JP2000047553A - Method and device for producing hologram - Google Patents

Method and device for producing hologram

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JP2000047553A
JP2000047553A JP10217457A JP21745798A JP2000047553A JP 2000047553 A JP2000047553 A JP 2000047553A JP 10217457 A JP10217457 A JP 10217457A JP 21745798 A JP21745798 A JP 21745798A JP 2000047553 A JP2000047553 A JP 2000047553A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To accurately produce a hologram having a desired interference stripe pattern even when the phase and/or amplitude modulation due to a spatial optical modulator is not sufficient. SOLUTION: The distribution of phases and/or amplitude on the hologram surface related to a desired regenerative wave front is calculated by a computer, the distribution of phases and/or amplitude calculated by the computer is applied to a laser beam and made into object light 1A' by a spatial optical modulator 2, the distribution of phases and/or amplitude of the object light 1A' due to the spatial optical modulator 2 is formed into an image and made incident on a photosensitive material 5 for hologram recording by image forming systems 31 and 32 while transmitting only a desired light component arranged near the Fourier plane of the modulated object light 1A' inside the image forming system through a light shielding means 4, reference light 1B coherent with the object light 1A' is made incident on the photosensitive material 5 and interference fringes are recorded by the interference of both lights.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、任意の波面を再生
するためのホログラムを作製する方法および装置に係
り、特に空間光変調素子による位相および/または振幅
変調が不十分であっても、望ましい干渉縞パターンを有
するホログラムを精度良く作製できるようにしたホログ
ラムの作製方法および装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for producing a hologram for reproducing an arbitrary wavefront, and more particularly to a method and an apparatus for spatially modulating a light beam, even if the phase and / or amplitude modulation by the spatial light modulator is insufficient. The present invention relates to a method and an apparatus for producing a hologram capable of producing a hologram having an interference fringe pattern with high accuracy.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、ホログラムは、任意の波面を再
生する目的には優れた媒体である。しかしながら、通常
のレーザー光の干渉を用いて撮影して得られるホログラ
ムは、実際に被写体等を必要とするため、被写体や得ら
れたホログラムには、自ら限定/限界がある。
2. Description of the Related Art Generally, a hologram is an excellent medium for reproducing an arbitrary wavefront. However, a hologram obtained by photographing using ordinary laser light interference actually requires a subject or the like, and thus the subject or the obtained hologram has its own limitation / limitation.

【0003】一方、計算機ホログラム(CGH:Comput
er Generated Hologram )は、実際にレーザー光等で干
渉的に作製することが不可能なホログラムも作製するこ
とができる技術である。すなわち、コンピュータによ
り、所望の波面を再生するためのホログラム面上での複
素振幅分布を計算し、これを物理的に実現するようなも
のを作製すれば、CGHが完成する。
On the other hand, a computer generated hologram (CGH: Comput
er Generated Hologram) is a technique capable of producing a hologram that cannot be produced by interference with a laser beam or the like. That is, if a computer calculates a complex amplitude distribution on a hologram surface for reproducing a desired wavefront, and produces a device that physically realizes this, a CGH is completed.

【0004】ところで、このようなCGHを作製するた
めの方法としては、従来から、計算されたパターンをX
−Yプロッター等により描画し、写真縮小等して適切な
大きさにする方法、あるいは高解像度を有する装置を用
いて、パターンを直接描画する方法等がある。
By the way, as a method for manufacturing such a CGH, conventionally, a calculated pattern is expressed by X
-A method of drawing by a Y plotter or the like and reducing the size of a photograph to an appropriate size, or a method of directly drawing a pattern using a device having high resolution.

【0005】しかしながら、これらの方法では、いずれ
もコンピュータでの計算量が膨大であり、したがって長
時間の処理を要し、取り扱うデータ量も膨大となる。ま
た、作製する際にも、膨大なデータを描画等しなければ
ならないため、これにも長時間の処理が必要であり、特
に比較的大きいサイズのCGHを作製することは不可能
である。
[0005] However, in these methods, the amount of calculation by the computer is enormous, and therefore, a long processing time is required, and the amount of data to be handled is enormous. Also, when producing, a huge amount of data must be drawn or the like, which also requires a long process, and it is particularly impossible to produce a CGH having a relatively large size.

【0006】そこで、最近では、このような問題を解決
するための方法として、例えば“特願平6−10569
4号”に示すようなホログラムの作製方法が提案されて
きている。
Therefore, recently, as a method for solving such a problem, for example, Japanese Patent Application No. Hei 6-10569.
No. 4 "has been proposed.

【0007】すなわち、このホログラムの作製方法は、
空間光変調素子により物体光の位相または位相・振幅
(以下、位相および/または振幅と称する)の分布を生
成し、物体光を縮小結像すると同時に、参照光と干渉さ
せることにより干渉縞を記録する方法である。
That is, the method for producing this hologram is as follows.
The spatial light modulator generates a phase or a distribution of the phase and amplitude of the object light (hereinafter, referred to as phase and / or amplitude), reduces the image of the object light, and simultaneously records interference fringes by causing interference with the reference light. How to

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法では、一般的に、空間光変調素子として液晶表
示デバイス等を使用して位相および/または振幅変調を
行なう場合、空間光変調素子により物体光の位相および
/または振幅分布を正確に変調することは非常に難し
く、望ましい干渉縞パターンを有するホログラムを精度
良く作製することが困難である。
However, in such a method, generally, when phase and / or amplitude modulation is performed using a liquid crystal display device or the like as a spatial light modulator, an object is controlled by the spatial light modulator. It is very difficult to accurately modulate the phase and / or amplitude distribution of light, and it is difficult to accurately produce a hologram having a desired interference fringe pattern.

【0009】本発明の目的は、コンピュータ上での計算
量を少なくし、短時間に高精度な任意の波面を再生する
ためのホログラムを簡便に作製することができ、さらに
空間光変調素子による位相および/または振幅変調が不
十分であっても、望ましい干渉縞パターンを有するホロ
グラムを精度良く作製することが可能なホログラムの作
製方法および装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to reduce the amount of calculation on a computer, to easily produce a hologram for reproducing a high-precision arbitrary wavefront in a short time, and to further reduce the phase by a spatial light modulator. It is another object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing a hologram that can accurately produce a hologram having a desired interference fringe pattern even when amplitude modulation is insufficient.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項1の発明では、任意の波面を再生するため
のホログラムを作製する方法において、コンピュータに
より、所望の再生波面に関するホログラム面上での位相
および/または振幅の分布を計算し、空間光変調素子に
より、コンピュータで計算された位相および/または振
幅の分布をレーザー光に与えて物体光とし、結像系によ
り、空間光変調素子による物体光の位相および/または
振幅の分布を、結像系内の上記変調された物体光のフー
リエ面付近に配置された所望の光成分だけを透過させる
遮光手段を透過させつつ結像してホログラム記録用の感
光材料に入射させ、感光材料に、物体光と可干渉性のあ
る参照光を入射させて両者の干渉により干渉縞を記録す
るようにしている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing a hologram for reproducing an arbitrary wavefront, comprising the steps of: The above phase and / or amplitude distribution is calculated, and the phase and / or amplitude distribution calculated by the computer is given to the laser light by the spatial light modulation element to produce object light, and the spatial light modulation is performed by the imaging system. The distribution of the phase and / or amplitude of the object light by the element is imaged while transmitting the light through a light-shielding unit that transmits only a desired light component disposed near the Fourier plane of the modulated object light in the image forming system. Incident on the photosensitive material for hologram recording, the object light and the coherent reference light are incident on the photosensitive material, and interference fringes are recorded by interference between the two.

【0011】ここで、特に上記遮光手段としては、例え
ば請求項2に記載したように、結像系内における空間光
変調素子の位相および/または振幅の分布のフーリエ面
に配置することが好ましい。
Here, it is particularly preferable that the light-shielding means is arranged on the Fourier plane of the phase and / or amplitude distribution of the spatial light modulator in the imaging system, for example, as described in claim 2.

【0012】また、上記遮光手段としては、例えば請求
項3に記載したように、空間光変調素子のセル構造から
決まる0次回折光成分だけを透過させることが好まし
い。さらに、上記遮光手段としては、例えば請求項4に
記載したように、空間光変調素子のセル構造、およびコ
ンピュータによる分布計算の結果から決まる光成分だけ
を透過させることが好ましい。
The light shielding means preferably transmits only the 0th-order diffracted light component determined by the cell structure of the spatial light modulator, for example. Furthermore, it is preferable that the light-shielding means transmits only a light component determined from a cell structure of the spatial light modulator and a result of distribution calculation by a computer, for example.

【0013】従って、請求項1乃至請求項4の発明のホ
ログラムの作製方法においては、コンピュータによって
所望の再生波面に関するホログラム面上での位相および
/または振幅の分布を計算し、空間光変調素子によって
上記位相および/または振幅の分布をレーザー光に与え
て物体光とし、当該物体光の位相および/または振幅分
布を結像系により結像して感光材料に入射する際に、結
像系内の変調された物体光のフーリエ面付近に配置され
た所望の光成分だけを透過させる遮光手段を透過させた
後に、感光材料に物体光と可干渉性のある参照光を入射
させて干渉縞を記録することにより、望ましい位相およ
び/または振幅分布を持った物体光を感光材料面に入射
できるため、空間光変調素子による位相および/または
振幅変調が不十分であっても、望ましい干渉縞パターン
を有するホログラムを精度良く作製することができる。
Therefore, in the hologram manufacturing method according to the first to fourth aspects of the present invention, the distribution of the phase and / or the amplitude on the hologram surface with respect to the desired reproduction wavefront is calculated by the computer, and the spatial light modulator uses When the phase and / or amplitude distribution is given to laser light to form object light, and when the phase and / or amplitude distribution of the object light is imaged by an image forming system and incident on a photosensitive material, the phase and / or amplitude distribution in the image forming system After passing through the light blocking means for transmitting only the desired light component arranged near the Fourier plane of the modulated object light, the reference light having coherence with the object light is incident on the photosensitive material to record interference fringes. By doing so, object light having a desired phase and / or amplitude distribution can be incident on the surface of the photosensitive material, so that phase and / or amplitude modulation by the spatial light modulator is insufficient. Even, a hologram having desired interference fringe pattern can be formed with high accuracy.

【0014】また、コンピュータ上での計算において搬
送波を除外できるため、計算量が極めて少なく、短時間
に計算が可能であり、かつデータ量も少なくすることが
できる。
Further, since the carrier can be excluded in the calculation on the computer, the calculation amount is extremely small, the calculation can be performed in a short time, and the data amount can be reduced.

【0015】さらに、レーザー光による露光プロセスに
おいて、取り扱うデータ量が少なく、1回の露光である
程度の大きさのホログラムが作製できるため、短時間に
高精度なホログラムを簡便にして作製することができ
る。
Further, in the exposure process using a laser beam, the amount of data to be handled is small, and a hologram of a certain size can be produced by one exposure, so that a highly accurate hologram can be easily produced in a short time. .

【0016】一方、請求項5の発明では、上記請求項1
乃至請求項4のいずれか1項の発明のホログラムの作製
方法において、結像系として、縮小結像系を用いるよう
にしている。
On the other hand, according to the invention of claim 5, the above-mentioned claim 1 is provided.
In the method of manufacturing a hologram according to any one of claims 4 to 6, a reduction imaging system is used as the imaging system.

【0017】従って、請求項5の発明のホログラムの作
製方法においては、結像系として縮小結像系を用いるこ
とにより、粗い解像度の空間光変調素子を用いても、高
い解像度で物体光を表現することができ、十分細かい干
渉縞パターンの変化を有するホログラムを作製すること
ができる。
Therefore, in the hologram manufacturing method according to the fifth aspect of the present invention, by using a reduced image forming system as an image forming system, even if a spatial light modulator having a coarse resolution is used, object light can be expressed with high resolution. A hologram having a sufficiently fine change in interference fringe pattern can be manufactured.

【0018】また、請求項6の発明では、上記請求項1
乃至請求項5のいずれか1項の発明のホログラムの作製
方法において、遮光手段として、透過光の振幅分布を変
調可能な空間光変調素子を用いるようにしている。
According to the sixth aspect of the present invention, in the first aspect,
In the method of manufacturing a hologram according to any one of claims 5 to 5, a spatial light modulation element capable of modulating an amplitude distribution of transmitted light is used as the light shielding means.

【0019】従って、請求項6の発明のホログラムの作
製方法においては、遮光手段として、透過光の振幅(強
度)分布を変調可能な空間光変調素子を用いることによ
り、遮光領域を任意に変更できるため、必要な物体光の
成分のみを選択的に透過させることができる。すなわ
ち、1回の露光で得られるホログラムのそれぞれにおい
て、物体光を最適化することができる。
Therefore, in the hologram manufacturing method according to the sixth aspect of the present invention, the light shielding area can be arbitrarily changed by using a spatial light modulation element capable of modulating the amplitude (intensity) distribution of transmitted light as the light shielding means. Therefore, only the necessary component of the object light can be selectively transmitted. That is, the object light can be optimized in each of the holograms obtained by one exposure.

【0020】さらに、請求項7の発明では、上記請求項
1乃至請求項6のいずれか1項の発明のホログラムの作
製方法において、参照光を、結像系を通して入射させる
ようにしている。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method for producing a hologram according to any one of the first to sixth aspects, the reference light is made to enter through an imaging system.

【0021】従って、請求項7の発明のホログラムの作
製方法においては、参照光を結像系を通して入射させる
ことにより、焦点距離の短いレンズも使用可能となる
等、装置のレンズ系等に対する選択の範囲が増え、装置
の小型化にも対応することができる。
Therefore, in the method of manufacturing a hologram according to the present invention, the selection of the lens system and the like of the apparatus can be performed, for example, by making the reference light incident through the imaging system, so that a lens having a short focal length can be used. The range is increased, and it is possible to cope with downsizing of the device.

【0022】また、請求項8の発明では、上記請求項1
乃至請求項7のいずれか1項の発明のホログラムの作製
方法において、感光材料を、感光材料面内で移動させる
ようにしている。
According to the invention of claim 8, the above-mentioned claim 1 is provided.
In the method of manufacturing a hologram according to any one of claims 7 to 7, the photosensitive material is moved in the plane of the photosensitive material.

【0023】従って、請求項8の発明のホログラムの作
製方法においては、感光材料を感光材料面内で移動させ
ることにより、感光材料上の露光位置を適宜変えながら
露光することが可能となるため、大きいサイズのホログ
ラムを作製することも容易となる。
Therefore, in the method of manufacturing a hologram according to the eighth aspect of the present invention, since the photosensitive material is moved within the photosensitive material plane, the exposure can be performed while appropriately changing the exposure position on the photosensitive material. It becomes easy to produce a hologram of a large size.

【0024】さらに、請求項11の発明では、上記請求
項1乃至請求項10のいずれか1項の発明のホログラム
の作製方法において、コンピュータによる分布計算の結
果、空間光変調素子による位相および/または振幅の分
布の周波数成分が大きな幅を有する場合、位相および/
または振幅の分布を複数の小さな周波数帯毎に振分けて
分布を作成し、各周波数帯毎に干渉縞の記録を行ない、
各周波数帯の全てを多重露光するようにしている。
Further, according to an eleventh aspect of the present invention, in the method for producing a hologram according to any one of the first to tenth aspects, as a result of the distribution calculation by the computer, the phase and / or the phase by the spatial light modulator is obtained. If the frequency component of the amplitude distribution has a large width, the phase and / or
Alternatively, the distribution of the amplitude is distributed for each of a plurality of small frequency bands to create a distribution, and interference fringes are recorded for each frequency band,
All the frequency bands are subjected to multiple exposure.

【0025】従って、請求項11の発明のホログラムの
作製方法においては、空間光変調素子の変調パターンを
幾つかの周波数帯の変調パターンに分け、一つの周波数
帯の変調パターンを1回の露光に使用し、各周波数パタ
ーン毎に不要な物体光成分は遮光手段で遮光しつつ、分
けた周波数パターンの分だけ順次露光することにより、
結果として感光材料上に望ましい干渉縞パターンを得る
ことができる。
Therefore, in the hologram manufacturing method according to the eleventh aspect, the modulation pattern of the spatial light modulator is divided into modulation patterns of several frequency bands, and the modulation pattern of one frequency band is subjected to one exposure. By using, unnecessary object light components for each frequency pattern are shielded by light shielding means, and by sequentially exposing the divided frequency patterns,
As a result, a desired interference fringe pattern can be obtained on the photosensitive material.

【0026】一方、請求項12の発明では、任意の波面
を再生するためのホログラムを作製する装置において、
コンピュータで計算された所望の再生波面に関するホロ
グラム面上での位相および/または振幅の分布をレーザ
ー光に与えて物体光とする空間光変調素子と、前側焦点
位置が空間光変調素子の配置位置に一致するように配置
された第1のレンズ、第1のレンズの焦点距離と自身の
焦点距離との和に相当する距離だけ第1のレンズから離
れた空間光変調素子側と反対側位置に配置された第2の
レンズからなり、空間光変調素子による物体光の位相お
よび/または振幅の分布を結像する結像系と、第1のレ
ンズの後側焦点位置かつ第2のレンズの前側焦点位置に
一致するように配置され、所望の光成分だけを透過させ
る遮光手段と、第2のレンズの後側焦点位置に一致する
ように配置され、遮光手段を透過した物体光、および当
該物体光と可干渉性のある参照光がそれぞれ入射される
ホログラム記録用の感光材料とを備えている。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for producing a hologram for reproducing an arbitrary wavefront,
A spatial light modulator that gives a laser beam a phase and / or amplitude distribution on a hologram surface with respect to a desired reproduction wavefront calculated by a computer and serves as object light, and a front focal position is located at the position of the spatial light modulator. A first lens disposed so as to coincide with the first lens, and disposed at a position opposite to the spatial light modulator side away from the first lens by a distance corresponding to the sum of the focal length of the first lens and its own focal length An imaging system, which is composed of a divided second lens and forms an image of the phase and / or amplitude distribution of the object light by the spatial light modulator, a rear focal position of the first lens and a front focal point of the second lens A light-blocking means arranged to match the position and transmitting only the desired light component; an object light arranged to match the rear focal position of the second lens and transmitted through the light-shielding means; And coherent A certain reference light and a light-sensitive material for hologram recording to be incident respectively.

【0027】従って、請求項12の発明のホログラムの
作製装置においては、前記請求項1乃至請求項4の発明
と同様の作用を奏することができる。また、請求項13
の発明では、上記請求項12の発明のホログラムの作製
装置において、参照光を、結像系を通して入射させるよ
うにしている。従って、請求項13の発明のホログラム
の作製装置においては、前記請求項7の発明と同様の作
用を奏することができる。
Therefore, in the hologram manufacturing apparatus according to the twelfth aspect, the same operation as the first to fourth aspects can be obtained. Claim 13
In the hologram manufacturing apparatus according to the twelfth aspect of the present invention, the reference light is incident through an imaging system. Therefore, in the hologram manufacturing apparatus according to the thirteenth aspect, the same effect as that of the seventh aspect can be obtained.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】本発明は、前述した従来のホログ
ラムの作製方法において、空間光変調素子に対する結像
系内の物体光のフーリエ面付近に、所望の光成分だけを
透過させる遮光手段(可変開口手段)を配置することに
より、空間光変調素子による物体光の位相および/また
は振幅の変調が不十分であっても、望ましい干渉縞が記
録できるようにするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention relates to a method of manufacturing a hologram according to the above-described conventional hologram manufacturing method, wherein only a desired light component is transmitted in the vicinity of the Fourier plane of object light in an imaging system for a spatial light modulator. By disposing the variable aperture means, even if the modulation of the phase and / or the amplitude of the object light by the spatial light modulator is insufficient, it is possible to record a desired interference fringe.

【0029】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明す
る。 (第1の実施の形態)図1は、本実施の形態によるホロ
グラムの作製方法を実現するためのCGH作製装置の構
成例を示す概要図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention based on the above concept will be described in detail with reference to the drawings. (First Embodiment) FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a CGH manufacturing apparatus for realizing a hologram manufacturing method according to the present embodiment.

【0030】すなわち、本実施の形態のCGH作製装置
は、図1に示すように、図示しないコンピュータで計算
された所望の再生波面に関するホログラム面上での位相
および/または振幅の分布をレーザー光1Aに与えて物
体光1A´とする空間光変調素子2と、前側焦点位置が
空間光変調素子2の配置位置に一致するように配置され
た第1のレンズ31、第1のレンズ31の焦点距離f1
と自身の焦点距離f2との和に相当する距離だけ、第1
のレンズ31から離れた空間光変調素子2側と反対側位
置に配置された第2のレンズ32からなり、空間光変調
素子2による物体光1A´の位相および/または振幅の
分布を結像する結像系と、第1のレンズ31の後側焦点
位置かつ第2のレンズ32の前側焦点位置に一致するよ
うに配置され、すなわち結像系内の上記変調された物体
光1A´のフーリエ面付近に配置され、所望の光成分だ
けを透過させる遮光手段4と、第2のレンズ32の後側
焦点位置に一致するように配置され、遮光手段4を透過
した物体光1A´、およびこの物体光1A´と可干渉性
のある参照光(レーザー光)1Bがそれぞれ入射される
ホログラム記録用の感光材料5とから構成している。
That is, as shown in FIG. 1, the CGH manufacturing apparatus according to the present embodiment converts the distribution of the phase and / or amplitude on the hologram plane with respect to a desired reproduction wavefront calculated by a computer (not shown) into a laser beam 1A. , And the first lens 31 and the focal length of the first lens 31 that are arranged so that the front focal position coincides with the arrangement position of the spatial light modulator 2. f1
And the first focal length f2, the distance corresponding to the sum of
And a second lens 32 disposed at a position on the opposite side of the spatial light modulation element 2 away from the lens 31 to image the distribution of the phase and / or amplitude of the object light 1A 'by the spatial light modulation element 2. The imaging system and the Fourier plane of the modulated object beam 1A 'in the imaging system are arranged so as to coincide with the rear focal position of the first lens 31 and the front focal position of the second lens 32. A light-blocking means 4 disposed near the light path for transmitting only a desired light component; an object light 1A 'disposed so as to coincide with a rear focal position of the second lens 32 and transmitted through the light-shielding means 4; The hologram recording photosensitive material 5 on which the light 1A 'and the coherent reference light (laser light) 1B are respectively incident.

【0031】ここで、遮光手段4としては、結像系内に
おける空間光変調素子2の位相および/または振幅の分
布のフーリエ面に配置するのが好ましい。また、遮光手
段4としては、空間光変調素子2のセル構造から決まる
光成分だけを透過させるか、または空間光変調素子2の
セル構造、および上記コンピュータによる分布計算の結
果から決まる光成分だけを透過させるようにしている。
Here, it is preferable that the light shielding means 4 is arranged on the Fourier plane of the phase and / or amplitude distribution of the spatial light modulator 2 in the imaging system. As the light shielding means 4, only the light component determined by the cell structure of the spatial light modulator 2 is transmitted, or only the light component determined by the cell structure of the spatial light modulator 2 and the result of the distribution calculation by the computer is transmitted. It is made to transmit.

【0032】さらに、遮光手段4としては、透過光の振
幅(強度)分布を変調可能な空間光変調素子(例えば、
液晶表示デバイス)を用いるのが好ましい。一方、結像
系としては、縮小結像系を用いるのが好ましい。すなわ
ち、縮小結像のためには、例えば第1のレンズ31の焦
点距離f1 よりも短い焦点距離f2を持つレンズを第2
のレンズ32に使用すればよく、これら2つのレンズ3
1と32の焦点距離の比が縮小比となる。
Further, as the light shielding means 4, a spatial light modulator (eg, a spatial light modulator) capable of modulating the amplitude (intensity) distribution of transmitted light is used.
Liquid crystal display device). On the other hand, it is preferable to use a reduced imaging system as the imaging system. In other words, for reduction imaging, for example, a lens having a focal length f2 shorter than the focal length f1 of the first lens 31 is replaced with a second lens.
It is sufficient to use these two lenses 3.
The ratio of the focal length of 1 to 32 is the reduction ratio.

【0033】また、空間光変調素子2としては、液晶表
示デバイスを用いるのが好ましい。次に、以上のように
構成した本実施の形態のCGH作製装置によるホログラ
ムの作製方法について説明する。
As the spatial light modulator 2, it is preferable to use a liquid crystal display device. Next, a method of manufacturing a hologram using the CGH manufacturing apparatus of the present embodiment configured as described above will be described.

【0034】本実施の形態では、以下のような方法によ
ってホログラムを作製する。すなわち、図1に示すよう
に、まず、図示しないコンピュータにより、所望の再生
波面を形成するためのホログラム面上での位相および/
または振幅の分布を計算する。
In the present embodiment, a hologram is manufactured by the following method. That is, as shown in FIG. 1, first, the phase and / or phase on a hologram surface for forming a desired reconstructed wavefront are calculated by a computer (not shown).
Or calculate the amplitude distribution.

【0035】次に、図示しないレーザー光源から発した
レーザー光を2つに分け、そのうちの一方のレーザー光
1Bを、参照光としてホログラム記録用の感光材料5に
入射させる。
Next, the laser light emitted from a laser light source (not shown) is divided into two, and one of the laser lights 1B is incident on the hologram recording photosensitive material 5 as reference light.

【0036】また、もう一方のレーザー光1Aを空間光
変調素子2に入射させ、この空間光変調素子2により、
レーザー光1Aに対して位相および/または振幅の変調
を行ない、物体光1A´とする。
Further, the other laser beam 1A is made incident on the spatial light modulator 2, and the spatial light modulator 2
The laser beam 1A is subjected to phase and / or amplitude modulation to obtain an object beam 1A '.

【0037】この時、空間光変調素子3では、コンピュ
ータによって計算された所望の再生波面を形成するため
の位相および/または振幅の変調を行なうようにし、こ
の再生波面には搬送波に関する考慮は全く含まない。
At this time, the spatial light modulator 3 modulates the phase and / or the amplitude to form a desired reproduced wavefront calculated by the computer, and this reproduced wavefront does not include any consideration regarding the carrier wave. Absent.

【0038】しかる後に、結像系により、物体光1A´
の位相および/または振幅分布における物体光1A´の
入射方向と直交する方向の倍率を縮小して、物体光とし
て上記感光材料5上のレーザー光1Bと同じ位置に入射
させる。
Thereafter, the object light 1A 'is formed by the imaging system.
In the phase and / or amplitude distribution, the magnification in the direction orthogonal to the incident direction of the object light 1A 'is reduced, and the light is incident on the photosensitive material 5 at the same position as the laser light 1B.

【0039】ここで、物体光1A´の位相および/また
は振幅分布を結像系により結像して感光材料5に入射す
る際に、結像系内の変調された物体光1A´のフーリエ
面に配置された所望の光成分だけを透過させる遮光手段
4を透過させた後に、感光材料5に物体光1A´と可干
渉性のある参照光1Bを入射させて干渉縞を記録するこ
とにより、望ましい位相および/または振幅分布を持っ
た物体光1A´を感光材料5面に入射できるため、空間
光変調素子2による位相および/または振幅変調が不十
分であっても、望ましい干渉縞パターンを有するホログ
ラムが精度良く作製される。
Here, when the phase and / or amplitude distribution of the object light 1A 'is imaged by the image forming system and incident on the photosensitive material 5, the Fourier plane of the modulated object light 1A' in the image forming system is obtained. After passing through the light-shielding means 4 that transmits only the desired light component disposed in the object, the object light 1A 'and the reference light 1B having coherence are incident on the photosensitive material 5 to record interference fringes. Since the object light 1A 'having a desired phase and / or amplitude distribution can be incident on the surface of the photosensitive material 5, even if the phase and / or amplitude modulation by the spatial light modulator 2 is insufficient, a desired interference fringe pattern can be obtained. The hologram is produced with high accuracy.

【0040】これにより、感光材料5に、物体光(レー
ザー光)1A´と可干渉性のある参照光(レーザー光1
B)を入射して、両者の干渉によって所望のホログラム
を作製、すなわち所望の再生波面(レーザー光1A´)
と参照光(レーザー光1B)によって付与される搬送波
との干渉縞を、感光材料5上にホログラムとして記録す
る。
Thus, the reference light (laser light 1) having coherence with the object light (laser light) 1A '
B) is incident, and a desired hologram is produced by interference between the two, that is, a desired reproduction wavefront (laser light 1A ')
An interference fringe between the carrier and the carrier wave provided by the reference light (laser light 1B) is recorded as a hologram on the photosensitive material 5.

【0041】そして、このようにして記録されたホログ
ラムは、必要に応じて、現像等の処理を行なった後に、
適切な照明光を入射させることによって、所望の再生波
面を得ることができる。
The hologram recorded in this way is subjected to processing such as development, if necessary,
By inputting appropriate illumination light, a desired reproduction wavefront can be obtained.

【0042】本実施の形態における再生波面としては、
任意の波面を適用することができ、例えば実在しない、
もしくは実在しても通常の方法では得ることのできない
3次元物体の表示や、光学素子等の実現が容易に可能と
なる。
The reproduced wavefront in this embodiment is
Any wavefront can be applied, for example non-existent,
Alternatively, it is possible to easily display a three-dimensional object that cannot be obtained by a normal method even if it actually exists, and realize an optical element or the like.

【0043】次に、以上のような本実施の形態によるホ
ログラムの作製方法においては、平行光状のレーザー光
1Aを空間光変調素子2に入射し、空間光変調素子2に
よって位相および/または振幅の分布を変調した後に、
結像系(レンズ系)により結像して感光材料5上に入射
し、また同時に斜めから入射する参照光(レーザー光)
1Bと干渉させることにより、干渉縞を記録してホログ
ラムを作製する。
Next, in the hologram manufacturing method according to the present embodiment as described above, the parallel light laser beam 1A is incident on the spatial light modulator 2, and the phase and / or amplitude is After modulating the distribution of
Reference light (laser light) which is imaged by the image forming system (lens system) and is incident on the photosensitive material 5 and is also incident obliquely at the same time.
By causing interference with 1B, an interference fringe is recorded to produce a hologram.

【0044】ここで、結像系は、空間光変調素子2の位
相および/または振幅の分布を感光材料5上に結像する
機能を持ち、また結像系内における空間光変調素子2の
位相および/または振幅の分布のフーリエ面付近に、所
望の光成分だけを透過させる遮光手段4を配置してい
る。
Here, the image forming system has a function of forming an image of the distribution of the phase and / or amplitude of the spatial light modulator 2 on the photosensitive material 5, and the phase of the spatial light modulator 2 in the image forming system. A light-shielding unit 4 that transmits only a desired light component is arranged near the Fourier plane of the amplitude distribution.

【0045】このため、コンピュータ上での計算におい
て、搬送波を除外できるため、計算量が極めて少なく、
短時間に計算が可能であり、かつデータ量(干渉縞の周
波数の2倍以上のデータ量がある)も少なくすることが
できる。また、レーザー光による露光プロセスにおい
て、取り扱うデータ量が少なく、1回の露光である程度
の大きさのホログラムが作製できるため、短時間に高精
度なホログラムを簡便にして作製することができる。さ
らに、結像系が縮小結像機能を有する場合、粗い解像度
の空間光変調素子2を用いても、空間光変調素子2より
も高い解像度で物体光を表現することができ、十分細か
い干渉縞パターンの変化を有するホログラムを作製する
ことができる。
For this reason, since the carrier can be excluded in the calculation on the computer, the amount of calculation is extremely small.
The calculation can be performed in a short time, and the data amount (the data amount is twice or more the frequency of the interference fringes) can be reduced. Further, in an exposure process using a laser beam, the amount of data to be handled is small, and a hologram of a certain size can be manufactured by one exposure, so that a highly accurate hologram can be easily manufactured in a short time. Furthermore, when the imaging system has a reduced imaging function, even if the spatial light modulator 2 having a coarse resolution is used, the object light can be expressed at a higher resolution than the spatial light modulator 2 and sufficiently fine interference fringes can be obtained. A hologram having a pattern change can be manufactured.

【0046】すなわち、搬送波は、作製されたホログラ
ムによって再生される再生波面と、再生するために入射
した照明光との分離のために必要である。一般的に、搬
送波はホログラム面上において再生波面を形成する位相
/振幅分布よりも高周波であり、したがって搬送波はホ
ログラムにおいて膨大なデータ量と高解像度を必要とす
る。レーザー光による干渉を用いる本実施の形態におい
て、搬送波は、参照光1Bの入射角度に依存する感光材
料5上での位相および/または振幅分布に置き換えられ
る。
That is, the carrier wave is necessary for separating the reproduction wavefront reproduced by the produced hologram from the illumination light incident for reproduction. In general, the carrier is higher in frequency than the phase / amplitude distribution that forms the reconstructed wavefront on the hologram plane, so the carrier requires a huge amount of data and high resolution in the hologram. In the present embodiment using the interference by the laser light, the carrier is replaced with a phase and / or amplitude distribution on the photosensitive material 5 depending on the incident angle of the reference light 1B.

【0047】従って、本実施の形態では、比較的粗い解
像度で済む再生波面だけの位相および/または振幅分布
だけ処理すればよいため、データ量が少なく、計算も短
時間であり、しかも比較的粗い解像度の空間光変調素子
2を用いても、十分に細かい干渉縞パターンを有するホ
ログラムを作製することができる。
Therefore, in this embodiment, since only the phase and / or amplitude distribution of the reproduced wavefront, which requires only a relatively coarse resolution, needs to be processed, the data amount is small, the calculation is short, and the comparatively coarse is used. A hologram having a sufficiently fine interference fringe pattern can be produced even by using the spatial light modulation element 2 having a high resolution.

【0048】ここで、一般に、空間光変調素子2によっ
て位相および/または振幅変調を正確に行なうことは難
しく、不十分な位相および/または振幅変調量しか得ら
れなかったり、誤差を伴なうことが多い。
Here, in general, it is difficult to accurately perform phase and / or amplitude modulation by the spatial light modulator 2, and it is difficult to obtain an insufficient amount of phase and / or amplitude modulation or to involve an error. There are many.

【0049】この時、空間光変調素子2による位相およ
び/または振幅変調を感光材料5上で再現しても、望ま
しい干渉縞は得られない。そこで、第1のレンズ31の
後側焦点位置に遮光手段4を配置して、空間光変調素子
2のセル構造や、散乱特性等に起因する不必要な光の成
分を遮断すると共に、位相および/または振幅変調が正
確でないために発生する回折光成分も遮断することによ
り、望ましい干渉縞から成るホログラムを作製すること
ができる。
At this time, even if the phase and / or amplitude modulation by the spatial light modulator 2 is reproduced on the photosensitive material 5, a desired interference fringe cannot be obtained. Therefore, the light shielding means 4 is arranged at the rear focal position of the first lens 31 to block unnecessary light components due to the cell structure of the spatial light modulator 2 and scattering characteristics, etc. By blocking the diffracted light component generated due to inaccurate amplitude modulation, a hologram composed of desired interference fringes can be produced.

【0050】位相および/または振幅変調が正確でない
ために発生する回折光成分と望ましい位相および/また
は振幅変調に対応する光の成分の第1のレンズ31の後
側焦点位置における光の分布は、それぞれ空間光変調素
子2で変調した位相および/または振幅パターンによっ
て異なる。
The distribution of the diffracted light component generated due to inaccurate phase and / or amplitude modulation and the light component corresponding to the desired phase and / or amplitude modulation at the rear focal position of the first lens 31 is as follows: Each of them differs depending on the phase and / or amplitude pattern modulated by the spatial light modulator 2.

【0051】すなわち、望ましい位相および/または振
幅変調に対応する光の成分をより精密に取り出すために
は、第1のレンズ31の後側焦点位置に配置した遮光手
段4における遮光パターンをその都度変える必要があ
る。
That is, in order to more precisely extract the light component corresponding to the desired phase and / or amplitude modulation, the light-shielding pattern of the light-shielding means 4 arranged at the rear focal position of the first lens 31 is changed each time. There is a need.

【0052】従って、遮光手段4としても、透過光の強
度(振幅)分布を変調可能な空間光変調素子を用いるの
が好ましい。上記のような場合、第1のレンズ31の後
側焦点位置における光の分布は、空間光変調素子2の位
相および/または振幅分布とフーリエ変換の関係にあ
る。
Therefore, it is preferable to use a spatial light modulator capable of modulating the intensity (amplitude) distribution of transmitted light as the light shielding means 4. In the above case, the light distribution at the rear focal position of the first lens 31 has a relationship between the phase and / or amplitude distribution of the spatial light modulator 2 and Fourier transform.

【0053】従って、第1のレンズ31の後側焦点位置
における光の分布は、コンピューターを用いて容易に計
算でき、望ましい光の成分の分布も容易に把握できるた
め、遮光手段4における遮光パターンを適切に準備する
ことができる。
Accordingly, the light distribution at the rear focal position of the first lens 31 can be easily calculated using a computer, and the distribution of the desired light component can be easily grasped. Can be properly prepared.

【0054】図2は、第1のレンズ31の後側焦点位置
(=空間光変調素子2の位相および/または振幅分布に
対するフーリエ面)における光の分布と、それに対応す
る遮光手段4の遮光パターンの一例を示す図である。な
お、図2では、望ましい光の分布として、X方向に傾斜
した平面波を考えた場合について示している。
FIG. 2 shows the light distribution at the rear focal position of the first lens 31 (= Fourier plane with respect to the phase and / or amplitude distribution of the spatial light modulator 2) and the corresponding light shielding pattern of the light shielding means 4. It is a figure showing an example of. FIG. 2 shows a case where a plane wave inclined in the X direction is considered as a desirable light distribution.

【0055】図2(a)は空間光変調素子2が完全に理
想的に位相変調する場合、図2(b)は空間光変調素子
2が理想的に位相変調するが、セル構造を持っている場
合、図2(c)は空間光変調素子2の位相変調が不十分
な場合(セル構造あり)について、それぞれ示してい
る。
FIG. 2A shows a case where the spatial light modulator 2 performs perfect phase modulation, and FIG. 2B shows a case where the spatial light modulator 2 performs ideal phase modulation. FIG. 2C shows a case where the phase modulation of the spatial light modulator 2 is insufficient (there is a cell structure).

【0056】ここで、図2(a)に示すように、空間光
変調素子2が完全に理想的に位相変調する場合には、望
ましい光しか存在しないので、遮光の必要はない。しか
し、実際には、ほとんど全ての空間光変調素子2がセル
構造を持つため、空間光変調素子2が理想的に位相およ
び/または振幅変調しても、図2(b)に示すような周
期的な回折光が発生する。
Here, as shown in FIG. 2 (a), when the spatial light modulator 2 performs perfect ideal phase modulation, there is no need for light shielding because only desired light exists. However, in practice, since almost all the spatial light modulators 2 have a cell structure, even if the spatial light modulators 2 are ideally phase- and / or amplitude-modulated, the period shown in FIG. Diffraction light is generated.

【0057】この場合には、セル構造による回折成分の
周期は、空間光変調素子2上の変調パターンに依存しな
いため、セル構造による回折成分の周期以下の大きさを
持つた開ロサイズとなるような遮光パターンを用いれば
よい。
In this case, since the period of the diffraction component due to the cell structure does not depend on the modulation pattern on the spatial light modulator 2, the opening size is smaller than the period of the diffraction component due to the cell structure. A simple light-shielding pattern may be used.

【0058】すなわち、空間光変調素子2のセル構造か
ら決まる光成分だけを透過させるような遮光パターンを
用いればよい。一方、空間光変調素子2の位相および/
または振幅変調が不十分、あるいは誤差を伴なう場合
(現存する空間光変調素子の多くはこれに当てはまる)
には、図2(c)に示すように多くの回折光が現われ
る。
That is, a light-shielding pattern that allows only light components determined by the cell structure of the spatial light modulator 2 to pass through may be used. On the other hand, the phase of the spatial light modulator 2 and / or
Or when the amplitude modulation is insufficient or accompanied by an error (this applies to many existing spatial light modulators)
, Many diffracted lights appear as shown in FIG.

【0059】しかし、フーリエ面においては、多くの場
合、図示ように様々な回折光成分が分離するため、望ま
しい光の成分のみを通過させるように遮光手段4の遮光
パターンを設定すれば、望ましい光の成分のみが得ら
れ、望ましい干渉縞を感光材料5に記録することができ
る。
However, on the Fourier surface, in many cases, various diffracted light components are separated as shown in the figure. Therefore, if the light-shielding pattern of the light-shielding means 4 is set so that only the desired light component is passed, the desired light can be obtained. Is obtained, and a desired interference fringe can be recorded on the photosensitive material 5.

【0060】すなわち、空間光変調素子2のセル構造、
および上記コンピュータによる分布計算の結果から決ま
る光成分だけを透過させるように、遮光手段4の遮光パ
ターンを設定すればよい。
That is, the cell structure of the spatial light modulator 2
The light-shielding pattern of the light-shielding means 4 may be set so that only the light component determined from the result of the distribution calculation by the computer is transmitted.

【0061】図3は、空間光変調素子2上の位相分布の
一例(X方向に傾斜した平面波を作る場合)を示す図で
ある。図3(a)は望ましい位相分布、図3(b)は空
間光変調素子2にセル構造がある場合の位相分布、図3
(c)は空間光変調素子2の位相変調が正しくない場合
(セル構造なし)について、それぞれ示している。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the phase distribution on the spatial light modulator 2 (in the case of producing a plane wave inclined in the X direction). 3A is a desirable phase distribution, FIG. 3B is a phase distribution when the spatial light modulator 2 has a cell structure, and FIG.
(C) shows a case where the phase modulation of the spatial light modulator 2 is incorrect (no cell structure).

【0062】上述したように、本実施の形態では、空間
光変調素子2によってコンピュータで計算された位相お
よび/または振幅の分布をレーザー光1Aに与えて物体
光1A´とし、この物体光1A´の位相および/または
振幅分布を結像系により結像して感光材料5に入射する
際に、結像系内の変調された物体光1A´のフーリエ面
に配置された所望の光成分だけを透過させる遮光手段4
を透過させた後に、感光材料5に物体光1A´と可干渉
性のある参照光1Bを入射させて干渉縞を記録するよう
にしているので、望ましい位相および/または振幅分布
を持った物体光を感光材料5面に入射できるため、空間
光変調素子2による位相および/または振幅変調が不十
分であっても、望ましい干渉縞パターンを有するホログ
ラムを精度良く作製することが可能となる。
As described above, in the present embodiment, the distribution of the phase and / or the amplitude calculated by the computer by the spatial light modulator 2 is given to the laser light 1A to obtain the object light 1A '. When the phase and / or amplitude distribution is imaged by the imaging system and incident on the photosensitive material 5, only the desired light component arranged on the Fourier plane of the modulated object light 1A 'in the imaging system is removed. Light blocking means 4 for transmission
Is transmitted, the object light 1A 'and the coherent reference light 1B are made incident on the photosensitive material 5 to record the interference fringes. Therefore, the object light having a desired phase and / or amplitude distribution is recorded. Can be incident on the surface of the photosensitive material 5, so that even if the phase and / or amplitude modulation by the spatial light modulator 2 is insufficient, a hologram having a desired interference fringe pattern can be produced with high accuracy.

【0063】また、コンピュータ上での計算において搬
送波を除外できるため、計算量が極めて少なく、短時間
に計算が可能であり、かつデータ量も少なくすることが
可能となる。
Further, since the carrier can be excluded in the calculation on the computer, the calculation amount is extremely small, the calculation can be performed in a short time, and the data amount can be reduced.

【0064】さらに、レーザー光による露光プロセスに
おいて、取り扱うデータ量が少なく、1回の露光である
程度の大きさのホログラムが作製できるため、短時間に
高精度なホログラムを簡便にして作製することが可能と
なる。
Further, in an exposure process using a laser beam, since the amount of data to be handled is small and a hologram of a certain size can be produced by one exposure, a highly accurate hologram can be easily produced in a short time. Becomes

【0065】一方、結像系として縮小結像系を用いてい
るので、粗い解像度の空間光変調素子2を用いても、空
間光変調素子2よりも高い解像度で物体光を表現するこ
とができ、十分細かい干渉縞パターンの変化を有するホ
ログラムを作製することが可能となる。
On the other hand, since the reduced image forming system is used as the image forming system, even if the spatial light modulating element 2 having a coarse resolution is used, the object light can be expressed with a higher resolution than the spatial light modulating element 2. A hologram having a sufficiently fine change in interference fringe pattern can be manufactured.

【0066】また、遮光手段4として、透過光の振幅
(強度)分布を変調可能な空間光変調素子を用いている
ので、遮光領域を任意に変更できるため、必要な物体光
1A´の成分のみを選択的に透過させることが可能とな
る。
Further, since a spatial light modulator capable of modulating the amplitude (intensity) distribution of transmitted light is used as the light shielding means 4, the light shielding area can be changed arbitrarily. Can be selectively transmitted.

【0067】(第2の実施の形態)図4は、本実施の形
態によるホログラムの作製方法を実現するためのCGH
作製装置の構成例を示す概要図であり、図1と同一部分
には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異な
る部分についてのみ述べる。
(Second Embodiment) FIG. 4 shows a CGH for realizing a hologram manufacturing method according to the present embodiment.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a manufacturing apparatus, in which the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted; only different components will be described here.

【0068】すなわち、本実施の形態では、図4に示す
ように、図1における参照光1Bを、結像系の一部を構
成する第2のレンズ32を通して、感光材料5面に入射
させるようにしている。
That is, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, the reference light 1B shown in FIG. 1 is made incident on the surface of the photosensitive material 5 through the second lens 32 constituting a part of the imaging system. I have to.

【0069】従って、本実施の形態においては、第2の
レンズ32を通して参照光1Bを入射させることによ
り、第2のレンズ32の焦点距離f2 が短い場合でも容
易に装置を構成することが可能となる等、装置のレンズ
系等に対する選択の範囲が増え、縮小率の高い結像系も
容易に実現でき、装置の小型化にも対応することができ
る。
Therefore, in the present embodiment, by making the reference beam 1B incident through the second lens 32, it is possible to easily configure the apparatus even when the focal length f2 of the second lens 32 is short. For example, the range of choices for the lens system and the like of the apparatus is increased, an imaging system with a high reduction ratio can be easily realized, and the apparatus can be downsized.

【0070】(第3の実施の形態)本実施の形態では、
前記第1または第2の実施の形態において、コンピュー
タによる分布計算の結果、空間光変調素子2による位相
および/または振幅の分布の周波数成分が大きな幅を有
する場合、位相および/または振幅の分布を複数の小さ
な周波数帯毎に振分けて分布を作成し、これら各周波数
帯毎に干渉縞の記録を行ない、各周波数帯の全てを多重
露光するようにしている。
(Third Embodiment) In the present embodiment,
In the first or second embodiment, if the frequency component of the phase and / or amplitude distribution by the spatial light modulator 2 has a large width as a result of the distribution calculation by the computer, the phase and / or amplitude distribution is changed. A distribution is created for each of a plurality of small frequency bands, interference fringes are recorded for each of these frequency bands, and all of the frequency bands are subjected to multiple exposure.

【0071】従って、本実施の形態においては、回折パ
ターンがより複雑で望ましい光の成分とその他の成分が
重なってしまう場合(空間光変調素子2による位相およ
び/または振幅の分布の周波数成分が大きな幅を持つ揚
合)に、空間光変調素子2の変調パターンを幾つかの周
波数帯の変調パターンに分けて、一つの周波数帯の変調
パターンを1回の露光に使用し、分けた周波数パターン
の分だけ順次露光することにより、結果として感光材料
5上に望ましい干渉縞パターンを得ることができる。
Therefore, in the present embodiment, when the diffraction pattern is more complicated and a desirable light component and another component overlap (the frequency component of the phase and / or amplitude distribution by the spatial light modulator 2 is large). In addition, the modulation pattern of the spatial light modulator 2 is divided into modulation patterns of several frequency bands, and the modulation pattern of one frequency band is used for one exposure, and By sequentially exposing the light, the desired interference fringe pattern can be obtained on the photosensitive material 5 as a result.

【0072】すなわち、これは、空間光変調素子2の変
調パターンの周波数がある程度の幅を持てば、フーリエ
面では望ましい光の分布が広がりを持ち、空間光変調素
子2の変調パターンの周波数が狭い範囲に限定されてい
れば、フーリエ面では望ましい光の分布が「点」状にな
ることを利用しているものである。
That is, if the frequency of the modulation pattern of the spatial light modulator 2 has a certain width, the desired light distribution is broadened on the Fourier plane, and the frequency of the modulation pattern of the spatial light modulator 2 is narrow. If it is limited to the range, it takes advantage of the fact that the desired light distribution on the Fourier plane becomes a "point".

【0073】(第4の実施の形態)本実施の形態では、
前記第1または第2または第3の実施の形態において、
感光材料5をX−Yステージ等に載置し、このX−Yス
テージ等を制御することで、感光材料5を感光材料面内
で移動させるようにしている。
(Fourth Embodiment) In this embodiment,
In the first or second or third embodiment,
The photosensitive material 5 is placed on an XY stage or the like, and by controlling the XY stage or the like, the photosensitive material 5 is moved in the plane of the photosensitive material.

【0074】従って、本実施の形態においては、感光材
料をX−Yステージ等に載置し、X−Yステージ等を制
御することで、感光材料5上の露光位置を適宜変えなが
ら複数のホログラムを順次露光することにより、大きい
サイズのホログラムを作製することも容易となる。
Therefore, in the present embodiment, a plurality of holograms are placed on the photosensitive material 5 by appropriately changing the exposure position on the photosensitive material 5 by placing the photosensitive material on an XY stage or the like and controlling the XY stage or the like. , It is easy to produce a large-sized hologram.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のホログラ
ムの作製方法および装置によれば、コンピュータ上での
計算量を少なくし、短時間に高精度な任意の波面を再生
するためのホログラムを簡便に作製することが可能であ
るのに加えて、さらに空間光変調素子による位相および
/または振幅変調が不十分であっても、望ましい干渉縞
パターンを有するホログラムを精度良く作製することが
可能となる。
As described above, according to the method and apparatus for producing a hologram of the present invention, the amount of calculation on a computer is reduced, and a hologram for reproducing a high-precision arbitrary wavefront in a short time is obtained. In addition to being able to be easily manufactured, even if the phase and / or amplitude modulation by the spatial light modulator is insufficient, it is possible to accurately manufacture a hologram having a desired interference fringe pattern. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態によるホログラムの
作製方法を実現するためのCGH作製装置の構成例を示
す概要図。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a CGH manufacturing apparatus for realizing a hologram manufacturing method according to a first embodiment of the present invention.

【図2】同第1の実施の形態における結像系内のフーリ
エ面における光の分布と、それに対応する遮光手段の遮
光パターンの一例を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing an example of light distribution on a Fourier plane in an imaging system and a corresponding light-shielding pattern of a light-shielding unit according to the first embodiment.

【図3】同第1の実施の形態における空間光変調素子2
上の位相分布の一例(X方向に傾斜した平面波を作る場
合)を示す図。
FIG. 3 is a spatial light modulator 2 according to the first embodiment.
The figure which shows an example of the upper phase distribution (when producing the plane wave inclined in X direction).

【図4】本発明の第2の実施の形態によるホログラムの
作製方法を実現するためのCGH作製装置の構成例を示
す概要図。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a CGH manufacturing apparatus for realizing a hologram manufacturing method according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1A…レーザー光、 1A´…物体光、 1B…参照光、 2…空間光変調素子、 31…第1のレンズ、 32…第2のレンズ、 4…遮光手段、 5…感光材料。 1A: laser light, 1A ': object light, 1B: reference light, 2: spatial light modulation element, 31: first lens, 32: second lens, 4: light shielding means, 5: photosensitive material.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 任意の波面を再生するためのホログラム
を作製する方法において、 コンピュータにより、所望の再生波面に関するホログラ
ム面上での位相および/または振幅の分布を計算し、 空間光変調素子により、前記コンピュータで計算された
位相および/または振幅の分布をレーザー光に与えて物
体光とし、 結像系により、前記空間光変調素子による物体光の位相
および/または振幅の分布を、前記結像系内の前記変調
された物体光のフーリエ面付近に配置された所望の光成
分だけを透過させる遮光手段を透過させつつ結像してホ
ログラム記録用の感光材料に入射させ、 前記感光材料に、前記物体光と可干渉性のある参照光を
入射させて両者の干渉により干渉縞を記録するようにし
たことを特徴とするホログラムの作製方法。
1. A method for producing a hologram for reproducing an arbitrary wavefront, comprising: calculating a phase and / or amplitude distribution on a hologram surface with respect to a desired reproduced wavefront by a computer; The distribution of the phase and / or amplitude calculated by the computer is given to the laser light as object light, and the distribution of the phase and / or amplitude of the object light by the spatial light modulating element is converted into an image by the imaging system. In the modulated object light, an image is formed while passing through a light shielding means that transmits only a desired light component disposed near the Fourier plane of the modulated object light and is incident on a photosensitive material for hologram recording. A method for producing a hologram, characterized in that an object beam and a coherent reference beam are made incident, and interference fringes are recorded by interference between the two.
【請求項2】 前記請求項1に記載のホログラムの作製
方法において、 前記遮光手段としては、前記結像系内における空間光変
調素子の位相および/または振幅の分布のフーリエ面に
配置するようにしたことを特徴とするホログラムの作製
方法。
2. The method for producing a hologram according to claim 1, wherein the light shielding means is arranged on a Fourier plane of a phase and / or amplitude distribution of a spatial light modulation element in the imaging system. A method for producing a hologram, comprising:
【請求項3】 前記請求項1に記載のホログラムの作製
方法において、 前記遮光手段としては、前記空間光変調素子のセル構造
から決まる0次回折光成分だけを透過させるようにした
ことを特徴とするホログラムの作製方法。
3. The method for producing a hologram according to claim 1, wherein the light shielding means transmits only a 0th-order diffracted light component determined by a cell structure of the spatial light modulator. How to make a hologram.
【請求項4】 前記請求項1に記載のホログラムの作製
方法において、 前記遮光手段としては、前記空間光変調素子のセル構
造、および前記コンピュータによる分布計算の結果から
決まる光成分だけを透過させるようにしたことを特徴と
するホログラムの作製方法。
4. The method for producing a hologram according to claim 1, wherein the light shielding means transmits only a light component determined from a cell structure of the spatial light modulator and a result of distribution calculation by the computer. A method for producing a hologram, characterized in that:
【請求項5】 前記請求項1乃至請求項4のいずれか1
項に記載のホログラムの作製方法において、 前記結像系としては、縮小結像系を用いるようにしたこ
とを特徴とするホログラムの作製方法。
5. The method according to claim 1, wherein
4. The method for producing a hologram according to claim 1, wherein a reduced imaging system is used as the imaging system.
【請求項6】 前記請求項1乃至請求項5のいずれか1
項に記載のホログラムの作製方法において、 前記遮光手段としては、透過光の振幅分布を変調可能な
空間光変調素子を用いるようにしたことを特徴とするホ
ログラムの作製方法。
6. The method according to claim 1, wherein
3. The method for producing a hologram according to claim 1, wherein a spatial light modulation element capable of modulating an amplitude distribution of transmitted light is used as the light shielding means.
【請求項7】 前記請求項1乃至請求項6のいずれか1
項に記載のホログラムの作製方法において、 前記参照光を、前記結像系を通して入射させるようにし
たことを特徴とするホログラムの作製方法。
7. The method according to claim 1, wherein
The method for producing a hologram according to claim 1, wherein the reference light is incident through the imaging system.
【請求項8】 前記請求項1乃至請求項7のいずれか1
項に記載のホログラムの作製方法において、 前記感光材料を、感光材料面内で移動させるようにした
ことを特徴とするホログラムの作製方法。
8. The method according to claim 1, wherein
The method for producing a hologram according to claim 1, wherein the photosensitive material is moved in a plane of the photosensitive material.
【請求項9】 前記請求項1乃至請求項8のいずれか1
項に記載のホログラムの作製方法において、 前記空間光変調素子としては、液晶表示デバイスを用い
るようにしたことを特徴とするホログラムの作製方法。
9. The method according to claim 1, wherein
The method for producing a hologram according to claim 1, wherein a liquid crystal display device is used as the spatial light modulator.
【請求項10】 前記請求項1乃至請求項9のいずれか
1項に記載のホログラムの作製方法において、 前記遮光手段としては、液晶表示デバイスを用いるよう
にしたことを特徴とするホログラムの作製方法。
10. The method of manufacturing a hologram according to claim 1, wherein a liquid crystal display device is used as the light shielding unit. .
【請求項11】 前記請求項1乃至請求項10のいずれ
か1項に記載のホログラムの作製方法において、 前記コンピュータによる分布計算の結果、前記空間光変
調素子による位相および/または振幅の分布の周波数成
分が大きな幅を有する場合、前記位相および/または振
幅の分布を複数の小さな周波数帯毎に振分けて分布を作
成し、前記各周波数帯毎に前記干渉縞の記録を行ない、
前記各周波数帯の全てを多重露光するようにしたことを
特徴とするホログラムの作製方法。
11. The method of manufacturing a hologram according to claim 1, wherein the distribution calculation by the computer results in a frequency of a phase and / or amplitude distribution by the spatial light modulator. When the component has a large width, the distribution of the phase and / or amplitude is divided into a plurality of small frequency bands to create a distribution, and the interference fringes are recorded for each of the frequency bands,
A method for producing a hologram, wherein all the frequency bands are subjected to multiple exposure.
【請求項12】 任意の波面を再生するためのホログラ
ムを作製する装置において、 コンピュータで計算された所望の再生波面に関するホロ
グラム面上での位相および/または振幅の分布をレーザ
ー光に与えて物体光とする空間光変調素子と、 前側焦点位置が前記空間光変調素子の配置位置に一致す
るように配置された第1のレンズ、前記第1のレンズの
焦点距離と自身の焦点距離との和に相当する距離だけ前
記第1のレンズから離れた前記空間光変調素子側と反対
側位置に配置された第2のレンズからなり、前記空間光
変調素子による物体光の位相および/または振幅の分布
を結像する結像系と、 前記第1のレンズの後側焦点位置かつ前記第2のレンズ
の前側焦点位置に一致するように配置され、所望の光成
分だけを透過させる遮光手段と、 前記第2のレンズの後側焦点位置に一致するように配置
され、前記遮光手段を透過した物体光、および当該物体
光と可干渉性のある参照光がそれぞれ入射されるホログ
ラム記録用の感光材料と、 を備えて成ることを特徴とするホログラムの作製装置。
12. An apparatus for producing a hologram for reproducing an arbitrary wavefront, wherein a distribution of a phase and / or an amplitude on a hologram surface with respect to a desired reproduction wavefront calculated by a computer is given to a laser beam, and an object beam is provided. A spatial light modulation element, a first lens disposed so that a front focal position coincides with an arrangement position of the spatial light modulation element, and a sum of a focal length of the first lens and its own focal length. A second lens disposed at a position opposite to the spatial light modulation element away from the first lens by a corresponding distance, and distributing a phase and / or amplitude distribution of object light by the spatial light modulation element; An imaging system for forming an image; and a light shielding unit that is disposed so as to coincide with a rear focal position of the first lens and a front focal position of the second lens, and that transmits only a desired light component. A hologram recording photosensitive element which is disposed so as to coincide with the rear focal position of the second lens, and into which the object light transmitted through the light shielding means and the reference light having coherence with the object light are respectively incident. A hologram manufacturing apparatus, comprising: a material;
【請求項13】 前記請求項12に記載のホログラムの
作製装置において、 前記参照光を、前記結像系を通して入射させるようにし
たことを特徴とするホログラムの作製装置。
13. The hologram manufacturing apparatus according to claim 12, wherein the reference light is made to enter through the imaging system.
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