JP3518051B2 - 回折格子パターンの作製方法及び装置 - Google Patents

回折格子パターンの作製方法及び装置

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忠彦 山口
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/02Details of features involved during the holographic process; Replication of holograms without interference recording
    • G03H1/0236Form or shape of the hologram when not registered to the substrate, e.g. trimming the hologram to alphanumerical shape

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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、レーザ光を用い、その
2光束干渉法によって回折格子パターンを作製する作製
方法及び装置に係り、特に、装置構造が極めて簡単で、
かつ装置の調整も簡便に出来、しかも感光材料の塗布さ
れた乾板を損傷することなく任意の形の回折格子のパタ
ーンを高精度、かつ自動的に連続して作製し得る回折格
子パターンの作製方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、レーザ光源のようなコヒーレン
ト光源を用い、これからのレーザ光を2光束に分け、再
び感光材料で同時に露光することにより干渉縞を記録す
ることが出来る。この干渉縞は前記2光束に分かれたレ
ーザ光の入射角により干渉縞のピッチ(空間周波数の逆
数)が変り、干渉縞の方向は前記2光束の入射方向によ
って変る。また、干渉縞の濃さは2光束のレーザ光の光
強度によって変る。すなわち、干渉縞のピッチ,方向お
よび濃さが観察時における色調,視角方向および輝度に
それぞれ関係する。
【0003】2光束のレーザ光の干渉によって回折格子
を形成して回折格子パターンを有するディスプレイを作
製する方法としては、例えば特開平5−241008号
公報に開示された技術が上げられる。図7はその概要構
造を示すものである。レーザ光源16から光学系を介し
て送られてきたレーザ光17は切抜部又は透過部からな
るマスクパターン18を有するマスク19に入射され、
マスク19の前面に配置される回折格子形成体20で回
折される。回折格子形成体20から焦点f1を距ててレ
ンズ21を配置すると±1次回折光および0次回折光が
レンズ21に入射される。0次回折光をストッパ22で
カットすると±1次回折光が次のレンズ23に入射し、
レンズ23で屈折し、焦点f2だけレンズ23から距て
た位置の感光材料を塗布した乾板24に集束される。±
1次回折光の2光束干渉により乾板24に回折格子25
が形成される。この回折格子25はマスクパターンと同
形のパターン内に形成される。一方、乾板24を載置す
るX−Yステージ26をX,Y方向に動かし回折格子形
成体20をθ方位に動かすことにより乾板24上の任意
の位置に回折格子パターンを複数個形成することが出来
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図7に示した従来技術
の場合、+1次回折光および−1次回折光のいずれもレ
ンズ21の周辺部を通過する。そのため、非点収差と球
面収差が同時に発生し、像面湾曲や歪曲が起こり、良好
な結像が得られない問題点がある。図6は図4に示した
パターン27を有するマスク28を用いて前記の従来技
術によりレジスト上に作製した回折格子パターン15a
を示す。図示のようにこの回折格子パターン15aは収
差や湾曲の影響を受け、かなり変形した形状が作製さ
れ、高品質のものが得られない問題点があった。
【0005】本発明は、以上の問題点を解決するもので
レンズや回折格子形成体のような複雑な光学系を用いず
装置構成が極めて簡単で、かつ装置の調整も極めて簡便
であり、像面湾曲や歪曲がなく高品質の回折格子パター
ンを作製する回折格子パターンの作製方法及び装置を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、レーザ光を用い、その2光束干渉によ
って所望のパターン内に回折格子を作製する方法であっ
て、前記パターンを規定するマスクの切抜部又は透光部
を通過した入射角の異なる2種類の物体光とこれ等に交
差する1種類のの参照光を感光材料を塗布した第1の乾
板上に露光してホログラムからなるマスタを撮影する第
1の工程と、感光材料を塗布した別の第2の乾板をマス
タの前方に配置し、該マスタの後方から前記参照光の共
役光を入射し、回折により再生した2種類の物体光の2
光束干渉により、回折格子パターンを撮影する第2の工
程からなる回折格子パターンの作製方法を特徴とする。
更に、前記第2の工程は、マスタに対して前記第2の乾
板の位置および方位を相対的に変えながら逐次露光を行
い、回折格子パターンを複数個作製することを特徴とす
る。また、レーザ光を用い、その2光束干渉によって回
折格子パターンを作製する装置であって、前記パターン
を規定するマスクの切抜部又は透光部を通過した入射角
の異なる2種類の物体光とこれ等に交差する1種類の参
照光を感光材料を塗布した第1の乾板上に露光してホロ
グラムからなるマスタを撮影する第1の光学装置と、感
光材料を塗布した別の第2の乾板を前記マスタに対向し
てX−Y−θステージに載置し、該X−Y−θステージ
を任意のX,Y,θ方向又は方位に移動させながら開閉
によって露光,非露光を行うシャッタを通して前記参照
光の共役光をマスタに入射し、回折により再生した2種
類の物体光の2光束干渉により回折格子パターンを複数
個撮影する第2の光学装置とからなる回折格子パターン
の作製装置を構成するものである。更に具体的に、前記
第1の光学装置が、レーザ光源からシャッタを介して出
射されるレーザ光を互いに入射角の異なる2種類の物体
光とこれ等と交差する参照光に分割する第1の光学系
と、前記パターンを規定する切抜部又は透光部を形成す
るマスクと、該マスクと相対向して配置される感光材料
を塗布した第1の乾板とから構成され、前記第2の光学
装置は、前記マスクの切抜部又は透光部を通過した2種
類の物体光と参照光との干渉により第1の乾板上に露光
されたホログラムのマスタと、該マスタの前方において
前記第1の乾板と同じ位置に配置された感光材料を塗布
した第2の乾板と、該第2の乾板を載置しコントローラ
で同期制御されるX−Y−θステージと、レーザ光源か
らシャッタを介して出射されるレーザ光を前記参照光と
共役は共役光にする第2の光学系とからなる回折格子パ
ターンの作製装置を構成するものである。
【0007】
【作用】レーザ光源から放射したレーザ光の一部はマス
クの切抜部又は透過部を通過し互いに入射角の異なる2
光束の物体光となり第1の乾板に照射される。一方、レ
ーザ光源から放射したレーザ光の他部は前記2光束の物
体光と交差する参照光となり前記第1の乾板上に照射さ
れる。この物体光と参照光の干渉により第1の乾板上に
ホログラムからなるマスタが撮影される。次に、このマ
スタの前方に前記マスタが配置されていたと同一の間隔
を保持して第2の乾板を相対向して配置する。前記参照
光と共役の共役光を前記マスタの後方から当てるとマス
タから互いに交差する物体光が再生され第2の乾板上で
干渉し、回折格子を形成する。この回折格子は前記マス
クパターンの規定された内部に形成される。コントロー
ラによりX−Y−θステージをX,Y方向およびθ方位
に移動することにより複数個の回折格子パターンを撮影
することが出来る。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1および図2は本実施例の回折格子パターンの作
製装置の概要構成を示す構成図であり、図3は本実施例
の回折格子パターンの作製方法を説明するためのフロー
チャートであり、図5は図4に示したパターンのマスク
を用いて本実施例により作製した複数個回折格子パター
ンの一例を示す平面図である。
【0009】本実施例の回折格子パターンの作製装置は
図1に示す第1の光学装置1と、図2に示す第2の光学
装置2からなる。まず、図1に示すように、第1の光学
装置1は、レーザ光源3,シャッタ4,第1の光学系
5,レンズ6,6,パターンを規定する切抜部又は透過
部(以下、パターン7という)を有するマスク8および
感光材料を塗布した第1の乾板9等からなる。なお、本
実施例では第1の乾板9は銀塩乾板9からなる。次に、
図3のフローチャートを参照しながら第1の光学装置1
の動作を説明する。レーザ光源3からシャッタ4を通っ
たレーザ光は第1の光学系5により3分割される(ステ
ップ100)。その中の2つはレンズ6,6を通り、矢
印A,Bで示す2光束の物体光となる。なお、2光束の
物体光は互いに交差し、かつマスク8のパターン7に向
かって傾斜して照射される(ステップ101)。一方、
残りの1つは矢印Cで示す参照光となる。なお、参照光
は前記物体光と交差する。マスク8のパターン7を通過
した物体光は銀塩乾板9の2個所D,Eの部分に照射さ
れ、参照光と干渉し露光される(ステップ102)。こ
の干渉により第1の乾板9の位置D,Eにはホログラム
からなるマスタホログラム9aが作製される(ステップ
103)。以上により第1の工程が終了する。
【0010】図2に示すように、第2の光学装置2は、
レーザ光源3a,電磁型のシャッタ4a、第2の光学系
10、感光材料を塗布した第2の乾板11,第2の乾板
11を載置するX−Y−θステージ12,およびX−Y
−θステージ12とシャッタ4aを制御するコントロー
ラ13等からなる。なお、レーザ光源3aおよびシャッ
タ4aは第1の光学装置1のそれ等と共通のものでもよ
い。また、本実施例では第2の乾板11はフォトレジス
トを成膜したガラス(以下、フォトレジストガラス11
という)からなる。X−Y−θステージ12上に載置さ
れるフォトレジストガラス11とマスタホログラム9a
とを第1の光学装置におけるマスク8と第1の乾板9と
同一の関係になるように互いに配置する(ステップ10
4)。第1の光学装置1における参照光と共役な共役光
を図示の矢印Fのようにマスタホログラム9aの後方か
ら照射する(ステップ105)。共役光がマスタホログ
ラム9aに照射されるとマスタホログラム9aから2光
束の物体光が再生される。この物体光はフォトレジスト
ガラス11に集束され、互いに干渉して回折格子14を
形成する。回折格子14はマスクパターンと同一の形状
のパターン内に形成されるものである。以上により回折
格子14を有する回折格子パターン15が作製される
(ステップ106)。フォトレジストガラス11上に撮
影された回折格子パターン15は現像されて凹凸の形で
記録される。記録されたパターンは銀鏡スプレー等で導
電膜を形成し、Ni電鋳により原版となり、熱可塑性樹
脂が塗られた基材に高温高圧でエンボス成型されて複製
化される。フォトレジストガラス11上に複数個の回折
格子パターン15を作製する場合はコントローラ13に
よりX−Y−θステージ12およびシャッタ4aを同期
制御することにより乾板の位置,角度を変えて容易に作
製することが出来る(ステップ107)。
【0011】図5は図4のパターン27をマスク28と
して使用した場合の本実施例による複数個の回折格子パ
ターン15を示すものであり、図6の回折格子パターン
15aと対応されるものである。図示のように、本実施
例の回折格子パターン15はマスタ28の形状を忠実に
再現している。
【0012】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)従来技術のように、レンズや回折格子形成体のよう
な複雑な光学系を使用しないため装置構造が簡便になり
比較的安価に実施出来る。 2)レンズを使用しないため像面湾曲や歪曲のない回折
格子パターンを得ることが出来、高品質でアイキャッチ
効果のある回折格子パターンを得ることが出来る。 3)複数個の回折格子パターンを作製する場合はX−Y
−θステージをコントローラで同期制御すればよく、極
めて簡単であり、かつ自動的に複数個の回折格子パター
ンが容易に作製される。 4)X−Y−θステージを使用することにより同じ空間
周波数のパターンがその位置および角度を自由自在に変
えられ、変化のある高品質の回折格子パターンを作製す
ることが出来る。 5)レンズを使用しないため光の集束が容易に行われ、
装置の調整時間が短縮され作製時間の効率化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る回折格子作製装置に含
まれる第1の光学装置の全体構成図。
【図2】本発明の一実施例に係る回折格子作製装置に含
まれる第2の光学装置の全体構成図。
【図3】本実施例の回折格子パターンの作製方法を説明
するためのフローチャート。
【図4】マスクパターンを示す平面図。
【図5】図4のマスクパターンを用いて本実施例により
作製された複数個の回折格子パターンを示す平面図。
【図6】図4のマスクパターンを用いて従来の回折格子
パターン作製方法によって作製された複数個の回折格子
パターンを示す平面図。
【図7】従来の回折格子パターンの作製装置の構成図。
【符号の説明】
1 第1の光学装置 2 第2の光学装置 3 レーザ光源 3a レーザ光源 4 シャッタ 4a シャッタ 5 第1の光学系 6 レンズ 7 パターン 8 マスク 9 第1の乾板 9a マスタホログラム 10 第2の光学系 11 第2の乾板(フォトレジストガラス) 12 X−Y−θステージ 13 コントローラ 14 回折格子 15 回折格子パターン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−144483(JP,A) 特開 昭64−63902(JP,A) 特開 平3−180801(JP,A) 特開 平3−164789(JP,A) 特開 平5−61397(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/18

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 レーザ光を用い、その2光束干渉によっ
    て所望のパターン内に回折格子を作製する方法であっ
    て、前記パターンを規定するマスクの切抜部又は透光部
    を通過した入射角の異なる2種類の物体光とこれ等に交
    差する1種類のの参照光を感光材料を塗布した第1の乾
    板上に露光してホログラムからなるマスタを撮影する第
    1の工程と、感光材料を塗布した別の第2の乾板をマス
    タの前方に配置し、該マスタの後方から前記参照光の共
    役光を入射し、回折により再生した2種類の物体光の2
    光束干渉により、回折格子パターンを撮影する第2の工
    程からなることを特徴とする回折格子パターンの作製方
    法。
  2. 【請求項2】 前記第2の工程は、マスタに対して前記
    第2の乾板の位置および方位を相対的に変えながら逐次
    露光を行い、回折格子パターンを複数個作製することを
    特徴とする請求項1の回折格子パターンの作製方法。
  3. 【請求項3】 レーザ光を用い、その2光束干渉によっ
    て回折格子パターンを作製する装置であって、前記パタ
    ーンを規定するマスクの切抜部又は透光部を通過した入
    射角の異なる2種類の物体光とこれ等に交差する1種類
    のの参照光を感光材料を塗布した第1の乾板上に露光し
    てホログラムからなるマスタを撮影する第1の光学装置
    と、感光材料を塗布した別の第2の乾板を前記マスタに
    対向してX−Y−θステージに載置し、該X−Y−θス
    テージを任意のX,Y,θ方向又は方位に移動させなが
    ら開閉によって露光,非露光を行うシャッタを通して前
    記参照光の共役光をマスタに入射し、回折により再生し
    た2種類の物体光の2光束干渉により回折格子パターン
    を複数個撮影する第2の光学装置とからなることを特徴
    とする回折格子パターンの作製装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の光学装置が、レーザ光源から
    シャッタを介して出射されるレーザ光を互いに入射角の
    異なる2種類の物体光とこれ等と交差する参照光に分割
    する第1の光学系と、前記パターンを規定する切抜部又
    は透光部を形成するマスクと、該マスクと相対向して配
    置される感光材料を塗布した第1の乾板とから構成さ
    れ、前記第2の光学装置は、前記マスクの切抜部又は透
    光部を通過した2種類の物体光と参照光との干渉により
    第1の乾板上に露光されたホログラムのマスタと、該マ
    スタの前方において前記第1の乾板と同じ位置に配置さ
    れた感光材料を塗布した第2の乾板と、該第2の乾板を
    載置しコントローラで同期制御されるX−Y−θステー
    ジと、レーザ光源からシャッタを介して出射されるレー
    ザ光を前記参照光と共役は共役光にする第2の光学系と
    から構成されてなる請求項3の回折格子パターンの作製
    装置。
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