JP2666801B2 - ホログラフィックミラーの作成方法 - Google Patents

ホログラフィックミラーの作成方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 多層の反射型ホログラムから成るホログラフィックミ
ラーの作成方法に関し、 同一の記録媒体(感光材)を多層に形成することによ
り、実質的に膜厚を大きくし、それにより反射率が高
く、波長選択性に優れたホログラフィックミラーを簡単
に作成する方法を提供することを目的とし、 各ホログラム記録媒体の両側からコヒーレント光を照
射することにより順次多層の反射型ホログラムを作成す
るに際し、第i層(i=2以上の整数)の反射型ホログ
ラムを作成するコヒーレント光の一つとして第1層〜第
(i−1)層の反射型ホログラムの反射光を用いるよう
に構成する。 〔産業上の利用分野〕 本発明は多層の反射型ホログラムから成るホログラフ
ィックミラーの作成方法に関する。 〔従来の技術〕 ホログラム記録媒体の両側からコヒーレント光を照射
し、それを現像処理することによりホログラム乾板の面
と平行な干渉縞を有する、ミラーとしての特性を備えた
反射型ホログラムが作成される。 ところで、反射率が高く、波長選択性に優れたホログ
ラフィックミラーを作成するためには干渉縞を多層に記
録することが肝要であり、そのためには膜厚の厚い(≧
10μm)記録媒体を用いる必要がある。従来の代表的な
記録媒体として重クロム酸ゼラチン(以下、DGと略称す
る)を挙げることができる。しかしDGは耐環境性、特に
耐湿性が弱く、乾板の取扱に特別な配慮が必要であるの
みならずホログラム作成後も何らかの防湿保護対策を施
す必要があり取扱上非常な不便を強いられていた。 そこで従来から、特にホログラフィックミラー(反射
型ホログラム)用の記録媒体として、耐湿度を含めた耐
環境性に優れた高分子化合物であるホトポリマが多用さ
れている。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、一方で、ホトポリマはDGに比較して厚
い膜厚を得ることが困難であるという欠点がある。これ
は、ホトポリマには予め光を吸収するための色素が添加
されるが、この最終的には不要の色素を現像処理に先立
って除去する際に、膜厚が厚いと膜が基板から剥離した
り膜にひび割れが起きたりするからである。 このようにホトポリマを記録媒体に用いた従来のホロ
グラフィックミラーの場合には、膜厚が制限されるので
高反射率、高波長選択性という要求を十分満足すること
は出来なかった。 本発明の目的は上述の如き問題点を解消し、同一の記
録媒体(感光材)を多層に形成することにより、実質的
に膜厚を大きくし、それにより反射率が高く、波長選択
性に優れたホログラフィックミラーを簡単に作成する方
法を提供することにある。 ここで、多層のホログラムを別々に作成してそれを同
一の基板に積層したのでは一般に各ホログラムでの反射
光の位相を整合させることはできないということに留意
すべきである。各ホログラムでの反射光の位相が揃わな
いと、例えば、光の波動曲線(例えば、サインカーブ)
が打ち消しあったりあるいは減衰したりするなどの不都
合が生じ、ホログラフィックミラーとして十分な機能を
果たせなくなる。 そのため、各ホログラムでの反射光の位相を揃えるこ
との出来る多層ホログラムの作成方法を解決することが
課題となる。 〔問題点を解決するための手段〕 そこで、上記の目的を達成するために、本発明によれ
ば、各ホログラム記録媒体の両側からコヒーレント光を
照射することにより順次多層の反射型ホログラムを作成
するに際し、第i層(i=2以上の整数)の反射型ホロ
グラムを作成するコヒーレント光の一つとして第1層〜
第(i−1)層の反射型ホログラムの反射光を用いるこ
とを特徴とする。 例えば2層の反射型ホログラムを作成する場合に、ホ
ログラム乾板の両面に反射型ホログラムを作成する方法
とホログラム乾板の一面に反射型ホログラムを積層する
方法とが考えられる。 ホログラム乾板の両面に反射型ホログラムを作成する
場合には、ホログラム乾板の片面に第1のホログラム記
録媒体を塗布してその両側からコヒーレント光を照射す
ることにより第1の反射型ホログラムを作成し、次い
で、ホログラム乾板の他面に第2のホログラム記録媒体
を塗布して第2ホログラム記録媒体側からコヒーレント
光を照射することにより第2ホログラム記録媒体に上記
入射コヒーレント光と第2ホログラム記録媒体を透過し
て第1反射型ホログラムにより反射された反射光とによ
り反射型ホログラムを作成する。 必要に応じて、第1反射型ホログラムの作成後にその
表面を保護膜で覆うことが出来る。 また、ホログラム乾板の片面に反射型ホログラムを積
層する場合には、上述と同様の方法でホログラム乾板の
片面に第1の反射型ホログラムを作成した後に、この第
1反射型ホログラム上に保護膜を形成し、さらに第2の
ホログラム記録媒体を塗布して第2ホログラム記録媒体
側からコヒーレント光を照射することにより第2ホログ
ラム記録媒体に上記入射コヒーレント光と第2ホログラ
ム記録媒体を透過して第1反射型ホログラムにより反射
された反射光とにより反射型ホログラムを作成する。 〔作用〕 ホログラム乾板の片面あるいは両面に多層の反射型ホ
ログラムが形成され、しかも第2番目以降のホログラム
は順次その前に作成したホログラムの反射光を干渉光の
一つとして利用して作成するものであるから反射率位相
は完全に整合し、全体として実質的に膜厚の大きな反射
型ホログラムを作成したのと等価である。にも拘わら
ず、各反射型ホログラムに着目した場合には個々の厚さ
自体は従来と同様、即ち厚くなってはいないので、記録
媒体としてホトポリマを用いた場合にも冒頭にのべた如
き問題は生じない。 〔実施例〕 以下、本発明の好ましい実施例につき図面を参照して
詳細に説明する。 第2図は本発明の一実施例に係るホログラフィックミ
ラー11の基本構造を示すもので、ホログラム乾板(透明
基板)13の両面に反射型ホログラム15、17が形成されて
いる。従って、各反射型ホログラムの厚さ自体を従来と
同様と仮定した場合に端的に言って実質的に反射型ホロ
グラムを2層にしたのと等価である。 第2図に示すホログラフィックミラーの機能について
第3図を参照して説明する。 一枚の反射型ホログラム(ホログラフィックミラー)
の反射率をr、透過率をtとすると一般には、 r+t=1 と考えてよい(正確には1とはならないが説明の簡略化
のためこのように仮定する)。ここで、第2反射型ホロ
グラム17側からホログラフィックミラー11に入射する光
線を考えて見ると、その一部は第2ホログラム17により
反射され、一部は透過し第1反射型ホログラム15に到達
する。そこで再び、一部は第1ホログラム15を透過しま
た一部は反射する。第1ホログラム15からの反射光は一
部が第2ホログラム17を透過して外部に逃げ、他の一部
は第2ホログラム17により再度反射される。入射光線は
このように反射と透過を繰り返し、最終的に反射成分R
と透過成分Tとに分けられる。ここで、反射成分につい
て見てみることにする。入射光の第2ホログラム17によ
る反射率成分をR1、第2ホログラム17を透過し第1ホロ
グラム15により反射されて第2ホログラムから出る反射
成分をR2、以下同様にR3,R4,....Rn(n=1,2,...∞)
とする。 ここで、R1,R2...Rnの位相がそろっていれば、反射光
全体の強度は となる。これを展開すると次式の如くなる。 但し、R1=r,R2=t2r,R3=t2r3,…Rn=t2r2
(n−2)+1と表わされる。 t=1−rを用いて(1)式を整理すると、 を得る。ここに、0≦r≦1であるから、このようなr
に対しては常に2r/(1+r)≧rとなるので反射率は
一枚のホログラフィックミラーの場合より向上すること
が解る。この関係、即ち、基板の両面にホログラフィッ
クミラーを形成した場合の反射率特性を一枚のホログラ
フィックミラーの場合と比較して図示すれば第5図の通
りである。 上述の如く、ホログラフィックミラー15と17を別々に
作成し基板の両面に対向放置しても上述の如くRnの位相
を揃えることは出来ない。そこで本発明によれば第1図
に示す如き方法で作成することによりこの問題を解決し
ている。 第1図において、まず(A)に示す如く、平板状の透
明基板(例えば光学ガラスBK7)13の片面に好ましくは
ホトポリマ(PVCZ系材料)等の第1の記録媒体(感光
材)14が6μm程度の厚さに塗布されこれをホログラム
乾板とする。乾板の両面からコヒーレント光(例えば、
平面波)を垂直に照射して記録媒体14に第1の反射型ホ
ログラム15を作成する。コヒーレント光の干渉により形
成される干渉縞は基板面と平行である。 次いでこれを現像処理した後に、第1図(A)に示す
如く、必要に応じて第1反射型ホログラム15上にシリコ
ン系のハードコート剤31をスピンコーティングし保護膜
を形成する。この保護膜31は後述の如く、基板13の他面
に第2の反射型ホログラム17を形成する際に第1ホログ
ラム15側を真空吸着により保持することになるのでその
際に保持部材が第1ホログラム15に直接接触するのを防
止するためのものである。 次ぎに、同図(C)に示す如く、基板13の他面に第1
記録媒体と同一の第2の記録媒体16を同様に塗布し、第
2記録媒体16側からコヒーレント光(平面波)を垂直に
照射する。この場合、干渉すべき他方のコヒーレント光
は第2記録媒体16を透過し第1ホログラム15により反射
される反射光により得られる。その結果、第2の反射型
ホログラム(ホログラフィックミラー)17が形成され
る。その干渉縞も第1ホログラム15と同様に基板面に平
行である。最後に、これを現象処理した後に、第1図
(D)に示す如く、必要に応じて第2ホログラム17の外
面にシリコン系のハードコート剤33をスピンコーティン
グし保護膜を形成する。この保護膜33は前述の保護膜31
の如く製造プロセス上必要なものではなく、第2ホログ
ラム17の保護が目的である。尚、保護膜31、33は場合に
よっては省略することも出来る。 斯くして、第2ホログラムと第1ホログラムとは干渉
縞の位相が同一となり、従って反射率特性の位相も実質
上完全に一致する。 尚、記録媒体としてホトポリマを使用する場合には上
述の如く各ホログラムの現象に先立って色素除去が行わ
れるが、ホログラム一層当たりの厚さは従来と同様にひ
び割れ等の不都合が生じない小さな厚さとなっているの
で何ら問題ない。 また、本発明において感光材(記録媒体)としてはホ
トポリマを使用するのが好ましいが、本発明の作成方法
自体はそれ以外の材料にも全く同様に適用し得るもので
ある。 第4図は第1図に示す方法と別の実施例を示すもの
で、第1図(B)工程までは第1図と同様である。第4
図においては、第2記録媒体16を基板13の他面ではなく
第1保護膜31上に積層したことを特徴とする。第1保護
膜31が無い場合には第2記録媒体16は第1ホログラム15
上に直接積層されることになる。この場合にも、コヒー
レント光は第2記録媒体側から垂直に照射される。即
ち、方向としては第1図(C)とは逆になっているが、
第2記録媒体側からという意味では同一である。その結
果、入射光は第2記録媒体16(及び第1保護膜31)を透
過して第1ホログラム15により反射された反射光と干渉
し、第2反射型ホログラム17を作成する。その後、必要
に応じて、第1図(D)の場合と同様の理由により第2
ホログラム17の外面に第2の保護膜33(第4図には図示
せず)を施すことが出来る。 以上のプロセスを順次繰り返すことにより基板の片面
あるいは両面に多層(n層)のホログラフィックミラー
を簡単に作成することが出来る。 〔発明の効果〕 以上に記載した通り、本発明によれば多層のホログラ
フィックミラーを作成するに際し、第2層以下の反射型
ホログラムを作成するコヒーレント光の一方をその前に
形成したホログラムの反射光を用いるようにしたので干
渉縞の位相を揃えた状態で多層の反射型ホログラムを簡
単に作成出来、従って、反射率の高い、波長選択性に優
れたホログラフィックミラーが得られる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明に係るホログラフィックミラーの作成方
法を工程順に示す図、第2図は本発明により得られるホ
ログラフィックミラーの基本構成を示す図、第3図は第
2図のホログラフィックミラーの機能を説明する図、第
4図は本発明の別の実施例を示す図、第5図は本発明に
よる効果を示す2枚構成ホログラフィックミラーの反射
率特性を従来技術との比較において示す線図。 11……ホログラフィックミラー、 13……透明基板、 15……第1反射型ホログラム、 17……第2反射型ホログラム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山岸 康雄 神奈川県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 石塚 剛 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.各ホログラム記録媒体の両側からコヒーレント光を
    照射することにより順次多層の反射型ホログラムを作成
    するに際し、第i層(i=2以上の整数)の反射型ホロ
    グラム(17)を作成するコヒーレント光の一つとして第
    1層〜第(i−1)層の反射型ホログラム(15)の反射
    光を用いることを特徴とするホログラフィックミラーの
    作成方法。 2.基板(13)の片面に第1のホログラム記録媒体(1
    4)を塗布してその両側からコヒーレント光を照射する
    ことにより第1の反射型ホログラム(15)を作成し、次
    いで、基板の他面に第2のホログラム記録媒体(16)を
    塗布して第2ホログラム記録媒体側からコヒーレント光
    を照射することにより第2ホログラム記録媒体に上記入
    射コヒーレント光と第2ホログラム記録媒体を透過して
    第1反射型ホログラムにより反射される反射光とにより
    第2の反射型ホログラム(17)を作成することを特徴と
    するホログラフィックミラーの作成方法。 3.基板(13)の片面に第1のホログラム記録媒体(1
    4)を塗布してその両側からコヒーレント光を照射する
    ことにより第1の反射型ホログラム(15)を作成し、そ
    の後該第1反射型ホログラム上に保護膜を形成し、次い
    で、基板の他面に第2のホログラム記録媒体(16)を塗
    布して第2ホログラム記録媒体側からコヒーレント光を
    照射することにより第2ホログラム記録媒体に上記入射
    コヒーレント光と第2ホログラム記録媒体を透過して第
    1反射型ホログラムにより反射される反射光とにより第
    2の反射型ホログラム(17)を作成することを特徴とす
    るホログラフィックミラーの作成方法。 4.基板(13)の片面に第1のホログラム記録媒体(1
    4)を塗布してその両側からコヒーレント光を照射する
    ことにより第1の反射型ホログラム(15)を作成し、次
    いでこうして作成した第1反射型ホログラム上に第2の
    ホログラム記録媒体(16)を塗布して第2ホログラム記
    録媒体側からコヒーレント光を照射することにより第2
    ホログラム記録媒体に上記入射コヒーレント光と第2ホ
    ログラム記録媒体を透過して第1反射型ホログラムによ
    り反射される反射光とにより第2の反射型ホログラム
    (17)を作成することを特徴とするホログラフィックミ
    ラーの作成方法。
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