JP3287472B2 - ホログラフィック光学素子の作製方法 - Google Patents
ホログラフィック光学素子の作製方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微細なグレーティング
の集合からなる各種光学素子の製作方法に関し、特に、
感光材料の各局所領域で２本の光束を干渉させることに
より全体として所望の光学特性を得ることができるホロ
グラフィック光学素子の作製方法に関する。
の集合からなる各種光学素子の製作方法に関し、特に、
感光材料の各局所領域で２本の光束を干渉させることに
より全体として所望の光学特性を得ることができるホロ
グラフィック光学素子の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、計算機で干渉縞の形を計算して、
実際の光の干渉を用いずに、ホログラムをプロッター、
ＥＢ（電子ビーム）描画装置、レーザビーム描画装置等
で記録する方法は、コンピュータ・ジェネレイテッド・
ホログラム（ＣＧＨ）として知られている。
実際の光の干渉を用いずに、ホログラムをプロッター、
ＥＢ（電子ビーム）描画装置、レーザビーム描画装置等
で記録する方法は、コンピュータ・ジェネレイテッド・
ホログラム（ＣＧＨ）として知られている。
【０００３】一方、干渉縞が感光材料の厚み方向にも分
布も持って記録される体積ホログラムやリップマンホロ
グラムも公知である。
布も持って記録される体積ホログラムやリップマンホロ
グラムも公知である。
【０００４】さらに、体積型のホログフィック光学素子
としては、集光素子等の外、ヘッドアップディスプレイ
用コンバイナ（「オプトロニクス」（１９８９）Ｎｏ．
２，ｐｐ．１１３〜１１８）、反射型ホログラム又は透
過型ホログラムによるモザイク状カラーフィルタ（特開
平２−８９０８１号）等が知られている。
としては、集光素子等の外、ヘッドアップディスプレイ
用コンバイナ（「オプトロニクス」（１９８９）Ｎｏ．
２，ｐｐ．１１３〜１１８）、反射型ホログラム又は透
過型ホログラムによるモザイク状カラーフィルタ（特開
平２−８９０８１号）等が知られている。
【０００５】ところで、ＣＧＨ及び体積ホログラムに
は、それぞれ下記のような利点がある。 〇ＣＧＨの特徴 ・任意のホログラムが作製できる。 ・正確なホログラムが作製できる。 ・干渉法のように、レーザービームの分布、波長、コヒ
ーレンシー等の光源の制限を受けない。
は、それぞれ下記のような利点がある。 〇ＣＧＨの特徴 ・任意のホログラムが作製できる。 ・正確なホログラムが作製できる。 ・干渉法のように、レーザービームの分布、波長、コヒ
ーレンシー等の光源の制限を受けない。
【０００６】〇体積型ホログラムの特徴 ・理論的に１００％の回折効率が実現できる。 ・波長選択性、入射角選択性があり、これらの機能を用
いた光学素子が実現できる。 ・密着複製によりコピーができる。
いた光学素子が実現できる。 ・密着複製によりコピーができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＣＧＨは、２次元的ホログラムしか作製できず、体積型
ホログラムやリップマンホログラムの作製は不可能であ
った。すなわち、体積型のＣＧＨは存在しえなかった。
そのため、ＣＧＨ及び体積ホログラムの上記したような
利点を合わせ持ったホログラムの作製は不可能であっ
た。特に、ＣＧＨによって体積ホログラムからなるホロ
グラフィック光学素子を作製することはできなかった。
ＣＧＨは、２次元的ホログラムしか作製できず、体積型
ホログラムやリップマンホログラムの作製は不可能であ
った。すなわち、体積型のＣＧＨは存在しえなかった。
そのため、ＣＧＨ及び体積ホログラムの上記したような
利点を合わせ持ったホログラムの作製は不可能であっ
た。特に、ＣＧＨによって体積ホログラムからなるホロ
グラフィック光学素子を作製することはできなかった。
【０００８】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、感光材料の各局所領域で２本
の光束を干渉させることにより、全体として所望の光学
特性のホログラフィック光学素子を作製する方法を提供
することである。
ものであり、その目的は、感光材料の各局所領域で２本
の光束を干渉させることにより、全体として所望の光学
特性のホログラフィック光学素子を作製する方法を提供
することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明のホログラフィック光学素子の作製方法は、同一光源
からの２本の光束を体積ホログラム感光材料中の局所空
間において干渉させて局在する干渉縞を形成し、干渉領
域を感光材料の面内方向と厚み方向へ相対的に移動させ
るとともにその位置に対応して少なくとも前記２本の光
束の入射方向を制御しながら、同様に感光材料中に局在
する干渉縞の形成を繰り返すことにより、感光材料中に
集合的な干渉縞を形成して、全体として所定の光学特性
の体積ホログラムからなる光学素子を作製することを特
徴とする方法である。
明のホログラフィック光学素子の作製方法は、同一光源
からの２本の光束を体積ホログラム感光材料中の局所空
間において干渉させて局在する干渉縞を形成し、干渉領
域を感光材料の面内方向と厚み方向へ相対的に移動させ
るとともにその位置に対応して少なくとも前記２本の光
束の入射方向を制御しながら、同様に感光材料中に局在
する干渉縞の形成を繰り返すことにより、感光材料中に
集合的な干渉縞を形成して、全体として所定の光学特性
の体積ホログラムからなる光学素子を作製することを特
徴とする方法である。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【作用】本発明においては、同一光源からの２本の光束
を体積ホログラム感光材料中の局所空間において干渉さ
せて局在する干渉縞を形成し、干渉領域を感光材料の面
内方向と厚み方向へ相対的に移動させるとともにその位
置に対応して少なくとも前記２本の光束の入射方向を制
御しながら、同様に感光材料中に局在する干渉縞の形成
を繰り返すことにより、感光材料中に集合的な干渉縞を
形成して、全体として所定の光学特性の体積ホログラム
からなる光学素子を作製するので、ＣＧＨ及び体積ホロ
グラムの利点を合わせ持った任意の特性のホログラフィ
ック光学素子を容易に作製することができる。
を体積ホログラム感光材料中の局所空間において干渉さ
せて局在する干渉縞を形成し、干渉領域を感光材料の面
内方向と厚み方向へ相対的に移動させるとともにその位
置に対応して少なくとも前記２本の光束の入射方向を制
御しながら、同様に感光材料中に局在する干渉縞の形成
を繰り返すことにより、感光材料中に集合的な干渉縞を
形成して、全体として所定の光学特性の体積ホログラム
からなる光学素子を作製するので、ＣＧＨ及び体積ホロ
グラムの利点を合わせ持った任意の特性のホログラフィ
ック光学素子を容易に作製することができる。
【００１３】
【実施例】次に、図面を参照にして本発明の実施例につ
いて説明する。まず、本発明に基づくホログラフィック
光学素子の基本的な作製法について説明する。図１に示
すように、同一レーザからの２本のビームＡ、Ｂをそれ
ぞれレンズ３、４を通して集光させ、この２つの集光ビ
ームを基板２上の感光材料１中の局在空間５において干
渉させると、その部分５に空間的な干渉縞が形成され
る。ビームＡ、Ｂの相対角度を変えながら、光学系３、
４若しくは感光材料１あるいはその両方を、局在空間５
を感光材料１内で矢印６のように移動させて、感光材料
１中に予め計算したような干渉縞分布に記録して行く。
この移動は、感光材料１の面の方向の間欠的な移動でも
よく、また、連続的な移動でもよい。なお、干渉縞の領
域５が感光材料１の膜厚よりも小さければ、その膜厚方
向への移動も行う。この場合、移動と同時に２本のレー
ザビームＡ、Ｂの相対角度を変えることにより、干渉縞
のピッチを、また、両者のなす角の中心線と感光材料面
の法線とがなす角度を変えることにより、干渉縞の感光
材料中の角度を変えることができる。
いて説明する。まず、本発明に基づくホログラフィック
光学素子の基本的な作製法について説明する。図１に示
すように、同一レーザからの２本のビームＡ、Ｂをそれ
ぞれレンズ３、４を通して集光させ、この２つの集光ビ
ームを基板２上の感光材料１中の局在空間５において干
渉させると、その部分５に空間的な干渉縞が形成され
る。ビームＡ、Ｂの相対角度を変えながら、光学系３、
４若しくは感光材料１あるいはその両方を、局在空間５
を感光材料１内で矢印６のように移動させて、感光材料
１中に予め計算したような干渉縞分布に記録して行く。
この移動は、感光材料１の面の方向の間欠的な移動でも
よく、また、連続的な移動でもよい。なお、干渉縞の領
域５が感光材料１の膜厚よりも小さければ、その膜厚方
向への移動も行う。この場合、移動と同時に２本のレー
ザビームＡ、Ｂの相対角度を変えることにより、干渉縞
のピッチを、また、両者のなす角の中心線と感光材料面
の法線とがなす角度を変えることにより、干渉縞の感光
材料中の角度を変えることができる。
【００１４】このようにして、レーザビームＡ、Ｂの強
度、レーザビームＡ、Ｂの相対角度、両者のなす角の中
心線と感光材料面の法線とがなす角度を、感光材料中の
干渉領域の位置と関係付けて、例えばコンピュータを用
いて精密に制御しながら記録することにより、集光素
子、ヘッドアップディスプレイ用コンバイナ、空間分布
カラーフィルタ等の任意の回折角分布特性、波長透過乃
至反射分布特性、透過率乃至反射率分布特性を有する光
学素子を作製することができる。
度、レーザビームＡ、Ｂの相対角度、両者のなす角の中
心線と感光材料面の法線とがなす角度を、感光材料中の
干渉領域の位置と関係付けて、例えばコンピュータを用
いて精密に制御しながら記録することにより、集光素
子、ヘッドアップディスプレイ用コンバイナ、空間分布
カラーフィルタ等の任意の回折角分布特性、波長透過乃
至反射分布特性、透過率乃至反射率分布特性を有する光
学素子を作製することができる。
【００１５】このような記録を実際に行うには、例えば
図２に模式的に示したように、感光材料を回転テーブル
７上に載置し、このテーブル７の矢印１０方向の回転
角、矢印１１で示した半径方向の位置、矢印１２で示し
た高さを精密に制御して、干渉領域の位置を精密に制御
しながら、その位置と関連付けてレーザビームＡ、Ｂの
強度を図示していない光源側で制御し、かつ、レーザビ
ームＡ、Ｂを矢印８、９方向の角度を制御して、両者の
相対角度、両者の感光材料面の法線となす角度を所定な
値になるように制御して、感光材料中に順次記録するこ
とにより行われる。なお、図２では回転テーブルを用い
ているが、Ｘ−Ｙステージでもよく、また、レーザビー
ムを移動させる方法でもよい。
図２に模式的に示したように、感光材料を回転テーブル
７上に載置し、このテーブル７の矢印１０方向の回転
角、矢印１１で示した半径方向の位置、矢印１２で示し
た高さを精密に制御して、干渉領域の位置を精密に制御
しながら、その位置と関連付けてレーザビームＡ、Ｂの
強度を図示していない光源側で制御し、かつ、レーザビ
ームＡ、Ｂを矢印８、９方向の角度を制御して、両者の
相対角度、両者の感光材料面の法線となす角度を所定な
値になるように制御して、感光材料中に順次記録するこ
とにより行われる。なお、図２では回転テーブルを用い
ているが、Ｘ−Ｙステージでもよく、また、レーザビー
ムを移動させる方法でもよい。
【００１６】次に、具体例について説明する。光源とし
てＨｅ−Ｎｅレーザ、感光材料としてＡｇｆａ−Ｇｅｖ
ａｅｒｔ社製８Ｅ７４ＨＤプレートを用いて、図２のよ
うな装置により、１０×１０ｍｍの透過型ホログラムレ
ンズを作製した。
てＨｅ−Ｎｅレーザ、感光材料としてＡｇｆａ−Ｇｅｖ
ａｅｒｔ社製８Ｅ７４ＨＤプレートを用いて、図２のよ
うな装置により、１０×１０ｍｍの透過型ホログラムレ
ンズを作製した。
【００１７】現像液ＣＷＣ−２と漂白液ＰＢＱ２により
公知の方法で現像処理することにより、通常のＣＧＨや
干渉による撮影では得られない低ノイズで明るいホログ
ラムレンズを得ることができた。
公知の方法で現像処理することにより、通常のＣＧＨや
干渉による撮影では得られない低ノイズで明るいホログ
ラムレンズを得ることができた。
【００１８】以上、本発明の方法を実施例に基づいて説
明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々
の変形が可能である。例えば、同一の局在領域に２つ以
上の異なる干渉縞を多重に記録することもできる。ま
た、本発明の方法は、体積型のホログラフィック光学素
子の作製だけでなく、２次元的なホログラフィック光学
素子の作製にも適用できる。なお、２次元的なホログラ
フィック光学素子を作製する場合は、同時に複数本の線
を記録できるので描画時間が速く、また、ビーム径に制
限されずに微細なパターンを作製することができる。
明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々
の変形が可能である。例えば、同一の局在領域に２つ以
上の異なる干渉縞を多重に記録することもできる。ま
た、本発明の方法は、体積型のホログラフィック光学素
子の作製だけでなく、２次元的なホログラフィック光学
素子の作製にも適用できる。なお、２次元的なホログラ
フィック光学素子を作製する場合は、同時に複数本の線
を記録できるので描画時間が速く、また、ビーム径に制
限されずに微細なパターンを作製することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のホログラ
フィック光学素子の作製方法によると、同一光源からの
２本の光束を体積ホログラム感光材料中の局所空間にお
いて干渉させて局在する干渉縞を形成し、干渉領域を感
光材料の面内方向と厚み方向へ相対的に移動させるとと
もにその位置に対応して少なくとも前記２本の光束の入
射方向を制御しながら、同様に感光材料中に局在する干
渉縞の形成を繰り返すことにより、感光材料中に集合的
な干渉縞を形成して、全体として所定の光学特性の体積
ホログラムからなる光学素子を作製するので、ＣＧＨ及
び体積ホログラムの利点を合わせ持った任意の特性のホ
ログラフィック光学素子を容易に作製することができ
る。
フィック光学素子の作製方法によると、同一光源からの
２本の光束を体積ホログラム感光材料中の局所空間にお
いて干渉させて局在する干渉縞を形成し、干渉領域を感
光材料の面内方向と厚み方向へ相対的に移動させるとと
もにその位置に対応して少なくとも前記２本の光束の入
射方向を制御しながら、同様に感光材料中に局在する干
渉縞の形成を繰り返すことにより、感光材料中に集合的
な干渉縞を形成して、全体として所定の光学特性の体積
ホログラムからなる光学素子を作製するので、ＣＧＨ及
び体積ホログラムの利点を合わせ持った任意の特性のホ
ログラフィック光学素子を容易に作製することができ
る。
【図１】本発明に基づくホログラフィック光学素子の基
本的な作製法を説明するための図である。
本的な作製法を説明するための図である。
【図２】実際に作製する場合の配置を示す模式図であ
る。
る。
Ａ、Ｂ…レーザビーム １…感光材料 ２…基板 ３、４…レンズ ５…局在空間 ７…回転テーブル
Claims (2)
- 【請求項１】 同一光源からの２本の光束を体積ホログ
ラム感光材料中の局所空間において干渉させて局在する
干渉縞を形成し、干渉領域を感光材料の面内方向と厚み
方向へ相対的に移動させるとともにその位置に対応して
少なくとも前記２本の光束の入射方向を制御しながら、
同様に感光材料中に局在する干渉縞の形成を繰り返すこ
とにより、感光材料中に集合的な干渉縞を形成して、全
体として所定の光学特性の体積ホログラムからなる光学
素子を作製することを特徴とするホログラフィック光学
素子の作製方法。 - 【請求項２】 ２本の光束が感光材料に対して相互に反
対の側から入射させて干渉縞を形成することを特徴とす
る請求項１記載のホログラフィック光学素子の作製方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15632891A JP3287472B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | ホログラフィック光学素子の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15632891A JP3287472B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | ホログラフィック光学素子の作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH056134A JPH056134A (ja) | 1993-01-14 |
| JP3287472B2 true JP3287472B2 (ja) | 2002-06-04 |
Family
ID=15625386
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15632891A Expired - Fee Related JP3287472B2 (ja) | 1991-06-27 | 1991-06-27 | ホログラフィック光学素子の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3287472B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1196117C (zh) | 1998-02-27 | 2005-04-06 | 光技术企业公司 | 光信息记录装置及方法、光信息再生装置及方法、光信息记录再生装置 |
-
1991
- 1991-06-27 JP JP15632891A patent/JP3287472B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH056134A (ja) | 1993-01-14 |
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