JP2010044407A - 集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラムカラーフィルター等の集光性ホログラムアレーのホログラム面を容易に検出できるようにした集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法を提供する。
【解決手段】特定波長で特定の入射角で入射した平行光を特定の焦点距離の位置に収束するように回折する透過型の集光性要素ホログラムａのアレーからなる集光性ホログラムアレー１１において、アレーの欄外あるいはアレーに重畳してホログラムミラーｃを設け、ホログラムミラーｃに測定光１６を照射してその反射光１７を検出することにより集光性ホログラムアレー１１の面を検出し、検出された集光性ホログラムアレーの面１１の位置と集光性要素ホログラムａの集光位置ｂとから集光性要素ホログラムａの焦点距離を求める。
【選択図】図１

Description

本発明は、集光性ホログラムアレーに関し、特に、ホログラムカラーフィルター等の集光性要素ホログラムのアレーに関するものである。

本出願人は、特願平５−１２１７０号等において、液晶表示用バックライト等の利用効率を大幅に向上させるために、ホログラムを利用したカラーフィルターを提案した。このホログラムカラーフィルターは、基本的には、特定波長で特定の斜めの入射角で入射した平行光を特定の焦点距離の位置に収束するように回折する透過型の集光性要素ホログラムのアレーからなるものである。

また、マイクロレンズアレーの各マイクロレンズをマイクロホログラムレンズとしてマイクロホログラムレンズアレーを構成することもよく知られている。

このような集光性ホログラムアレーを原版として同様の特性のホログラムアレーをホログラム複製方法により複製するには、例えば、計算機ホログラム（ＣＧＨ）として第１原版を作製し、次いで、その第１原版をホログラム複製方法により複製してホログラム原版を作製し、そのホログラム原版から最終製品を同様のホログラム複製方法により複製して作製する方法がとられている（例えば、特願平７−２６００３５号）。

上記のようなホログラムカラーフィルターは、例えば液晶表示装置用のカラーフィルターとして構成する場合、図４に断面を示すように、ホログラムカラーフィルター１１自身は斜めの入射の平行光１を正面方向に集光する要素ホログラムａのアレーからなり、そのホログラムカラーフィルター１１をガラス板１２と１３の間に挟んで、ガラス板１３の表面近傍に斜めの入射の平行光（Ｇ光）１の集光位置ｂがくるように構成して使用する。

ここで、界面による不要な反射を防止するために、通常、ガラス板１２、１３とホログラムカラーフィルター１１の屈折率は略同じに選択される。

ところで、上記したように、このようなホログラムカラーフィルター１１はホログラム複製方法により複製して製造されるが、設計通りの焦点距離ｆを有していない場合に、ホログラムカラーフィルター１１によってバックライトがＲＧＢ３色に分散分光される位置が所定位置からずれるため、所望の特性が得られない。

そこで、最終製品等の焦点距離ｆを測定検査することが重要になる。図４のような配置で焦点距離ｆを測定するには、ホログラムカラーフィルター１１の面（主面）を検出する必要があるが、上記のように、ガラス板１２、１３、ホログラムカラーフィルター１１の屈折率は略同じであるため、フレネル反射によりホログラムカラーフィルター１１の面（主面）を検出することは困難である。

本発明はこのような現状に鑑みてなされたものであり、その目的は、ホログラムカラーフィルター等の集光性ホログラムアレーのホログラム面を容易に検出できるようにした集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法を提供することである。

上記目的を達成する本発明の集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法は、特定波長で特定の入射角で入射した平行光を特定の焦点距離の位置に収束するように回折する透過型の集光性要素ホログラムのアレーからなる集光性ホログラムアレー焦点距離の測定方法において、前記アレーの欄外あるいは前記アレーに重畳してホログラムミラーを設け、前記ホログラムミラーに測定光を照射してその反射光を検出することにより前記集光性ホログラムアレーの面を検出し、検出された前記集光性ホログラムアレーの面の位置と前記集光性要素ホログラムの集光位置とから前記集光性要素ホログラムの焦点距離を求めることを特徴とする方法である。

この場合に、そのホログラムミラーは、干渉縞がホログラム面と平行に記録されてなる体積ホログラムからなるものである。

また、集光性ホログラムアレーは透明板間に接着挟持された形態とすることができる。

なお、集光性要素ホログラムが斜めの入射角で入射した白色平行光を分散分光するホログラムからなるものとしてもよい。

本発明においては、アレーの欄外あるいはアレーの一部に重畳してホログラムミラーを備えているので、そのホログラムミラーに測定光を照射し、反射光を検出することにより容易にホログラム面を検出することができ、集光性ホログラムアレーの焦点距離を精密に測定することができ、集光性ホログラムアレーの焦点距離等が所定の値になるように作製されているか否かを検査することができる。

本発明による集光性ホログラムアレーの１実施例の断面図である。 本発明による集光性ホログラムアレーのホログラムミラーの面を検出する測定装置の１つの方式を説明するための図である。 集光性ホログラムアレーにホログラムミラーを記録する方法の１例を説明するための図である。 液晶表示装置用のホログラムカラーフィルターの１例の断面図である。

以下、本発明の集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法を実施例に基づいて説明する。

図１に、本発明による集光性ホログラムアレーの１実施例の断面図を示す。この実施例においては、集光性ホログラムアレーとしては、斜めの入射の平行光１を正面方向に集光する要素ホログラムａのアレーからなるホログラムカラーフィルター１１としている。このホログラムカラーフィルター１１は、屈折率が略等しいガラス板１２と１３の間に接着挟持されている。この場合、ホログラムカラーフィルター１１には、欄外あるいは要素ホログラムａと多重記録されて（図１の場合は、欄外に）、ホログラムミラーｃが同じフォトポリマー等のホログラム感材中に記録されている。

ここで、ホログラムミラーｃは、体積型ホログラム感材中に干渉縞がホログラム面と平行に記録されてなる体積ホログラムであり、ブラッグ条件を満足する入射光を正反射する性質を持っている。

このように、本発明においては、集光性ホログラムアレー１１の同じ記録材料中の一部に干渉縞がホログラム面と平行に記録されてなるホログラムミラーｃが記録されているの
で、このホログラムミラーｃを基準面として、例えば公知の適当な測定装置１５を用いて、その測定装置１５から測定光１６をこのホログラムミラーｃに照射し、ホログラムミラーｃからの反射光１７を検出することにより、ホログラムミラーｃの面、すなわち、集光性ホログラムアレー１１の面を検出することができる。その検出された集光性ホログラムアレー１１の面の位置と他の方法で測定された集光位置ｂとから要素ホログラムａの焦点距離ｆを求めることができ、その焦点距離ｆが所定の値に一致するか否かが検査される。

ここで、測定装置１５の１つの方式を図２を参照にして説明する。この測定装置１５は、光源２１と、その光源２１からの発散光を収束光に変換して測定光１６としてホログラムミラーｃに照射する対物レンズ２３と、対物レンズ２３を経て戻ってきたホログラムミラーｃからの反射光１７を入射光路から分離するハーフミラー２２と、ハーフミラー２２で分離された反射光１７の集光点近傍に配置されたピンホール２４と、ピンホール２４の射出側に配置された光電検出器２５とからなり、対物レンズ２３は光軸方向に移動調節可能になっている。

このような配置において、光源２１からの発散光は対物レンズ２３で収束光１６に変換され、ホログラムミラーｃに入射する。収束光１６の収束点が丁度ホログラムミラーｃ上にあるとき、反射光１７は対物レンズ２３とハーフミラー２２を経てピンホール２４上に収束するようにピンホール２４の位置が調節されている。

したがって、対物レンズ２３に対してホログラムミラーｃが任意の位置にあるとき、対物レンズ２３の光軸方向の位置を調節してピンホール２４を通って光電検出器２５に達する光量が最大になる対物レンズ２３の位置を読み取れば、対物レンズ２３に対するホログラムミラーｃの相対位置が求まる。

もちろん、測定光１６をホログラムミラーｃに照射し、ホログラムミラーｃからの反射光１７を検出することにより、ホログラムミラーｃの面の位置を検出する測定装置１５としては、上記の方式のものに限定されず、種々の公知の方式のものが使用できる。

ところで、要素ホログラムａのアレーからなる集光性ホログラムアレーを記録した同じホログラム１１の欄外あるいは要素ホログラムａに多重化してホログラムミラーｃを記録する方法の１例を図３に示す。この方法は、集光性ホログラムアレー１１をＣＧＨアレー原版３１からホログラム複製法により複製して作製する場合に、同時にホログラムミラーｃを記録する方法である。

ＣＧＨアレー原版３１のレリーフ面に密着あるいは若干離間してフォトポリマー等のホログラム感材３２を配置し、また、そのＣＧＨアレー原版３１側とは反対側に光吸収ガラス板あるいは反射防止膜を表面に設けて反射光をなくしたガラス板３６を配置する。このような配置で、複製用の所定の波長の複製照明光３３を所定の入射角でＣＧＨアレー原版３１の裏面（レリーフ面と反対側の面）から入射させ、ＣＧＨアレー原版３１の各要素ホログラムによって回折された回折光３５と直進透過光３４とをホログラム感材３２中で干渉させて集光性ホログラムアレー１１を複製する。ホログラム感材３２を透過した回折光３５と直進透過光３４はガラス板３６で反射されて戻ることがないので、ホログラム感材３２中に不要干渉縞が記録されることはない。

この際、光吸収ガラス板あるいは反射防止ガラス板３６のホログラムミラーｃを記録する領域に相当する表面に反射膜３７を設けておき、上記のＣＧＨアレー原版３１の複製と同時あるいはその前後に、複製照明光３３とは別の平行光３８をこの反射膜３７に向けて入射させ、反射膜３７からの反射光３９と入射光３８とをホログラム感材３２中で干渉させることにより、ホログラム面に平行な干渉縞からなるホログラムミラーｃが記録される
。

以上は、第１原版作製段階で同時にホログラムミラーｃを記録するが、この第１原版からホログラム原版を複製する段階、あるいは、そのホログラム原版から最終製品を複製する段階で同時にホログラムミラーｃを記録するようにしてもよい。

さて、上記のホログラムミラーｃの記録において、複製照明光３３とホログラムミラー記録用の光３８とは波長が同じでも異なっていてもよいが、異なる場合には、ホログラム感材３２はその両波長の光に感度を持つものを用いる必要がある。

また、特に、複製照明光３３とホログラムミラー記録用の光３８に同じ波長を持つものを用いる場合（異なる波長の場合でも同様であるが）、得られたホログラムミラーｃが測定装置１５からの垂直入射の測定光１６を反射するブラッグ条件を満足しない場合がある。このような場合には、上記のようにして得られたホログラム面に平行な干渉縞の間隔を膨潤により広げたり、収縮により狭めたりするカラーチューニングの手法によりブラッグの反射条件を満足するようにするとよい。

以上、本発明の集光性ホログラムアレーを実施例に基づいて説明してきが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

以上の説明から明らかなように、本発明の集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法によると、アレーの欄外あるいはアレーの一部に重畳してホログラムミラーを備えているので、そのホログラムミラーに測定光を照射し、反射光を検出することにより容易にホログラム面を検出することができ、集光性ホログラムアレーの焦点距離を精密に測定することができ、集光性ホログラムアレーの焦点距離等が所定の値になるように作製されているか否かを検査することができる。

ａ…要素ホログラム
ｂ…集光位置
ｃ…ホログラムミラー
１１…ホログラムカラーフィルター（集光性ホログラムアレー）
１２、１３…ガラス板
１５…測定装置
１６…測定光
１７…反射光
２１…光源
２２…ハーフミラー
２３…対物レンズ
２４…ピンホール
２５…光電検出器
３１…ＣＧＨアレー原版
３２…ホログラム感材
３３…複製照明光
３４…直進透過光
３５…回折光
３６…光吸収ガラス板、反射防止膜を表面に設けて反射光をなくしたガラス板
３７…反射膜
３８…平行光
３９…反射光

Claims (4)

1. 特定波長で特定の入射角で入射した平行光を特定の焦点距離の位置に収束するように回折する透過型の集光性要素ホログラムのアレーからなる集光性ホログラムアレー焦点距離の測定方法において、前記アレーの欄外あるいは前記アレーに重畳してホログラムミラーを設け、前記ホログラムミラーに測定光を照射してその反射光を検出することにより前記集光性ホログラムアレーの面を検出し、検出された前記集光性ホログラムアレーの面の位置と前記集光性要素ホログラムの集光位置とから前記集光性要素ホログラムの焦点距離を求めることを特徴とする集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法。
2. 前記ホログラムミラーは、干渉縞がホログラム面と平行に記録されてなる体積ホログラムからなることを特徴とする請求項１記載の集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法。
3. 前記集光性ホログラムアレーが透明板間に接着挟持されていることを特徴とする請求記１又は２記載の集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法。
4. 前記集光性要素ホログラムが斜めの入射角で入射した白色平行光を分散分光するホログラムからなることを特徴とする請求記１から３の何れか１項記載の集光性ホログラムアレーの焦点距離の測定方法。

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