JP2904678B2 - 波長選択反射ホログラム - Google Patents
波長選択反射ホログラムInfo
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- JP2904678B2 JP2904678B2 JP5159615A JP15961593A JP2904678B2 JP 2904678 B2 JP2904678 B2 JP 2904678B2 JP 5159615 A JP5159615 A JP 5159615A JP 15961593 A JP15961593 A JP 15961593A JP 2904678 B2 JP2904678 B2 JP 2904678B2
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- Japan
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- hologram
- light
- wavelength
- selective reflection
- light source
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- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バンドパスフィルタ
ー、赤外線反射板、紫外線反射板、ヘッドアップディス
プレイ用コンバイナーなどの所定範囲の波長の光を選択
的に反射する波長選択反射板に関する。
ー、赤外線反射板、紫外線反射板、ヘッドアップディス
プレイ用コンバイナーなどの所定範囲の波長の光を選択
的に反射する波長選択反射板に関する。
【0002】
【従来技術とその問題点】従来、バンドパスフィルタ
ー、ヘッドアップディスプレイ用のコンバイナーなど、
所定の波長の光を選択的に反射するものとして、多重干
渉反射膜あるいは反射型ホログラムを利用したものが知
られているが、前者は例えば赤外域の光を反射させよう
としても可視域の光まで反射してしまうので、性能とし
て不十分であり、また、後者は反射、回折特性は優れて
いるものの、再生の波長域が狭く、それを改善するため
にはホログラムの格子間隔を変化させるための処理をす
る必要があるなど、作製するのに困難であるばかりか、
再生時の波長域が、露光時に用いるレーザーなど、光源
の波長に制約されてしまうなどの問題があった。
ー、ヘッドアップディスプレイ用のコンバイナーなど、
所定の波長の光を選択的に反射するものとして、多重干
渉反射膜あるいは反射型ホログラムを利用したものが知
られているが、前者は例えば赤外域の光を反射させよう
としても可視域の光まで反射してしまうので、性能とし
て不十分であり、また、後者は反射、回折特性は優れて
いるものの、再生の波長域が狭く、それを改善するため
にはホログラムの格子間隔を変化させるための処理をす
る必要があるなど、作製するのに困難であるばかりか、
再生時の波長域が、露光時に用いるレーザーなど、光源
の波長に制約されてしまうなどの問題があった。
【0003】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、露光時に用いる光源の波長は勿論、光源とは
異なる任意の波長の光を透過させることなくほとんど反
射することができる波長選択反射ホログラムを提供する
ことを目的とする。
のであり、露光時に用いる光源の波長は勿論、光源とは
異なる任意の波長の光を透過させることなくほとんど反
射することができる波長選択反射ホログラムを提供する
ことを目的とする。
【0004】
【問題点を解決するための手段】本発明は、反射させよ
うとする波長λB なる光が所定の角度でホログラムに入
射したときに、光の進行方向における空気との界面で全
反射するようなホログラムを2n枚用意して、光源から
波長λB なる光が前記所定の角度で入射したときに回折
するホログラムをH1 、H2 ・・・Hn として、これら
のホログラムとは格子面が逆になるホログラムを
H1 ’、H2 ’・・・Hn ’として、H1 はH1’に対
して、H2 はH2 ’に対して、・・・、HnはHn ’に
対してそれぞれ前記光源側になるように積層したことを
特徴とする。
うとする波長λB なる光が所定の角度でホログラムに入
射したときに、光の進行方向における空気との界面で全
反射するようなホログラムを2n枚用意して、光源から
波長λB なる光が前記所定の角度で入射したときに回折
するホログラムをH1 、H2 ・・・Hn として、これら
のホログラムとは格子面が逆になるホログラムを
H1 ’、H2 ’・・・Hn ’として、H1 はH1’に対
して、H2 はH2 ’に対して、・・・、HnはHn ’に
対してそれぞれ前記光源側になるように積層したことを
特徴とする。
【0005】
【作用】反射させようとする波長λB なる光が所定の角
度でホログラムに入射したときに、光の進行方向におけ
る空気との界面で全反射するような透過型ホログラムを
2n枚用意して、n組のペアになるホログラムのなか
で、反射させようとする波長λB なる光が所定の角度で
入射したときに回折するn枚のホログラムを光源側に、
残りのn枚のホログラムは格子面を逆にして積層するこ
とにより、後述する実施例に示すように露光時の光の波
長λ R が再生時の波長λB とかなりずれていても、ブラ
ッグの条件式により、露光時の回折角とは変わるもの
の、回折してペアになる別のホログラムに入射する。
度でホログラムに入射したときに、光の進行方向におけ
る空気との界面で全反射するような透過型ホログラムを
2n枚用意して、n組のペアになるホログラムのなか
で、反射させようとする波長λB なる光が所定の角度で
入射したときに回折するn枚のホログラムを光源側に、
残りのn枚のホログラムは格子面を逆にして積層するこ
とにより、後述する実施例に示すように露光時の光の波
長λ R が再生時の波長λB とかなりずれていても、ブラ
ッグの条件式により、露光時の回折角とは変わるもの
の、回折してペアになる別のホログラムに入射する。
【0006】別のホログラムでは第1のホログラムと屈
折率が同じで、光源側のホログラムとは格子面の向きを
逆になるように積層しているので、回折条件を満足しな
いので、回折されず、そのまま直進し、空気と別のホロ
グラムの界面まで達するがここで、この光の角度は臨界
角以上であるので、この界面で全反射する。
折率が同じで、光源側のホログラムとは格子面の向きを
逆になるように積層しているので、回折条件を満足しな
いので、回折されず、そのまま直進し、空気と別のホロ
グラムの界面まで達するがここで、この光の角度は臨界
角以上であるので、この界面で全反射する。
【0007】全反射された光は別のホログラムで回折さ
れ、光源側のホログラムに入射し、屈折も回折もせず直
進してこのホログラムと空気との界面に到りほとんどの
光は外部に反射される。
れ、光源側のホログラムに入射し、屈折も回折もせず直
進してこのホログラムと空気との界面に到りほとんどの
光は外部に反射される。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照しながら、本発明を詳細に
説明する。図1は本発明の実施例1、実施例2における
波長選択反射ホログラムの再生時の要部概略図、図2と
図3は本発明を説明するための再生時と露光時の光学系
を示す要部概略図、図4は実施例3における再生時の要
部概略図、図5〜図7はそれぞれ実施例1〜実施例3の
波長選択反射ホログラムの光学特性図である。
説明する。図1は本発明の実施例1、実施例2における
波長選択反射ホログラムの再生時の要部概略図、図2と
図3は本発明を説明するための再生時と露光時の光学系
を示す要部概略図、図4は実施例3における再生時の要
部概略図、図5〜図7はそれぞれ実施例1〜実施例3の
波長選択反射ホログラムの光学特性図である。
【0009】図2に示すように、再生時の回折させよう
とする波長をλ B 、回折格子の傾きをα、入射角を
θ1 、屈折角をθ2 、回折格子への入射角をθB 、ホロ
グラム裏面への入射角をθ3、ホログラムHの屈折率を
nとすると、回折格子への入射角θBは臨界角以上であ
るので、θ3 >sin-1(1/n)なる条件式からθ3
を決定し、θ3 が決定されると、sinθ1 /sinθ
2 =n、θB =θ2 +α、θB =180−(α+θ3 )
なる式からθB とαが決定される。
とする波長をλ B 、回折格子の傾きをα、入射角を
θ1 、屈折角をθ2 、回折格子への入射角をθB 、ホロ
グラム裏面への入射角をθ3、ホログラムHの屈折率を
nとすると、回折格子への入射角θBは臨界角以上であ
るので、θ3 >sin-1(1/n)なる条件式からθ3
を決定し、θ3 が決定されると、sinθ1 /sinθ
2 =n、θB =θ2 +α、θB =180−(α+θ3 )
なる式からθB とαが決定される。
【0010】さらに、ブラッグの回折式λB =2nd・
cosθB から格子の間隔dが決定される。このような
ホログラムを露光するには、図3に示すように波長λR
のレーザー光を用い、2ビーム露光で作製するが、この
ときの入射角をそれぞれθi1、θ i 2 、屈折角をそれぞ
れθi1’、θ i2 ’、感材1の屈折率をn’(≒n)と
すると、ブラッグの回折式λR =2n’d・cos(θ
i1’+α)からθi1’が、α=(θi1’+θ i2 ’)/
2なる関係からθ i2 ’がそれぞれ決定される。
cosθB から格子の間隔dが決定される。このような
ホログラムを露光するには、図3に示すように波長λR
のレーザー光を用い、2ビーム露光で作製するが、この
ときの入射角をそれぞれθi1、θ i 2 、屈折角をそれぞ
れθi1’、θ i2 ’、感材1の屈折率をn’(≒n)と
すると、ブラッグの回折式λR =2n’d・cos(θ
i1’+α)からθi1’が、α=(θi1’+θ i2 ’)/
2なる関係からθ i2 ’がそれぞれ決定される。
【0011】θi1’+θ i2 ’が決定されると、n’=
sinθi1/sinθ i1 ’=sinθi2/sinθ
i2 ’なる関係から入射角θi1、θ i2 が決定される。
これは再生時の波長λB と異なる波長λR で露光できる
ことを示している。
sinθi1/sinθ i1 ’=sinθi2/sinθ
i2 ’なる関係から入射角θi1、θ i2 が決定される。
これは再生時の波長λB と異なる波長λR で露光できる
ことを示している。
【0012】実施例1、実施例2 実施例1として1000nm近傍の光を反射するホログ
ラムを488nmの光で露光する場合、実施例2として
530nm近傍の光を反射するホログラムを488nm
の光で露光する場合について例示する。
ラムを488nmの光で露光する場合、実施例2として
530nm近傍の光を反射するホログラムを488nm
の光で露光する場合について例示する。
【0013】ポリエチレンテレフタレート(PET)な
どのベース(以下、ベースPETと略称する)にペンタ
エリストールトリアクリレート、トリメチロールプロパ
ントリアクリレート、トリエチレングリコールジアクリ
レートなどのビニールモノマーと、メチルメタアクリレ
ートとメタアクリル酸の混合物、セルロースアセテート
サクシアネート、ポリビニールアルコールなどの飽和ポ
リマー、あるいは不飽和ポリエーテル・エステルなどの
不飽和ポリマーとの混合物を主成分として、必要に応
じ、増感材、光重合開始剤などを加えた混合物を塗布
し、レーザー光あるいは紫外線を照射してポリマー化し
たフォトポリマーを感材としてガラスなどの露光用基板
に貼りつけた乾板1に、アルゴンレーザーの光を2分割
し、2方向からのいずれも平行光として照射し、干渉縞
を形成させ、その後通常の方法により現像し、透過型の
ホログラムH1 をそれぞれ2枚作製する。
どのベース(以下、ベースPETと略称する)にペンタ
エリストールトリアクリレート、トリメチロールプロパ
ントリアクリレート、トリエチレングリコールジアクリ
レートなどのビニールモノマーと、メチルメタアクリレ
ートとメタアクリル酸の混合物、セルロースアセテート
サクシアネート、ポリビニールアルコールなどの飽和ポ
リマー、あるいは不飽和ポリエーテル・エステルなどの
不飽和ポリマーとの混合物を主成分として、必要に応
じ、増感材、光重合開始剤などを加えた混合物を塗布
し、レーザー光あるいは紫外線を照射してポリマー化し
たフォトポリマーを感材としてガラスなどの露光用基板
に貼りつけた乾板1に、アルゴンレーザーの光を2分割
し、2方向からのいずれも平行光として照射し、干渉縞
を形成させ、その後通常の方法により現像し、透過型の
ホログラムH1 をそれぞれ2枚作製する。
【0014】この場合に波長488nmのアルゴンレー
ザーを使用して、実施例1は一方の平行光の入射角を4
9.4°、他方の平行光の入射角を74.6°として、
実施例2は一方の平行光の入射角を9.8°、他方の平
行光の入射角を−41.1°として露光する。
ザーを使用して、実施例1は一方の平行光の入射角を4
9.4°、他方の平行光の入射角を74.6°として、
実施例2は一方の平行光の入射角を9.8°、他方の平
行光の入射角を−41.1°として露光する。
【0015】このようにして露光されたホログラムH1
を光源から波長λB なる光が前記所定の角度で入射した
ときに回折するホログラムをH1 として、このホログラ
ムとは格子面が逆になるホログラムH1 ’として、H1
がH1 ’に対して再生用の光源2側になるように積層、
この場合には2枚のホログラムシートの格子面が界面で
逆になるように積層して波長選択反射ホログラム3を得
る。
を光源から波長λB なる光が前記所定の角度で入射した
ときに回折するホログラムをH1 として、このホログラ
ムとは格子面が逆になるホログラムH1 ’として、H1
がH1 ’に対して再生用の光源2側になるように積層、
この場合には2枚のホログラムシートの格子面が界面で
逆になるように積層して波長選択反射ホログラム3を得
る。
【0016】このようにして得られた実施例1の波長選
択反射ホログラム3に再生時の入射角で各波長の光を照
射したときの回折効率を示す光学特性を測定すると図5
に示すようになり、1000nm前後の光がほとんど回
折反射していることがわかり、また実施例2の波長選択
反射ホログラムに入射角における各波長の光で照射した
ときの回折効率を示す光学特性を測定すると図6に示す
ようになり、530nm前後の光がほとんど回折反射し
ていることがわかる。
択反射ホログラム3に再生時の入射角で各波長の光を照
射したときの回折効率を示す光学特性を測定すると図5
に示すようになり、1000nm前後の光がほとんど回
折反射していることがわかり、また実施例2の波長選択
反射ホログラムに入射角における各波長の光で照射した
ときの回折効率を示す光学特性を測定すると図6に示す
ようになり、530nm前後の光がほとんど回折反射し
ていることがわかる。
【0017】実施例3 1200nm〜2000nmの赤外線を反射するホログ
ラムを多重露光する場合について例示する。
ラムを多重露光する場合について例示する。
【0018】実施例1、実施例2と同様の乾板に、まず
3種類のレーザー光源を用意してそれぞれの光を2分割
していずれも平行光として照射し干渉縞を形成、ホログ
ラムH1 を形成する。3種類のレーザーは波長457.
9nmのアルゴンレーザー、、波長476.5nmのア
ルゴンレーザー、488nmのアルゴンレーザーを使用
し、それぞれの入射角を7.2°と56.1°、10.
8°と51°、13.6°と47.4°で多重露光して
ホログラムH1 を2枚作製する。
3種類のレーザー光源を用意してそれぞれの光を2分割
していずれも平行光として照射し干渉縞を形成、ホログ
ラムH1 を形成する。3種類のレーザーは波長457.
9nmのアルゴンレーザー、、波長476.5nmのア
ルゴンレーザー、488nmのアルゴンレーザーを使用
し、それぞれの入射角を7.2°と56.1°、10.
8°と51°、13.6°と47.4°で多重露光して
ホログラムH1 を2枚作製する。
【0019】次いで別の乾板にレーザー光源を用意して
それぞれの光を2分割していずれも平行光として照射し
干渉縞を形成、ホログラムH2 を形成する。3種類のレ
ーザーは波長457.9nmのアルゴンレーザー、波長
514.5nmのアルゴンレーザー、528.7nmの
アルゴンレーザーを使用し、それぞれの入射角を7.2
°と56.1°、10.8°と51°で多重露光してホ
ログラムH2を2枚作製する。
それぞれの光を2分割していずれも平行光として照射し
干渉縞を形成、ホログラムH2 を形成する。3種類のレ
ーザーは波長457.9nmのアルゴンレーザー、波長
514.5nmのアルゴンレーザー、528.7nmの
アルゴンレーザーを使用し、それぞれの入射角を7.2
°と56.1°、10.8°と51°で多重露光してホ
ログラムH2を2枚作製する。
【0020】このようにして露光されたホログラムを図
4に示す順に積層して波長選択反射ホログラム3を得
る。このようにして得られた実施例3の波長選択反射ホ
ログラムに白色光源などの光源3から入射角40°で入
射すると、図4に示すようにホログラムH1 で屈折し、
1300nm、1600nm、1950nmの光は一点
鎖線で示すようにホログラムH1 で回折され、そのまま
直進し、ホログラムH2 ’の裏面で全反射され、その後
ホログラムH1 ’で回折されその後ホログラムH1 まで
直進し、空気中に出射する。
4に示す順に積層して波長選択反射ホログラム3を得
る。このようにして得られた実施例3の波長選択反射ホ
ログラムに白色光源などの光源3から入射角40°で入
射すると、図4に示すようにホログラムH1 で屈折し、
1300nm、1600nm、1950nmの光は一点
鎖線で示すようにホログラムH1 で回折され、そのまま
直進し、ホログラムH2 ’の裏面で全反射され、その後
ホログラムH1 ’で回折されその後ホログラムH1 まで
直進し、空気中に出射する。
【0021】同様に1450nm、1800nmの光は
点線で示すようにホログラムH1 に入射した後直進し、
ホログラムH2 で回折され、そのまま直進し、ホログラ
ムH 2 ’の裏面で全反射され、その後ホログラムH2 ’
で回折されその後ホログラムH1 まで直進し、空気中に
出射する。
点線で示すようにホログラムH1 に入射した後直進し、
ホログラムH2 で回折され、そのまま直進し、ホログラ
ムH 2 ’の裏面で全反射され、その後ホログラムH2 ’
で回折されその後ホログラムH1 まで直進し、空気中に
出射する。
【0022】また、この波長選択反射ホログラム3に再
生時の入射角で各波長の光を照射したときの回折効率を
示す光学特性を測定すると図7に示すようになり、12
00nm〜2000nmの光が効率よく回折反射してい
ることがわかる。
生時の入射角で各波長の光を照射したときの回折効率を
示す光学特性を測定すると図7に示すようになり、12
00nm〜2000nmの光が効率よく回折反射してい
ることがわかる。
【0023】以上、好適な実施例により説明したが、本
発明はこれらに限定されるものではなく、種々の応用が
可能である。実施例ではホログラムの枚数を2×1(n
=1)、2×2(n=2)の場合について説明したが、
nは3以上でもよくこの場合に再生用光源側から見てH
1 、H2 ・・・Hn 、H1 ’、H2 ’・・・Hn ’ある
いはH1 、H1 ’、H2 、H 2 ’・・・Hn 、Hn ’な
どペアになるH1 とH1 ’、H2 とH2 ’・・・Hnと
Hn ’の中でH1 はH1 ’に対して、H2 はH2 ’に対
して、・・・、Hn はHn ’に対してそれぞれ前記光源
側になるような関係を満足すれば順序は問わない。
発明はこれらに限定されるものではなく、種々の応用が
可能である。実施例ではホログラムの枚数を2×1(n
=1)、2×2(n=2)の場合について説明したが、
nは3以上でもよくこの場合に再生用光源側から見てH
1 、H2 ・・・Hn 、H1 ’、H2 ’・・・Hn ’ある
いはH1 、H1 ’、H2 、H 2 ’・・・Hn 、Hn ’な
どペアになるH1 とH1 ’、H2 とH2 ’・・・Hnと
Hn ’の中でH1 はH1 ’に対して、H2 はH2 ’に対
して、・・・、Hn はHn ’に対してそれぞれ前記光源
側になるような関係を満足すれば順序は問わない。
【0024】また、実施例ではホログラムのみを積層し
た例で説明したが、実際に使用するときには薄板ガラ
ス、透明樹脂など各種の透明基板にこの波長選択反射ホ
ログラムを接着して使用することになる場合が多いが、
ホログラムと透明基板の屈折率がほぼ等しいので、同様
の効果がある。
た例で説明したが、実際に使用するときには薄板ガラ
ス、透明樹脂など各種の透明基板にこの波長選択反射ホ
ログラムを接着して使用することになる場合が多いが、
ホログラムと透明基板の屈折率がほぼ等しいので、同様
の効果がある。
【0025】また、露光時に感材に入射した光が屈折さ
れて別の屈折された光と干渉してホログラムが形成され
るが、感材中の光が臨界角を越える条件で干渉縞を形成
する必要がある場合には、傾斜した切り口を有するガラ
スブロックなどを感材に接するように前置して露光すれ
ばよい。
れて別の屈折された光と干渉してホログラムが形成され
るが、感材中の光が臨界角を越える条件で干渉縞を形成
する必要がある場合には、傾斜した切り口を有するガラ
スブロックなどを感材に接するように前置して露光すれ
ばよい。
【0026】感光材については、フォトポリマー以外に
も重クロム酸ゼラチン、ハロゲン化銀感光材、各種のフ
ォトレジストなど適宜選択して用いればよい。
も重クロム酸ゼラチン、ハロゲン化銀感光材、各種のフ
ォトレジストなど適宜選択して用いればよい。
【0027】
【発明の効果】本発明の波長選択反射ホログラムは、2
n枚の特殊な透過型ホログラムを組み合わせて積層する
ことにより、露光時に用いる光源の波長は勿論、光源と
は異なる任意の波長の光を透過させることなくほとんど
反射することができるものであり、各種のフィルター、
ヘッドアップディスプレイ用コンバイナー、赤外線反射
板、紫外線反射板などに応用することができる。
n枚の特殊な透過型ホログラムを組み合わせて積層する
ことにより、露光時に用いる光源の波長は勿論、光源と
は異なる任意の波長の光を透過させることなくほとんど
反射することができるものであり、各種のフィルター、
ヘッドアップディスプレイ用コンバイナー、赤外線反射
板、紫外線反射板などに応用することができる。
【図1】本発明の実施例1、実施例2における波長選択
反射ホログラムの再生時の要部概略図である。
反射ホログラムの再生時の要部概略図である。
【図2】本発明を説明するための再生時の光学系を示す
要部概略図である。
要部概略図である。
【図3】本発明を説明するための露光時の光学系を示す
要部概略図である。
要部概略図である。
【図4】実施例3における再生時の要部概略図である。
【図5】実施例1における波長選択反射ホログラムの光
学特性図である。
学特性図である。
【図6】実施例2における波長選択反射ホログラムの光
学特性図である。
学特性図である。
【図7】実施例3における波長選択反射ホログラムの光
学特性図である。
学特性図である。
【符号の説明】 1 乾板(感材) 2 光源 3 波長選択反射ホログラム H1 、H2 、H1 ’、H2 ’透過型ホログラム
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G02B 5/32 G03H 1/00 - 5/00
Claims (1)
- 【請求項1】反射させようとする波長λB なる光が所定
の角度でホログラムに入射したときに、光の進行方向に
おける空気との界面で全反射するようなホログラムを2
n枚用意して、光源から波長λB なる光が前記所定の角
度で入射したときに回折するホログラムをH1 、H2 ・
・・Hn として、これらのホログラムとは格子面が逆に
なるホログラムをH1 ’、H2 ’・・・Hn ’として、
H1 はH1’に対して、H2 はH2 ’に対して、・・
・、Hn はHn ’に対してそれぞれ前記光源側になるよ
うに積層したことを特徴とする波長選択反射ホログラ
ム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5159615A JP2904678B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 波長選択反射ホログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5159615A JP2904678B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 波長選択反射ホログラム |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0720318A JPH0720318A (ja) | 1995-01-24 |
JP2904678B2 true JP2904678B2 (ja) | 1999-06-14 |
Family
ID=15697589
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5159615A Expired - Lifetime JP2904678B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 波長選択反射ホログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2904678B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4076240B2 (ja) * | 1996-11-06 | 2008-04-16 | 大日本印刷株式会社 | 複合ホログラム |
JP4857650B2 (ja) * | 2005-08-10 | 2012-01-18 | 大日本印刷株式会社 | 光回折シート |
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1993
- 1993-06-29 JP JP5159615A patent/JP2904678B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0720318A (ja) | 1995-01-24 |
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