JP2768549B2 - ホログラムの製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ホログラムによってレーザ光を偏向し、こ
のレーザ光によって対象物を走査し、この対象物からの
反射光を再びホログラムを通して受光し、対象物に設け
られた情報を読み取るホログラム式読み取り装置に用い
るホログラムの製造装置に関するもので、特に多焦点、
入射角の高効率ホログラムの製造装置に言及する。

〔従来の技術〕

従来、このような分野の技術としては、特開昭63−15
0777号公報に開示されているものがあった。第10図は、
従来のホログラフ走査装置を示す図である。本図の構成
を説明する。

本図の光学装置はある距離のところで偏向されたビー
ムを収束するファセット116と、複数のファセット116か
らなる回転式デイスク110と、レーザビームを形成する
レーザ光学系118と、レーザ光120を反射するミラー122
と、ファセット116で偏向された走査ビームで読み取ら
れるバーコードラベル126と、バーコードラベル126から
反射された光が走査ビーム124の光路に沿って光路130を
経て達するレンズ132と、該レンズ132によって集束され
た光を検出する検出器134と、検出光を処理する処理回
路140とを含み、焦点距離の異なる複数のホログラムか
らなるファセット116を同一の円板上に分割して設けら
れ全体としての読み取り深度を広範囲にするものとして
知られている。ここで用いられているファセットからな
るホログラムは焦点距離の異なる複数のファセットを透
明なデイスクセットでサンドイッチしホログラムデイス
クを形成している。

かかる光学装置はバーコード読み取り装置としてスー
パーマーケット等において使用されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら従来技術よりなるホログラムデイスクを
製造するには複数のホログラムを別々に製造し、別々に
製造されたホログラムをデイスク上に接着固定する製作
工程を経るため、構成が複雑になり、作業工数がかかり
大型化となり、ホログラムデイスクにアンバランスが発
生しやすくなり製作工程が複雑となり生産性が悪いとい
う問題があった。

また他の方法としては多焦点をそれぞれの光学系を用
いて複数回の露光を行なうことによって得る製造方法も
あるが、露光に要する時間が長くなるという問題があっ
た。

したがって本発明は上記問題点に鑑みて多焦点および
多回折角を持つ高効率のホログラムを一枚のデイスクに
短時間に同時露光可能なホログラムの製造装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第1A図は本発明の第１の原理構成を示す図である。本
発明は前記問題点を解決するためにホログラムの製造装
置において参照光・物体光分割部３と、複数物体光形成
部４と、複数参照光形成部５とを有する。参照光・物体
光分割部３はレーザ光を少なくとも一つの参照光と複数
の物体光とに分割する。

複数物体光形成部４は、前記ホログラム２の異なる領
域を、異なる焦点距離および入射角で露光する物体光を
形成する。

複数参照光形成部５は前記ホログラム２の各領域を、
該ホログラム２の面の法線と一定の角度で前記物体光に
重ねて露光する参照光を形成する。

第1B図は本発明の第２の原理構成を示す図である。さ
らに本発明の前記複数参照光形成部５は、レーザ光を偏
向する多焦点および多回折角が記録されかつ複写用ホロ
グラムが密着されたマスタ用ホログラムに前記参照光を
露光する。

〔作 用〕

第1A図において本発明のホログラム製造装置によれ
ば、レーザ光源１からのレーザ光は参照光・物体光分割
部３で少なくとも一つの参照光と複数の物体光に分割さ
れる。該複数の物体光のそれぞれは複数物体光形成部４
によって異なる焦点距離および入射角を形成する位置か
らホログラム２の各領域を露光する。同時に前記参照光
は複数参照光形成部５によってホログラム２の各領域を
該ホログラム２の面の法線と一定の角度で前記焦点光に
重ねて露光して再生時には記録時と異なる波長のレーザ
光をホログラム２に垂直に入射して最大回折光が得られ
るようにホログラムの各領域について参照光の補正角を
確保したので多焦点および多回折角を有するホログラム
の製造が容易に行えるようになった。

さらに第1B図において本発明のホログラム製造装置に
よれば前記複数参照光形成部５によってレーザ光を偏向
する多焦点および多回折角が記録されかつ複写用ホログ
ラムが密着されたマスタ用ホログラムに前記参照光が露
光されマスタ用ホログラムと同一の複写物の大量製造が
可能になる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について図面を参照して詳細に説
明する。第２図は本発明の第１の実施例に係るホログラ
ム製造装置を示す図である。本図の構成を説明する。本
図のホログラムの製造装置を構成する光学系はAr−レー
ザ11およびシャッタ12からなるレーザ光源１と、高効率
の多焦点・多回折角の干渉縞を記録することを目的とす
るホログラム２と、該レーザ光源を参照光と複数の焦点
光に分割するためのハーフミラー31,32およびミラー33
からなる参照光・物体光分割部３とを含む。ここで該参
照光・物体光分割部３はレーザ光101を参照光103、物体
光102および104に分割しているが、物体光については説
明の簡単のために２本のレーザ光で示すだけであり、実
際にはホログラム２の領域数に対応して分割される。さ
らに本図の光学系はホログラム乾板面でのレーザ光のパ
ワー比の調整に用いられるNDフィルタ41と、該NDフィル
タ41からのレーザ光を反射してホログラム２の面の法線
とのなす角度例えばθ₁,θ_２で入射せしめられるミラー
42と、ミラー42からのレーザ光が通過するピンホール43
と、ピンホール43からのレーザ光を広げて焦点距離l₁,l
₂の位置を決定するスペイシャルフィルタ44と、広げら
れたレーザ光102aがホログラム２の所定領域以外に照明
されるのを妨げるマスク45とからなり、ホログラム２の
領域数に対応して設けられる複数の物体光形成部４を含
む。

第３図は第２図における複数の物体光形成部の一つに
よるホログラムへの照射を示す図である。本図に示すよ
うにレーザ光102aはホログラム２における分割された一
つの領域に、該領域のみを照射するように形成されたマ
スク45を介して照射される。

さらに第２図の光学系の複数参照光形成部５はハーフ
ミラー32からのレーザ光103を通過させるピンホール51
と、該ピンホール51からのレーザ光を広げるスペイシャ
ルフィルタ52と、広げられたレーザ光を平行光にして、
この平行光103bをホログラム２の面の法線とのなす角θ
_０で入射せしめる凸レンズ53と、ホログラム２の所定領
域に対する平行光を反射するミラー54と、ミラー54によ
り反射された反射光103aをホログラム２の所定領域に向
けてホログラム２の面の法線とのなす角θ_０で入射せし
めるミラー55とを含み複数のセットのミラー54および55
がホログラム２の所定領域に対応して反射光103aを分割
するべく設けられる。

ここでホログラム２乾板は重クロム酸ゼラチンを感光
剤に用いたいわゆるDCG（ダイクロメイテッドゼラチ
ン）乾板であり、この感光剤に干渉縞が記録される。こ
こでホログラム２の記録は一般にDCG乾板の感度が紫外
域で高いためArレーザの波長488nmまたは514nmを用いて
行われる。

次に本実施例の一連の動作を説明する。レーザ光源１
からのレーザ光101は参照光・物体光分割部３で参照光1
03、物体光102および104へ分割される。物体光102およ
び104は複数の物体光形成部４によりホログラム２の複
数の所定領域に所定の焦点距離回折角を形成する位置か
ら照射される。同時に参照光103は複数参照光形成部５
で、ホログラム２の複数の所領域に対して分割され、分
割光はそれぞれホログラム２の面の法線と一定角をなし
て前記物体光に重ねて照射される。このようにしてマス
タ用ホログラムが製造される。

さらにマスタ用ホログラムの再生について説明する。

第４図はArレーザ光によるホログラムの再生を示す図
である。本図では記録時に用いた波長と同じレーザ光で
あるArレーザ光を用いた再生がなされる。ホログラム２
の裏面より記録時の参照光103aおよび103bと同一の方向
に同じ光103a′および103b′を入射すると、それぞれ偏
向された光102a′,104a′はそれぞれのスペイシャルフ
ィルタ44のあった位置に収束し、最大回折効率が得られ
る。

第５図はHe−Neレーザ等によるホログラムの再生を示
す図である。第４図に対し、本図に対し、本図では、Ar
レーザ光波長488mmの青色で記録したホログラム２に波
長633nmのHe−Neレーザまたは波長670nmレーザダイオー
ドの赤色光15が入射するとそれぞれ偏向された光15a,15
bを形成する。ホログラム２の乾板に対し垂直に入射し
た赤色レーザ光15にて最大回折効率が得られている。言
い換えればArレーザでの干渉縞記録時の参照光入射角θ
_０は赤色レーザで再生する時垂直入射で最大効率を得る
ための補正角である。このように補正角を設けるのは、
記録時と再生時とでレーザ波長が異なるのと、各ホログ
ラムの回折角が異なるためである。

したがって、この様にして得られたホログラム２は赤
色レーザにて再生すれば垂直入射にて最大回折効率が得
られるため、このホログラム２で構成されたデイスクを
回転して使用するとき、どの位置にビームが入射してい
ても常に最大回折効率でビームがスキャンされうる。

よって、本発明からなるホログラムの製造方法を用い
れば、一枚のデイスクに同時に多焦点、多回折角ホログ
ラムが記録できるのデイスクのバランスが良く、製作工
程が簡略化される。

第６図は第１の実施例に係る変形を示す図である。本
図で第２図と異なる構成要素は参照光・分割部３と、複
数参照光形成部５である。第１の実施例では物体光102a
および104aに対する参照光103aおよび103bは１つのハー
フミラー32から１つのレンズ系（51,52,53）およびミラ
ー54によって形成されるが、本変形の参照光・分割部３
では２つのハーフミラー32と一方のハーフミラーに続く
ミラー34とが含まれ、参照光103aおよび103bを形成すべ
く分割され、複数参照光形成部５ではそれぞれ２つのピ
ンホール51と、スペイシャルフィルタ52と、凸レンズ53
と、マスク45とを含む点で相違し、これによって形成さ
れた参照光103aおよび103bが物体光104aおよび102aに重
ねてホログラム２へ照射される点では同じである。

第７図は本発明の第２の実施例に係るホログラムの製
造装置を示す図である。

本図の第２の実施例の光学系は、第１の実施例で得ら
れたマスタ用ホログラムを、または他の方法で得られた
ものでもよいが、複写して大量に製造を可能にする光学
系からなる。本図の光学系はArレーザ光11、レーザ光を
しゃ断するシャッタ12およびArレーザ光とシャッタ12間
に設けられた光路変更ミラーからなるレーザ光源１と、
例えば第１の実施例によって製造されたマスタ用ホログ
ラム２と、レーザ光源１からのレーザ光を反射するミラ
ー61、ミラー61からのレーザ光を分割するハーフミラー
62、ハーフミラー62からのレーザ光を反射するミラー6
3、ハーフミラー62からのレーザ光について乾板２の面
でレーザのパワー比の調整に用いられるNDフィルタ65、
該NDフィルタ65およびミラー63からの各レーザ光を通過
させるピンホール65および72、各レーザ光を広げるスペ
イシャルフィルタ66および73、各広がったレーザ光を調
整するマスク67および74、平行光を形成する凸レンズ68
および75、各平行光をホログラム２の面の法線と角度θ
_０で入射するように反射するミラー70および76、各平行
光のうちホログラム２の各領域に照明する以外のものの
照明を妨げるマスク71、さらにマスタ用ホログラム２の
周囲に設けられたマスク77からなる複数参照光形成部５
と、マスタホログラム２の裏面（レーザ光の入射と反対
側）に密着された複写用ホログラム７とを含む。なお説
明の簡単化のため図面中２本の参照光の光学系を示した
が実際にはマスタ用ホログラム２の領域数に対応する光
学系が設けられている。

第８図は第７図のホログラムに入射する参照光を示す
図である。基本的に本図に示すように第１の実施例の光
学系で撮影されたマスタ用ホログラム２および複写用ホ
ログラム７の乾板に入射する参照光103aおよび103bは第
１実施例と同様に乾板に入射する補正角がθ_０で乾板の
各領域にそれぞれ入射すれば何ら問題はない。

マスタホログラム２の特性としては補正角θ_０で乾板
に入射したそれぞれの光の０次光と１次光のパワー比が
複写用ホログラム７の乾板の垂直面で約１対１になるよ
うに記録されている。そして複写用ホログラム７の乾板
はマスタホログラム２と同じ向きにほぼ密着してセット
される。マスタ用ホログラム２に補正角θ₀,θ_０′で入
射した参照光a,bは１部が０次光として、そのまま複写
用ホログラム７の乾板にそれぞれ103a0次光、103b0次光
として入射し、他の１部が１次回折光として記録時のス
ペイシャルフィルタ44の位置の位置からの発散光として
それぞれ103 １次光、103b1次光として複写用ホログラ
ム７の乾板に入射し、マスタ用ホログラム２の０次光と
１次光が干渉して感光面に記録される。よって複写用ホ
ログラム７にはマスタ用ホログラム２の特性がそのまま
密着コピーされる。

したがって本実施例からなる光学系はマスタ用ホログ
ラムを用いた密着コピー法に適用可能なり、コピーされ
たホログラムは全く同一の特性を得る。

以上の第１および第２の実施例では、参照光に平行光
を用いた場合を示したが、これに限られるものではなく
発散光、収束光を用いても同様の効果を得ることができ
る。

また本実施例では重クロム酸ゼラチンを感光剤に用い
た場合について示したが本発明はこれに限られるもので
はなく、記録時の波長と再生時の波長が異なるホログラ
ム全てについて同様の効果を得ることができる。

第９図は本発明の第２の実施例に係る変形例を示す図
である。本図はArレーザ11およひ光路変更ミラー13から
なるレーザ光源１と、前述のマスタ用ホログラム２と、
レーザ光源１のレーザ光を反射するミラー81および82、
反射光を通過させるピンホール83、レーザ光を広げるス
ペイシャルフィルタ84、レーザ光をしゃ断するシャッタ
85と、広がりすぎたレーザ光をしゃ断するマスク86、発
散光を平行光にするレンズ87、平行光を反射するミラー
88、マスタ用ホログラム２の各領域にその面の法線と例
えば65゜で入射せしめる複数のミラー89および90（ハー
フミラーも含む）およびマスタ用ホログラム２の各領域
に入射する平行光が他の領域へ入り込むのを妨げるマス
ク91からなる複数参照光形成部５と、マスタ用ホログラ
ム２に密着された複写用ホログラム７とを含む。

本第２の実施例の変形例は第７図の第２の実施例のも
のと比較して複数参照光形成部５を構成する光学系を簡
単化した有利な点があるが、複写の効果については同一
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ホログラム乾板
の異なる領域に、異なる焦点および入射角を形成する物
体光と、ホログラムの面の法線と一定の角度で入射する
参照光とを重ねて同じ露光可能にした多焦点および多回
折角を有する一枚デイスクのホログラムが短時間に製作
できるようになり、さらに複写用ホログラムが密着され
たマスタ用ホログラムに上記参照光を露光することによ
り、多焦点および多回折角デイスク状ホログラムを大量
に容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第1A図は本発明の第１の原理構成を示す図、 第1B図は本発明の第２の原理構成を示す図、 第２図は本発明の第１の実施例に係るホログラムの製造
装置を示す図、 第３図は第２図における複数の物体光形成部の一つによ
るホログラムへの照明を示す図、 第４図はArレーザ光によるホログラムの再生を示す図、 第５図はHe−Neレーザ等によるホログラムの再生を示す
図、 第６図は本発明の第１の実施例に係る変形を示す図、 第７図は本発明の第２の実施例に係るホログラムの製造
装置を示す図、 第８図は第７図のホログラムに入射する参照光を示す
図、 第９図は本発明の第２の実施例に係る変形例を示す図、 第10図は従来のホログラフ走査装置を示す図である。 図において、 １……レーザ光源、 ２……マスタ用ホログラム、 ３……参照光・物体光分割部、 ４……複数物体光形成部、 ５……複数参照光形成部、 ７……複写用ホログラム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋川 淳 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式 会社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 小池 泰彦 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G06K 7/10

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザ光源（１）からのレーザ光を参照光
   ならびに焦点および回折角を形成するための物体光に分
   割し、該参照光および物体光を重ねて露光して回折格子
   を記録するホログラム（２）の製造装置において、 レーザ光を、少なくとも一つの参照光と複数の物体光と
   に分割する参照光・物体光分割部（３）と、 前記ホログラム（２）の異なる領域を、異なる焦点距離
   および入射角で露光する物体光を形成する複数物体光形
   成部（４）と、 前記ホログラム（２）の各領域を、該ホログラム（２）
   の面の法線と一定の角度で前記物体光に重ねて露光する
   参照光を形成する複数参照光形成部（５）とを備えるこ
   とを特徴とするホログラムの製造装置。
2. 【請求項２】前記複数参照光形成部（５）はレーザ光を
   偏向する多焦点および多回折各が記録されかつ複写用ホ
   ログラムを密着されたマスク用ホログラムに前記参照光
   を露光する請求項１記載のホログラムの製造装置。