 22, the hologram constituting region 32 can be formed so as to surround the hologram non-constituting region 31 around the optical axis.

したがって、作製されたホログラム光学素子22を光源12の前に配置して用いたときに、ホログラム非構成領域31に入射した光は、そこで回折されずに透過し、ホログラム構成領域32に入射した光はそこで回折されて出射される。よって、ホログラム非構成領域31では高い透過光量の光を得ることができ、ホログラム構成領域32では高い回折効率で光を回折させて外部に取り出すことができる。その結果、ホログラム光学素子22を介して得られる光の強度分布に極端にムラが生じるのを回避することができる。   Therefore, when the produced hologram optical element 22 is arranged and used in front of the light source 12, the light incident on the hologram non-configuration region 31 is transmitted without being diffracted there, and is incident on the hologram configuration region 32. Is then diffracted and emitted. Therefore, light having a high transmitted light amount can be obtained in the hologram non-construction region 31, and light can be diffracted with high diffraction efficiency and extracted to the outside in the hologram composition region 32. As a result, it is possible to avoid extreme unevenness in the intensity distribution of the light obtained through the hologram optical element 22.

特に、図5でも示したように、ホログラム光学素子22において偏向角0°付近の領域にホログラムが形成されていたとすれば、そこは回折効率が極端に低下する領域となるが、本実施形態ではその領域をホログラム非構成領域31としているので、高い透過光量を確保して取り出す光の強度が著しく低下するのを回避することができる。つまり、ホログラム光学素子22から取り出される光の中心強度が著しく低下するのを回避することができる。   In particular, as shown in FIG. 5, if a hologram is formed in a region near a deflection angle of 0 ° in the hologram optical element 22, this is a region where the diffraction efficiency is extremely lowered. Since this area is the hologram non-configuration area 31, it is possible to avoid a significant decrease in the intensity of the light extracted while securing a high amount of transmitted light. That is, it is possible to avoid the central intensity of the light extracted from the hologram optical element 22 from being significantly reduced.

また、本実施形態のように、ホログラム光学素子22を構成する元となるホログラム感光材料22aがフォトポリマーで構成されている場合、図5に示したように、偏向角の絶対値が5°以上となる領域は回折効率が高い。したがって、ホログラム構成領域32における偏向角の絶対値を5°以上とすれば、つまり、偏向角の絶対値が5°以上となるようにホログラム構成領域32を形成すれば、ホログラム構成領域32から十分な強度の光が得られるホログラム光学素子22を実現することができる。逆に、偏向角の絶対値が5°未満となる領域は、回折効率が極端に低下する領域であるので、この領域を本実施形態のようにホログラム非構成領域31に対応付けることで、その領域からは高い透過光量によって強度の十分な光を得ることができる。   Further, as shown in FIG. 5, when the hologram photosensitive material 22a that forms the hologram optical element 22 is made of a photopolymer as in this embodiment, the absolute value of the deflection angle is 5 ° or more. This region has a high diffraction efficiency. Therefore, if the absolute value of the deflection angle in the hologram composition area 32 is 5 ° or more, that is, if the hologram composition area 32 is formed so that the absolute value of the deflection angle is 5 ° or more, the hologram composition area 32 is sufficient. It is possible to realize the hologram optical element 22 that can obtain light with a high intensity. On the contrary, since the region where the absolute value of the deflection angle is less than 5 ° is a region where the diffraction efficiency is extremely lowered, the region can be obtained by associating this region with the hologram non-configuration region 31 as in the present embodiment. Therefore, sufficient intensity of light can be obtained with a high amount of transmitted light.

なお、ホログラム非構成領域31とホログラム構成領域32とを区別する偏向角の絶対値は、上記の5°には限定されず、例えば7°であってもよいし、10°であってもよい。要は、上記偏向角の絶対値は、ホログラム光学素子22を介して得られる光の強度分布に極端にムラが生じるのを回避できるような値であればよい。   The absolute value of the deflection angle for distinguishing between the hologram non-configuration area 31 and the hologram configuration area 32 is not limited to the above 5 °, and may be, for example, 7 ° or 10 °. . In short, the absolute value of the deflection angle may be a value that can avoid the occurrence of extreme unevenness in the intensity distribution of the light obtained through the hologram optical element 22.

また、例えば、1次光の回折効率が最大回折効率の50%以上となるような偏向角がプラス側およびマイナス側の双方で実現されるように、ホログラム構成領域32が形成されていれば、そのホログラム構成領域32を介して強度の十分な光を得ることができると思われる。このことは、ホログラム感光材料22aがフォトポリマー以外の材料で構成されている場合でも同様である。   Further, for example, if the hologram configuration region 32 is formed so that the deflection angle at which the diffraction efficiency of the primary light is 50% or more of the maximum diffraction efficiency is realized on both the plus side and the minus side, It seems that light with sufficient intensity can be obtained through the hologram forming region 32. This is the same even when the hologram photosensitive material 22a is made of a material other than the photopolymer.

例えば、図6は、銀塩材料からなるホログラム感光材料22aを露光して得られるホログラム光学素子22の使用時における偏向角と回折効率との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。なお、上記のシミュレーションでは、λ0=532nm、n=1.5、Δn=0.06、t=5μm、θ1=−85°〜85°、θ2=0°、λ1=532nmである。   For example, FIG. 6 is a graph showing the result of simulating the relationship between the deflection angle and the diffraction efficiency when using the hologram optical element 22 obtained by exposing a hologram photosensitive material 22a made of a silver salt material. In the above simulation, λ0 = 532 nm, n = 1.5, Δn = 0.06, t = 5 μm, θ1 = −85 ° to 85 °, θ2 = 0 °, and λ1 = 532 nm.

このようなホログラム光学素子22を構成した場合、1次光の回折効率が最大回折効率の50%以上となる偏向角は、ホログラム感光材料22aとしてフォトポリマーを用いた場合に比べて、プラス側およびマイナス側でその絶対値が大きくなっているが、ホログラム構成領域32では、1次光の最大回折効率の50%以上の回折効率が確保されることに変わりはない。よって、ホログラム構成領域32における偏向角の絶対値は、ホログラム構成領域32における1次光の回折効率が最大回折効率の50%以上となる角度であれば、ホログラム感光材料22aの材料に関係なく、ホログラム構成領域32から強度の十分な光を得ることができると言える。   When such a hologram optical element 22 is configured, the deflection angle at which the diffraction efficiency of the primary light is 50% or more of the maximum diffraction efficiency is higher than that when a photopolymer is used as the hologram photosensitive material 22a. Although the absolute value is larger on the minus side, the hologram composition region 32 still has a diffraction efficiency of 50% or more of the maximum diffraction efficiency of the primary light. Therefore, the absolute value of the deflection angle in the hologram constituting region 32 is an angle at which the diffraction efficiency of the primary light in the hologram constituting region 32 is 50% or more of the maximum diffraction efficiency, regardless of the material of the hologram photosensitive material 22a. It can be said that light with sufficient intensity can be obtained from the hologram constituting region 32.

また、本実施形態では、製造光学系において、偏光状態変換部材43の第1の領域43aは集光レンズ41の集光位置に位置し、第2の領域43bは第1の領域43aを光軸回りに取り囲むように形成されている。このような偏光状態変換部材43は、第2の領域43bを1/2波長板で構成し、第1の領域43aを1/2波長板に形成される孔で構成することで容易に実現することができる。このような偏光状態変換部材43の構成によれば、第1の領域43aを光軸回りに取り囲むように、第2の領域43bを容易に形成することができるので、作製されたホログラム光学素子22において、ホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むように、ホログラム構成領域32を容易に形成することが可能となる。その結果、ホログラム光学素子22の使用時に、取り出す光の中心強度が著しく低下するのを回避できる上述の効果を容易に得ることができる。   In this embodiment, in the manufacturing optical system, the first region 43a of the polarization state conversion member 43 is located at the condensing position of the condensing lens 41, and the second region 43b has the first region 43a as the optical axis. It is formed so as to surround it. Such a polarization state conversion member 43 is easily realized by configuring the second region 43b with a half-wave plate and configuring the first region 43a with a hole formed in the half-wave plate. be able to. According to such a configuration of the polarization state conversion member 43, the second region 43 b can be easily formed so as to surround the first region 43 a around the optical axis, and thus the produced hologram optical element 22. In FIG. 5, the hologram composition region 32 can be easily formed so as to surround the hologram non-construction region 31 around the optical axis. As a result, when the hologram optical element 22 is used, it is possible to easily obtain the above-described effect capable of avoiding that the center intensity of the extracted light is significantly reduced.

また、製造光学系における軸Bは、作製されたホログラム光学素子22の使用時の光学系の軸Aと同軸であるので、作製されたホログラム光学素子22の使用時に光源12を軸A上に配置すれば、発光特性が軸対称(回転対称)となる光源ユニットを実現することができる。   Further, since the axis B in the production optical system is coaxial with the axis A of the optical system when the produced hologram optical element 22 is used, the light source 12 is arranged on the axis A when the produced hologram optical element 22 is used. Then, it is possible to realize a light source unit whose light emission characteristics are axially symmetric (rotationally symmetric).

また、本実施形態では、ホログラム感光材料22aの露光時に用いる2光束の波長(製造波長)は例えば532nmとなっており、使用波長、つまり光源12から出射される光の波長である520nmに近い。このように製造波長と使用波長とを近づけることにより、使用時に光源12から出射された光をホログラム光学素子22(特にホログラム構成領域32)にて効率よく回折させ、偏向することができ、光利用効率の高い光源ユニットを実現することができる。なお、露光波長が使用時の光源12から出射される光のピーク波長の±20nm以内であれば、上記の効果を得ることができる。   In the present embodiment, the wavelength (manufacturing wavelength) of the two light beams used for exposure of the hologram photosensitive material 22a is, for example, 532 nm, which is close to the used wavelength, that is, 520 nm, which is the wavelength of light emitted from the light source 12. By making the manufacturing wavelength and the use wavelength close to each other in this way, the light emitted from the light source 12 at the time of use can be efficiently diffracted and deflected by the hologram optical element 22 (particularly, the hologram construction region 32). A highly efficient light source unit can be realized. The above-described effect can be obtained if the exposure wavelength is within ± 20 nm of the peak wavelength of the light emitted from the light source 12 in use.

(5.製造光学系の変形例1)
次に、本実施形態のホログラム光学素子22の作製に用いる製造光学系の変形例について、以下に説明する。
(5. Modification 1 of manufacturing optical system)
Next, modified examples of the manufacturing optical system used for manufacturing the hologram optical element 22 of the present embodiment will be described below.

図7は、本実施形態のホログラム光学素子22を製造する際に用いる製造光学系の主要部の他の構成を示す断面図である。この製造光学系は、偏光状態変換部材43の代わりに偏光状態変換部材44(偏光状態変換手段)を用いた以外は、図1の製造光学系と全く同様の構成である。   FIG. 7 is a cross-sectional view showing another configuration of the main part of the manufacturing optical system used when manufacturing the hologram optical element 22 of the present embodiment. This manufacturing optical system has the same configuration as the manufacturing optical system of FIG. 1 except that a polarization state conversion member 44 (polarization state conversion means) is used instead of the polarization state conversion member 43.

偏光状態変換部材44は、入射光の偏光状態を維持する第1の領域44aと、入射光の偏光状態を変換する第2の領域44bとを有している。第1の領域44aは、透明基板(例えばガラス基板やプラスチック基板)で構成されており、第2の領域44bは、1/2波長板で構成されている。なお、第2の領域44bの大きさは、図4と同様の考察により、製造するホログラム光学素子22の焦点距離とホログラム構成領域32での回折による最低偏向角θminとに基づいて決定されることになる。また、第2の領域44bは集光レンズ41の集光位置に位置し、第1の領域44aは第2の領域44bを光軸回りに取り囲むように形成されている。   The polarization state conversion member 44 has a first region 44a that maintains the polarization state of incident light, and a second region 44b that converts the polarization state of incident light. The first region 44a is made of a transparent substrate (for example, a glass substrate or a plastic substrate), and the second region 44b is made of a half-wave plate. Note that the size of the second region 44b is determined based on the focal length of the hologram optical element 22 to be manufactured and the minimum deflection angle θmin due to diffraction in the hologram constituent region 32 based on the same consideration as in FIG. become. The second region 44b is located at the condensing position of the condensing lens 41, and the first region 44a is formed so as to surround the second region 44b around the optical axis.

図7の製造光学系においては、2光束のうちの一方である参照光L1(ここではS偏光とする)は、平行光の状態から集光レンズ41で集光されて収束光となり、PBS42で反射された後、偏光状態変換部材44の第2の領域44bに入射し、そこでP偏光に変換されてホログラム感光材料22aに入射する。ここで、第2の領域44bは、集光レンズ41の集光位置に配置されているので、参照光L1は、第2の領域44bの通過と同時に発散光となってホログラム感光材料22aに入射する。   In the manufacturing optical system of FIG. 7, the reference light L1 (here, S-polarized light), which is one of the two light beams, is condensed by the condenser lens 41 from the parallel light state to become convergent light, and the PBS 42 After being reflected, it is incident on the second region 44b of the polarization state converting member 44, where it is converted to P-polarized light and incident on the hologram photosensitive material 22a. Here, since the second region 44b is arranged at the condensing position of the condensing lens 41, the reference light L1 becomes divergent light simultaneously with the passage of the second region 44b and enters the hologram photosensitive material 22a. To do.

一方、上記2光束のうちの他方である物体光L2(ここではP偏光とする)は、平行光の状態でPBS42を透過し、参照光L1と同軸で偏光状態変換部材44の第1の領域44aおよび第2の領域44bの両方に入射し、これらの領域を介してホログラム感光材料22aに入射する。このとき、偏光状態変換部材44の第1の領域44aに入射した物体光L2は、そこで偏光状態が維持されて出射されるので、ホログラム感光材料22aにはP偏光のままで入射する。これに対して、第2の領域44bに入射した物体光L2は、そこで偏光状態が変換されて出射されるので、ホログラム感光材料22aにはS偏光の状態で入射する。   On the other hand, the object light L2 (here, P-polarized light) which is the other of the two light beams passes through the PBS 42 in the state of parallel light, and is coaxial with the reference light L1 and is the first region of the polarization state conversion member 44. 44a and the second region 44b are incident on the hologram photosensitive material 22a via these regions. At this time, the object light L2 incident on the first region 44a of the polarization state conversion member 44 is emitted while maintaining the polarization state there, so that it enters the hologram photosensitive material 22a as P-polarized light. On the other hand, since the object light L2 incident on the second region 44b is emitted after its polarization state is converted, it enters the hologram photosensitive material 22a in the S-polarized state.

つまり、ホログラム感光材料22aにおいて、第2の領域44bに対応する領域には、参照光L1がP偏光の状態で入射し、物体光L2がS偏光の状態で入射する。これらの光は偏光方向が異なっており、互いに干渉しないため、上記領域には干渉縞は形成されない。よって、上記領域は、ホログラム非構成領域31となり、単なる透過領域として機能する。   That is, in the hologram photosensitive material 22a, the reference light L1 is incident in the P-polarized state and the object light L2 is incident in the S-polarized state in the region corresponding to the second region 44b. Since these lights have different polarization directions and do not interfere with each other, no interference fringes are formed in the region. Therefore, the area becomes a hologram non-construction area 31 and functions as a simple transmission area.

一方、ホログラム感光材料22aにおいて、物体光L2の入射範囲内における第1の領域44aに対応する領域には、参照光L1がP偏光の状態で入射し、物体光L2がP偏光の状態で入射する。これらの光は偏光方向が同じであり、互いに干渉するため、上記領域には干渉縞が形成される。よって、上記領域は、ホログラム構成領域32となる。   On the other hand, in the hologram photosensitive material 22a, the reference light L1 is incident in the P-polarized state and the object light L2 is incident in the P-polarized state in the region corresponding to the first region 44a in the incident range of the object light L2. To do. Since these lights have the same polarization direction and interfere with each other, interference fringes are formed in the region. Therefore, the area becomes the hologram construction area 32.

このように、偏光状態変換部材43の代わりに偏光状態変換部材44を用いて露光を行った場合であっても、ホログラム構成領域32は、光軸付近に形成されるホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むように形成される。したがって、図7の製造光学系を用いても、図3と同じホログラム光学素子22を得ることができ、上述した本発明の効果を得ることができる。   As described above, even when the exposure is performed using the polarization state conversion member 44 instead of the polarization state conversion member 43, the hologram configuration region 32 transmits the hologram non-configuration region 31 formed near the optical axis. It is formed so as to surround the axis. Therefore, even if the manufacturing optical system of FIG. 7 is used, the same hologram optical element 22 as that of FIG. 3 can be obtained, and the above-described effects of the present invention can be obtained.

特に、第1の領域44aを透明基板とし、第2の領域44bを1/2波長板とすることで、第2の領域44bを光軸回りに取り囲むように、第1の領域44aを容易に形成することができる。したがって、作製されたホログラム光学素子22において、ホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むように、ホログラム構成領域32を容易に形成することができ、ホログラム光学素子22の使用時に、取り出す光の中心強度が著しく低下するのを回避できる本発明の効果を容易に得ることができる。   In particular, by using the first region 44a as a transparent substrate and the second region 44b as a half-wave plate, the first region 44a can be easily surrounded so as to surround the second region 44b around the optical axis. Can be formed. Therefore, in the produced hologram optical element 22, the hologram constituting area 32 can be easily formed so as to surround the hologram non-constituting area 31 around the optical axis, and the center of the light to be extracted when the hologram optical element 22 is used. It is possible to easily obtain the effect of the present invention capable of avoiding a significant decrease in strength.

(6.製造光学系の変形例2)
図8は、本実施形態のホログラム光学素子22を製造する際に用いる製造光学系の主要部のさらに他の構成を示す断面図である。この製造光学系は、PBS42および偏光状態変換部材43の代わりにピンホールミラー45を用い、それに応じて集光レンズ41の位置や参照光L1および物体光L2のピンホールミラー45に対する入射方向を適宜設定した点以外は、図1の製造光学系と同様の構成である。
(6. Modification 2 of manufacturing optical system)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing still another configuration of the main part of the manufacturing optical system used when manufacturing the hologram optical element 22 of the present embodiment. In this manufacturing optical system, a pinhole mirror 45 is used instead of the PBS 42 and the polarization state conversion member 43, and the position of the condenser lens 41 and the incident directions of the reference light L1 and the object light L2 with respect to the pinhole mirror 45 are appropriately set accordingly. Except for the set points, the configuration is the same as the manufacturing optical system of FIG.

ピンホールミラー45は、異なる方向から入射する2光束の光路を合成して射出する光路合成手段である。このピンホールミラー45は、孔51aを有する反射膜51を透明基板52上に形成した平板状のミラーで構成されている。図8の製造光学系では、発散光(例えば参照光L1)を生成する光学系の光路中に、集光レンズ41とピンホールミラー45とが配置されている。しかも、反射膜51の孔51aが集光レンズ41の集光位置に位置するようにピンホールミラー45が配置されている。   The pinhole mirror 45 is an optical path synthesizing unit that synthesizes and emits optical paths of two light beams incident from different directions. The pinhole mirror 45 is constituted by a flat mirror in which a reflective film 51 having a hole 51 a is formed on a transparent substrate 52. In the manufacturing optical system of FIG. 8, a condensing lens 41 and a pinhole mirror 45 are arranged in the optical path of the optical system that generates diverging light (for example, reference light L1). In addition, the pinhole mirror 45 is arranged so that the hole 51 a of the reflective film 51 is positioned at the condensing position of the condensing lens 41.

この状態で、一方の光束(例えばP偏光の参照光L1)を、集光レンズ41、ピンホールミラー45の反射膜51の孔51aを介してホログラム感光材料22aに入射させ、他方の光束(例えばP偏光の物体光L2)を、ピンホールミラー45に対して反射膜51の孔51aよりも大きな光束径で、反射膜51の孔51aを含む領域に入射させる。   In this state, one light beam (for example, P-polarized reference light L1) is incident on the hologram photosensitive material 22a through the condensing lens 41 and the hole 51a of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45, and the other light beam (for example, The P-polarized object light L2) is incident on the pinhole mirror 45 in a region including the hole 51a of the reflective film 51 with a larger beam diameter than the hole 51a of the reflective film 51.

このとき、ピンホールミラー45の孔51aが集光レンズ41の集光位置に位置しているので、参照光L1は孔51aの位置で一旦集光され、そこから発散光となってホログラム感光材料22aにP偏光のまま入射する。また、物体光L2のうち、反射膜51(孔51a以外の部分)にて反射された光は、参照光L1と同軸でホログラム感光材料22aにP偏光の状態で入射するが、反射膜51の孔51aに入射した光は、そこを透過するため、ホログラム感光材料22aには入射しない。   At this time, since the hole 51a of the pinhole mirror 45 is located at the condensing position of the condensing lens 41, the reference light L1 is once condensed at the position of the hole 51a, and then becomes divergent light from the hologram photosensitive material. The light is incident on 22a as P-polarized light. Of the object light L2, the light reflected by the reflective film 51 (portion other than the hole 51a) is incident on the hologram photosensitive material 22a in the P-polarized state coaxially with the reference light L1. The light that has entered the hole 51a passes therethrough and does not enter the hologram photosensitive material 22a.

したがって、ホログラム感光材料22aにおいて、ピンホールミラー45の反射膜51の孔51aに対応する領域には、1光束のみ(参照光L1のみ)が入射するので、干渉縞は形成されない。一方、ホログラム感光材料22aにおいて、物体光L2の入射範囲内におけるピンホールミラー45の反射膜51の形成領域(孔51aを除く)に対応する領域には、2光束がともに同じ偏光状態(上記の例ではP偏光)で入射するので、2光束は互いに干渉し、干渉縞が形成される。つまり、作製されたホログラム光学素子22では、ピンホールミラー45の反射膜51の孔51aと対応してホログラム非構成領域31が形成され、そのホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むようにホログラム構成領域32が形成される。   Accordingly, in the hologram photosensitive material 22a, only one light beam (only the reference light L1) is incident on the region corresponding to the hole 51a of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45, so that no interference fringes are formed. On the other hand, in the hologram photosensitive material 22a, in the region corresponding to the formation region (excluding the hole 51a) of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45 within the incident range of the object light L2, both light beams have the same polarization state (above In this example, the incident light is P-polarized light, so that the two light beams interfere with each other to form interference fringes. That is, in the produced hologram optical element 22, the hologram non-configuration region 31 is formed corresponding to the hole 51 a of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45, and the hologram is formed so as to surround the hologram non-configuration region 31 around the optical axis. A configuration region 32 is formed.

このように、図8の製造光学系を用いてホログラム光学素子22を作製する場合でも、露光時の2光束の一方として発散光を用いながら、ホログラム感光材料22aに対して2光束を同軸で入射させることができるとともに、ホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むようにホログラム構成領域32を形成することができる。したがって、図8の製造光学系を用いてホログラム光学素子22を作製した場合でも、その使用時には光源12からの光の大部分を有効利用して明るい光源ユニットを実現できる、ホログラム光学素子22を介して得られる光の強度分布に極端にムラが生じるのを回避することができるなど、上述した本発明の効果を得ることができる。   In this way, even when the hologram optical element 22 is manufactured using the manufacturing optical system of FIG. 8, two light beams are incident on the hologram photosensitive material 22a coaxially while using divergent light as one of the two light beams at the time of exposure. In addition, the hologram composition region 32 can be formed so as to surround the hologram non-configuration region 31 around the optical axis. Therefore, even when the hologram optical element 22 is manufactured using the manufacturing optical system of FIG. 8, a bright light source unit can be realized by effectively using most of the light from the light source 12 when used. The effects of the present invention described above can be obtained, for example, it is possible to avoid the occurrence of extreme unevenness in the intensity distribution of the light obtained.

また、ピンホールミラー45は、透明基板52上に反射膜51が形成されたものであり、その薄型化が容易である。したがって、光路合成手段としてピンホールミラー45を用いることにより、ピンホールミラー45の配置角度に自由度が増す。したがって、例えば、ピンホールミラー45の反射面がホログラム感光材料22aにおける光入射面22bと平行に近づく方向にピンホールミラー45を傾けて配置する(ピンホールミラー45の反射面と軸Bとの交差角度がより垂直に近づくようにする)ことも可能となる。   Further, the pinhole mirror 45 is obtained by forming the reflective film 51 on the transparent substrate 52, and can be easily reduced in thickness. Therefore, the use of the pinhole mirror 45 as the optical path combining means increases the degree of freedom in the arrangement angle of the pinhole mirror 45. Therefore, for example, the pinhole mirror 45 is tilted in a direction in which the reflection surface of the pinhole mirror 45 approaches parallel to the light incident surface 22b of the hologram photosensitive material 22a (the intersection of the reflection surface of the pinhole mirror 45 and the axis B). It is also possible to make the angle more vertical).

これにより、集光レンズ41をピンホールミラー45に近づけて配置することが可能となるので、例えば集光レンズ41のNAを大きくする、言い換えれば、集光レンズ41の焦点距離を短くすることが可能となる。その結果、作製されたホログラム光学素子22の使用時には、発散光の集光点に対応する位置に配置される光源12から出射される光のうち、より広い放射角度の光をホログラム光学素子22にて回折、偏向させることが可能となり、より明るい光を出射する光源ユニットを実現することが可能となる。   As a result, the condenser lens 41 can be disposed close to the pinhole mirror 45. For example, the NA of the condenser lens 41 can be increased, in other words, the focal length of the condenser lens 41 can be shortened. It becomes possible. As a result, when the produced hologram optical element 22 is used, light having a wider radiation angle among the light emitted from the light source 12 disposed at the position corresponding to the condensing point of the diverging light is transmitted to the hologram optical element 22. Accordingly, it is possible to realize a light source unit that emits brighter light.

(7.製造光学系の変形例3)
以上では、露光時にホログラム感光材料22aに2光束を同軸で入射させる例について説明したが、完全な同軸でなくてもよい。例えば、図9は、露光時にホログラム感光材料22aに入射する2光束が略同軸となる製造光学系の主要部の構成を示す断面図である。なお、同図では、露光時にホログラム感光材料22aに入射する2光束のうち、参照光L1を生成する光学系の光軸を軸B1とし、物体光L2を生成する光学系の光軸を軸B2としている。また、図10は、その製造光学系によって製造されたホログラム光学素子22の概略の構成を示す断面図である。
(7. Modification 3 of manufacturing optical system)
The example in which the two light beams are incident on the hologram photosensitive material 22a at the time of exposure has been described above. However, it may not be perfectly coaxial. For example, FIG. 9 is a cross-sectional view showing the configuration of the main part of the manufacturing optical system in which two light beams incident on the hologram photosensitive material 22a during exposure are substantially coaxial. In the figure, of the two light beams incident on the hologram photosensitive material 22a during exposure, the optical axis of the optical system that generates the reference light L1 is defined as the axis B1, and the optical axis of the optical system that generates the object light L2 is defined as the axis B2. It is said. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the hologram optical element 22 manufactured by the manufacturing optical system.

ホログラム光学素子22は、例えば軸B1に対するピンホールミラー45の傾斜角度、およびピンホールミラー45に対する物体光L2の入射角度を適切に設定してホログラム感光材料22aを露光することにより、作製することができる。したがって、このような製造光学系では、ピンホールミラー45は、露光時に別々の方向に進行する2光束がホログラム感光材料22aに対して略同軸で入射するように、2光束の光路を合成する光路合成手段として機能する。   The hologram optical element 22 can be produced, for example, by exposing the hologram photosensitive material 22a by appropriately setting the inclination angle of the pinhole mirror 45 with respect to the axis B1 and the incident angle of the object light L2 with respect to the pinhole mirror 45. it can. Therefore, in such a manufacturing optical system, the pinhole mirror 45 combines the optical paths of the two light beams so that the two light beams traveling in different directions at the time of exposure enter the hologram photosensitive material 22a substantially coaxially. Functions as a synthesis means.

このように露光時にホログラム感光材料22aに2光束を略同軸で入射させるようにしても、プラス側およびマイナス側に偏向角の大きいホログラム光学素子22を得ることは可能であり、そのホログラム光学素子22を用いて光源12からの光の大部分(放射角度の広い光)を利用することが可能である。したがって、このような露光方法であっても、明るい光を出射する光源ユニットを実現することができる。   As described above, even if two light beams are incident on the hologram photosensitive material 22a substantially coaxially at the time of exposure, it is possible to obtain the hologram optical element 22 having a large deflection angle on the plus side and the minus side. It is possible to use most of the light from the light source 12 (light with a wide radiation angle). Therefore, even with such an exposure method, a light source unit that emits bright light can be realized.

なお、露光時の2光束の軸B1・B2の交差角度は、例えば5°以下であってもよいし、10°以下であってもよい。要は、作製されたホログラム光学素子22において、プラス側およびマイナス側の両方の偏向角を実現できる交差角度であればよい。   The intersection angle between the axes B1 and B2 of the two light beams at the time of exposure may be 5 ° or less, for example, or 10 ° or less. In short, it is sufficient that the produced hologram optical element 22 has an intersecting angle that can realize both the plus side and minus side deflection angles.

(8.ホログラム光学素子の他の構成について)
図11は、ホログラム光学素子22の他の構成を示すものであって、使用時に入射した点P(光源12)からの発散光が、光射出面22cに対して垂直以外の角度で平行に射出されるホログラム光学素子22の概略の構成を示す断面図である。
(8. Other configurations of the hologram optical element)
FIG. 11 shows another configuration of the hologram optical element 22, in which divergent light from a point P (light source 12) incident upon use is emitted in parallel at an angle other than perpendicular to the light exit surface 22c. It is sectional drawing which shows the schematic structure of the hologram optical element 22 to be performed.

このホログラム光学素子22は、図1、図7または図8の製造光学系において、軸Bに対して基板21(図2参照)が垂直以外の角度で傾くようにホログラム感光材料22aを位置させ、これを2光束で露光することにより作製することが可能である。このようにして作製されるホログラム光学素子22を光源12と組み合わせて光源ユニットを構成することで、光源ユニットを軸A方向に小型化することができる。   The hologram optical element 22 has the hologram photosensitive material 22a positioned so that the substrate 21 (see FIG. 2) is inclined with respect to the axis B at an angle other than perpendicular in the manufacturing optical system of FIG. 1, FIG. 7, or FIG. It can be produced by exposing it with two light beams. The light source unit can be downsized in the axis A direction by combining the hologram optical element 22 thus manufactured with the light source 12 to form a light source unit.

なお、同図では、製造光学系の軸Bと使用時の光学系の軸Aとは同軸とはなっていないが、軸Aと軸Bとが同軸となるようにホログラム光学素子22を配置して使用する、つまり、軸Aに対してホログラム光学素子22を傾けて使用することも勿論可能である。   In the figure, the axis B of the production optical system and the axis A of the optical system in use are not coaxial, but the hologram optical element 22 is arranged so that the axis A and the axis B are coaxial. Of course, the hologram optical element 22 can be tilted with respect to the axis A.

(9.ホログラム基板の他の構成について)
図12は、ホログラム基板2の他の構成を示す断面図である。このホログラム基板2は、基板21の代わりに同じく透明な基板23を用い、その上にホログラム光学素子22を形成したものであるが、基板23がレンズ部23aを有している点で、平板状の基板21とは異なっている。また、使用時には、ホログラム基板2は、ホログラム光学素子22に対して基板23が光入射側に位置するように光学系中に配置される。
(9. Other configurations of hologram substrate)
FIG. 12 is a cross-sectional view showing another configuration of the hologram substrate 2. This hologram substrate 2 uses a transparent substrate 23 in place of the substrate 21 and has a hologram optical element 22 formed thereon. However, the hologram substrate 2 has a flat plate shape in that the substrate 23 has a lens portion 23a. This is different from the substrate 21. In use, the hologram substrate 2 is arranged in the optical system so that the substrate 23 is positioned on the light incident side with respect to the hologram optical element 22.

レンズ部23aは、所定の光学的パワーを有しており、基板23においてホログラム光学素子22のホログラム非構成領域31と対応する位置に形成されている。このようなホログラム基板2は、レンズ部23a付きの基板23上にホログラム感光材料22aを貼り付けて2光束で露光することにより得られる。なお、基板23上にホログラム感光材料22aを貼り付ける場合、そのホログラム感光材料22aは、予めホログラム非構成領域31に対応する部分が除去された状態で基板23(レンズ部23a)と位置決めされて貼り付けられる。つまり、図12では、ホログラム非構成領域31が孔で構成されていることになる。なお、このようなホログラム感光材料22aを用いてホログラム光学素子22を作製する場合でも、ホログラム感光材料22aの露光方法自体は、上述した各種の方法を用いることができる。   The lens portion 23 a has a predetermined optical power, and is formed at a position corresponding to the hologram non-configuration region 31 of the hologram optical element 22 on the substrate 23. Such a hologram substrate 2 is obtained by attaching a hologram photosensitive material 22a on a substrate 23 with a lens portion 23a and exposing it with two light beams. When the hologram photosensitive material 22a is pasted on the substrate 23, the hologram photosensitive material 22a is positioned and pasted with the substrate 23 (lens portion 23a) in a state where a portion corresponding to the hologram non-configuration region 31 has been removed in advance. Attached. That is, in FIG. 12, the hologram non-configuration area 31 is configured by holes. Even when the hologram optical element 22 is manufactured using such a hologram photosensitive material 22a, the above-described various methods can be used as the method for exposing the hologram photosensitive material 22a.

図12のようにホログラム基板2を構成した場合、基板23のレンズ部23aにて入射光を偏向(屈折)させた後に、その光をホログラム非構成領域31に入射させ、そこを透過させることができる。したがって、ホログラム構成領域32での入射光の回折、偏向を併せて考えると、ホログラム基板2全体として1つの集光レンズと等価なものを実現することができる。なお、レンズ部23aを設けることにより、ホログラム基板2全体の厚みが著しく増加することはない。   When the hologram substrate 2 is configured as shown in FIG. 12, after the incident light is deflected (refracted) by the lens portion 23a of the substrate 23, the light is incident on the hologram non-configuration region 31 and transmitted therethrough. it can. Therefore, when the diffraction and deflection of incident light in the hologram configuration region 32 are considered together, the hologram substrate 2 as a whole can be equivalent to one condenser lens. Note that the provision of the lens portion 23a does not significantly increase the thickness of the entire hologram substrate 2.

(10.その他)
なお、本実施形態では、ホログラム感光材料22の露光を単色(532nm)の光で行った例について説明したが、露光時にRGBのレーザ光を用い、RGBに対応した3種類の干渉縞をホログラム感光材料22aに形成することにより、RGBの3色の光を回折するホログラム光学素子22を作製してもよい。この場合、RGBの出射光の強度ピークの波長がホログラム光学素子22におけるRGBの回折ピーク波長に近い光源12を用いることにより、配向特性の良好な薄型の白色光源モジュールを実現することができる。
(10. Others)
In this embodiment, the example in which the exposure of the hologram photosensitive material 22 is performed with light of a single color (532 nm) has been described. However, three types of interference fringes corresponding to RGB are applied to the hologram photosensitive by using RGB laser light at the time of exposure. A hologram optical element 22 that diffracts light of three colors of RGB may be produced by forming the material 22a. In this case, a thin white light source module with good alignment characteristics can be realized by using the light source 12 in which the wavelength of the intensity peak of the RGB emitted light is close to the RGB diffraction peak wavelength in the hologram optical element 22.

なお、本実施形態のホログラム光学素子22では、ホログラム構成領域32がホログラム非構成領域31の回りにリング状で形成されるので、ホログラム光学素子22を結像レンズ(例えば安価で薄型のピックアップの対物レンズなど)として用いることも可能となる。   In the hologram optical element 22 of the present embodiment, the hologram constituent area 32 is formed in a ring shape around the hologram non-constituent area 31, so that the hologram optical element 22 is formed with an imaging lens (for example, an objective of a cheap and thin pickup). It can also be used as a lens.

なお、本実施形態の手法でホログラム光学素子22を一旦作製した後は、これをマスターホログラムとして用いることにより、これとのコンタクトコピーで複製ホログラムを作製することも可能である。   In addition, once the hologram optical element 22 is produced by the method of this embodiment, it is also possible to produce a duplicate hologram by contact copy with the master optical hologram 22 by using it as a master hologram.

〔実施の形態2〕
本発明の他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下での説明の便宜上、実施の形態1と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。本実施形態では、使用時にホログラム光学素子22のホログラム構成領域32にて回折、偏向されて出射される光が軸Aと平行でない場合、より詳しくは、ホログラム感光材料22aの露光時に用いる2光束として、両方ともホログラム感光材料22aに対する入射時に発散光となる光束を用いた場合について説明する。
[Embodiment 2]
The following will describe another embodiment of the present invention with reference to the drawings. For convenience of explanation below, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same member numbers, and description thereof is omitted. In the present embodiment, when light emitted after being diffracted and deflected by the hologram constituent region 32 of the hologram optical element 22 during use is not parallel to the axis A, more specifically, as two light beams used for exposure of the hologram photosensitive material 22a. In both cases, a case where a light beam that becomes divergent light upon incidence on the hologram photosensitive material 22a is used will be described.

図13は、本実施形態のホログラム光学素子22の詳細な構成を示す断面図である。本実施形態のホログラム光学素子22は、点Pからの発散光をホログラム構成領域32にて回折、偏向したときに、上記発散光よりも放射角度(発散角度)の小さい光束が射出されるようにホログラム構成領域32を形成した点以外は、実施の形態1と同様の構成である。したがって、このホログラム光学素子22では、その使用時に、あたかも、軸A上の点であって点Pからより離れた位置の点Qに光源12が配置されてそこから光が出射されているかのような偏向角が実現されている。   FIG. 13 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the hologram optical element 22 of the present embodiment. The hologram optical element 22 of the present embodiment emits a light beam having a smaller radiation angle (divergence angle) than the diverging light when the diverging light from the point P is diffracted and deflected in the hologram constituent area 32. The configuration is the same as that of the first embodiment except that the hologram configuration region 32 is formed. Therefore, in this hologram optical element 22, as it is used, it is as if the light source 12 is arranged at a point Q on the axis A and further away from the point P, and light is emitted therefrom. A large deflection angle is realized.

図14は、本実施形態のホログラム光学素子22を製造する際に用いる製造光学系の主要部の概略の構成を示す断面図である。この製造光学系は、露光時にホログラム感光材料22aに入射する2光束が両方とも発散光となるように構成されている。つまり、一方の発散光を生成する光学系の光路中には、集光レンズ41と、ピンホールミラー45とが配置されている。このとき、ピンホールミラー45は、反射膜51の孔51aが集光レンズ41の集光位置に位置するように配置されている。また、集光レンズ41の集光位置は、後述する集光レンズ46の集光位置よりもホログラム感光材料22aに光学的に近い位置となっている。これに対して、他方の発散光を生成する光学系の光路中には、集光レンズ46と、中央に孔47aを有するピンホール47(スペイシャルフィルタ)と、上記のピンホールミラー45とが配置されている。このとき、ピンホール47の孔47aは、集光レンズ46の集光位置に位置している。   FIG. 14 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part of a manufacturing optical system used when manufacturing the hologram optical element 22 of the present embodiment. This manufacturing optical system is configured so that both the two light beams incident on the hologram photosensitive material 22a at the time of exposure become divergent light. That is, the condensing lens 41 and the pinhole mirror 45 are arranged in the optical path of the optical system that generates one divergent light. At this time, the pinhole mirror 45 is disposed so that the hole 51 a of the reflective film 51 is positioned at the condensing position of the condensing lens 41. The condensing position of the condensing lens 41 is closer to the hologram photosensitive material 22a than the condensing position of the condensing lens 46 described later. On the other hand, in the optical path of the other optical system that generates diverging light, there are a condenser lens 46, a pinhole 47 (spatial filter) having a hole 47a in the center, and the pinhole mirror 45. Is arranged. At this time, the hole 47 a of the pinhole 47 is located at the condensing position of the condensing lens 46.

このような製造光学系において、一方の光束(例えばP偏光の参照光L1)を、集光レンズ41、ピンホールミラー45の反射膜51の孔51aを介してホログラム感光材料22aに入射させ、他方の光束(例えばP偏光の物体光L2)を、集光レンズ46、ピンホール47の孔47a、ピンホールミラー45を介してホログラム感光材料22aに入射させる。   In such a manufacturing optical system, one light beam (for example, P-polarized reference light L1) is incident on the hologram photosensitive material 22a via the condenser lens 41 and the hole 51a of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45, and the other. (For example, P-polarized object light L2) is incident on the hologram photosensitive material 22a through the condenser lens 46, the hole 47a of the pinhole 47, and the pinhole mirror 45.

このとき、ピンホールミラー45の孔51aが集光レンズ41の集光位置に位置しているので、参照光L1は孔51aの位置で一旦集光され、そこから発散光となってホログラム感光材料22aにP偏光のまま入射する。また、ピンホール47の孔47aは集光レンズ46の集光位置に位置しているので、物体光L2は孔47aの位置で一旦集光され、そこから発散光となって、反射膜51の孔51aよりも大きな光束径でピンホールミラー45に入射する。そして、反射膜51(孔51a以外の部分)にて反射された光は、参照光L1と同軸でホログラム感光材料22aにP偏光の状態で入射するが、反射膜51の孔51aに入射した光は、そこを透過するため、ホログラム感光材料22aには入射しない。   At this time, since the hole 51a of the pinhole mirror 45 is located at the condensing position of the condensing lens 41, the reference light L1 is once condensed at the position of the hole 51a, and then becomes divergent light from the hologram photosensitive material. The light is incident on 22a as P-polarized light. Further, since the hole 47a of the pinhole 47 is located at the condensing position of the condensing lens 46, the object light L2 is once condensed at the position of the hole 47a, and then becomes divergent light, which is reflected by the reflecting film 51. The light enters the pinhole mirror 45 with a larger light beam diameter than the hole 51a. The light reflected by the reflective film 51 (portion other than the hole 51a) is incident on the hologram photosensitive material 22a in the P-polarized state coaxially with the reference light L1, but is incident on the hole 51a of the reflective film 51. Does not enter the hologram photosensitive material 22a because it passes therethrough.

したがって、ホログラム感光材料22aにおいて、ピンホールミラー45の反射膜51の孔51aに対応する領域には、1光束のみ(参照光L1のみ)が入射するので、干渉縞は形成されない。一方、ホログラム感光材料22aにおいて、物体光L2の入射範囲内におけるピンホールミラー45の反射膜51の形成領域(孔51aを除く)と対応する領域には、2光束がともに同じ偏光状態(上記の例ではP偏光)で入射するので、2光束は互いに干渉し、干渉縞が形成される。つまり、作製されたホログラム光学素子22では、ピンホールミラー45の反射膜51の孔51aと対応してホログラム非構成領域31が形成され、そのホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むようにホログラム構成領域32が形成される。   Accordingly, in the hologram photosensitive material 22a, only one light beam (only the reference light L1) is incident on the region corresponding to the hole 51a of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45, so that no interference fringes are formed. On the other hand, in the hologram photosensitive material 22a, in the region corresponding to the formation region (excluding the hole 51a) of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45 within the incident range of the object light L2, both the two light beams have the same polarization state (the above-mentioned In this example, the incident light is P-polarized light, so that the two light beams interfere with each other to form interference fringes. That is, in the produced hologram optical element 22, the hologram non-configuration region 31 is formed corresponding to the hole 51 a of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45, and the hologram is formed so as to surround the hologram non-configuration region 31 around the optical axis. A configuration region 32 is formed.

しかも、ホログラム構成領域32は、発散光同士の干渉によって形成されるので、使用時にはホログラム構成領域32から発散光が出射される。より詳しくは、本実施形態では、製造光学系における集光レンズ41の集光位置は、集光レンズ46の集光位置よりもホログラム感光材料22aに光学的に近い位置となっているので、露光時の参照光L1の集光位置に対応する位置に光源12を配置したときには、光源12からの発散光よりも発散角度の小さい光(物体光L2と同じ光路の光)がホログラム構成領域32から出射される。   Moreover, since the hologram constituent area 32 is formed by the interference between the divergent lights, the divergent light is emitted from the hologram constituent area 32 in use. More specifically, in the present embodiment, the condensing position of the condensing lens 41 in the manufacturing optical system is closer to the hologram photosensitive material 22a than the condensing position of the condensing lens 46, so that exposure is performed. When the light source 12 is arranged at a position corresponding to the condensing position of the reference light L1 at that time, light having a smaller divergence angle than the divergent light from the light source 12 (light having the same optical path as the object light L2) is transmitted from the hologram configuration region 32. Emitted.

このように、図14の製造光学系を用いてホログラム光学素子22を作製する場合には、露光時に用いる2光束は両者とも、ホログラム感光材料22aに対する入射時に発散光となる光束となるが、この場合であっても、ホログラム感光材料22aに対して2光束を同軸で入射させることができるとともに、ホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むようにホログラム構成領域32を形成することができる。したがって、図14の製造光学系を用いてホログラム光学素子22を作製した場合でも、その使用時には光源12からの光の大部分を有効利用して明るい光源ユニットを実現できる、ホログラム光学素子22を介して得られる光の強度分布に極端にムラが生じるのを回避することができるなど、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。   As described above, when the hologram optical element 22 is manufactured using the manufacturing optical system of FIG. 14, both of the two light beams used at the time of exposure are light beams that become divergent light when incident on the hologram photosensitive material 22a. Even in this case, two light beams can be incident on the hologram photosensitive material 22a coaxially, and the hologram composition region 32 can be formed so as to surround the hologram non-configuration region 31 around the optical axis. Therefore, even when the hologram optical element 22 is manufactured using the manufacturing optical system of FIG. 14, a bright light source unit can be realized by effectively using most of the light from the light source 12 when used, via the hologram optical element 22. The effects similar to those of the first embodiment can be obtained, for example, it is possible to avoid the occurrence of extreme unevenness in the light intensity distribution obtained in this way.

また、本実施形態では、作製されたホログラム光学素子22の使用時には、光源12からの発散光よりも発散角度の小さい光がホログラム構成領域32から出射されるので、使用時にそのような光が要求される光学系に本実施形態のホログラム光学素子22は好適となる。   In the present embodiment, when the produced hologram optical element 22 is used, light having a smaller divergence angle than the divergent light from the light source 12 is emitted from the hologram constituent region 32. Therefore, such light is required during use. The hologram optical element 22 of this embodiment is suitable for the optical system to be used.

〔実施の形態3〕
本発明のさらに他の実施の形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、以下での説明の便宜上、実施の形態1・2と同一の構成には同一の部材番号を付記し、その説明を省略する。本実施形態では、使用時にホログラム光学素子22のホログラム構成領域32にて回折、偏向されて出射される光が軸Aと平行でない場合、より詳しくは、ホログラム感光材料22aの露光時に用いる2光束として、ホログラム感光材料22aに対する入射時に発散光となる光束(例えば参照光L1)と収束光となる光束(例えば物体光L2)とを用いた場合について説明する。
[Embodiment 3]
The following will describe still another embodiment of the present invention with reference to the drawings. For convenience of explanation below, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same member numbers, and the description thereof is omitted. In the present embodiment, when light emitted after being diffracted and deflected by the hologram constituent region 32 of the hologram optical element 22 during use is not parallel to the axis A, more specifically, as two light beams used for exposure of the hologram photosensitive material 22a. A case where a light beam (for example, reference light L1) that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material 22a and a light beam (for example, object light L2) that becomes convergent light will be described.

図15は、本実施形態のホログラム光学素子22の詳細な構成を示す断面図である。本実施形態のホログラム光学素子22は、点Pからの発散光をホログラム構成領域32にて回折、偏向したときに、全体として収束光が射出されるようにホログラム構成領域32を形成した点以外は、実施の形態1と同様の構成である。   FIG. 15 is a cross-sectional view showing a detailed configuration of the hologram optical element 22 of the present embodiment. The hologram optical element 22 of the present embodiment has the exception that the hologram constituent area 32 is formed so that convergent light is emitted as a whole when the divergent light from the point P is diffracted and deflected by the hologram constituent area 32. The configuration is the same as that of the first embodiment.

図16は、本実施形態のホログラム光学素子22を製造する際に用いる製造光学系の主要部の概略の構成を示す断面図である。この製造光学系は、露光時にホログラム感光材料22aに入射する2光束の一方が発散光となり、他方が収束光となるように構成されている。つまり、一方の発散光を生成する光学系の光路中には、集光レンズ41と、ピンホールミラー45とが配置されている。このとき、ピンホールミラー45は、反射膜51の孔51aが集光レンズ41の集光位置に位置するように配置されている。これに対して、他方の収束光を生成する光学系の光路中には、集光レンズ48と、上記のピンホールミラー45とが配置されている。このとき、集光レンズ48の集光位置は、ホログラム感光材料22aに対して集光レンズ41の集光位置とは反対側に設定されている。   FIG. 16 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a main part of a manufacturing optical system used when manufacturing the hologram optical element 22 of the present embodiment. This manufacturing optical system is configured such that one of the two light beams incident on the hologram photosensitive material 22a during exposure is divergent light and the other is convergent light. That is, the condensing lens 41 and the pinhole mirror 45 are arranged in the optical path of the optical system that generates one divergent light. At this time, the pinhole mirror 45 is disposed so that the hole 51 a of the reflective film 51 is positioned at the condensing position of the condensing lens 41. On the other hand, the condenser lens 48 and the pinhole mirror 45 are arranged in the optical path of the other optical system that generates the convergent light. At this time, the condensing position of the condensing lens 48 is set to the opposite side to the condensing position of the condensing lens 41 with respect to the hologram photosensitive material 22a.

このような製造光学系において、一方の光束(例えばP偏光の参照光L1)を、集光レンズ41、ピンホールミラー45の反射膜51の孔51aを介してホログラム感光材料22aに入射させ、他方の光束(例えばP偏光の物体光L2)を、集光レンズ48、ピンホールミラー45を介してホログラム感光材料22aに入射させる。   In such a manufacturing optical system, one light beam (for example, P-polarized reference light L1) is incident on the hologram photosensitive material 22a via the condenser lens 41 and the hole 51a of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45, and the other. Of light (for example, P-polarized object light L2) is incident on the hologram photosensitive material 22a via the condenser lens 48 and the pinhole mirror 45.

このとき、ピンホールミラー45の孔51aが集光レンズ41の集光位置に位置しているので、参照光L1は孔51aの位置で一旦集光され、そこから発散光となってホログラム感光材料22aにP偏光のまま入射する。また、物体光L2は集光レンズ48にて集光され、反射膜51の孔51aよりも大きな光束径でピンホールミラー45に入射する。このとき、物体光L2のうち、反射膜51(孔51a以外の部分)に入射した光はそこで反射され、参照光L1と同軸でホログラム感光材料22aにP偏光の状態で収束光として入射するが、反射膜51の孔51aに入射した光はそこを透過するため、ホログラム感光材料22aには入射しない。   At this time, since the hole 51a of the pinhole mirror 45 is located at the condensing position of the condensing lens 41, the reference light L1 is once condensed at the position of the hole 51a, and then becomes divergent light from the hologram photosensitive material. The light is incident on 22a as P-polarized light. The object light L2 is collected by the condenser lens 48 and is incident on the pinhole mirror 45 with a larger beam diameter than the hole 51a of the reflective film 51. At this time, in the object light L2, light incident on the reflection film 51 (portion other than the hole 51a) is reflected there, and is incident on the hologram photosensitive material 22a as convergent light in the P-polarized state coaxially with the reference light L1. The light incident on the hole 51a of the reflective film 51 passes therethrough and does not enter the hologram photosensitive material 22a.

したがって、ホログラム感光材料22aにおいて、ピンホールミラー45の反射膜51の孔51aに対応する領域には、1光束のみ(参照光L1のみ)が入射するので、干渉縞は形成されない。一方、ホログラム感光材料22aにおいて、物体光L2の入射範囲内におけるピンホールミラー45の反射膜51の形成領域(孔51aを除く)と対応する領域には、2光束がともに同じ偏光状態(上記の例ではP偏光)で入射するので、2光束は互いに干渉し、干渉縞が形成される。つまり、作製されたホログラム光学素子22では、ピンホールミラー45の反射膜51の孔51aと対応してホログラム非構成領域31が形成され、そのホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むようにホログラム構成領域32が形成される。   Accordingly, in the hologram photosensitive material 22a, only one light beam (only the reference light L1) is incident on the region corresponding to the hole 51a of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45, so that no interference fringes are formed. On the other hand, in the hologram photosensitive material 22a, in the region corresponding to the formation region (excluding the hole 51a) of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45 within the incident range of the object light L2, both the two light beams have the same polarization state (the above-mentioned In this example, the incident light is P-polarized light, so that the two light beams interfere with each other to form interference fringes. That is, in the produced hologram optical element 22, the hologram non-configuration region 31 is formed corresponding to the hole 51 a of the reflection film 51 of the pinhole mirror 45, and the hologram is formed so as to surround the hologram non-configuration region 31 around the optical axis. A configuration region 32 is formed.

しかも、ホログラム構成領域32は、発散光と収束光との干渉によって形成されるので、露光時の参照光L1の集光位置に対応する位置に発散光を出射する光源12を配置したときには、使用時にはホログラム構成領域32から収束光が出射される。   Moreover, since the hologram construction region 32 is formed by the interference between the divergent light and the convergent light, it is used when the light source 12 that emits the divergent light is arranged at a position corresponding to the condensing position of the reference light L1 at the time of exposure. Sometimes convergent light is emitted from the hologram construction region 32.

このように、図16の製造光学系を用いてホログラム光学素子22を作製する場合には、露光時に用いる2光束の一方が発散光であり、他方が収束光となるが、この場合であっても、ホログラム感光材料22aに対して2光束を同軸で入射させることができるとともに、ホログラム非構成領域31を光軸回りに取り囲むようにホログラム構成領域32を形成することができる。したがって、図16の製造光学系を用いてホログラム光学素子22を作製した場合でも、その使用時には光源12からの光の大部分を有効利用して明るい光源ユニットを実現できる、ホログラム光学素子22を介して得られる光の強度分布に極端にムラが生じるのを回避することができるなど、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。   As described above, when the hologram optical element 22 is manufactured using the manufacturing optical system of FIG. 16, one of the two light beams used at the time of exposure is divergent light and the other is convergent light. In addition, two light beams can be coaxially incident on the hologram photosensitive material 22a, and the hologram composition region 32 can be formed so as to surround the hologram non-configuration region 31 around the optical axis. Therefore, even when the hologram optical element 22 is manufactured using the manufacturing optical system of FIG. 16, a bright light source unit can be realized by effectively using most of the light from the light source 12 when used. The effects similar to those of the first embodiment can be obtained, for example, it is possible to avoid the occurrence of extreme unevenness in the light intensity distribution obtained in this way.

また、本実施形態では、作製されたホログラム光学素子22の使用時には、光源12として発散光を出射するものを用いているにもかかわらず、ホログラム構成領域32からはそこでの回折、偏向によって収束光が出射されるので、使用時にそのような光が要求される光学系に本実施形態のホログラム光学素子22は好適となる。   Further, in the present embodiment, when the produced hologram optical element 22 is used, although the light source 12 that emits divergent light is used, convergent light is emitted from the hologram constituent region 32 by diffraction and deflection there. Therefore, the hologram optical element 22 of the present embodiment is suitable for an optical system that requires such light during use.

なお、以上の各実施の形態で説明した構成や手法を適宜組み合わせてホログラム光学素子ひいては光源ユニットを構成したり、ホログラム光学素子を製造することも勿論可能である。   Of course, it is possible to appropriately combine the configurations and methods described in the above embodiments to form a hologram optical element and thus a light source unit, or to manufacture a hologram optical element.

本発明の製法により作製されるホログラム光学素子は、例えば光源ユニットをはじめとする各種の照明装置に利用可能である。   The hologram optical element manufactured by the manufacturing method of the present invention can be used for various illumination devices including a light source unit, for example.

本発明の実施の一形態に係る光源ユニットに適用されるホログラム光学素子を製造する際に用いる製造光学系の主要部の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the principal part of the manufacturing optical system used when manufacturing the hologram optical element applied to the light source unit which concerns on one Embodiment of this invention. 上記光源ユニットの概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the said light source unit. 上記ホログラム光学素子の詳細な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detailed structure of the said hologram optical element. 上記製造光学系の偏光状態変換部材からホログラム感光材料に入射する光の光路を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows the optical path of the light which injects into a hologram photosensitive material from the polarization state conversion member of the said manufacturing optical system. 上記ホログラム光学素子の使用時における偏向角と回折効率との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having simulated the relationship between the deflection angle at the time of use of the said hologram optical element, and diffraction efficiency. 他のホログラム光学素子の使用時における偏向角と回折効率との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having simulated the relationship between the deflection angle at the time of use of another hologram optical element, and diffraction efficiency. 上記製造光学系の主要部の他の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of the principal part of the said manufacturing optical system. 上記製造光学系の主要部のさらに他の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another structure of the principal part of the said manufacturing optical system. 上記製造光学系の主要部のさらに他の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another structure of the principal part of the said manufacturing optical system. 図9の製造光学系によって製造されたホログラム光学素子の概略の構成を示す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a hologram optical element manufactured by the manufacturing optical system of FIG. 9. 上記ホログラム光学素子の他の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of the said hologram optical element. 上記光源ユニットに適用されるホログラム基板の他の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other structure of the hologram substrate applied to the said light source unit. 本発明の他の実施の形態に係るホログラム光学素子の詳細な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detailed structure of the hologram optical element which concerns on other embodiment of this invention. 上記ホログラム光学素子を製造する際に用いる製造光学系の主要部の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the outline of the principal part of the manufacturing optical system used when manufacturing the said hologram optical element. 本発明のさらに他の実施の形態に係るホログラム光学素子の詳細な構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the detailed structure of the hologram optical element which concerns on further another embodiment of this invention. 上記ホログラム光学素子を製造する際に用いる製造光学系の主要部の概略の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the outline of the principal part of the manufacturing optical system used when manufacturing the said hologram optical element. (a)は、従来の光源ユニットの概略の構成を示す断面図であり、(b)は、上記光源ユニットに用いられるホログラム光学素子の製造方法を示す断面図である。(A) is sectional drawing which shows the schematic structure of the conventional light source unit, (b) is sectional drawing which shows the manufacturing method of the hologram optical element used for the said light source unit. 上記ホログラム光学素子における偏向角の概念を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the concept of the deflection angle in the said hologram optical element. 上記ホログラム光学素子の使用時における偏向角と回折効率との関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of having simulated the relationship between the deflection angle at the time of use of the said hologram optical element, and diffraction efficiency.

符号の説明Explanation of symbols

12 光源
22 ホログラム光学素子
22a ホログラム感光材料
23 基板
23a レンズ部
31 ホログラム非構成領域
32 ホログラム構成領域
41 集光レンズ
42 PBS(光路合成手段)
43 偏光状態変換部材(偏光状態変換手段)
43a 第1の領域
43b 第2の領域
44 偏光状態変換部材(偏光状態変換手段)
44a 第1の領域
44b 第2の領域
45 ピンホールミラー(光路合成手段)
51 反射膜
51a 孔
L1 参照光
L2 物体光
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Light source 22 Hologram optical element 22a Hologram photosensitive material 23 Substrate 23a Lens part 31 Hologram non-construction area | region 32 Hologram composition area | region 41 Condensing lens 42 PBS (optical path synthesis means)
43 Polarization state conversion member (polarization state conversion means)
43a 1st area | region 43b 2nd area | region 44 Polarization state conversion member (polarization state conversion means)
44a First region 44b Second region 45 Pinhole mirror (optical path combining means)
51 Reflective film 51a Hole L1 Reference light L2 Object light

Claims (18)

ホログラム感光材料を2光束で露光することにより体積位相型の透過型ホログラム光学素子を作製するホログラム光学素子の製造方法であって、
2光束のうちの少なくとも一方の光束として、ホログラム感光材料に対する入射時に発散光となる光束を用い、
ホログラム感光材料に対して2光束を同軸または略同軸で入射させることを特徴とするホログラム光学素子の製造方法。
A hologram optical element manufacturing method for producing a volume phase type transmission hologram optical element by exposing a hologram photosensitive material with two light beams,
As a light beam of at least one of the two light beams, a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material is used.
A method for manufacturing a hologram optical element, wherein two light beams are incident on a hologram photosensitive material coaxially or substantially coaxially.
上記2光束は、光路合成手段で光路合成された後、ホログラム感光材料に入射することを特徴とする請求項1に記載のホログラム光学素子の製造方法。   2. The method of manufacturing a hologram optical element according to claim 1, wherein the two light beams are incident on a hologram photosensitive material after being subjected to optical path synthesis by an optical path synthesis unit. 上記光路合成手段として、入射光を偏光状態に応じて透過または反射させる偏光ビームスプリッタを用い、
上記発散光を生成する光学系の光路中に、集光レンズと、上記偏光ビームスプリッタと、偏光状態変換手段とを配置し、
上記偏光状態変換手段は、
入射光の偏光状態を維持する第1の領域と、
入射光の偏光状態を変換する第2の領域とを有しており、
第1および第2の領域のうちの一方は、上記集光レンズの集光位置に位置し、他方は一方を光軸回りに取り囲むように形成されており、
一方の光束を、上記集光レンズ、上記偏光ビームスプリッタ、上記偏光状態変換手段の第1および第2の領域のうちで上記集光レンズの集光位置に位置する領域を介してホログラム感光材料に入射させ、
他方の光束を、上記偏光ビームスプリッタ、上記偏光状態変換手段の第1および第2の領域の両者を介してホログラム感光材料に入射させることを特徴とする請求項2に記載のホログラム光学素子の製造方法。
As the optical path combining means, a polarizing beam splitter that transmits or reflects incident light according to the polarization state is used.
In the optical path of the optical system that generates the divergent light, a condenser lens, the polarization beam splitter, and a polarization state conversion unit are disposed,
The polarization state converting means includes
A first region that maintains the polarization state of the incident light;
A second region for converting the polarization state of the incident light,
One of the first and second regions is located at the condensing position of the condenser lens, and the other is formed so as to surround one around the optical axis,
One light beam is applied to the hologram photosensitive material through a region located at a condensing position of the condensing lens among the first and second regions of the condensing lens, the polarizing beam splitter, and the polarization state converting means. Incident,
3. The hologram optical element according to claim 2, wherein the other light beam is incident on the hologram photosensitive material through both the polarization beam splitter and the first and second regions of the polarization state converting means. Method.
上記偏光状態変換手段の第1の領域は、上記集光レンズの集光位置に位置し、第2の領域は第1の領域を光軸回りに取り囲むように形成されており、
第2の領域は、1/2波長板で構成されており、
第1の領域は、上記1/2波長板に形成される孔で構成されていることを特徴とする請求項3に記載のホログラム光学素子の製造方法。
The first region of the polarization state conversion means is located at the condensing position of the condensing lens, and the second region is formed so as to surround the first region around the optical axis,
The second region is composed of a half-wave plate,
4. The method for manufacturing a hologram optical element according to claim 3, wherein the first region is formed by a hole formed in the half-wave plate.
上記偏光状態変換手段の第2の領域は、上記集光レンズの集光位置に位置し、第1の領域は第2の領域を光軸回りに取り囲むように形成されており、
第1の領域は、透明基板で構成されており、
第2の領域は、1/2波長板で構成されていることを特徴とする請求項3に記載のホログラム光学素子の製造方法。
The second region of the polarization state converting means is located at the condensing position of the condensing lens, and the first region is formed so as to surround the second region around the optical axis,
The first region is composed of a transparent substrate,
4. The method of manufacturing a hologram optical element according to claim 3, wherein the second region is constituted by a half-wave plate.
上記光路合成手段として、孔を有する反射膜を透明基板上に形成したピンホールミラーを用い、
上記発散光を生成する光学系の光路中に、集光レンズと、上記ピンホールミラーとを配置するとともに、上記反射膜の孔が上記集光レンズの集光位置に位置するように上記ピンホールミラーを配置し、
一方の光束を、上記集光レンズ、上記ピンホールミラーの反射膜の孔を介してホログラム感光材料に入射させ、
他方の光束を、上記ピンホールミラーに対して反射膜の孔よりも大きな光束径で上記反射膜の孔を含む領域に入射させ、上記反射膜にて反射された光束をホログラム感光材料に入射させることを特徴とする請求項2に記載のホログラム光学素子の製造方法。
As the optical path synthesis means, using a pinhole mirror in which a reflective film having a hole is formed on a transparent substrate,
The condensing lens and the pinhole mirror are arranged in the optical path of the optical system that generates the divergent light, and the pinhole is arranged such that the hole of the reflecting film is positioned at the condensing position of the condensing lens. Place the mirror,
One light beam is incident on the hologram photosensitive material through the condenser lens and the hole in the reflection film of the pinhole mirror,
The other light beam is incident on a region including the hole of the reflection film with a larger beam diameter than the hole of the reflection film with respect to the pinhole mirror, and the light beam reflected by the reflection film is incident on the hologram photosensitive material. A method for manufacturing a hologram optical element according to claim 2.
ホログラム感光材料に入射する2光束をそれぞれ生成する光学系の光軸は、作製されたホログラム光学素子の使用時の光学系と同軸であることを特徴とする請求項1から6のいずれかに記載のホログラム光学素子の製造方法。   7. The optical axis of an optical system that respectively generates two light beams incident on a hologram photosensitive material is coaxial with the optical system in use of the produced hologram optical element. Manufacturing method of the hologram optical element. ホログラム感光材料の露光時に用いる2光束の両者として、ホログラム感光材料に対する入射時に発散光となる光束を用いることを特徴とする請求項1または2に記載のホログラム光学素子の製造方法。   3. The method of manufacturing a hologram optical element according to claim 1, wherein a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material is used as both of the two light beams used for exposure of the hologram photosensitive material. ホログラム感光材料の露光時に用いる2光束のうち、一方の光束として、ホログラム感光材料に対する入射時に発散光となる光束を用い、他方の光束として、ホログラム感光材料に対する入射時に収束光となる光束を用いることを特徴とする請求項1または2に記載のホログラム光学素子の製造方法。   Of the two light beams used for exposure of the hologram photosensitive material, a light beam that becomes divergent light when incident on the hologram photosensitive material is used as one light beam, and a light beam that becomes convergent light when incident on the hologram photosensitive material is used as the other light beam. A method for manufacturing a hologram optical element according to claim 1 or 2. 体積位相型の透過型ホログラム光学素子であって、
請求項1から9のいずれかの製造方法によって製造されてなることを特徴とするホログラム光学素子。
A volume phase transmission hologram optical element,
A hologram optical element manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
体積位相型の透過型ホログラム光学素子であって、
ホログラムが構成されないホログラム非構成領域と、
ホログラムが構成されるホログラム構成領域とを有しており、
ホログラム構成領域は、ホログラム非構成領域を取り囲むように形成されていることを特徴とするホログラム光学素子。
A volume phase transmission hologram optical element,
A hologram non-configuration region where the hologram is not configured; and
A hologram composition region in which the hologram is configured,
The hologram optical element, wherein the hologram constituent area is formed so as to surround the hologram non-constituent area.
ホログラム構成領域に入射する光線と、その光線がホログラム構成領域にて回折、偏向されて出射される場合の出射光線の延長線とのなす角度のうち、鋭角のものを偏向角とすると、
ホログラム構成領域における偏向角の絶対値は、5°以上であることを特徴とする請求項11に記載のホログラム光学素子。
Of the angles formed by the light rays incident on the hologram constituent area and the extension lines of the outgoing light rays when the light rays are diffracted, deflected and emitted in the hologram constituent area, the acute angle is defined as the deflection angle.
12. The hologram optical element according to claim 11, wherein the absolute value of the deflection angle in the hologram constituent area is 5 [deg.] Or more.
ホログラム構成領域を構成する元となるホログラム感光材料は、フォトポリマーで構成されていることを特徴とする請求項12に記載のホログラム光学素子。   The hologram optical element according to claim 12, wherein the hologram photosensitive material that forms the hologram constituent region is made of a photopolymer. ホログラム構成領域に入射する光線と、その光線がホログラム構成領域にて回折、偏向されて出射される場合の出射光線の延長線とのなす角度のうち、鋭角のものを偏向角とすると、
ホログラム構成領域における偏向角の絶対値は、ホログラム構成領域における1次光の回折効率が最大回折効率の50%以上となる角度であることを特徴とする請求項11に記載のホログラム光学素子。
Of the angles formed by the light rays incident on the hologram constituent area and the extension lines of the outgoing light rays when the light rays are diffracted, deflected and emitted in the hologram constituent area, the acute angle is defined as the deflection angle.
12. The hologram optical element according to claim 11, wherein the absolute value of the deflection angle in the hologram constituent area is an angle at which the diffraction efficiency of the primary light in the hologram constituent area is 50% or more of the maximum diffraction efficiency.
回転対称であることを特徴とする請求項10から14のいずれかに記載のホログラム光学素子。   The hologram optical element according to claim 10, wherein the hologram optical element is rotationally symmetric. 該ホログラム光学素子は、透明基板上に形成されたホログラム感光材料を2光束で露光することによって作製されており、
上記透明基板は、該基板の一部にレンズ部が形成されたレンズ付き基板であり、
上記レンズ部は、ホログラム非形成領域に対応して位置していることを特徴とする請求項10から15のいずれかに記載のホログラム光学素子。
The hologram optical element is produced by exposing a hologram photosensitive material formed on a transparent substrate with two light beams,
The transparent substrate is a substrate with a lens in which a lens portion is formed on a part of the substrate,
The hologram optical element according to claim 10, wherein the lens unit is positioned corresponding to a hologram non-formation region.
光源と、
光源の前方に配置される体積位相型の透過型ホログラム光学素子とを備え、
上記ホログラム光学素子は、請求項10から16のいずれかに記載のホログラム光学素子で構成されていることを特徴とする光源ユニット。
A light source;
A volume phase transmission hologram optical element disposed in front of the light source,
The light source unit, wherein the hologram optical element is constituted by the hologram optical element according to any one of claims 10 to 16.
上記ホログラム光学素子を作製する元となるホログラム感光材料の露光時に用いる2光束の波長は、使用時の上記光源から出射される光のピーク波長の±20nm以内であることを特徴とする請求項17に記載の光源ユニット。   18. The wavelength of the two light beams used at the time of exposure of the hologram photosensitive material that is a source for producing the hologram optical element is within ± 20 nm of the peak wavelength of the light emitted from the light source at the time of use. The light source unit described in 1.
JP2007118892A 2007-04-27 2007-04-27 Hologram optical element, its facturing method, and light source unit Pending JP2008275867A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007118892A JP2008275867A (en) 2007-04-27 2007-04-27 Hologram optical element, its facturing method, and light source unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007118892A JP2008275867A (en) 2007-04-27 2007-04-27 Hologram optical element, its facturing method, and light source unit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2008275867A true JP2008275867A (en) 2008-11-13

Family

ID=40053905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007118892A Pending JP2008275867A (en) 2007-04-27 2007-04-27 Hologram optical element, its facturing method, and light source unit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2008275867A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102162933A (en) * 2010-02-17 2011-08-24 富士施乐株式会社 Focusing element, focusing element array, exposure device and image forming device
KR20140076881A (en) * 2012-12-13 2014-06-23 엘지디스플레이 주식회사 Hologram image display device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102162933A (en) * 2010-02-17 2011-08-24 富士施乐株式会社 Focusing element, focusing element array, exposure device and image forming device
JP2011170036A (en) * 2010-02-17 2011-09-01 Fuji Xerox Co Ltd Focusing element, focusing element array, exposure device, and image forming apparatus
KR20140076881A (en) * 2012-12-13 2014-06-23 엘지디스플레이 주식회사 Hologram image display device
KR102072510B1 (en) * 2012-12-13 2020-02-03 엘지디스플레이 주식회사 Hologram image display device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8702258B2 (en) Illumination optical system and method of manufacturing illumination optical system
TWI431323B (en) Collimator lens, illumination unit and projection system
JP5633138B2 (en) Lighting device and projector
JP5660047B2 (en) Optical element, light source device and projection display device
JP5494678B2 (en) Illumination optical system and projector apparatus
JP2007219442A5 (en)
KR20010042282A (en) Projector and display both comprising optical element for diffraction and scattering
JP2004119364A (en) Reflection structure and condenser for light source
WO2003001291A1 (en) Illumination optical unit, liquid crystal projector and production method of liquid crystal projector
CN108073025B (en) Projection device and illumination system
JP2008275867A (en) Hologram optical element, its facturing method, and light source unit
JP2008130129A (en) Optical pickup device
JP5648372B2 (en) Light source device
JP2006269415A (en) Lighting system
TW201243398A (en) Apparatus and method for collimating diffused light using a compound holographic optical element
JP2009238990A (en) Light source device
JP6428437B2 (en) Multi-wavelength light source and light source device
JP2005316233A (en) Method and apparatus for forming photonic crystal structure
JP2020160456A (en) Polarization beam splitter, surface light source device and display
JPH0695027A (en) Optical system for uniform illumination
JP7282439B2 (en) Apparatus and method for manufacturing display lens, and method for manufacturing head-mounted display device including display lens manufactured by this
JP2009259516A (en) Illuminating device, display device, finder device, and camera
JP2007149551A (en) Illumination device
JP2022082349A (en) Light source device and projection display device
KR101987681B1 (en) Method Of Recording And Reconstructing Information Using Hologram Apparatus Including Holographic Optical Element