JP2013064956A - ホログラム作製方法および作製装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、アゾベンゼンを含む感光材料に光を入射することにより直接描画法でホログラムを作製する方法であって、前記感光材料上の特定の大きさの領域を1ドットとして、ホログラムの再生条件に応じて前記1ドットを回折格子で形成し、再生時に観察される画像のデータに基づいて前記1ドットを前記感光材料上に並べて形成することにより、ホログラムを作製するホログラム作製方法である。
【選択図】図3
Description
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るホログラム作製装置を概略的に示し、図2は、階調を表現する際の、光源の出力を一定とした時の露光時間と回折率の関係を示し、図3は、ホログラム作製装置における光の伝播を拡大して示すものである。
t=Tm÷Kw×i
階調毎の露光時間がグラフから判断できる方法であれば上記方法に限定されることはない。
図8は、第1変形例に係るホログラム作製装置100を示している。前述した第1の実施形態では、光源1から発振した光を集光する手段としてレンズ5を用いているが、反射ミラー4a、4cを凹面鏡9a、9bに変更して集光し、レンズ5を取り除く、あるいは、2枚ある反射ミラーの一方のみを凹面鏡に変えるなどして、レンズでの集光と凹面鏡による集光を組み合わせることも可能である。
図9Aは、第2変形例に係るホログラム作製装置100を示している。前述した第1の実施形態では、レンズ5a、5bで集光した光をそのまま感光材料16に照射しているが、集光後にレンズ10a、10bを入れ、2つの光束を平行光にした後、感光材料16に照射することも可能である。
図9Bは、第3変形例に係るホログラム作製装置100を示している。前述した第1変形例では、凹面鏡9a、9bで集光した光をそのまま感光材料16に照射しているが、集光後にレンズ10a、10bを入れ、2つの光束を平行光にした後、感光材料16に照射してもよい。
図10は、第4変形例に係るホログラム作製装置100を示している。前述した第1の実施形態、第1ないし第3変形例では、ステージ6を移動することにより描画点の位置を変えているが、図10(a)、(b)に示すように、集光後に変更手段として機能するポリゴンミラー12などを挿入し、光の進行方向を変えることによって、描画点の位置を変更する構成としてもよい。この際、制御装置7は、ポリゴンミラー12の駆動部に接続され、ポリゴンミラーの回転を制御する。
ポリゴンミラーによる光の走査により、完成した画像のサイズをポリゴンミラーにより光を走査できる範囲で、任意にかつ簡便に変更することができる。
図11は、第5変形例に係るホログラム作製装置100を示している。前述した第1の実施形態、第1ないし第3変形例では、光源1から発振した光をビームスプリッターまたはハーフミラー3で分岐する回数が1回であるが、図11に示すように、複数のビームスプリッターまたはハーフミラー3を用いて、複数回分岐を行い、感光材料16上に、2画点以上、同時に描画することも可能である。分岐後の光の進行方向を変える際は、1つの反射ミラー4a、4b、4cで複数の光束を反射してもよい。
図12は、第6変形例に係るホログラム作製装置100を示している。第5変形例のように、複数のビームスプリッターまたはハーフミラー3を用いて、光束を複数回分岐し、感光材料16上に2画点以上、同時に描画する場合、図12に示すように、光束の数に合わせて反射ミラー4a、4b、4cを複数枚ずつ用いても良い。また、シャッター2の位置はそれ以降、分岐を行わない光束上で、描画点で重ね合わせる二光束のうちの一方を遮る機能があれば良い。複数枚の反射ミラー4a、4b、4cと集光レンズ5の代わりに凹面鏡9を用いることも可能である。シャッター2の位置は、ビームスプリッターまたはハーフミラー3の後に置くことは必須ではなく、光源1の直後に置いても、分岐後の一方の光束上に配置することも可能である。
図13は、第7変形例に係るホログラム作製装置100を示している。前述した第5、第6変形例では、1つの光源1に対して複数のビームスプリッターまたはハーフミラー3を用いて光源1から出射した光を複数回分岐しているが、図14に示すように、複数の光源1を設け、これらの光源から出射した光を1つのビームスプリッターまたはハーフミラー3で1回ずつ分岐する構成としてもよい。分岐後の光の進行方向を変える際は、反射ミラー4a、4b、4cの各々で複数の光束を反射してもよい。
図14は、第7変形例に係るホログラム作製装置100を示している。第7変形例のように、複数の光源1を用いて、光束を複数に分岐し、感光材料16上に2画点以上、同時に描画する場合、図14に示すように、光束の数に合わせて反射ミラー4a、4b、4cを複数枚ずつ用いても良い。また、シャッター2の位置はそれ以降、分岐を行わない光束上で、描画点で重ね合わせる二光束のうちの一方を遮る機能があれば良い。複数枚の反射ミラー4a、4b、4cと集光レンズ5の代わりに凹面鏡9を用いることも可能である。シャッター2の位置は、ビームスプリッターまたはハーフミラー3の後に置くことは必須ではなく、光源1の直後に置いても、分岐後の一方の光束上に配置することも可能である。
図15および図16は、第9変形例に係るホログラム作製方法のフローチャートを示している。前述した第1の実施形態では、最初の描画点への移動前に、すべての画素について階調判定および露光時間の決定を行っているが、図15および図16に示すように、移動中に次の画素の階調判定および露光時間の決定を行うことも可能である。
図17および図18は、第2の実施形態に係るホログラム作製装置の動作、すなわち、ホログラム作製方法を示すフローチャート、図19は、階調を表現する際の、露光時間を一定とした時の光源のパワー密度と回折率の関係を示している。ホログラム作製装置は、前述した第1の実施形態と同一の構成を用いることができる。
Pd=Pm÷Kw×i
P=Pd×(描画点でのビーム径)2÷(光源のビーム径)2
なお、階調毎のパワー密度がグラフから判断できる方法であれば上記方法に限定されることはない。
上述した第2の実施形態においても、前述した第1ないし第9変形例を適用することが可能である。また、光源の出力の制御は、制御装置による電子的な制御に限らず、透過率の異なる複数枚のNDフィルターを例えば円状に並べ、回転によりメカニカルに入れ替えることにより、光源の出力を制御することも可能である。
完成する画像サイズを変えずに解像度を2倍にする際は、描画する完成ドットの径を半分にして描画することで実現できる。ドット径を半分にする方法は、図22に示すように、ステージ6をレンズ5の焦点に近づく位置に移動する方法、あるいは、レンズ5を移動してその焦点をステージ6に近付ける方法がある。また、図23に示すように、ステージ6を凹面鏡9の焦点に近づく位置に移動する方法、あるいは、凹面鏡9を移動してその焦点をステージ6に近付ける方法がある。図24に示すように、図9Aで示したレンズ10の位置がレンズ5の焦点に近づく位置関係にする方法、また、図25に示すように、図9Bで示したレンズ10の位置が凹面鏡9の焦点に近づく位置関係にする方法がある。
4a、4b、4c…反射ミラー、5a、5b…レンズ、6…ステージ、7…制御装置、
8…ケーブル、9…凹面鏡、10…レンズ、11…回折格子のドット、
12…ポリゴンミラー、13…レンズ、14…反射ミラー、
16…感光材料
Claims (14)
- アゾベンゼンを含む感光材料に光を入射することにより直接描画法でホログラムを作製する方法であって、
前記感光材料上の特定の大きさの領域を1ドットとして、ホログラムの再生条件に応じて前記1ドットを回折格子で形成し、再生時に観察される画像のデータに基づいて前記1ドットを前記感光材料上に並べて形成することにより、ホログラムを作製するホログラム作製方法。 - 光源から出射された光を複数の光束に分岐し、分岐した光束を集光して少なくとも2方向から前記感光材料上で重ね合わせ干渉させることで、1ドットを回折格子として描画する請求項1に記載のホログラム作製方法。
- 前記感光材料が載置されるステージを移動することにより、前記回折格子のドットを描画する位置を変更する請求項2に記載のホログラム作製方法。
- 前記分岐した光束を走査することにより、前記回折格子のドットを描画する位置を変更する請求項2に記載のホログラム作製方法。
- 前記1ドットを描画する際、光の出力を一定とし、階調に応じて1ドットの露光時間を変更することにより、描画する前記ドットに階調性を持たせる請求項1ないし4のいずれか1項に記載のホログラム作製方法。
- 描画する元画像の最高階調をKm、表現する階調をKwとする時、以下の式に従って、ある画素の階調Kを表現したい階調Knに変換し、
Kn=K÷{(Km+1)÷Kw}
得られたKnがKn≦Kw−i (ただし、iは0≦i≦Kwを満たす整数)
となるまでiを0から順に増加していき、Kn≦Kw−iを満たす時のiを描画する階調と判定する請求項5に記載のホログラム作製方法。 - 前記判定した階調に合わせて、光源の出力を一定にした状態で、描画する回折格子の回折率の最高値をDmとして、Dm÷Kw=αとして、回折率がiα(iα≦Dm)となる各露光時間を、露光時間と回折率の関係グラフから読み取った値として露光時間tを決定する請求項6に記載のホログラム作製方法。
- 前記判定した階調に合わせて、光源の出力を一定にした状態で、描画する回折格子の回折率の最高値Dmを回折率と露光時間の関係が線型であるまたは線型として近似できる範囲にすることで、回折率が0から最高値Dmになるまでの時間をTmとして、以下の式
t=Tm÷Kw×i に従って露光時間tを算出する請求項7に記載のホログラム作製方法。 - 前記1ドットを描画する際、前記1ドットの露光時間を一定とし、階調に応じて光源のパワー密度を変更することにより、描画する前記ドットに階調性を持たせる請求項1ないし4のいずれか1項に記載のホログラム作製方法。
- 描画する元画像の最高階調をKm、表現する階調をKwとする時、以下の式に従って、ある画素の階調Kを表現したい階調Knに変換し、
Kn=K÷{(Km+1)÷Kw}
得られたKnがKn≦Kw−i (ただし、iは0≦i≦Kwを満たす整数)
となるまでiを0から順に増加していき、Kn≦Kw−iを満たす時のiを描画する階調と判定する請求項9に記載のホログラム作製方法。 - 前記判定した階調に合わせて、露光時間を一定にした状態で、描画する回折格子の回折率の最高値をDmとして、Dm÷Kw=αとして、回折率がiα(iα≦Dm)となる各パワー密度P1からPiを、パワー密度と回折率の関係グラフから読み取った値としてパワー密度Pを決定する請求項10に記載のホログラム作製方法。
- 前記判定した階調に合わせて、露光時間を一定にした状態で、描画する回折格子の回折率の最高値Dmを回折率と光源のパワー密度の関係が線型であるまたは線型として近似できる範囲にすることで、回折率が0から最高値Dmになるパワー密度をPmとして以下の式 P=Pm÷Kw×i に従って算出する請求項10に記載のホログラム作製方法。
- 光を発振する光源と、
光源から光を遮るための開閉自在なシャッターと、
光源から発振された光を2方向に分岐する分岐光学部材と、
光の進行方向を変える反射光学部材と、
光を集光するレンズと、
アドベンゼンを含む感光材料を支持するステージと、
前記ステージを移動あるいは前記光を走査し、前記感光材料上における光の照射位置を変更する変更手段と、
前記シャッターの開閉とその開閉時間及び、前記変更手段の動作を制御する制御部と、
を具備し、分岐した光束を集光して少なくとも2方向から前記感光材料上で重ね合わせ干渉させることで、1ドットを回折格子として前記感光材料に描画するホログラム作製装置。 - 前記2方向の光束のなす角が、描画点において10ないし50度である請求項13に記載のホログラム作製装置。
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