JP2017194547A - ホログラフィック光学素子の製造方法及び露光光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラム記録時の露光波長とホログラム再生時の使用波長とのズレに起因する収差が十分に補正され、光源光量の効率的な利用が可能なホログラフィック光学素子を安定的・効率的に製造することの可能な製造方法、及びそれに用いる露光光学装置を提供する。【解決手段】波長ＲＧＢに回折効率のピークを有するホログラフィック光学素子の製造において、ホログラム感光材料ＨＫに対してＲＧＢのレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを照射することにより干渉縞の露光記録を行う。その際、感材表面Ｓ１に対してレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを照射するとともに、その照射によってホログラム感光材料ＨＫを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを反射させてホログラム感光材料ＨＫへ再入射させ、ホログラム感光材料ＨＫの一方の表面Ｓ１に対するレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの入射角度を波長ごとに相違させることにより、ホログラム再生の回折波長を波長ごとに個別に調整する。【選択図】図１

Description

本発明はホログラフィック光学素子の製造方法及び露光光学装置に関するものであり、例えば、光学シースルーディスプレイ（例えば、ＨＭＤ(head mounted display)，ＨＵＤ(head-up display)等）用の観察光学系に適したホログラフィック光学素子の製造方法、及びそれに用いる露光光学装置に関するものである。

ホログラフィック光学素子の製造においては、光の干渉状態を記録する（例えば正対反射の場合、その露光波長の１／４ピッチの縞を記録する）ために、与える２つの光束（２光束露光）の位相差に高精度の安定性が必要である。２つに分岐した後の光束に個別に作用するもの（例えば、空気の揺らぎや振動）はその光の干渉状態に影響を与えるので、２つに分岐された後の光路が長いほど、また介在する部材が多いほど影響を受けやすくなる。そのため、ホログラフィック光学素子を安定的・効率的に製造する方法として、１つの光束のみを用いてホログラム感光材料に対する露光（１光束露光）を行う方法が、特許文献１〜４で提案されている。

ホログラフィック光学素子は、特に反射型で用いた場合、高い波長選択性を持つ。複数の波長に回折特性を持つカラーホログラフィック光学素子においては、高い波長選択性により各々の波長に対する回折の挙動が独立し、個別に制御することが可能である。しかし、それぞれの帯域においてホログラム記録時の露光波長とホログラム再生時の使用波長とのズレに起因する収差（色ムラ等）の補正や、光源光量の効率的な利用を十分に行うことは難しい。そのため、ホログラム記録時にホログラム感光材料への入射角度が上記ズレの量に応じて互いに異なるように２光束露光を行う方法が、特許文献５で提案されている。

特開平３−２７３２７６号公報 特開平７−１０４６４６号公報 特開平５−２８１８８９号公報 特開２００２−２５８４８８号公報 特開２００８−１９１５２７号公報

特許文献１〜４に記載の製造方法で得られるホログラフィック光学素子では、ホログラム記録時の露光波長とホログラム再生時の使用波長とのズレに起因する収差の補正や、光源光量の効率的な利用を十分に行うことが困難であり（例えば表示輝度が低下することになる。）、特許文献５に記載の製造方法では、ホログラフィック光学素子を安定的・効率的に製造することが困難である。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、ホログラム記録時の露光波長とホログラム再生時の使用波長とのズレに起因する収差が十分に補正され、光源光量の効率的な利用が可能なホログラフィック光学素子を安定的・効率的に製造することの可能な製造方法、及びそれに用いる露光光学装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、第１の発明のホログラフィック光学素子の製造方法は、複数の波長に回折効率のピークを有するホログラフィック光学素子の製造において、ホログラム感光材料に対して複数の波長のレーザー光束を照射することにより干渉縞の露光記録を行う製造方法であって、
前記ホログラム感光材料の一方の表面に対して前記複数の波長のレーザー光束を照射するとともに、その照射によって前記ホログラム感光材料を透過したレーザー光束を反射させてホログラム感光材料へ再入射させ、
前記ホログラム感光材料の一方の表面に対する前記複数の波長のレーザー光束の入射角度を波長ごとに相違させることにより、ホログラム再生の回折波長を波長ごとに個別に調整することを特徴とする。

第２の発明のホログラフィック光学素子の製造方法は、上記第１の発明において、前記干渉縞の露光記録を露光光学装置を用いて行い、その露光光学装置が、
前記複数の波長に対応した発光波長の複数のレーザー光源を有する光源部と、
前記光源部から射出した前記複数の波長のレーザー光束を、前記ホログラム感光材料の一方の表面に対して照射する第１光学系と、
前記第１光学系から射出して前記ホログラム感光材料を透過した前記複数の波長のレーザー光束を、反射させてホログラム感光材料へ再入射させることにより、前記ホログラム感光材料の他方の表面に対して照射する第２光学系と、を有し、
前記第１光学系が、前記複数の波長のレーザー光束を重畳するコンバイナーと、そのコンバイナーで重畳されたレーザー光束の径を拡大するエキスパンダーと、を有し、
前記第２光学系が、前記レーザー光束の反射を行う反射面を有し、
前記第１光学系が、前記ホログラム感光材料の一方の表面に対する前記複数の波長のレーザー光束の入射角度を波長ごとに相違させることにより、ホログラム再生の回折波長を波長ごとに個別に調整することを特徴とする。

第３の発明のホログラフィック光学素子の製造方法は、上記第２の発明において、前記第２光学系が、前記反射面として曲面反射面を含む反射光学素子を有することを特徴とする。

第４の発明のホログラフィック光学素子の製造方法は、上記第２又は第３の発明において、前記第２光学系が、前記ホログラム感光材料へ再入射する前記複数の波長のレーザー光束の波面を波長ごとに相違させる補正用光学素子を有することを特徴とする。

第５の発明のホログラフィック光学素子の製造方法は、上記第４の発明において、前記補正用光学素子が、前記ホログラム感光材料と前記曲面反射面との間に配置され、前記複数の波長のレーザー光束の偏向方向がそれぞれ異なるように各レーザー光束を透過させることにより、前記波面を波長ごとに相違させる透過光学素子であることを特徴とする。

第６の発明のホログラフィック光学素子の製造方法は、上記第４の発明において、前記補正用光学素子が、前記複数の波長のレーザー光束の偏向方向がそれぞれ異なるように各レーザー光束を回折させることにより、前記波面を波長ごとに相違させる回折光学素子であることを特徴とする。

第７の発明のホログラフィック光学素子の製造方法は、上記第４の発明において、前記補正用光学素子が、前記曲面反射面として特定の波長に反応する複数のダイクロイック反射面を有することにより前記反射光学素子と一体化されており、前記複数の波長のレーザー光束の反射波面がそれぞれ異なるように各レーザー光束を反射させることにより、前記波面を波長ごとに相違させるダイクロイック積層ミラーであることを特徴とする。

第８の発明のホログラフィック光学素子の製造方法は、上記第７の発明において、前記複数のダイクロイック反射面での反射が裏面反射であることを特徴とする。

第９の発明のホログラフィック光学素子製造用の露光光学装置は、複数の波長に回折効率のピークを有するホログラフィック光学素子の製造において、ホログラム感光材料に対して複数の波長のレーザー光束を照射することにより干渉縞の露光記録を行う露光光学装置であって、
前記複数の波長に対応した発光波長の複数のレーザー光源を有する光源部と、
前記光源部から射出した前記複数の波長のレーザー光束を、前記ホログラム感光材料の一方の表面に対して照射する第１光学系と、
前記第１光学系から射出して前記ホログラム感光材料を透過した前記複数の波長のレーザー光束を、反射させてホログラム感光材料へ再入射させることにより、前記ホログラム感光材料の他方の表面に対して照射する第２光学系と、を有し、
前記第１光学系が、前記複数の波長のレーザー光束を重畳するコンバイナーと、そのコンバイナーで重畳されたレーザー光束の径を拡大するエキスパンダーと、を有し、
前記第２光学系が、前記レーザー光束の反射を行う反射面を有し、
前記第１光学系が、ホログラム再生の回折波長を波長ごとに個別に調整するために、前記ホログラム感光材料の一方の表面に対する前記複数の波長のレーザー光束の入射角度を波長ごとに相違させることを特徴とする。

本発明によれば、ホログラム記録時の露光波長とホログラム再生時の使用波長とのズレに起因する収差が十分に補正され、光源光量の効率的な利用が可能なホログラフィック光学素子を安定的・効率的に製造することができる。

第１の実施の形態の製造方法に用いる露光光学装置を示す概略断面図。 第２の実施の形態の製造方法に用いる露光光学装置を示す概略断面図。 第３の実施の形態の製造方法に用いる露光光学装置を示す概略断面図。 第４の実施の形態の製造方法に用いる露光光学装置を示す概略断面図。 ホログラム感光材料に対する物体光及び参照光と、ホログラフィック光学素子に対する照明光及び再生光と、の関係を示す説明図。 １光束露光法によるホログラム記録時の物体光及び参照光と干渉縞との関係を垂直入射の場合と斜め入射の場合で示す説明図。 ホログラム記録時の露光波長とホログラム再生時の使用波長とのズレに起因する収差を補正するためのホログラム記録時の入射角度調整を示す説明図。 楔プリズムで発生する色収差とそれを補正するホログラフィック光学素子との関係を説明するための断面図。 第５，第６の実施の形態の製造方法に用いるタイリング用の露光光学装置を示す模式図。

以下、本発明を実施したホログラフィック光学素子の製造方法、ホログラフィック光学素子製造用の露光光学装置等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。

まず最初に、ホログラム記録時の物体光及び参照光とホログラム再生時の照明光及び再生光との関係を説明する。図５（Ａ）に、ホログラム記録時のホログラム感光材料ＨＫに対する物体光Ｒ１及び参照光Ｒ２の光路を示し、図５（Ｂ）に、ホログラム再生時のホログラフィック光学素子ＨＥに対する照明光Ｃ１及び再生光Ｃ２の光路を示す。

図５（Ａ）に示す物体光Ｒ１と参照光Ｒ２は、説明を簡単にするためにいずれも平行光とし、また、いずれもレーザー光源から放射された波長λのコヒーレント光とする。ホログラム感光材料ＨＫ（ｎ：屈折率）に波長λの物体光Ｒ１と参照光Ｒ２が入射すると、その干渉により干渉縞ＦＫが形成される。その干渉縞ＦＫの間隔（ピッチ）Λと傾きΨは、以下の式（Ｆ１），（Ｆ２）で表される。
Λ＝λ／［２ｎ・ｓｉｎ｛（θｒ−θｏ）／２｝］ …（Ｆ１）
Ψ＝（θｒ＋θｏ）／２ …（Ｆ２）
ただし、
Λ：干渉縞ＦＫの間隔、
Ψ：干渉縞ＦＫの傾き角度、
θｏ：物体光Ｒ１の入射角度（媒質内角度）、
θｒ：参照光Ｒ２の入射角度（媒質内角度）、
ｎ：媒質の屈折率、
である。

ここで、ホログラム記録（図５（Ａ））における２つの露光状態（図６（Ａ），（Ｂ））を考える。図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、ホログラム感光材料ＨＫの底面側に平面ミラーＭＲを配置し、平面ミラーＭＲと相対する方向から物体光Ｒ１として平行光束をホログラム感光材料ＨＫに入射させる。物体光Ｒ１は、ホログラム感光材料ＨＫを透過し、平面ミラーＭＲで反射され、参照光Ｒ２として再びホログラム感光材料ＨＫに入射する。この１光束露光状態は、ホログラムのコンタクトコピー法による露光状態に相当する。

図６（Ａ）に示す第１の露光状態では、ホログラム感光材料ＨＫ及び平面ミラーＭＲに対して物体光Ｒ１が垂直に入射する（θｏ＝０°）。また、図６（Ｂ）に示す第２の露光状態では、ホログラム感光材料ＨＫ及び平面ミラーＭＲに対して物体光Ｒ１が傾きを持って斜め入射する（θｏ＞０°。例えば、媒質内での角度θｏ＝６０°の場合）。

干渉縞ＦＫの間隔Λの式（Ｆ１）から、干渉縞ＦＫの間隔Λは、物体光Ｒ１が垂直入射する第１の露光状態のとき（θｏ＝０°）に最も狭くなり、物体光Ｒ１が斜め入射する第２の露光状態のとき（θｏ＞０°）、入射角度θｏが大きくなるほど広くなることが分かる。例えば、媒質内での入射角度θｏ＝６０°の場合、Λ＝λ／［２ｎ・ｓｉｎ｛（１２０−６０）／２｝］＝Λ／（２ｎ）となり、媒質内での入射角度θｏ＝０°の場合（垂直入射）、Λ＝λ／［２ｎ・ｓｉｎ｛（１８０−０）／２｝］＝Λ／ｎとなるので、θｏ＝６０°の場合には垂直入射の場合に比べて間隔Λが２倍になる。

干渉縞ＦＫの傾きΨの式（Ｆ２）から、物体光Ｒ１が垂直入射する第１の露光状態の場合（θｏ＝０°）と、物体光Ｒ１が斜め入射する第２の露光状態の場合（θｏ＞０°）とで、干渉縞ＦＫの傾き角度Ψは同じであることが分かる。つまり、どちらの露光状態でも干渉縞ＦＫはホログラム感光材料ＨＫ及び平面ミラーＭＲに対して平行になる。

ホログラム再生時、図５（Ｂ）に示すように、ホログラフィック光学素子ＨＥに照明光Ｃ１を入射させると、その入射した照明光Ｃ１の回折は、記録されているホログラム干渉縞ＦＥによって決定される。そして、ブラッグの条件を満たす以下の式（Ｆ３），（Ｆ４）が同時に成立する方向に、回折する光（すなわち再生光Ｃ２）の強度が最大となる。
（ｓｉｎθｏ−ｓｉｎθｒ）／λｒ＝（ｓｉｎθｉ−ｓｉｎθｃ）／λｃ …（Ｆ３）
（ｃｏｓθｏ−ｃｏｓθｒ）／λｒ＝（ｃｏｓθｉ−ｃｏｓθｃ）／λｃ …（Ｆ４）
ただし、
λｒ（ｎｍ）：ホログラム記録時（ホログラフィック光学素子ＨＥを作製するとき）の波長、
θｏ（°）：ホログラム記録時（ホログラフィック光学素子ＨＥを作製するとき）の物体光Ｒ１の入射角度（媒質内角度）、
θｒ（°）：ホログラム記録時（ホログラフィック光学素子ＨＥを作製するとき）の参照光Ｒ２の入射角度（媒質内角度）、
λｃ（ｎｍ）：ホログラム再生時（ホログラフィック光学素子ＨＥを使用するとき）の波長、
θｉ（°）：ホログラム再生時（ホログラフィック光学素子ＨＥを使用するとき）の照明光Ｃ１の入射角度（媒質内角度）、
θｃ（°）：ホログラム再生時（ホログラフィック光学素子ＨＥを使用するとき）の再生光Ｃ２の射出角度（媒質内角度）、
である。

図６（Ａ），（Ｂ）から明らかなように、いずれの露光状態で作製されたホログラフィック光学素子ＨＥも、ホログラム干渉縞ＦＥの傾きは同じになり、下に配置されている平面ミラーＭＲと同じように、入射した照明光Ｃ１を正反射方向に回折反射させる。ただし、作製されたホログラム干渉縞ＦＥの間隔Λは異なる。そのため、例えば、物体光Ｒ１が斜め入射する第２の露光状態（図６（Ｂ））で作製したホログラフィック光学素子ＨＥに、照明光Ｃ１を垂直入射させた場合（図６（Ａ）中の物体光Ｒ１と同じ垂直入射の場合）、回折する光の波長λｃは、斜め入射（図６（Ｂ））でのホログラム記録に用いた光の波長λｒの倍になる。

例えば、仮に４５度入射で使用するホログラフィック光学素子ＨＥを想定した場合、ホログラム記録に使用した波長λｒとホログラム再生に使用する波長λｃとが同じときには、使用状態と同様に４５度入射でホログラフィック光学素子ＨＥを作製すればよいが、再生に使用する波長λｃが異なる場合、上記入射角と波長変化との関係を利用してこれを補正することが可能である。例えば、ホログラム記録時に物体光Ｒ１の入射角度θｏを大きくする側に振ると、使用波長λｃを長くする側に補正することができ、ホログラム記録時に物体光Ｒ１の入射角度θｏを小さくする側に振ると、使用波長λｃを短くする側に補正することができる。

ホログラフィック光学素子ＨＥの作製に用いられる光は、可干渉性が重要であるため、一般に可干渉性の高いレーザー光が用いられる。そのため、レーザーの発振波長は、その原理上発振用媒体の結晶やガスの種類により選択肢が限られてしまう。例えば、緑色のレーザーとしてはＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット結晶）又はＹＶＯ４（イットリウム・バナデート結晶）が実用的であり、これらはいずれも１０６４ｎｍの光を発振し、その２倍波（波長５３２ｎｍ）を可視緑とする光源として用いられる。

一方、ホログラフィック光学素子ＨＥの再生光源としては、ＬＥＤ(light emitting diode)が一般的に用いられる。特に反射型のホログラフィック光学素子ＨＥの場合、その回折特性では、ある特定の波長の光のみを回折する波長選択性が特に高くなるため、材料によって特定の波長に偏った発光を行うＬＥＤ光源は、光の利用効率の点から都合が良い。ＬＥＤの発光波長は、そのＬＥＤの材料によって決まり、これもレーザーと同様（レーザーほどではないが）、発光波長の選択肢は限られている。例えば、可視緑の代表的な材料の１つにＡｌＡｓがあるが、これの発光波長ピークは５２０ｎｍ前後であり、緑の一般的なレーザーの発振波長とは異なる。レーザーとＬＥＤの波長が一致することはまれであり、緑（Ｇ）に限らず、例えばカラー化に必要な青（Ｂ），赤（Ｒ）の領域でも同様である。これは各々の材料に起因する課題であるため、そのズレ量に規則性はない。

ホログラフィック光学素子ＨＥで所望の角度の回折を行いたいとき、その最適な回折波長と使用する発光波長とが異なると、光の利用効率が落ちることになる（例えば表示輝度が低下することになる。）。例えば、異なる波長で回折を行うカラーホログラムの場合は、赤，緑，青各々でズレ量に規則性がないために使用する光源波長とのマッチングは各々バラバラとなり、ホログラフィック光学素子ＨＥに所望の回折効率を与えたとしても色ムラやカラーバランスの悪化に繋がる。この各色でのマッチングを最適化するためには、各色でのズレに起因する収差（色ムラ等）を個別に補正する必要がある。

前述したように（図６（Ａ），（Ｂ））、１光束露光法ではホログラム記録時の物体光Ｒ１の入射角度θｏを調整することで、ホログラム記録時の露光波長λｒとホログラム再生時の使用波長λｃとのズレに起因する収差を補正し、光源光量を効率的に利用することが可能である。そして、カラーホログラムの場合は、このホログラム記録時の物体光Ｒ１の入射角度θｏを各波長にて所望の補正となるよう個別に制御すればよい。１光束露光法はホログラフィック光学素子を安定的・効率的に製造するのに有効な方法であり、ホログラム記録時に複数の波長のレーザー光束の入射角度を波長ごとに相違させて、ホログラム再生の回折波長を波長ごとに個別に調整すれば、使用状態での光源との波長マッチングを最適化することができる。

例えば、図７（Ａ）に示すように、使用波長λｃ（ピーク）５２０ｎｍの照明光Ｃ１を入射角度θｉ＝４５度（媒質内）でホログラフィック光学素子ＨＥに入射させ、その回折反射により、再生光Ｃ２の射出角度θｃ＝１３５度（媒質内）で使用する状態を考える。このホログラフィック光学素子ＨＥを、露光波長λｒ＝５３２ｎｍのレーザー光で作製する場合、図７（Ｂ）に示すように、使用するときの入射角θｉより物体光Ｒ１の入射角度θｏを所定の角度だけずらすことで、使用波長λｃに即したホログラフィック光学素子ＨＥを作製することができる。具体的には、式（Ｆ１）から求まる以下の表１に示すホログラム記録条件で補正を行えばよい。

次に、上述した波長λｒ，λｃ間のズレに対応可能な補正を行うための露光光学装置，製造方法等を説明する。図１〜図４に、第１〜第４の実施の形態に係る露光光学装置Ｘ１〜Ｘ４の概略断面構造をそれぞれ模式的に示す。露光光学装置Ｘ１〜Ｘ４は、複数の波長に回折効率のピークを有するホログラフィック光学素子の製造において、ホログラム感光材料ＨＫに対して複数の波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを照射することにより、干渉縞の露光記録を行うものであり、光源部ＬＳ，第１光学系Ｌ１，第２光学系Ｌ２等で構成されている。

そして、露光光学装置Ｘ１〜Ｘ４を用いた製造方法では、干渉縞の露光記録において、ホログラム感光材料ＨＫの一方の表面Ｓ１に対して複数の波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを照射するとともに、その照射によってホログラム感光材料ＨＫを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを反射させて他方の表面Ｓ２からホログラム感光材料ＨＫへ再入射させ、ホログラム感光材料ＨＫの一方の表面Ｓ１に対する複数の波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの入射角度を波長ごとに相違させることにより、ホログラム再生の回折波長を波長ごとに個別に調整する。露光光学装置Ｘ２〜Ｘ４ではさらに、干渉縞の露光記録において、ホログラム感光材料ＨＫへ再入射する複数の波長のレーザー光束を、その波面が波長ごとに相違するように照射する。

ここでは、ホログラム感光材料ＨＫの形態として、シート状のものを想定しているが、ホログラム感光材料ＨＫはこれに限らず、例えば透明基板上に被膜として形成されたもの等、他の形態を有するものであってもよい。また、各図中の矢印ＤＸ，ＤＹ，ＤＺは互いに直交する方向を示しており、長方形のホログラム感光材料ＨＫにおいて、長辺方向をＤＸ方向とし、短辺方向をＤＹ方向としている。したがって、感材表面Ｓ１，Ｓ２はＤＸ−ＤＹ平面に対して平行であり、露光光学装置Ｘ１〜Ｘ４でのホログラム感光材料ＨＫにおいて光軸ＡＸはＤＺ方向に対して平行である。

光源部ＬＳは、ＲＧＢの３波長に対応した発光波長の３つのレーザー光源を有している。なお、露光光学装置Ｘ１〜Ｘ４では、複数の波長として、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の３波長を想定しているが、これに限らず他の複数波長に設定してもよい。したがって、光源部ＬＳを構成するレーザー光源の発振波長はＲＧＢに限らない。

第１光学系Ｌ１は、光源部ＬＳとホログラム感光材料ＨＫとの間に配置され、ホログラム感光材料ＨＫの一方の感材表面Ｓ１に対してＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを照射する。また第１光学系Ｌ１は、ＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢをほぼ１つの光路に重畳するコンバイナーＬＣと、そのコンバイナーＬＣでほぼ１つの光路に重畳されたレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの径を拡大するエキスパンダーＬＥと、を有している。

露光光学装置Ｘ１〜Ｘ４において、光源部ＬＳから射出したＲＧＢの３本のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、コンバイナーＬＣでほぼ１つの光路に重ね合わされるが、その際に射出角度が波長ごとに異なるように重ね合わされる。コンバイナーＬＣの例としては、ダイクロミラー，ダイクロプリズム，ハーフミラー等が挙げられる。

重ね合わされた３本のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、エキスパンダーＬＥで径の拡大された略平行光束となって射出し、ホログラム感光材料ＨＫに照射される。エキスパンダーＬＥに入射する光束の入射角度は波長ごとに異なっているため、エキスパンダーＬＥからの射出光の角度も波長ごとに異なったものとなる。エキスパンダーＬＥの例としては、負正のパワー配置を有するガリレオ型光学系，正正のパワー配置を有するケプラー型光学系等が挙げられるが、ここではケプラー型光学系の使用を想定している。

露光光学装置Ｘ１〜Ｘ４では、レーザー光束ＫＧがホログラム感光材料ＨＫの感材表面Ｓ１に対して垂直に入射し、レーザー光束ＫＲ，ＫＢがホログラム感光材料ＨＫの感材表面Ｓ１に対して斜めに入射する。つまり、感材表面Ｓ１に対する３本のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの入射角度は波長ごとに異なったものとなる。そして、感材表面Ｓ２から射出することによってホログラム感光材料ＨＫを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは第２光学系Ｌ２に入射する。

第２光学系Ｌ２は、第１光学系Ｌ１から射出してホログラム感光材料ＨＫを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを反射させてホログラム感光材料ＨＫへ再入射させることにより、ホログラム感光材料ＨＫの他方の感材表面Ｓ２に対してＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを照射する。レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを反射させるために、第２光学系Ｌ２は、レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの反射を行う曲面反射面を含む反射光学素子を有しており、その反射光学素子として、露光光学装置Ｘ１〜Ｘ３は凹面ミラーＭＣを有しており、露光光学装置Ｘ４はダイクロイック積層ミラーＭＤを有している。このように、第２光学系Ｌ２が、反射面として曲面反射面を含む反射光学素子を有することにより、作製するホログラフィック光学素子ＨＥに偏向機能だけでなく、発散や集光のための光学的パワーを持たせることができる。

第１光学系Ｌ１から射出してホログラム感光材料ＨＫに入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、第２光学系Ｌ２から射出してホログラム感光材料ＨＫに再入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、の重なった領域において干渉縞ＦＫが形成され（図５（Ａ），図７（Ｂ））、その干渉状態がホログラム干渉縞ＦＥとして記録される（図５（Ｂ），図７（Ａ））。このとき、先に説明したように、ホログラム感光材料ＨＫの感材表面Ｓ１に対するレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの入射角度を波長ごとに相違させることにより、記録される干渉縞ＦＫの縞間隔Λを個別に制御して（図６（Ａ），（Ｂ））、ホログラム再生の回折波長（使用波長）を波長ごとに個別に調整する。その調整により、ホログラム記録時の露光波長とホログラム再生時の使用波長とのズレに起因する収差を補正し、光源光量を効率的に利用することができる。つまり、使用状態での光源との波長マッチングが最適化された回折構造を有するカラー反射型のホログラフィック光学素子ＨＥを、１光束露光で安定的・効率的に製造することができる。

第１の実施の形態に係る露光光学装置Ｘ１（図１）は、上記補正を行うための基本構成を有するものである。ホログラム感光材料ＨＫを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、第２光学系Ｌ２を構成する凹面ミラーＭＣの凹面反射面ＳＣで反射されて集光状態となり、再びホログラム感光材料ＨＫに入射する。そして、第１光学系Ｌ１から感材表面Ｓ１に入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、第２光学系Ｌ２で折り返されて感材表面Ｓ２に入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、の重なった領域において、前記補正された干渉縞の露光記録が行われる。なお、像面ＩＭ０上には各波長の集光点が位置する。

また、露光光学装置Ｘ２〜Ｘ４における第２光学系Ｌ２は、ホログラム感光材料ＨＫへ再入射するＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの波面を波長ごとに相違させる補正用光学素子を更に有している。その補正用光学素子として、露光光学装置Ｘ２（図２）は楔プリズムＰＲを有しており、露光光学装置Ｘ３（図３）は回折光学素子ＤＯを有している。また、前記反射光学素子及び補正用光学素子が一体化されたものとして、露光光学装置Ｘ４（図４）はダイクロイック積層ミラーＭＤを有している。

上記楔プリズムＰＲ，回折光学素子ＤＯ等の補正用光学素子は、ホログラフィック光学素子に色収差補正機能を持たせるためのものである。その色収差とそれを補正するホログラフィック光学素子との関係を以下に説明する。

図８（Ａ）は、反射型のホログラフィック光学素子Ｈ１で平行光束Ｋ１を像面ＩＭ上の１点に結像させる光学系を示している。この光学系に入射する光束Ｋ１は、例えば、３つのＬＥＤからそれぞれ射出したＲＧＢの３波長の光束を平行光束とし、重ね合わせたものである。また、ホログラフィック光学素子Ｈ１は、ＲＧＢの３波長に回折効率のピークを有する３つのホログラム（カラーホログラム）が記録されたカラーホログラフィック光学素子である。

ここで、図８（Ｂ）に示すように、ホログラフィック光学素子Ｈ１と像面ＩＭとの間に楔プリズムＰ１を配置すると、縦方向（光軸ＡＸ方向，奥行き方向）ＤＡと横方向（光軸ＡＸに対して垂直方向，偏向方向）ＤＢとに色ズレ（つまり色収差）が発生して、高い解像度での結像ができなくなる。この色収差は、それとは逆の方向ＤＡ，ＤＢに発生させた色収差により補正することができる。図８（Ｃ）に示すホログラフィック光学素子ＨＥは、その色収差補正機能を持たせたものであり、楔プリズムＰ１で発生した色収差をホログラフィック光学素子ＨＥで発生させた色収差で補正する構成になっている。

露光光学装置Ｘ２〜Ｘ４のように、第２光学系Ｌ２の補正用光学素子で、ホログラム感光材料ＨＫを照射するＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの波面を波長ごとに相違させる構成にすれば、ホログラフィック光学素子ＨＥでの再生波面を波長ごとに調整して、色収差を補正することが可能となる。また、第１光学系Ｌ１で、ＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢをホログラム感光材料ＨＫの一方の感材表面Ｓ１に対して照射し、第２光学系Ｌ２で、第１光学系Ｌ１から射出してホログラム感光材料ＨＫを透過したＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを、反射させてホログラム感光材料ＨＫへ再入射させることにより、ホログラム感光材料ＨＫの他方の感材表面Ｓ２に対して照射する構成にすれば、効率的で安定した１光束露光が可能となる。したがって、高い色収差補正機能を有するホログラフィック光学素子ＨＥを安定的・効率的に製造することができる。なお、波面の再現を波長ごとに調整制御可能とするには、製造するホログラフィック光学素子ＨＥを波長選択性の高い反射型とすることが好ましい。

第２の実施の形態に係る露光光学装置Ｘ２（図２）において、ホログラム感光材料ＨＫを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、第２光学系Ｌ２内の楔プリズムＰＲに入射する。楔プリズムＰＲは、分光用の屈折光学素子（透過光学素子）であり、屈折作用によりレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの波面を波長ごとに相違させる。その結果、レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは偏向方向と光路長が波長ごとに異なったものとなって分散する。楔プリズムＰＲを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、凹面ミラーＭＣの凹面反射面ＳＣで反射されて集光状態となり、再び楔プリズムＰＲに入射する。レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、楔プリズムＰＲで再び偏向方向と光路長が波長ごとに異なったものとなって分散した後、楔プリズムＰＲから射出する。

楔プリズムＰＲを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、再びホログラム感光材料ＨＫに入射する。そして、第１光学系Ｌ１から感材表面Ｓ１に入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、第２光学系Ｌ２で折り返されて感材表面Ｓ２に入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、の重なった領域において干渉縞の露光記録が行われる。このとき再入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、最初に入射したときとは波長ごとに波面が異なる（ＲＧＢの集光点が縦方向ＤＡ，横方向ＤＢ共に異なる）ため、記録されるカラーホログラムの再生波面も各波長ごとに異なることになる。つまり、組み込まれる光学系全体の色収差を補正する機能をホログラム感光材料ＨＫに持たせて、高い色収差補正機能を有するホログラフィック光学素子ＨＥ（図８（Ｃ））を製造することができる。

露光光学装置Ｘ２の第２光学系Ｌ２は、レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの反射を行う凹面反射面ＳＣを含む凹面ミラーＭＣと、ホログラム感光材料ＨＫを照射するＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの波面を波長ごとに相違させる楔プリズムＰＲと、を有している。そしてホログラム感光材料ＨＫと凹面反射面ＳＣとの間に配置されている楔プリズムＰＲは、ＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの偏向方向がそれぞれ異なるように各レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを屈折させることにより、波面を波長ごとに相違させるので（色ズレの配置は波長の大きさ順になる。）、偏向方向の差が横方向ＤＢの色収差補正に対応し、楔プリズムＰＲの分散による波長ごとの光路長差が縦方向ＤＡの色収差補正に対応する。したがって、波長による色ズレ量の調整は、横方向ＤＢについては楔の傾き（偏向度合）、縦方向ＤＡについては楔プリズムＰＲの厚み（光路長）をパラメーターとして行うことができる。なお、各波長の集光点である像面ＩＭの位置は、楔プリズムＰＲが無い場合の像面ＩＭ０の位置からシフトする。

第３の実施の形態に係る露光光学装置Ｘ３（図３）において、ホログラム感光材料ＨＫを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、第２光学系Ｌ２内の回折光学素子ＤＯに入射する。回折光学素子ＤＯは、凹面ミラーＭＣ側の面に１次元ブレーズ形状の回折面ＳＤを有する分光用の表面レリーフ型・透過型の回折光学素子であり（図３の紙面に対して垂直方向が横方向ＤＢの集光点差を得るための１次元方向となる。）、回折作用によりレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの波面を波長ごとに相違させる。その結果、回折光学素子ＤＯを通過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは偏向方向と光路長が波長ごとに異なったものとなって分散する。回折光学素子ＤＯを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、凹面ミラーＭＣの凹面反射面ＳＣで反射されて集光状態となり、再び回折光学素子ＤＯに入射する。レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、回折光学素子ＤＯで再び偏向方向と光路長が波長ごとに異なったものとなって分散した後、回折光学素子ＤＯから射出する。なお、回折面ＳＤは回折光学素子ＤＯのホログラム感光材料ＨＫ側の面に設けてもよく、また、回折光学素子ＤＯの形状は平行平板形状に限らず楔プリズム形状でもよい。

回折光学素子ＤＯを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、再びホログラム感光材料ＨＫに入射する。そして、第１光学系Ｌ１から感材表面Ｓ１に入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、第２光学系Ｌ２で折り返されて感材表面Ｓ２に入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、の重なった領域において干渉縞の露光記録が行われる。このとき再入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、最初に入射したときとは波長ごとに波面が異なる（ＲＧＢの集光点が縦方向ＤＡ，横方向ＤＢ共に異なる）ため、記録されるカラーホログラムの再生波面も各波長ごとに異なることになる。つまり、組み込まれる光学系全体の色収差を補正する機能をホログラム感光材料ＨＫに持たせて、高い色収差補正機能を有するホログラフィック光学素子ＨＥ（図８（Ｃ））を製造することができる。

露光光学装置Ｘ３の第２光学系Ｌ２は、レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの反射を行う凹面反射面ＳＣを含む凹面ミラーＭＣと、ホログラム感光材料ＨＫを照射するＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの波面を波長ごとに相違させる回折光学素子ＤＯと、を有している。そしてホログラム感光材料ＨＫと凹面反射面ＳＣとの間に配置されている回折光学素子ＤＯは、ＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの偏向方向がそれぞれ異なるように各レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを回折させることにより、波面を波長ごとに相違させるので（色ズレの配置は波長の大きさ順になる。）、偏向方向の差が横方向ＤＢの色収差補正に対応し、回折光学素子ＤＯの分散による波長ごとの光路長差が縦方向ＤＡの色収差補正に対応する。したがって、波長による色ズレ量の調整は、横方向ＤＢについては回折パワー（偏向度合）、縦方向ＤＡについては回折光学素子ＤＯの厚み（光路長）をパラメーターとして行うことができる。回折光学素子ＤＯの分散は大きいので、より大きな偏向差を与えることが可能となり、その結果、第２光学系Ｌ２の配置の自由度が向上して効果的な薄型化が可能となる。なお、各波長の集光点である像面ＩＭの位置は、回折光学素子ＤＯが無い場合の像面ＩＭ０の位置からシフトする。

第４の実施の形態に係る露光光学装置Ｘ４（図４）において、ホログラム感光材料ＨＫを透過したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、第２光学系Ｌ２を構成しているダイクロイック積層ミラーＭＤに入射する。ダイクロイック積層ミラーＭＤは、曲面形状のダイクロイック反射面としてＲ反射面ＳＲ，Ｇ反射面ＳＧ及びＢ反射面ＳＢを有する分光用の反射光学素子であり、波長選択的な反射作用によりレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの波面を波長ごとに相違させる。その結果、レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは焦点位置が波長ごとに異なったものとなって、凹面反射面ＳＣでの反射により集光状態となって射出する。このとき、Ｒ反射面ＳＲではＲのレーザー光束ＫＲのみ反射し、Ｇ反射面ＳＧではＧのレーザー光束ＫＧのみ反射し、Ｂ反射面ＳＢではＢのレーザー光束ＫＢのみ反射する。

ダイクロイック積層ミラーＭＤで反射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、再びホログラム感光材料ＨＫに入射する。そして、第１光学系Ｌ１から感材表面Ｓ１に入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、第２光学系Ｌ２で折り返されて感材表面Ｓ２に入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと、の重なった領域において干渉縞の露光記録が行われる。このとき再入射したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、最初に入射したときとは波長ごとに波面が異なる（ＲＧＢの集光点が縦方向ＤＡ，横方向ＤＢ共に異なる）ため、記録されるカラーホログラムの再生波面も各波長ごとに異なることになる。つまり、組み込まれる光学系全体の色収差を補正する機能をホログラム感光材料ＨＫに持たせて、高い色収差補正機能を有するホログラフィック光学素子ＨＥ（図８（Ｃ））を製造することができる。

露光光学装置Ｘ４の第２光学系Ｌ２は、レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの反射を行うとともに、ホログラム感光材料ＨＫを照射するＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの波面を波長ごとに相違させるＲ反射面ＳＲ，Ｇ反射面ＳＧ及びＢ反射面ＳＢを、曲面形状のダイクロイック反射面として有するダイクロイック積層ミラーＭＤからなっている。曲面反射面として特定の波長にそれぞれ反応するダイクロイック反射面ＳＲ，ＳＧ，ＳＢを有することにより反射光学素子と補正用光学素子とが一体化されており、ＲＧＢの３波長のレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの焦点位置がそれぞれ異なるように各レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを反射させることにより、波面を波長ごとに相違させるので、焦点位置の差が横方向ＤＢと縦方向ＤＡの色収差補正に対応する。したがって、波長による色ズレ量の調整は、横方向ＤＢについては各反射面ＳＲ，ＳＧ，ＳＢの傾き（反射角，偏向度合）、縦方向ＤＡについては主には反射面ＳＲ，ＳＧ，ＳＢの曲率と間隔（光路長）をパラメーターとして行うことができる。

露光光学装置Ｘ２，Ｘ３のように、屈折作用や回折作用を利用する補正用光学素子では色ズレの配置は波長の大きさ順（連続的変化）になるのに対し、露光光学装置Ｘ４のダイクロイック積層ミラーＭＤでは、分散が屈折作用や回折作用を利用したものではないため、波長ごとに個別の波面調整が可能である。例えば露光光学装置Ｘ２，Ｘ３では、縦横方向ＤＡ，ＤＢの集光点位置がＲＧＢの順になっているのに対し、露光光学装置Ｘ４では、横方向ＤＢの集光点位置がＲＢＧの順、縦方向ＤＡの集光点位置がＢＲＧの順になっている。このようにＲＧＢの集光位置に対する波長順の制約を外して縦横方向ＤＡ，ＤＢとも各波長個別の完全に独立した自由な波面調整制御が可能となるので、高い自由度の色収差補正が可能である。

また露光光学装置Ｘ４のように、ＲＧＢの３波長のダイクロイック反射面ＳＲ，ＳＧ，ＳＢでの反射が裏面反射であることが好ましい。裏面反射にすると硝種ブロック内を光束が通過することにより波長に対する光路長差が発生し、これを調整することで縦方向ＤＡの色収差補正に対応することができる。つまり、裏面反射を使うと、楔プリズムＰＲ（図２）と同じ作用を１つのミラーブロック（露光光学装置Ｘ４ではダイクロイック積層ミラーＭＤ）で達成することができる。

図９（Ａ），図９（Ｂ）に、第５，第６の実施の形態に係る露光光学装置Ｘ５，Ｘ６の概略断面構造をそれぞれ模式的に示す。露光光学装置Ｘ５，Ｘ６は、上述した露光光学装置Ｘ１〜Ｘ４をタイリング用に改良した例であり、複数のホログラフィック光学素子ＨＥに対応する複数の領域（領域の境界を点線で示す。）を有する１枚のシート状のホログラム感光材料ＨＫに対し、干渉縞の露光記録を行うものである。露光記録等が施された１枚のシート状のホログラム感光材料ＨＫを、前記領域の境界（図９中の点線）で切断すれば、複数のホログラフィック光学素子ＨＥ（図８等）が得られる。図９（Ａ），図９（Ｂ）はいずれも、ホログラム感光材料ＨＫ以外はＤＸ方向から見た状態を示しており、ホログラム感光材料ＨＫに関しては、各領域の形状が長方形であることを分かり易くするために、ＤＺ方向から見た状態を示している。

図９（Ａ）に示す露光光学装置Ｘ５では、１つの光源部ＬＳから射出したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢが、１つの第１光学系Ｌ１を通ってホログラム感光材料ＨＫへ入射する。このとき、第１光学系Ｌ１からホログラム感光材料ＨＫへ入射するレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、ＲＧＢの各波長１本ずつの１セットからなる略平行光束（つまり、波長ごとに前記複数の領域を覆う略平行光束）である。第２光学系Ｌ２はホログラム感光材料ＨＫの表面Ｓ１，Ｓ２に沿ってＤＹ方向に複数配置されており、第１光学系Ｌ１から射出したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと複数の第２光学系Ｌ２から射出したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢとをホログラム感光材料ＨＫに同時に入射させることにより、複数のホログラフィック光学素子ＨＥに対応する露光記録が同時に行われる。このようにタイリングされた露光光学装置Ｘ５を用いることにより、ホログラフィック光学素子ＨＥを多数個同時に作製することができる。

図９（Ｂ）に示す露光光学装置Ｘ６では、ホログラム感光材料ＨＫの表面Ｓ１，Ｓ２に沿ってＤＹ方向に、第１，第２光学系Ｌ１，Ｌ２が複数配置されている。複数の光源部ＬＳから射出したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢが、複数の第１光学系Ｌ１を通ってホログラム感光材料ＨＫへ入射する。このとき、複数の第１光学系Ｌ１からホログラム感光材料ＨＫへ入射するレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢは、ＲＧＢの各波長１本ずつの複数セットからなる略平行光束（つまり、波長ごとに前記複数の領域に対応する複数の略平行光束）である。複数の第１光学系Ｌ１から射出したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢと複数の第２光学系Ｌ２から射出したレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢとをホログラム感光材料ＨＫに同時に入射させることにより、複数のホログラフィック光学素子ＨＥに対応する露光記録が同時に行われる。このようにタイリングされた露光光学装置Ｘ６を用いることにより、ホログラフィック光学素子ＨＥを多数個同時に作製することができる。また、第１光学系Ｌ１の射出光に自由度を与えることができるため、多様なホログラフィック光学素子ＨＥを多数個同時に作製することも可能である。

露光光学装置Ｘ５，Ｘ６では、ホログラム感光材料ＨＫに有する複数の領域がいずれも長方形であり、その短辺方向であるＤＹ方向に沿って第２光学系Ｌ２が複数並んで配置されている。このように第２光学系Ｌ２を短辺方向（ＤＹ方向）に複数並べて配置すると、ホログラム感光材料ＨＫの面積を有効に使うことができるため、効果的なタイリングが可能となる。なかでも露光光学装置Ｘ１〜Ｘ４のように、第１光学系Ｌ１からホログラム感光材料ＨＫへレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢが垂直又は略垂直に入射する場合には、より効果的なタイリングが可能となる。また、２次元タイリングの場合には、長辺方向（ＤＸ方向）よりも短辺方向（ＤＹ方向）にタイリング数を多くするのが好ましい。

露光光学装置Ｘ５，Ｘ６を露光光学装置Ｘ５，Ｘ６のようなタイリング用に改良すると、第１光学系Ｌ１からホログラム感光材料ＨＫへレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢが斜めに入射し、その傾斜方向（偏心方向）に対して垂直方向（ＤＹ方向）に第２光学系Ｌ２が複数並んで配置されたものとなる。このように第２光学系Ｌ２をホログラム感光材料ＨＫに対するレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの傾斜方向（偏心方向）に対して垂直方向（ＤＹ方向）に複数並べて配置すると、ホログラム感光材料ＨＫの面積を有効に使うことができ、また、斜入射するレーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの傾斜方向が光学セットの長手に位置しやすくなるため、効果的なタイリングが可能となる。また、２次元タイリングの場合には、レーザー光束ＫＲ，ＫＧ，ＫＢの傾斜方向（偏心方向）に対して垂直方向（ＤＹ方向）にタイリング数を多くするのが好ましい。

Ｘ１〜Ｘ６ 露光光学装置
ＬＳ 光源部（レーザー光源）
Ｌ１ 第１光学系
ＬＣ コンバイナー
ＬＥ エキスパンダー
ＨＫ ホログラム感光材料
ＦＫ 干渉縞
Ｌ２ 第２光学系
ＰＲ 楔プリズム（補正用光学素子）
ＭＣ 凹面ミラー（反射光学素子）
ＳＣ 凹面反射面（曲面反射面）
ＤＯ 回折光学素子（補正用光学素子）
ＳＤ 回折面
ＭＤ ダイクロイック積層ミラー（反射光学素子，補正用光学素子）
ＳＲ Ｒ反射面（曲面反射面，ダイクロイック反射面）
ＳＧ Ｇ反射面（曲面反射面，ダイクロイック反射面）
ＳＢ Ｂ反射面（曲面反射面，ダイクロイック反射面）
ＭＲ 平面ミラー
ＫＲ，ＫＧ，ＫＢ レーザー光束
ＨＥ ホログラフィック光学素子
ＦＥ ホログラム干渉縞
Ｓ１，Ｓ２ 感材表面
Ｒ１ 物体光
Ｒ２ 参照光
Ｃ１ 照明光
Ｃ２ 再生光
Ｋ１ 光束
Ｐ１ 楔プリズム
ＩＭ０，ＩＭ 像面

Claims (9)

1. 複数の波長に回折効率のピークを有するホログラフィック光学素子の製造において、ホログラム感光材料に対して複数の波長のレーザー光束を照射することにより干渉縞の露光記録を行う製造方法であって、
   前記ホログラム感光材料の一方の表面に対して前記複数の波長のレーザー光束を照射するとともに、その照射によって前記ホログラム感光材料を透過したレーザー光束を反射させてホログラム感光材料へ再入射させ、
   前記ホログラム感光材料の一方の表面に対する前記複数の波長のレーザー光束の入射角度を波長ごとに相違させることにより、ホログラム再生の回折波長を波長ごとに個別に調整することを特徴とする製造方法。
2. 前記干渉縞の露光記録を露光光学装置を用いて行い、その露光光学装置が、
   前記複数の波長に対応した発光波長の複数のレーザー光源を有する光源部と、
   前記光源部から射出した前記複数の波長のレーザー光束を、前記ホログラム感光材料の一方の表面に対して照射する第１光学系と、
   前記第１光学系から射出して前記ホログラム感光材料を透過した前記複数の波長のレーザー光束を、反射させてホログラム感光材料へ再入射させることにより、前記ホログラム感光材料の他方の表面に対して照射する第２光学系と、を有し、
   前記第１光学系が、前記複数の波長のレーザー光束を重畳するコンバイナーと、そのコンバイナーで重畳されたレーザー光束の径を拡大するエキスパンダーと、を有し、
   前記第２光学系が、前記レーザー光束の反射を行う反射面を有し、
   前記第１光学系が、前記ホログラム感光材料の一方の表面に対する前記複数の波長のレーザー光束の入射角度を波長ごとに相違させることにより、ホログラム再生の回折波長を波長ごとに個別に調整することを特徴とする請求項１記載の製造方法。
3. 前記第２光学系が、前記反射面として曲面反射面を含む反射光学素子を有することを特徴とする請求項２記載の製造方法。
4. 前記第２光学系が、前記ホログラム感光材料へ再入射する前記複数の波長のレーザー光束の波面を波長ごとに相違させる補正用光学素子を有することを特徴とする請求項２又は３記載の製造方法。
5. 前記補正用光学素子が、前記ホログラム感光材料と前記曲面反射面との間に配置され、前記複数の波長のレーザー光束の偏向方向がそれぞれ異なるように各レーザー光束を透過させることにより、前記波面を波長ごとに相違させる透過光学素子であることを特徴とする請求項４記載の製造方法。
6. 前記補正用光学素子が、前記複数の波長のレーザー光束の偏向方向がそれぞれ異なるように各レーザー光束を回折させることにより、前記波面を波長ごとに相違させる回折光学素子であることを特徴とする請求項４記載の製造方法。
7. 前記補正用光学素子が、前記曲面反射面として特定の波長に反応する複数のダイクロイック反射面を有することにより前記反射光学素子と一体化されており、前記複数の波長のレーザー光束の反射波面がそれぞれ異なるように各レーザー光束を反射させることにより、前記波面を波長ごとに相違させるダイクロイック積層ミラーであることを特徴とする請求項４記載の製造方法。
8. 前記複数のダイクロイック反射面での反射が裏面反射であることを特徴とする請求項７記載の製造方法。
9. 複数の波長に回折効率のピークを有するホログラフィック光学素子の製造において、ホログラム感光材料に対して複数の波長のレーザー光束を照射することにより干渉縞の露光記録を行う露光光学装置であって、
   前記複数の波長に対応した発光波長の複数のレーザー光源を有する光源部と、
   前記光源部から射出した前記複数の波長のレーザー光束を、前記ホログラム感光材料の一方の表面に対して照射する第１光学系と、
   前記第１光学系から射出して前記ホログラム感光材料を透過した前記複数の波長のレーザー光束を、反射させてホログラム感光材料へ再入射させることにより、前記ホログラム感光材料の他方の表面に対して照射する第２光学系と、を有し、
   前記第１光学系が、前記複数の波長のレーザー光束を重畳するコンバイナーと、そのコンバイナーで重畳されたレーザー光束の径を拡大するエキスパンダーと、を有し、
   前記第２光学系が、前記レーザー光束の反射を行う反射面を有し、
   前記第１光学系が、ホログラム再生の回折波長を波長ごとに個別に調整するために、前記ホログラム感光材料の一方の表面に対する前記複数の波長のレーザー光束の入射角度を波長ごとに相違させることを特徴とする露光光学装置。

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