JP3437452B2 - ホログラムの作製方法 - Google Patents

ホログラムの作製方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は回折光学素子として
用いるホログラムをマスターホログラムからコピーして
作製するホログラムの作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、この種のマスターホログラム
(EBマスターホログラム)は、原画に従って変調され
た電子線により、金属の上を覆ったレジスト膜を走査し
てレジストを感光させた後、これを現像してエッチング
することにより、図6に示すように、クロムなどの回折
格子42がガラス基板41上に形成されて作製される。
【0003】このようにして作製されたマスターホログ
ラム54は図7に示すように表面に感光フィルム52を
成膜したガラス基板51に対向して配置され、露光用の
光300をプリズム53を通してこのマスターホログラ
ム54に入射させる。これによってマスターホログラム
54は透過光と回折光を発生し、これら光で形成された
干渉縞が感光フィルム52に記録されて、最終的に回折
格子素子として用いられるホログラム71が作製され
る。尚、説明の便宜上マスターホログラム54と感光フ
ィルム52との間を空けて図示してあるが、通常、マス
ターホログラム54は感光フィルム52に密着した状態
で使用される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
電子線描画により作製した従来のマスターホログラム5
4の直接露光によってコピーされるホログラムは、図8
に示すように、露光に必要な0次回折光(透過光)と1
次回折光の他に、不要な高次回折光である2次回折光を
発生する。このため、0次回折光と2次回折光、1次回
折光と2次回折光の干渉による干渉縞もホログラム71
に記録されてしまう。このようなホログラム71では、
再生時に必要な1次回折光の効率が低下するばかりか、
図9に示すように不要な光が投影側に回折して、再生像
に重像し、画質を低下させるという問題があった。
【0005】従って、このようなホログラム71を最終
的な回折格子素子として用いた図示されない空間光変調
装置(プロジェクションテレビジョン等)では、2次回
折光が光変調層に斜めに入射し、映像信号に応じた光変
調を受けて空間光変調装置から射出し、更に、ホログラ
ム71で投射レンズ方向に回折されてスクリーンに結像
する。そのため、スクリーン上の結像画像のコントラス
トを劣化させたり、ゴースト発生の原因になるという問
題があった。また、マスターホログラム54とホログラ
ム基板を密着させた状態で位置合わせ作業を行うため、
マスターホログラムの金属膜が消耗するという問題もあ
る。
【0006】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、回折格子素子と
して用いた場合に2次回折光が発生しない性能のよいホ
ログラムをマスターホログラムからコピーして作製する
ことができるホログラムの作製方法を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明の特徴は、所定範囲の露光量の露光用の
光をマスターホログラムに照射して得られる透過光と回
折光で形成される干渉縞を第1の感光板に記録して第2
のマスターホログラムを作製する工程と、前記第2のマ
スターホログラムに露光用の光を照射して得られる透過
光と回折光で形成される干渉縞を第2の感光板に記録し
てホログラムを作製する工程とを備えたことにある。
【0008】この第1の発明によれば、露光用の光の露
光量と高次回折光の回折効率との関係で、2次回折光の
発生レベルが非常に低くなる露光量がある。従って、こ
の露光量で前記マスターホログラムに光を照射して得ら
れる透過光と回折光で形成される干渉縞には、透過光と
1次回折光の干渉縞しかなく、有害な2次回折光の干渉
縞を含まない。従って、この干渉縞を感光板に記録して
作製した第2のマスターホログラムをコピーしてホログ
ラムを作製した際に、1次回折光の回折効率が高い露光
量を用いても、第2のマスターホログラムから有害な2
次回折光が出ないため、前記第2のマスターホログラム
に露光用の光を照射して得られる透過光と回折光で形成
される干渉縞には、透過光と1次回折光の干渉縞しかな
く、この干渉縞を記録して作製したホログラムは、再生
時に2次回折光がほとんど発生しないため、コントラス
トが良く、且つ高画質の再生画像を得ることができる。
【0009】第2の発明の特徴は、露光用の光を所定範
囲の入射角度でマスターホログラムに照射して得られる
透過光と回折光で形成される干渉縞を第1の感光板に記
録して第2のマスターホログラムを作製する工程と、前
記第2のマスターホログラムに露光用の光を照射して得
られる透過光と回折光で形成される干渉縞を第2の感光
板に記録してホログラムを作製する工程とを備えたこと
にある。
【0010】この第2の発明によれば、露光用の光の入
射角と高次回折光の回折効率との関係で、2次回折光の
発生レベルが非常に低くなる入射角がある。従って、こ
の入射角で前記マスターホログラムに光を照射して得ら
れる透過光と回折光で形成される干渉縞には、透過光と
1次回折光の干渉縞しかなく、有害な2次回折光の干渉
縞を含まない。従って、この干渉縞を感光板に記録して
作製した第2のマスターホログラムをコピーしてホログ
ラムを作製した際に、第2のマスターホログラムから有
害な2次回折光が出ないため、前記第2のマスターホロ
グラムに露光用の光を照射して得られる透過光と回折光
で形成される干渉縞には、透過光と1次回折光の干渉縞
しかなく、この干渉縞を記録して作製したホログラム
は、再生時に2次回折光がほとんど発生しないため、コ
ントラストが良く、且つ高画質の再生画像を得ることが
できる。
【0011】第3の発明の特徴は、露光用の光をマスタ
ーホログラムに照射して得られる透過光と回折光で形成
される干渉縞を第1の感光板に記録して第2のマスター
ホログラムを作製する工程と、前記第2のマスターホロ
グラムに所定範囲の波長の露光用の光を照射して得られ
る透過光と回折光で形成される干渉縞を第2の感光板に
記録してホログラムを作製する工程とを備えたことにあ
る。
【0012】この第3の発明によれば、マスターホログ
ラムを通常にコピーして第2のマスターホログラムを作
製し、この第2のマスターホログラムをコピーしてホロ
グラムを作製する際に、露光用の光の波長と高次回折光
の回折効率との関係で、2次回折光の発生レベルが非常
に低くなる波長があるため、この波長の露光用の光を前
記第2のマスターホログラムに照射して得られる透過光
と回折光で形成される干渉縞には、透過光と1次回折光
の干渉縞しかなく、この干渉縞を記録して作製したホロ
グラムには、再生時に2次回折光がほとんど発生しない
ため、コントラストが良く、且つ高画質の再生画像を得
ることができる。
【0013】第4の発明の特徴は、露光用の光をマスタ
ーホログラムに所定範囲の露光量且つ所定範囲の入射角
度で照射して得られる透過光と回折光で形成される干渉
縞を第1の感光板に記録して第2のマスターホログラム
を作製する工程と、前記第2のマスターホログラムに露
光用の光を照射して得られる透過光と回折光で形成され
る干渉縞を第2の感光板に記録してホログラムを作製す
る工程とを備えたことにある。
【0014】この第4の発明によれば、露光用の光と露
光量と入射角の両方を所定のものに選択しているため、
前記マスターホログラムから出る透過光と回折光で形成
される干渉縞には、透過光と1次回折光の干渉縞しかな
く、有害な2次回折光の干渉縞をより完全な形で含まな
いようにすることができる。
【0015】第5の発明の特徴は、前記第2のマスター
ホログラムに照射する露光用の光は、所定範囲の波長を
有することにある。
【0016】この第5の発明によれば、マスターホログ
ラムの露光用の光と露光量、入射角、のいずれか一方、
又は両方を所定のものに選択し、その上、前記第2のマ
スターホログラムの露光用の光の波長も所定のものに選
択することにより、前記マスターホログラム及び第2の
マスターホログラムから出る透過光と回折光で形成され
る干渉縞から、有害な2次回折光の干渉縞をより完全な
形で除去することができる。
【0017】第6の発明の特徴の前記所定範囲の露光量
とは、露光用の光で前記マスターホログラムを前記露光
量で照射する際、前記マスターホログラムにおける2次
回折光の回折効率が1次光回折効率の1%以下になる露
光量である。
【0018】第7の発明の特徴の前記所定範囲の入射角
とは、露光用の光で前記マスターホログラムを前記入射
角度で照射する際、前記マスターホログラムにおける2
次回折光の回折効率が1次光回折効率の1%以下になる
入射角である。
【0019】第8の発明の特徴の前記所定範囲の波長と
は、この波長の露光用の光で前記第2のマスターホログ
ラムを照射する際、前記第2のマスターホログラムにお
ける2次回折光の回折効率が1次光回折効率の1%以下
となる波長である。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明のホログラムの作
製方法の第1の実施の形態を説明する断面図である。マ
スターホログラム(EBマスターホログラム)31は第
2のマスターホログラム基板32と密着して載置されて
おり、更に、マスターホログラム31の上にはプリズム
33が配置され、このプリズム33を通して露光用の光
100がマスターホログラム31に入射されるようにな
っている。尚、第2のマスターホログラム基板32の感
光フィルムに干渉縞を記録して第2のマスターホログラ
ムが作製されるため、この第2のマスターホログラムに
も同番号を付して第2のマスターホログラム32と称す
る。
【0021】次に本実施の形態におけるホログラムの作
製方法について説明する。本例は、まず、マスターホロ
グラム31から第2のマスターホログラム32を作製
し、この第2のマスターホログラム32から最終的に回
折格子素子として用いるホログラムを作製する。
【0022】ここで、ホログラムとなる媒体の感光特性
は非線形なため、露光量によって記録される干渉縞のコ
ントラストが異なり、露光量に対して、1次回折光、2
次回折光の回折効率が図2に示すように異なることが分
かっている。従って、図2の中で、2次回折効率が1次
光回折効率の1%以下になる露光条件、即ち、aからb
の範囲の露光量で光100をマスターホログラム31に
入射して、第2のマスターホログラム32を作製する。
【0023】この場合、図2から分かるように2次回折
光の回折効率が非常に低い条件で露光しているため、マ
スターホログラム31に0次回折光と2次回折光、1次
回折光と2次回折光の干渉による干渉縞が第2マスター
ホログラムに記録されず第2のマスターホログラム32
には0次回折光と1次回折光の干渉による干渉縞だけが
第2のマスターホログラム32の感光フィルムに記録さ
れることになる。
【0024】次に、図3に示すように、上記のようにし
て作製された第2のマスターホログラム32を用いて、
最終的に回折格子素子として用いるホログラムを作製す
る。即ち、第2のマスターホログラム32をホログラム
基板(ホログラム)35に密着して載置し、更にプリズ
ム36を第2のマスターホログラム32の上に配置す
る。その後、露光用の光200をプリズム36を通して
第2のマスターホログラム32に入射して、ホログラム
基板35上の感光フィルムを感光させてホログラムを作
製する。尚、ホログラム基板35の感光フィルムに干渉
縞を記録してホログラムが作製されるため、このホログ
ラムにも同番号を付してホログラム35と称する。
【0025】この場合、第2のマスターホログラム32
には、0次回折光と2次回折光及び1次回折光と2次回
折光の干渉縞が記録されていないので、露光用の光20
0を第2のマスターホログラム32に入射して露光を行
う際には、2次回折光はほとんど発生せず、図2に示す
1次回折光の回折効率が高いレベルの露光量を与えても
0次回折光と1次回折光の干渉縞だけがホログラム基板
35上の感光フィルムに記録されて、最終的な回折格子
として用いるホログラム35が作製される。
【0026】本実施の形態によれば、最終的に回折格子
素子として用いられるホログラム35は0次回折光と1
次回折光の干渉縞だけが記録されて形成されたものであ
り、このホログラム35を用いて再生した場合、不要な
2次回折光が発生しないため、1次回折光の効率が低下
せず、不要な光が再生像に重畳しないため、コントラス
トがよく、高画質の再生画像を得ることができる。
【0027】また、マスターホログラム31は第2のマ
スターホログラム32を作製する時だけ用いるため、マ
スターホログラム31の金属膜の消耗がなくなり、マス
ターホログラム31を長く使用することができる。
【0028】図4は本発明のホログラムの作製方法の第
2の実施の形態を説明する特性図である。本例は、第2
のマスターホログラムを作製する際の露光用の光の入射
角によって、マスターホログラムから2次回折光が出な
いようにしている点が図1に示した実施の形態と異なる
だけで、他の方法は同様であるため、以降、図1、図3
を借用して本例を説明する。
【0029】マスターホログラム31に入射される露光
用の光100の入射角と、1次回折光及び2次回折光の
回折効率との間には、図4に示すような関係がある。こ
こで入射角αの範囲では、2次回折光の回折効率が非常
に低く1次回折光の回折効率の1%以下である。露光用
の光100を入射角αで、マスターホログラム31に入
射させれば、マスターホログラム31から2次回折光が
ほとんど発生せず、第2のマスターホログラム基板32
には0次回折光と1次回折光の干渉による干渉縞だけが
第2のマスターホログラム基板32の感光フィルム上に
記録されることになる。
【0030】本実施の形態も、上記のように作製された
第2のマスターホログラム32を用いて、最終的に回折
格子素子として用いるホログラムを作製することによ
り、図1に示した第1の実施の形態と同様の効果があ
る。
【0031】図5は本発明のホログラムの作製方法の第
3の実施の形態を説明する特性図である。本例は、第2
のマスターホログラムから最終的に回折格子素子として
用いるホログラムを作製する際の露光用光の波長を特定
の波長とすることによって、第2のマスターホログラム
から2次回折光が出ないようにしている点が図1に示し
た実施の形態と異なるだけで、他の方法は同様であるた
め、以降、図1、図3を借用して本例を説明する。
【0032】マスターホログラム31に入射される露光
用の光100の波長を適当な波長λ0を用いて第2のマ
スターホログラム32を作製する。
【0033】次に、この第2のマスターホログラム32
を回折格子素子として用いるホログラムを作製するホロ
グラム基板35に密着して載置し、更にプリズム36を
第2のマスターホログラム32の上に配置する。その
後、露光用の波長λ1の光200をプリズム32を通し
て第2のマスターホログラム33に入射して、ホログラ
ム基板35上の感光フィルムを感光させてホログラム3
5を作製する。
【0034】この場合、第2のマスターホログラム32
からは、2次回折光はほとんど出ず2次回折光の回折効
率が1次回折効率の1%であるので、1次回折光と2次
回折光の干渉縞が記録されず、0次回折光と1次回折光
の干渉縞だけがホログラム基板35上の感光フィルムに
記録されて、最終的な回折格子として用いるホログラム
35が作製される。従って、本例も、図1に示した第1
の実施の形態と同様の効果がある。
【0035】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明のホ
ログラムの作製方法によれば、回折格子素子として用い
た場合に2次回折光が発生しないホログラムを作製する
ことができ、コントラストがよく、高画質の再生画像を
得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマスターホログラムの作製方法の第1
の実施の形態を説明する断面図である。
【図2】光の露光量と回折効率との関係を示した特性図
である。
【図3】図1で作製した第2のマスターホログラムを用
いて最終的に回折格子として用いるホログラムの作製方
法を説明する図である。
【図4】本発明のホログラムの作製方法の第2の実施の
形態を説明する特性図である。
【図5】本発明のホログラムの作製方法の第3の実施の
形態を説明する特性図である。
【図6】従来のマスターホログラムの構成例を示した平
面図である。
【図7】従来のホログラムの作製方法を説明する断面図
である。
【図8】従来のマスターホログラムから出る高次光の影
響を説明する断面図である。
【図9】従来のホログラムから出る高次光の影響を説明
する断面図である。
【符号の説明】
31 マスターホログラム 32 第2のマスターホログラム基板(第2のマスター
ホログラム) 33、36 プリズム 35 ホログラム基板(ホログラム) 100、200 露光用の光
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−68785(JP,A) 特開 昭49−53062(JP,A) 特開 平7−160183(JP,A) 特開 昭58−209775(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G03H 1/04 G03H 1/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも2次回折光の干渉縞を含まな
    いような所定範囲の露光量の露光用の光を第1のマスタ
    ーホログラムに照射して得られる透過光と回折光で形成
    される干渉縞を第1の感光板に記録して第2のマスター
    ホログラムを作製する工程と、 前記第2のマスターホログラムに露光用の光を照射して
    得られる透過光と回折光で形成される干渉縞を第2の感
    光板に記録してホログラムを作製する工程とを備えるこ
    とを特徴とするホログラムの作製方法。
  2. 【請求項2】 露光用の光をマスターホログラムに少な
    くとも2次回折光の干渉縞を含まないような所定範囲の
    露光量且つ少なくとも2次回折光の干渉縞を含まないよ
    うな所定範囲の入射角度で照射して得られる透過光と回
    折光で形成される干渉縞を第1の感光板に記録して第2
    のマスターホログラムを作製する工程と、 前記第2のマスターホログラムに露光用の光を照射して
    得られる透過光と回折光で形成される干渉縞を第2の感
    光板に記録してホログラムを作製する工程とを備えるこ
    とを特徴とするホログラムの作製方法。
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