JP3423056B2 - 反射型ホログラムの製造方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はヘッドアップディスプレ
イに使用される反射型ホログラムの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２３はヘッドアップディスプレイの概
略を示す図である。本図に示すヘッドアップディスプレ
イは、ウィンドシールドコンバイナ２００と、ウィンド
シールコンバイナ２００に表示像を投影するホログラム
光学素子２０１と、例えばＣＲＴ等からなる表示部２０
２とを具備する。本ヘッドディスプレイによれば、ホロ
グラム光学素子２０１によって表示部２０２からの蛍光
発光スペクトルの任意の光に対してブラッグ反射し、表
示部２０２の一部の光を反射させることになる。これを
ウィンドシールドコンバイナ２００に反射させ運転車の
目に入射させる。さらに、ホログラム光学素子２０１に
結像作用を持たせて像の拡大、縮小をすることにより、
表示部２０２に表示された像、例えば「８０ｋｍ／ｈ」
を任意の距離に表示させることができる。

【０００３】以下に前記ホログラム光学素子２０１を製
造する従来の方法について説明する。図２４は従来の反
射型ホログラムを用いた光学素子を製造する２光束法を
説明する図であり、図２５は従来の反射型ホログラムを
用いた光学素子を製造するホログラムコピー法を説明す
る図である。図２４に示すように、反射型ホログラム
は、一つのレーザ光を二つに分け、それをホログラム乾
板の裏表から照射することにより露光する２光束法が一
般的である。しかし、この２光束法によれば、乾板まで
の行路長が長いため空気のゆらぎや振動の影響を受けや
すく、それらが治まるまで長時間の待機が必要となり量
産には適しない。これに対する解決策として、２光束法
によって作製した反射型ホログラムをマスタとするもの
がある。図２５に示すように、その前に別のホログラム
乾板を置き、全面からレーザ光を照射し、そのレーザ光
と乾板を透過しマスタによって回折された回折光によっ
て生じる干渉縞を記録するホログラムコピー法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、反射型ホロ
グラムは波長選択性が非常に鋭いため、レーザ光を照射
すると、マスタホログラム作製時に生じる回折格子の傾
き等の微妙なむらによって回折光の強度分布に大きなむ
らが生じる。結果として、そのむらがコピーしたホログ
ラムに記録され、たとえば、面積の大きなホログラムの
場合、均一なホログラムを製造することができないとい
う問題がある。以下にこの問題を説明する。

【０００５】図２６は従来の別のホログラムコピー法を
説明する図である。本図に示すホログラムコピー法は、
特開平３−２７３２７６号公報に記載されるものであ
り、これを概略説明する。光学素子５１はその一方が平
面で他方が凹面形状をなし、その凹面に高反射膜５２が
形成され、その前記平面とホログラムを記録する感光性
基板５３が重ね合わせられる。その感光性基板５３はそ
の前面からレーザ光５４が照射されその照射光と前記凹
面形状に形成された高反射膜５２の反射光が干渉し感光
性基板５３に凹面形状をコピーしたホログラムが形成さ
れる。このホログラムコピー法において、形成されるホ
ログラムの集光性等の光学特性は、前記凹面形状によっ
て決定される。そのため、例えば、単純な球面状等の場
合は凹面形状が容易に作製できるが、収差補正等のため
に複雑な光学特性を得ようとすると、凹面形状が複雑な
ものとなり、凹面形状の作製が困難となるという問題が
ある。これを解決する手段として、作製しようとするホ
ログラムと同一の光学特性をもった反射型ホログラムを
２光束法で作製し、それをマスタホログラムとしてその
前に感光性基板を重ね前面からレーザ光を照射すること
によってコピーする方法が考えられる。しかしながら、
反射型ホログラムは波長選択性が鋭いのでレーザ光を照
射した場合には、一般的に、その回折格子のむら等によ
る部分的な再生波長のずれが、そのまま回折光の強度む
らとなり、感光性基板にコピーされてしまう。このた
め、反射型ホログラムをマスタとする方法では効率むら
が生じやすいという問題がある。

【０００６】さらに、効率むらが問題とならない場合に
も反射型ホログラムをマスタとして用いると、マスタホ
ログラム裏面や、ガラス基板とホログラム膜の界面から
の反射光によりコピーホログラムにノイズ光が記録され
るという問題が生じる。したがって、本発明は、前記問
題点に鑑み、効率むらを防止できると共に、ノイズ光の
防止も可能な反射型ホログラム製造方法を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記問題点を
解決するために、次の構成を有する反射型ホログラムの
製造方法が提供される。反射回折光を用いてマスタホロ
グラムをコピーする反射型ホログラム製造方法におい
て、前記マスタホログラムを透過型ホログラムにより作
製する。

【０００８】すなわち、本発明の一態様によれば、透過
型マスタホログラムの前面に置かれたコピー用乾板側か
ら入射された照射光と、その照射光による透過型マスタ
ホログラムからの回折光を、透過型マスタホログラムの
後方に設けられたミラーで反射させた後にコピー用乾板
に入射させた光とで、コピー用乾板に干渉縞を形成して
前記透過型マスタホログラムのコピーを作成することを
特徴とする反射型ホログラム製造方法が提供される。 本
発明の他の態様によれば、反射回折光を用いて透過型マ
スタホログラムをコピーする反射型ホログラム製造方法
において、透過型マスタホログラムは、角柱状のプリズ
ムを用い、その一面に感光性基板を置き、その面に対し
て同一角をなす２面より光を入射することによって形成
される。

【０００９】次いで、前記プリズムと同一形状のプリズ
ムの前記感光性基板を置いた面に前記透過型マスタホロ
グラムが置かれ、前記透過型マスタホログラムの回折光
を反射させるために、前記透過型マスタホログラムの裏
面にミラーが置かれる。次いで、前記同一角をなすプリ
ズム面の一面にコピー用乾板を置き、その前面から入射
した照射光と、前記透過型マスタホログラムで回折した
後に前記ミラーで反射した回折光との干渉縞が形成され
マスタホログラムのコピーを作製する。

【００１０】なお、マスタホログラムは、得られた反射
型ホログラムを使用してもよい。反射型ホログラムをマ
スタホログラムとする場合には、プリズムの全面にコピ
ー用乾板を置き、網面にマスタホログラムを置くことに
よって、コピー用乾板に対してコピー用乾板に対してマ
スタホログラムを斜めに配置し、コピーホログラムを作
製する。

【００１１】

【作用】本発明の反射型ホログラムの製造方法によれ
ば、ホログラムとして波長選択性がにぶく、レーザ光照
射によっても、その回折光にむらが生じにくい透過型マ
スタホログラムを用い、その回折光をミラーで反射し、
照射光との干渉縞を感光性基板に記録することによっ
て、回折効率むらが少なく、しかも透過型マスタホログ
ラム形成時に設定された光学特性を有する反射型ホログ
ラムが、透過型マスタホログラムのコピーとして得られ
る。さらに、透過型マスタホログラム制作時にもプリズ
ムを使用し、そのプリズムがコピーに用いるプリズムの
収差を打ち消すような光学系とすることにより収差を発
生することがなくノイズ光の発生を防止できる。

【００１２】また、反射型ホログラムをマスタホログラ
ムとして使用する場合には、マスタホログラムの正規の
回折光と、裏面反射等によるノイズ光のコピー用乾板に
対する入射角が異なるか、あるいはノイズ光がコピー用
乾板に対して全く入射しなくなるので、ノイズ光による
影響を防止することができる。

【００１３】

【実施例】以下本発明の実施例について図面を参照して
説明する。図１及び２は本発明の第１の実施例に係る反
射型ホログラムを用いた光学素子を制御する方法を説明
する構成を示す図（その１、その２）である。本実施例
では、マスタホログラムとして波長選択性がにぶく、レ
ーザ光照射によっても、その回折光にむらが生じにくい
透過ホログラムを用いる。図１（ａ）に示すように、ホ
ログラム乾板２１にマスタホログラムを記録して透過型
のマスタホログラム１１を作製する。この透過型マスタ
ホログラム１１を用い、図１（ｂ）に示すように、その
回折光をミラー１２で反射することによって反射型ホロ
グラムを作製しようとするものである。透過型マスタホ
ログラム１１は波長選択性がにぶいためレーザ光が照射
しても均一な回折光がえられるので、照射光と回折光に
よって作製される透過型マスタホログラム１１は均一な
ものとなる。このように、本実施例によれば、透過型マ
スタホログラムを用いることにより、反射型ホログラム
をマスタとしたときに困難な均一な反射型ホログラムを
コピーすることができる。また、図２（ｃ）に示すよう
に、透過型マスタホログラム１１とミラー１２を密着す
る構成としてもよい。以下に詳細に説明する。

【００１４】図３は図１（ｂ）の構成の詳細を説明する
図である。本図に示すように、ホログラムコピー装置
は、マスタホログラムとなる透過型ホログラム１１と、
その回折光を反射する平面ミラー１２とを具備し透過型
マスタホログラム１１の回折角とミラー１２の配置角は
後述の条件で決定される。さらに、ホログラムコピー装
置は、ホログラムをコピーするために透過型マスタホロ
グラム１１の前面に置かれるコピー用の感光性基板１３
を具備する透過型マスタホログラム１１にレーザ光（図
では発散光）１４１をコピー用の感光性基板１３の前面
より照射すると、前記コピー用の感光性基板１３を透過
した後透過型ホログラム１１によって回折し、所定の光
学特性を持った回折光１４２が形成される。回折光１４
２は平面ミラー１２で反射され反射光１４３となる。反
射光１４３は、再び透過型マスタホログラム１１に入射
するが、その入射角は回折光１４２の回折方向と異なる
様にミラー１２の角度が設定されているため、ホログラ
ムとして作用せず、そのまま透過する。透過した反射光
１４３はコピー用の感光性基板１３の裏面より入射し、
照射光１４１と反射光１４３間の干渉縞がコピー用の感
光性基板１３に記録され、透過型マスタホログラム１１
で設定した光学特性をもった反射型ホログラムが形成さ
れる。ここで、透過型マスタホログラム１１の照射光の
うち、回折されなかった成分（０次光）１４４が平面ミ
ラー１２で反射されコピー用の感光性基板１３に入射す
る可能性がある。その入射光はノイズ光となり不必要な
ゴーストホログラムが生じる問題が考えられる。しかし
これに関しては、ミラー１２をコピー用の感光性基板１
３に対して０次光が入射しない角度に配置することによ
って解決することができる。したがって、ミラー１２の
透過型マスタホログラム１１の回折角と平面ミラー１２
の配置角は、次の３つの条件を満たす角度に設定する。

【００１５】（１）ミラー１２によって反射した回折光
１４３がコピー用の感光性基板１３に対して所定の角度
（コピーした反射型ホログラムに必要とされる角度）と
なる。 （２）ミラー１２によって反射した回折光１４３が再び
透過型マスタホログラム１１に入射する際に、透過型マ
スタホログラム１１によって回折されない。

【００１６】（３）ミラー１２によって反射した０次光
が感光製基板１３に入射しない。次に図３に記入した具
体的な角度例について説明する。透過型マスタホログラ
ム１１には透過型マスタホログラム１１の面の垂線に対
して方向３３°から入射したレーザ光を５０°方向へ回
折する干渉縞が記憶されている。そして、前記透過型マ
スタホログラム１１の後方に平面ミラー１２が透過型マ
スタホログラム面に対して４１．５°傾いた位置に配置
されている。透過型マスタホログラム１１にその垂線に
対し３３°方向からレーザ光を入射すると、５０°方向
へ回折される。その回折光は平面ミラー１２によって反
射し透過型マスタホログラム１１の裏面より、その垂線
に対して３３°方向から入射するが、この角度は回折角
５０°と離れているため再び回折することなくそのまま
透過型マスタホログラム１１を透過する。その結果、透
過型マスタホログラム１１の前面に平行しておかれたコ
ピー用の感光性基板１３は表裏両面から、垂線方向に対
して３３°傾いた方向からレーザ光が入射しその干渉縞
が記録されコピーホログラムが形成される。

【００１７】図４は図１（ａ）の透過型マスタホログラ
ム１１を作製する光学系を示す詳細図である。本図に示
すように、感光性基板２１の表面側から発散光２１１と
平行光２１２を所定の角度で入射することによって干渉
縞が記録され、透過型マスタホログラム１１が形成され
る。図５はコピーホログラムの使用を説明する図であ
る。本図に示すように、コピー用の感光性基板１３はコ
ピーホログラムとなり、発散光３１１が３３°方向から
入射すると、平行光が３３°方向へ回折される。本実施
例では透過型マスタホログラムを発散光と平行光で記録
しているため、コピーホログラムは放物面鏡の光学特性
を持ったホログラムとなる。

【００１８】本実施例の他の変形について、透過型マス
タホログラムの光学特性は前述のものに限られるもので
はなく、例えば、発散光相互を干渉させることにより、
楕円面鏡の光学特性を持ったホログラムとしてもよい。
回折光を折り返すミラーは平面鏡に限られるものではな
い。例えば、凹面鏡とし、透過型マスタホログラムとの
組合せで所定の光学特性をもったコピーホログラム記録
光を形成する構成としてもよい。次に前記実施例の改良
について説明する。

【００１９】図６は第１の実施例の改良すべき点を説明
する図である。本図に示すように、前述の方法では、透
過型ホログラムをマスタとして用いている。ここで、透
過型ホログラムの波長選択性がにぶいという特性を利用
する。この利用により、回折効率むらを生じさせること
なく、例えば、非球面形状等の複雑な光学特性をもった
透過型マスタホログラムのコピーを可能とするというも
のである。透過型マスタホログラム１１にレーザ光を照
射すると回折光６１１が生じる。その回折光がミラー１
２で反射され、マスタホログラム１１の前面に置かれた
コピー用の感光性基板１３に入射し、照射レーザ光との
間の干渉縞が記録され反射型ホログラムが形成される。
ミラー１２は、透過型マスタホログラム透過光（０次
光）６１２がミラー１２で反射してコピー用の感光性基
板１３に入射しないよう、コピー用の感光性基板１３に
対して斜めに配置されている。上記した透過型ホログラ
ムをマスタホログラムとして用いるコピー法は、ミラー
１２の斜めの配置によりコピー用の感光性基板１３とミ
ラー１２の間に空間が生じている。そのため、例えば、
図６の配置の場合、透過型マスタホログラム１１の裏面
に空気との界面があるため、裏面反射光が生じる。その
反射光がコピー用の感光性基板１３に入射することによ
ってノイズ光となるという問題がある。また、上記空間
部の空気のゆらぎによってコピーホログラムの品質が低
下する虞がある。以下、この問題を解決する手段につい
て説明する。

【００２０】図７は本発明の第２の実施例に係る反射型
のホログラムを用いた光学素子を製造する方法を説明す
るための構成例を示す図である。本図に示すように、透
過型マスタホログラム１１の裏面に頂角が小角度（例え
ば１０°）のプリズム２２が設けられる。このプリズム
２２を設けることにより、図６に示すホログラム裏面の
反射光は、図７に示す点線のように、プリズム２２表面
の反射光となる。ここで、この反射光の入射光を、回折
光入射角と異なる向きとなるようにプリズム２２頂角を
設定する。このように設定すると、回折光によって記録
されたホログラムとノイズ光によって記録されたホログ
ラムとは結像位置が異なる。本実施例では図７に示すよ
うに乾板面に対して３３°方向と８５．７°方向として
いる。このため、ホログラム再生時に、正規の観察位置
すなわち回折光によって形成されたホログラムの観察位
置からはノイズ光によって記録されたホログラムによる
ゴースト像は見えない。よって、ノイズ光による影響を
取り除くことができる。なお、この場合プリズム２２の
頂角が小さいので、プリズム２２による収差はわずかな
ものとなる。

【００２１】図８は図７の第２の実施例の第１の変形を
示す図である。本図に示すように、乾板１３の裏面にプ
リズム２２を密着し、透過型マスタホログラム１１をミ
ラー１２と密着するようにしてもよい。図９は図７の第
２の実施例の第２の変形を示す図である。本図に示すよ
うに、プリズム２２の前面側に乾板１３を、プリズム後
面側に透過型マスタホログラム１１を密着してもよい。

【００２２】以上に示した実施例では乾板１３とミラー
１２の間に空間が存在するので、その部分の空気のゆら
ぎによりコピーホログラムの品質が低下する虞がある。
次に、この問題に対する対策例を示す。図１０は図７の
第２の実施例の第３の変形を示す図である。本図に示す
ように、頂角（１０°）が小さなプリズム２２の前面側
に乾板１３と透過型マスタホログラム１１を密着し表面
側にミラー１１を密着する。プリズム２２の頂角が小さ
いためプリズム２２による収差はわずかなものとなる
が、一方、乾板１３とミラー１２のなす角が小さいため
に０次光が乾板１１に入射しノイズ光となる。ただし、
その入射角は回折光の入射角と異なっており、望ましく
は乾板１３の面に対して全反射角となっているのがよ
い。このようにして、コピーされたホログラムに対して
コピー時のレーザ光入射方向に再生光源を置き、ホログ
ラムを再生する。この再生によれば、回折光によって記
録されたホログラムとノイズ光によって記録されたホロ
グラムは回折方向が異なるため結像位置が変わる。本実
施例では３３°方向と８５．７°方向となっている。こ
のため、前述の図２（ｃ）の場合と同様にノイズ光によ
る影響を取り除くことができる。ただしこの場合、０次
光は裏面反射光よりも強いためノイズ光によって生じた
ホログラムはある程度の効率をもつことになり、その分
正規の再生像の明るさが低下することになる。

【００２３】図１１は回折光の進行方向に再生光源を配
置した別の再生方法を示す図である。本図に示すよう
に、再生光源の配置（本実施例では表示装置）により、
コピー光入射方向から観察するようにすれば、ノイズ光
によって記録されたホログラムは、その最大効率入射方
向より大きくずれた方向から再生光が入射することにな
り、ゴースト像はほとんど生じなくなる。

【００２４】図１２は図１０の別の配置例を示す図であ
る。本図の例に示すように、プリズム２２の前面に乾板
１３のみを密着し、後面に透過型マスタホログラム１１
とミラー１２を密着させる。以上示した方法で乾板１
３、ミラー１２間に生じる空間によるノイズ光と空間部
の空気のゆらぎによる影響は取り除ける。しかし、乾板
１３に入射するレーザ光が前面から入射するコピー光と
後面から入射する回折光及び０次光の３本となる。この
ため、乾板１３に入射する光エネルギーが過剰となり、
乾板１３の感光材の種類によっては効率が出ない場合が
ある。また、再生時の観察範囲が広い場合や、わずかな
ゴースト像の発生も許さない場合には上記の方向は適応
できない。そこで、そのような場合には図１で示す光学
系の空間をすべて断面が三角形状のプリズム２２で埋め
る方法が考えられる。

【００２５】以上では、空間部分に断面が三角形状のプ
リズムを設けたが、収差の発生防止のためにプリズムの
角度に制約がある。この収差の発生には、ヘッドアップ
ディスプレイに用いたときに表示像がゆがむという問題
が生じる。このプリズム角度の制約からの開放のため
に、透過型マスタホログラム制作時にもプリズムを使用
しそのプリズムがコピー時に用いるプリズムの収差を打
ち消すような光学系とすることにより、収差を発生する
ことなくノイズ光の発生を防止することが必要となる。
以下にこの防止についてに説明する。

【００２６】図１３は本発明の第３の実施例に係る反射
型ホログラムを用いた光学素子を製造する方法を説明す
るための構成を示す図である。本図（ａ）に示すよう
に、本実施例では、上記問題点を解決するために、収差
を発生することなくプリズムで裏面反射が消せるよう
に、断面が２等辺三角形状のプリズム２２が用いられ
る。その底面にホログラム乾板２１をセットし、２等辺
を含む面からそれぞれレーザ発散光を照射し透過型マス
タホログラム１１を作製する。コピー時には、本図
（ｂ）に示すように、透過型マスタホログラム１１の裏
面にミラー１２を装着する。そして、２等辺の１辺を含
む面にコピー用の乾板１３をセットしてレーザ発散光を
照射してミラー１２によって反射されたマスタホログラ
ム回折光との間でホログラムを構成する。このとき、回
折光の行路をたどってみると、マスタ記録時のプリズム
入射とコピー時のプリズム出射面はミラー１２を挟んで
平行となる。このため、結局、回折光は平行移動するの
みとなりプリズムによる収差はほとんど生じない。以下
に詳細に説明する。

【００２７】図１４は図１３（ｂ）の構成の詳細を説明
する図であり、図１５は図１３（ａ）の透過型マスタホ
ログラム１１を作製する光学系を示す図である。図１４
に示すホログラムコピー装置は断面が２等辺三角形状
（図では直角２等辺三角形）のプリズム２２と、透過型
マスタホログラム１１、平面ミラー１２からなる。プリ
ズム２２の断面の等辺の一辺を含む面にコピー用の感光
性基板１３が取り付けられている。図１５において、図
１４に示すものと同一形状のプリズム２２の底面に２２
Ｃに透過型マスタホログラム１１となる感光性基板２１
がはりつけられている。図１４及び１５に示す角度例に
ついて具体的に作用を以下に説明する。

【００２８】図１５において、プリズム２２の２等辺を
含む面のそれぞれに、その垂線に対し３３°傾いた方向
からレーザ光を照射する。本実施例ではプリズム面２２
Ａ側に発散光２３１、プリズム面２２Ｂ側に発散光２３
３を照射しており、２つの光線の光軸は直交している。
プリズム２２内を通ったレーザ光は干渉し、干渉縞が感
光性基板２１に記録され透過型マスタホログラム１１と
なる。次に図１４において、プリズム２２と同一形状の
プリズム２２の底面２２Ｃに透過型マスタホログラム１
１を取り付け、プリズム２２の２等辺の断面の一辺を含
む面２２Ａに取り付けられたコピー用の感光性基板１３
の前面から、マスタ記録時の発散光２３１と同様のレー
ザ光１５１を照射する。すると、透過型マスタホログラ
ム１１によって回折し、回折光が生じる。この回折光は
平面ミラー１２によって反射され反射光１５３となり、
再びプリズム２２の断面の一辺を含む面２２Ａを通過し
て、コピー用の感光性基板１３に入射する。入射光１５
１と反射光１５３の干渉によりコピー用の感光性基板１
３に反射型ホログラムが記録される。ここで、平面ミラ
ー１２に写ったプリズム２２の像２２’を考え、その中
を回折光１５３’が進行し、プリズム２２’の断面の一
辺を含む面２２Ａ’より出射すると考える。マスタホロ
グラム記録時に平行光２３３を入射した面２２Ｂと同等
の面２２Ａ’は平行になっている（２２Ａと２２Ｂが２
２Ｃに対してなす角が等しいため）。したがって、反射
光１５４は見かけ上平行な２面２２Ａ、２２Ｂを通過し
てきただけになる。このため、プリズム２２による収差
をほとんど生じることなく、コピー用の感光性基板１３
に入射することとなり、完成したコピーホログラムでの
像の歪みは生じない。

【００２９】このように本実施例によれば、コピー用の
感光性基板１３と平面ミラー１２との間にプリズム２２
があることによって、界面反射によるノイズ光や、空気
のゆらぎによる悪影響を受けることなくなる。しかもプ
リズム２２の収差をほとんど生じないため、高品質の反
射型ホトグラムを形成することができる。図１６及び１
７は図１４の第１及び第２の変形を示す図である。プリ
ズムの断面形状は本実施例で示した直角２等辺三角形状
に限られるものではない。２つのマスタホログラム記録
光が入射する面とミラーのなす角が同一であればよいの
で、例えば、これらの図に示すような形状としてもよ
い。図中参照番号３２、４２はプリズムを示す。

【００３０】図１８、図１９は本発明の第４の実施例に
係る反射型ホログラムを用いた光学素子を製造する方法
を説明するための構成を示す図である。図１８に示す透
過型マスタ記録光学系のように、直角二等辺三角形状の
断面形状を持ったプリズム２２を用いる。その二等辺の
一辺を含む面にマスタとなる乾板２１を密着する三角形
の底辺より２つのレーザ発散光を入射しホログラムを記
録する。一方の発散光は直接乾板２１に入射する。他方
の拡散光は一度プリズム２１の一面２２ｂ（二等辺の乾
板２１を装着していない方の面）で反射した後、乾板２
１に入射し、ホログラムが記録される。

【００３１】図１９は図１８で製作したマスタホログラ
ムを用いた反射型ホログラム製造光学系を示す図であ
る。本図に示すコピー時の光学系のように、コピー記録
用の乾板１３はプリズム２２の底面に密着し、記録時の
レーザ発散光の一方のものと同一方向からレーザ発散光
を入射する（本実施例では直接マスタに入射する方向の
拡散光を入射する）。透過型マスタホログラム１１に達
したレーザ発散光は透過型マスタホログラム１１で回折
され、ミラー１２で反射され、再び乾板１３の裏面より
入射する。透過型マスタホログラム１１を透過した０次
光はミラー１２で反射され、プリズム２２の面２２ｂに
当たるので、この面を黒色塗装することによって吸収す
ることができる。ここで、２２ｂ面とミラー１２（プリ
ズム面２２ｃ）で反射したプリズム像２２’と、ミラー
１２で反射したプリズム像２２”とを、図１９に示すよ
うに、描く。そうすると、マスタ記録時の他方のレーザ
拡散光は図１９に示すような光路をたどっていることが
分かる。乾板面２２ａとミラー１２に写った乾板面２２
ａ’は平行である。このため、マスタホログラム１１に
よって回折されたレーザ拡散光は平行な面２２ａと２２
ａ’よりなる板を通過してきたことになる。したがっ
て、プリズム２２の収差は大幅に減少することになる。

【００３２】なお、たとえば、ホログラムの面積が小さ
い場合や回折効率むらが問題とならない場合には、本発
明によらず反射型ホログラムをマスタとするコピー法を
用いることが可能となる。しかし、この場合には、上記
実施例中で述べた、ミラーによって反射された０次光の
影響を消す手法を、ノイズ光による影響を消す方法とし
て応用することができる。以下、その応用例について説
明する。

【００３３】図２０は図２５に示す反射型ホログラムを
用いたコピー法の乾板付近を説明する図である。本図に
示すように、反射型マスタホログラム１１はベースガラ
ス１１１、ホログラム膜１１２、保護ガラス１１３によ
り構成されている。その保護ガラス１１３の前面にベー
スガラス１３１と感光膜１３２で構成されたコピー用乾
板１３が密着している。前面からレーザ発散光２４１を
入射するとホログラム膜１１２で回折され、回折光２４
２となり、レーザ発散光２４１と回折光２４２の干渉縞
が感光膜１３２に記録され、ホログラムがコピーされ
る。その際に、ノイズ光として、ホログラム膜を透過し
た０次光がベースガラス１１１の裏面で反射することに
よって生じる裏面反射光２４３があるが、これは裏面を
黒色塗装するなどの方法によって、容易に対策すること
ができる。もう一つのノイズ光として、ガラス板１１
１、１１３、１３１とホログラム膜１１２および感光膜
１３２の界面の反射光２４４がある。これを消すために
はガラス板１１１、１１３、１３１とホログラム膜１１
２および感光膜１３２の屈折率を合わせる必要がある
が、一般的に、それぞれの屈折率をコントロールするこ
とは困難であり、この困難を克服してコントロールでき
たとしてもコストがかかる。そこで、このノイズ光の影
響を消す方法として前記実施例で述べた方法を応用す
る。

【００３４】図２１は図１２で示す実施例を応用したも
のを示す図である。本図に示すように、プリズム２５１
の前面にコピー用の乾板２５４を置き、後面に反射型マ
スタホログラム２５２を置く。反射型マスタホログラム
２５２の裏面は０次光の反射防止のため黒色塗装２５３
がされている。コピー用乾板２５４の前面から入射した
コピー光２５５ａはマスタホログラム２５２によって回
折され回折光２５５ｂとなり、コピー用乾板２５４の裏
面から入射しホログラムが記録される。ここで、反射型
マスタホログラム２５２のホログラム膜２５２ａ（図示
せず）とガラス基板２５２ｂ（図示せず）との界面の反
射光２５５ｃは回折光２５５ｂとは異なる角度で乾板２
５４に入射するので、ノイズ光によって形成されるホロ
グラムは正規のホログラムと最大効率入射方向が異な
る。したがって、図１１に示すように、正規のホログラ
ムの再生光入射方向に表示装置を置けばノイズ光によっ
て記録されたホログラムによる像はほとんど再生されな
い。

【００３５】図２２は図８で述べた実施例の応用例を示
す図である。本図に示すように、プリズム２６１の前面
にコピー用乾板２６４が密着され、プリズム２６１後面
側に反射型マスタホログラム２６２が置かれ、その裏面
に０次光を吸収するための黒色塗装２６３が行われてい
る。コピー用乾板２６４の前面から入射したコピー光２
６５ａはプリズム２６１を透過した後、反射型マスタホ
ログラム２６２に入射し、回折光２６５ｂとなる。回折
光２６５ｂは再びプリズム２６４を透過した後、コピー
用乾板２６４の裏面より入射する。反射型マスタホログ
ラム２６２のホログラム膜２６２ａとガラス基板２６２
ａ（図示せず）との界面からの反射光２６５ｃはコピー
乾板２６４に入射しないか、あるいは回折光２６５ｂと
異なった角度で入射する。したがって、図８で述べた実
施例の場合と同様にノイズ光による再生像は低減され
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ホ
ログラムとして波長選択性がにぶく、レーザ光照射によ
っても、その回折光にむらが生じにくい透過型ホログラ
ムを用いるので、その回折光ミラーで反射し、照射光と
の干渉縞をコピー用の感光性基板に記録することによっ
て、回折効率のむらが少なく、しかも透過型ホログラム
形成時に設定された光学特性を有する反射型ホログラム
がコピー得られる。さらに、透過型マスタホログラム制
作時にもプリズムを使用し空気のゆらぎを除去し、その
プリズムがコピーに用いるプリズムの収差を打ち消すよ
うな光学系とすることにより収差を発生することがなく
ノイズ光の発生を防止できる。

【００３７】なお、マスタホログラムは、得られた反射
型ホログラムを使用してもよい。反射型ホログラムをマ
スタホログラムとする場合には、プリズムの全面にコピ
ー用乾板を置き、網面にマスタホログラムを置くことに
よって、コピー用乾板に対してコピー用乾板に対してマ
スタホログラムを斜めに配置し、コピーホログラムを作
製する。反射型ホログラムをマスタホログラムとして使
用することにより、マスタホログラムの正規の回折光
と、裏面反射等によるノイズ光のコピー用乾板に対する
入射角が異なるか、あるいはノイズ光がコピー用乾板に
対して全く入射しなくなるので、ノイズ光による影響を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る反射型ホログラム
を用いた光学素子を製造する方法を説明するための構成
を示す図（その１）である。

【図２】本発明の第１の実施例に係る反射型ホログラム
を用いた光学素子を製造する方法を説明するための構成
を示す図（その２）である。

【図３】図１（ｂ）の構成の詳細を説明する図である。

【図４】図１（ａ）の透過型マスタホログラム１１を作
製する光学系を示す詳細図である。

【図５】コピーホログラム１３の使用を説明する図であ
る。

【図６】第１の実施例の改良すべき点を説明する図であ
る。

【図７】本発明の第２の実施例に係る反射型ホログラム
を用いた光学素子を製造する方法を説明するための構成
を示す図である。

【図８】図７の第２の実施例の第１の変形を示す図であ
る。

【図９】図７の第２の実施例の第２の変形を示す図であ
る。

【図１０】図７の第２の実施例の第３の変形を示す図で
ある。

【図１１】回折光の進行方向に再生光源を配置した別の
再生方法を示す図である。

【図１２】図１１の別の配置例を示す図である。

【図１３】本発明の第３の実施例に係る反射型ホログラ
ムを用いた光学素子を製造する方法を説明するための構
成を示す図である。

【図１４】図１３（ｂ）の構成の詳細を説明する図であ
る。

【図１５】図１３（ａ）の透過型マスタホログラム１１
を作製する光学系を示す詳細図である。

【図１６】図１４の第１の変形を示す図である。

【図１７】図１４の第２の変形を示す図である。

【図１８】本発明の第４の実施例に係る反射型ホログラ
ムを用いた光学素子を製造する方法を説明するための構
成を示す図である。

【図１９】図１８の第４の実施例の変形を示す図であ
る。

【図２０】図２５に示す反射型ホログラムを用いたコピ
ー法の乾板付近を説明する図である。

【図２１】図１２に示す実施例を応用したものを示す図
である。

【図２２】図８で述べた実施例の応用例を示す図であ
る。

【図２３】ヘッドアップディスプレイの概略を示す図で
ある。

【図２４】従来の反射型ホログラムを用いた光学素子を
製造する２光束法を説明する図である。

【図２５】従来の反射型ホログラムを用いた光学素子を
製造するホログラムコピー法を説明する図である。

【図２６】従来の別のホログラムコピー法を説明する図
である。

【符号の説明】

１１、２５２、２６２…マスタホログラム １２…ミラー １３、２５４、２６４…コピー用乾板 ２１…感光性基板 ２２、３２、４２、２５１、２６１…プリズム

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−248178（ＪＰ，Ａ) 特開 昭44−26512（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03H 1/04

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透過型マスタホログラムの前面に置かれ
   たコピー用乾板側から入射された照射光と、該照射光に
   よる前記透過型マスタホログラムからの回折光を、前記
   透過型マスタホログラムの後方に設けられたミラーで反
   射させた後に前記コピー用乾板に入射させた光とで、前
   記コピー用乾板に干渉縞を形成して前記透過型マスタホ
   ログラムのコピーを作成することを特徴とする反射型ホ
   ログラム製造方法。
2. 【請求項２】 前記ミラーをその前面に置かれた前記コ
   ピー用乾板に対して傾いて配置したことを特徴とする、
   請求項１記載の反射型ホログラム製造方法。
3. 【請求項３】 前記透過型マスタホログラムによって回
   折されなかった成分（０次光）が前記コピー用乾板に入
   射しないように前記ミラーの傾き角を設定したことを特
   徴とする、請求項１に記載の反射型ホログラム製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記透過型マスタホログラムによって回
   折されなかった成分（０次光）と、前記ミラーによって
   反射された回折光が重ならないように、前記透過型マス
   タホログラムの回折角と前記ミラーの傾き角を設定した
   ことを特徴とする、請求項１記載の反射型ホログラム製
   造方法。
5. 【請求項５】 前記透過型マスタホログラムを、その前
   面に置かれた前記コピー用乾板に対して傾いて配置した
   ことを特徴とする、請求項１に記載の反射型ホログラム
   製造方法。
6. 【請求項６】 前記透過型マスタホログラムによって回
   折されなかった成分（０次光）が前記透過型マスタホロ
   グラム裏面や、前記透過型マスタホログラムを構成する
   基板とホログラム膜の界面などで反射し、前記コピー用
   乾板に入射しないように、前記透過型マスタホログラム
   の傾き角を設定したこを特徴とする、請求項５記載の反
   射型ホログラム製造方法。
7. 【請求項７】 前記透過型マスタホログラムによって回
   折されなかった成分（０次光）が、前記透過型マスタホ
   ログラム裏面や、前記透過型マスタホログラムを構成す
   る基板とホログラム膜の界面などで反射したものが、前
   記透過型マスタホログラムの回折光と重ならないよう
   に、前記透過型マスタホログラムの傾き角を設定したこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の反射型ホログラム製
   造方法。
8. 【請求項８】 前記コピー用乾板と前記ミラーまたは前
   記透過型マスタホログラムの間にプリズムを設け、その
   プリズムの一辺を前記コピー用乾板に密着したことを特
   徴とする、請求項２、３、４、５、６、又は７のいずれ
   か一項に記載の反射型ホログラム製造方法。
9. 【請求項９】 前記プリズムの他の一辺を前記透過型マ
   スタホログラムまたは前記ミラーに密着したことを特徴
   とする、請求項８記載の反射型ホログラム製造方法。
10. 【請求項１０】 コピーしたコピーホログラムを再生す
    る際に、再生光源の位置を前記透過型マスタホログラム
    の回折光入射方向に置くことにより、０次光によって形
    成されたホログラムによるノイズ像の発生を防止するこ
    とを特徴とする、請求項４または７記載の反射型ホログ
    ラム製造方法により製造された反射型ホログラムを用い
    た表示方法。
11. 【請求項１１】 透過型マスタホログラムの前面に置か
    れたコピー用乾板側から入射された照射光と、該照射光
    による前記透過型マスタホログラムからの回折光を、前
    記透過型マスタホログラムの後方に設けられたミラーで
    反射させた後に前記コピー用乾板に入射させた光とで、
    前記コピー用乾板に干渉縞を形成して前記透過型マスタ
    ホログラムのコピーを作成することを特徴とする反射型
    ホログラム製造方法において、 角柱状のプリズムを用い、その一面に感光性基板を置
    き、その面に対して同一角をなす２面より光を入射する
    ことによって前記透過型マスタホログラムを形成し、前
    記プリズムと同一形状のプリズムの前記感光性基板を置
    いた面に前記透過型マスタホログラムを置き、前記透過
    型マスタホログラムの回折光を反射させるために、前記
    透過型マスタホログラムの裏面にミラーを置き、前記同
    一角をなすプリズム面の一面に前記コピー用乾板を置
    き、その前面から入射した照射光と、前記透過型マスタ
    ホログラムで回折した後に前記ミラーで反射した前記回
    折光との干渉縞を形成して前記透過型マスタホログラム
    のコピーを製作することを特徴とする、反射型ホログラ
    ム製造方法。
12. 【請求項１２】 透過型マスタホログラムの前面に置か
    れたコピー用乾板側から入射された照射光と、該照射光
    による前記透過型マスタホログラムからの回折光を、前
    記透過型マスタホログラムの後方に設けられたミラーで
    反射させた後に前記コピー用乾板に入射させた光とで、
    前記コピー用乾板に干渉縞を形成して前記透過型マスタ
    ホログラムのコピーを作成することを特徴とする反射型
    ホログラム製造方法において、 底面が直角二等辺三角形の角柱状のプリズムの該二等辺
    三角形の底辺にあたる面に感光性基板を置き、該角柱状
    プリズムの二等辺にあたる面からレーザ拡散光を照射し
    て透過型マスタホログラムを形成し、前記角柱状プリズ
    ムと同一形状のプリズムについて前記感光性基板の位置
    する面に前記透過型マスタホログラムの回折光を反射す
    るミラーを配置し、前記角柱状ミラーのプリズムと同一
    形状のプリズムについて前記透過型マスタホログラムに
    記録時に記録光が入射した面に置かれたコピー用の乾板
    に、前記回折光がその照射光と干渉して生ずる干渉縞を
    記録することを特徴とする、反射型ホログラム製造方
    法。
13. 【請求項１３】 透過型マスタホログラムと、該透過型
    マスタホログラムの前面に置かれたコピー用乾板と、前
    記透過型マスタホログラムの後方に設けられたミラーと
    を備えており、前記コピー用乾板側から入射された照射
    光と、該照射光による前記透過型マスタホログラムから
    の回折光を前記ミラーで反射させた後に前記コピー用乾
    板に入射させた光とで、前記コピー用乾板に干渉縞を形
    成して前記透過型マスタホログラムのコピーを作成する
    ことを特徴とする反射型ホログラム製造装置。
14. 【請求項１４】 角柱状のプリズムを用い、その一面に
    置かれた感光性基板と、その面に対して同一角をなす２
    面より光を入射することによって形成される透過型マス
    タホログラムと、前記プリズムと同一形状のプリズムの
    前記感光性基板を置いた面に前記透過型マスタホログラ
    ムを置き、前記透過型マスタホログラムの回折光を反射
    させるために、前記透過型マスタホログラムの裏面に置
    かれたミラーと、前記同一角をなすプリズム面の一面に
    置かれたコピー用乾板とを備え、その前面から入射した
    照射光と、前記透過型マスタホログラムで回折した後に
    前記ミラーで反射した前記回折光との干渉縞を形成して
    前記透過型マスタホログラムのコピーを製作することを
    特徴とする、反射型ホログラム製造装置。
15. 【請求項１５】 底面が直角二等辺三角形の角柱状のプ
    リズムと、該二等辺三角形の一辺を含む面に置かれた感
    光性基板と、該三角形断面のプリズムの底面から入射し
    た光を二等辺の他の一辺を含む面で反射した後、前記感
    光性基板に入射することによって形成された透過型マス
    タホログラムと、前記角柱状プリズムと同一形状のプリ
    ズムについて前記感光性基板の位置する面に同様に置か
    れた前記透過型マスタホログラムの回折光を反射するミ
    ラーと、前記角柱状のプリズムと同一形状のプリズムに
    ついて前記透過型マスタホログラムに記録時に記録光が
    入射した面に置かれ、かつ前記回折光がその照射光と干
    渉縞を形成するコピー用の乾板とを備えるとを特徴とす
    る、反射型ホログラム製造装置。