JP2579944B2 - ホログラム作成方法 - Google Patents

ホログラム作成方法

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JP2579944B2
JP2579944B2 JP62142315A JP14231587A JP2579944B2 JP 2579944 B2 JP2579944 B2 JP 2579944B2 JP 62142315 A JP62142315 A JP 62142315A JP 14231587 A JP14231587 A JP 14231587A JP 2579944 B2 JP2579944 B2 JP 2579944B2
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文雄 山岸
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 ホログラム乾板の感光剤の膜厚を部分的に厚くして不
均一となしホログラムの回折効率を部分的に相違ならし
める。これにより例えば、2本の帯状ホログラムが交差
するホログラム窓において、交差部分とそれ以外の非交
叉周辺部分とでビームの透過・回折に選択性を持たせる
ことが出来、夫々に望ましいブラッグ角マージンを得る
ことが出来る。一般的に、同一のホログラムに対する要
求特性が局所的に異なる場合にそれに応えることが出来
る。
このような不均一膜厚を有するホログラムの作成プロ
セスにおいて、所望のホログラムを記録すべく感光剤を
干渉露光するのに先がけ、膜厚を厚くすべき部分を除き
予め予備露光する。従って感光剤を干渉露光する時には
予備露光済みの部分はそれ以上露光されず干渉縞は形成
されない。その結果、予備露光しなかった部分が結果的
に厚膜となったホログラムが形成される。
〔産業上の利用分野〕
本発明はホログラム、特に基板上に感光剤を塗布した
ホログラム乾板に関する。
ホログラムはバーコードリーダ用レーザスキャナ、プ
リンタ用レーザスキャナ、各種センサ、あるいは光学機
器などに広く用いられている。
〔従来の技術〕
ホログラムは透明な基板(ガラスまたはアクリル基板
等)上に感光剤を塗布したホログラム乾板を用い、これ
に複数個のレーザ光束を照射し、その干渉縞を感光剤に
記録することにより形成される。従来このようなホログ
ラム乾板の感光剤は単層均一構造となっており、従っ
て、作成されたホログラムの特性も面内で均一であっ
た。即ち、同一のホログラム面内でその特性を部分的に
異ならしめるという発想は全くなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
従って、面内で局所的に異なる特性が要求されるよう
な場合には全ての部分における要求特性を満足すること
は出来ず、最大公約数的にあるいはホログラム部分の使
用頻度に応じた優先順位でホログラム作成条件を設計
し、特性上多かれ少なかれ妥協せざるを得なかった。
上記の如く、同一面内で局所的に異なるホログラム特
性(回折効率等)が要求される例として、例えば本願出
願人が先に特願昭61−239903号明細書において開示した
2枚の帯状ホログラムを交差状に積層してなるホログラ
ムスキャナが挙げられる。これは、従来のホログラムス
キャナがホログラムと走査パターンとの間に100mm程度
の空間を必要としていたため装置の薄型化を阻害してい
たという事実に鑑み、間に透明基板を介在せしめて2枚
のホログラムを積層しその空間を無くすことによりホロ
グラムスキャナの薄型化を図ったものである。その特徴
は上下2段に積層されたホログラムの交差部分(中心部
分)で回折された光が互いに他方のホログラムをブラッ
グ角条件を外して透過するようにした点にある。つま
り、交差部分、即ち中心部分は入射角度の選択性が高い
(入射角度マージンが狭い)ことが要求され、他方、非
交差部分、即ち周辺部分は入射角度が多少ずれても高い
効率が得られるよう入射角度マージンが広いことが望ま
しい。
以下、第4図〜第7図を参照して上記の先行特許出願
に開示したホログラムスキャナについて簡単に説明す
る。尚、これは本願発明で前提としている、同一面内で
ホログラム特性を局所的に異ならせることがどのような
場合に必要となるのかということの単なる一例に過ぎ
ず、本発明はそのようなホログラムスキャナそのものの
構造に向けられるものではないので要点のみを簡単に説
明するに留める。
第4,5図に示されるホログラム窓は対角線状に交差す
る2枚の帯状の第1、第2ホログラム1、2を有し、夫
々の透明基板11、12上に形成されている。両ホログラム
1、2はその中心部分で交差している。ホログラム窓は
回転ミラー(図示せず)等により発せられるレーザ走査
光を受け、それを所定の方向に回折し所望の走査パター
ンを形成する機能を有する。その際、中心付近のパター
ン次のような原理で上下のパターンに対応するビームを
選択している。
まず入射角度に対するホログラムの回折効率と透過率
の一般的な特性カーブを示す第6図を参照する。実線で
示す回折効率は所定の入射角(ブラッグ角)Bで最大と
なり、ブラッグ角Bから外れるにつれて効率は低下して
いく。一方、破線で示した透過率は逆にブラッグ角Bで
最小となり、ブラッグ角Bから外れるにつれて大きくな
る。従って、第4、5図において、上方の第2ホログラ
ム2の中心部(交差部)のブラッグ角を走査ビーム
(ロ)に合わせておけば、下方の第1のホログラム1で
回折された走査ビーム(イ)はその入射角がブラッグ角
Bから外れていることから第6図に示す如く大部分がホ
ログラム2を透過する。斯くして、上下に形成されたホ
ログラム1、2は互いに妨害することなく交差した走査
パターンを発生することが出来る。
そのため、ホログラム窓中心付近の交差部分の回折効
率は走査ビーム(ロ)の回折と走査ビーム(イ)と透過
との選択性(分離性)を良くするべく出来るだけ急峻で
ある、即ち、第6図におけるΔθが小さいことが望まし
い。他方、非交差部分においては第4、5図の走査ビー
ム(ハ)のように一本のビームのみが入射するので交差
部におけるが如き透過・回折の選択性を持たせる必要が
ない。この場合には、当然のことながら走査ビーム
(ハ)の入射角度の誤差に対してマージンが大きい方が
望ましく、従って第6図におけるΔθは出来るだけ大き
い方が良い。
以上の如く、ホログラム窓用ホログラムにおいては中
心の交差部分と周辺の非交差部分とでホログラムに対す
る要求特性が異なる。
従来はこのような要求に全く応える術がなかった。
第7図にブラッグ角マージンΔθとホログラムの膜厚
との一般的な関係を示す。第7図から明らかな如く、一
般に膜厚が大きくなるとマージンが低下し、膜厚が薄く
なると反対にマージンが大きくなることが知られてい
る。
そこで、本発明では第7図に示す関係を利用して、ホ
ログラムの膜厚を制御することにより局所的に異なるホ
ログラム特性を実現せんとするものである。
本発明の目的はそのような局所的に膜厚の異なるホロ
グラムを作成する具体的な方法を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明に係るホログラム
作成方法によれば、透明基板上に感光剤を塗布したホロ
グラム乾板に複数個のレーザ光束を照射して干渉露光す
るに際し、それに先がけて感光剤の所定部分のみを予め
局部的に予備露光することを特徴とする。
〔作用〕
感光剤の膜厚が局所的に厚くなった部分は第7図に示
す如くブラッグ角マージンΔθが相対的に小さいので、
この部分を例えば上記ホログラム窓におけるホログラム
の交差部に対応させることにより交差部分のみビーム回
折・透過の選択性を良くすることが出来る。
〔実施例〕
以下、本発明の好ましい実施例に就き、主に第1〜3
図を参照して説明する。
ホログラム乾板は基本的にはガラスあるいはアクリル
等の透明基板31上にホログラム記録用の感光剤33を塗布
することにより形成される。本発明の特徴によれば、感
光剤33の一部、例えば中心部のみ膜厚が大きくなってい
る。従って、大膜厚部分のブラッグ角マージンΔθ(第
6図)はそれ以外の感光剤部分に比して小さくすること
が出来る。
第1図はこのようなホログラム乾板の作成方法の一実
施例を示すものである。
第1図においては感光剤を2層に分けて塗布すること
が特徴である。即ち、まず初めに、基板31上に第1層の
感光剤33が均一に塗布される。次いで、膜厚を厚くした
い部分(図示実施例では中心部)をマスク23で覆って、
インコヒーレント、光源21によりインコヒーレント光束
22を感光剤層33に照射し、露光する。この状態が第1図
(A)に示される。この露光は非干渉露光である。その
結果、ホログラム乾板は同図(B)に示す如く、マスク
23に対応する中心部を除く周辺部33Bのみが露光され、
中心部33Aは未露光のままである。この段階ではまだ現
像処理は行わない。
次いで、マスク23を取り除き、第1層の感光剤33の上
に第2層の感光剤35を均一に塗布する〔同図(C)〕。
感光剤の塗布は例えば公知のスピンコート法により行う
ことが出来る。
その後、第1図(D)に示す如く、通常のホログラム
作成方法に従い、2つのコヒーレント光束、例えば平和
波15と球面波17との2つのレーザ光束を照射し、干渉露
光する。この時、第1層の感光剤33の中心部33Aは未露
光であるので第2層の感光剤35とともに干渉露光される
が、第1層の周辺部33Bはすでに予備露光されているの
でそれ以上露光されることはない。詰まり、ホログラム
乾板はその中心部のみが2層の厚さ分にわたって干渉縞
が記録されるのに対し、周辺部は第2層の厚さに相当す
る1層分のみ干渉縞が記録される。最後に、ホログラム
乾板を現像処理することにより第1層感光剤33の非干渉
露光部、即ち予備露光部(周辺部)は透明膜33B′とな
り、第2層感光剤35の全面及び第1層感光剤33の中心部
にホログラム40が形成される〔同図(E)〕。斯くして
等価的に中心部のみ厚膜のホログラムを作成することが
出来る。
尚、上記の予備露光はレーザ光束等のコヒーレント光
束の一方を用いてもよい。何となれば単一のコヒーレン
ト光束では干渉縞は形成されないからである。
第2図は本発明の第2の実施例を示すもので、同図に
おいては予備露光用光束として紫外線が利用され、基板
31側から入射されることが特徴である。
第2図において、透明基板31上に感光剤33が形成され
ることは第1図と同様である。基板31上には所定部分に
マスク23が付設され、紫外線光源25から紫外線26が基板
31の底面上に照射される。紫外線は透明基板31内及び感
光剤33内で大きく吸収されるため、第2図(A)に26′
で示す如く減衰しながら進行し、感光剤33を非干渉露光
する。従って、基板31の板厚に応じて紫外線26の強度あ
るいは波長を適当に選定することにより、紫外線が感光
剤33の途中で完全に吸収消滅するようにすることが出来
る。詰まり、感光剤33の基板31に近接した方の厚さ部分
(図示実施例で底部)のみ途中まで感光剤が露光する。
詰まり、第2図(B)に示す如く、感光剤33の表面側33
Bは途中まで未露光である。尚、マスク23に対応する感
光剤部分33Aも未露光のままであることは勿論である。
このように予備露光したホログラム乾板を第2図
(C)に示す如く2本またはそれ以上のレーザ交束15、
17により干渉露光すると、未露光部分33A、33Bのみが干
渉露光され、干渉縞が記録される。斯くして、これを現
像処理することにより基板31上には第2図(D)に示す
如く、等価的に中心部33A′のみが厚膜となったホログ
ラム33B′が形成される。
第3図は本発明の更に別の実施例を示す。
第3図に示す実施例はリップマンホログラムを利用し
た点を特徴とする。即ち、第3図(A)に示す如く、透
明基板31上に感光剤33を塗布したホログラム乾板はその
両面に膜厚を厚くすべき部分(図示実施例では中心部)
に対応してマスク23を付して両側からレーザ27が照射さ
れる。
その結果、周知の如く感光剤33にはマスク23により覆
われた中心部分33Aを除き、記録面に略平行に複数本の
干渉縞(リップマン型ホログラム)37Aが未露光層37Bと
交互に記録される。従って、感光剤33の周辺部分(マス
ク23をしていない部分)は全体として膜厚の半分が予め
露光されたことになる。
次いで、第3図(B)に示す如く、マスク23を除去し
た後にこのホログラム乾板に片側からレーザ光束15、17
を照射して本露光を行う。その結果、予備露光時に基板
面に平行に記録された干渉縞37A(露光済み部分)を除
く部分、即ち中心部分33Aと未露光部分37Bには所望の干
渉縞が記録される。斯くして、これを現像処理すること
により第3実施例においても、中心部分に形成されるホ
ログラム38Aは周辺部に形成されるホログラム38B(上記
の未露光層37Bに相当)に対し、等価的に倍の膜厚を有
することになる。
尚、第3図に示す実施例においては、予備露光時にも
干渉縞(リップマンホログラム)が記録されることにな
るので、本露光時とは異なる干渉縞となるように予備露
光条件を設計することが必要である。
〔効果〕
以上に記載した通り、本発明によれば、膜厚が局所的
に異なる感光剤を基板上に塗布したホログラム乾板が得
られ、同一面内でホログラム特性を必要に応じて部分的
に変えることが出来、その用途は極めて多岐にわたる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(E)は本発明に係るホログラム作成方
法の第1実施例を工程順に示す図解図、第2図(A)〜
(D)は本発明の第2実施例に係るホログラム作成方法
を工程順に示す図解図、第3図(A)及び(B)は本発
明の第3実施例を示す図解図、第4図は本発明を適用可
能なホログラム窓の基本構造を示す斜視図、第5図は第
4図に示されるホログラム窓の断面図、第6図は入射角
に対するホログラムの回折効率、透過率の特性線図、第
7図はホログラムの感光剤の膜厚とブラッグ角マージン
との関係を示す線図。 15、17……レーザ光束、 23……マスク、 31……透明基板、33……感光剤。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 文雄 川崎市中原区上小田中1015番地 富士通 株式会社内 (72)発明者 池田 弘之 川崎市中原区上小田中1015番地 富士通 株式会社内 (72)発明者 稲垣 雄史 川崎市中原区上小田中1015番地 富士通 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−29746(JP,A) 特開 昭60−90375(JP,A) 特開 昭61−12265(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基板(31)上に感光剤(33)を塗布し
    たホログラム乾板をそれに複数個のレーザ光束(15,1
    7)を照射して干渉露光するのに際し、それに先がけて
    感光剤の所定部分のみを予め局部的に予備露光すること
    により干渉縞形成部の厚みを局所的に異ならしめること
    を特徴とするホログラム作成方法。
  2. 【請求項2】上記予備露光は所定パターンのマスクをか
    けて行なわれる非干渉露光であることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項に記載のホログラム作成方法。
  3. 【請求項3】非干渉露光した後に感光剤全面に第2層の
    感光剤を塗布し、その後これを複数のレーザ光束により
    干渉露光することを特徴とする特許請求の範囲第2項に
    記載のホログラム作成方法。
  4. 【請求項4】上記非干渉露光は透明基板の所定部分のみ
    にマスクをかけて、該基板側から所定強度の紫外線を照
    射することにより行われることを特徴とする特許請求の
    範囲第2項に記載のホログラム作成方法。
  5. 【請求項5】上記予備露光は乾板の両側からレーザ光束
    を入射することにより感光剤に基板面に略平行な複数本
    の干渉縞を記録するリップマンホログラム露光であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のホログラ
    ム作成方法。
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