JP4876904B2 - ホログラム露光装置およびホログラム露光方法 - Google Patents

Description

本発明はホログラム光学素子を製造するためのホログラム露光装置およびホログラム露光方法に係り、とりわけ複数のホログラム光学素子からなる多面付けホログラム光学素子を精度良く製造することができるホログラム露光装置およびホログラム露光方法に関する。

従来、ホログラム光学素子を製造する場合、まず基材と、基材の一面に設けられたホログラム感光層とからなる多面付けホログラム光学素子用基材を準備し、この多面付けホログラム光学素子用基材を水平方向に配置する。次に、ホログラム原版を、多面付けホログラム光学素子用基材に対向して配置し、レーザ光をホログラム原版を透過させ物体光として多面付けホログラム光学素子用基材に入射させ、同時に多面付けホログラム光学素子用基材に参照光を入射させる。

このように多面付けホログラム光学素子用基材に物体光と参照光を入射させて露光することにより、ホログラム光学素子用基材のホログラム感光層にホログラムを形成することができる。このような作業を順次くり返し、基材の一面に多面付けされた複数のホログラムをもつ多面付けホログラム光学素子を形成することができる。

上述した多面付けされたホログラム光学素子用基材は、一般に形状が大きくなっており、多面付けホログラム光学素子用基材自体の重量が重くなる。

多面付けホログラム光学素子用基材は、上述のように露光中水平方向に配置されるため、多面付けホログラム光学素子用基材の自重によりたわみが生じ、このたわみにより露光箇所によっては回折効率の異なるホログラムが形成されることがある。

また多面付けホログラム光学素子用基材は、水平方向に配置されるため、露光のために物体光と参照光を、多面付けホログラム光学素子用基材回りで引き回す際、多面付けホログラム光学素子用基材の上方または下方に光を導入する機構を設置する必要があり、この設置作業が煩雑となる。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、多面付けホログラム光学素子用基材を用いた場合でも、精度良くホログラムを形成することができ、かつ光の導入機構を容易に設置することができるホログラム露光装置およびホログラム露光方法を提供することを目的とする。

本発明は、少なくとも一つの基材と、この基材上に一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラムとを含む多面付けホログラム光学素子を製造するためのホログラム露光装置において、ベースと、ベース上に配置され、上下方向に移動自在な上下方向移動機構と、上下方向移動機構上に配置され、基材と、基材上に配置されたホログラム感光層とを含む多面付けホログラム光学素子用基材を上下方向に延びるように保持する枠体とを備え、多面付けホログラム光学素子用基材に対して側方から物体光および参照光を照射して、ホログラム感光層に複数のホログラムを形成することにより、各々がホログラムを有し、一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子からなる多面付けホログラム光学素子を製造することを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、多面付けホログラム光学素子用基材が、表面に反射防止膜を有することを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、多面付けホログラム光学素子用基材が、一対の基材を有し、多面付けホログラム光学素子用基材のホログラム感光層は、液晶成分からなるとともに、一対の基材により挟持されることを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、ホログラム感光層を挟んで配置された各基材に電極層が設けられていることを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、ベース上に、多面付けホログラム光学素子用基材の側方に位置するプリズムが設けられ、参照光は、プリズムを介して多面付けホログラム光学素子用基材のホログラム光学素子用領域に照射されることを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、プリズムのうち多面付けホログラム光学素子用基材と逆側の表面に、反射防止膜が設けられていることを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、プリズムの上方に、プリズムと多面付けホログラム光学素子用基材との間にオイルを供給するオイル供給装置が設けられるとともに、プリズムの下方に、オイル供給装置から供給されるオイルを受ける受け部が設けられることを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、多面付けホログラム光学素子用基材が、一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子用領域を有し、各ホログラム光学素子用領域の周縁には検知マークが設けられ、この検知マークを検知装置によって検知することにより、ベース上において多面付けホログラム光学素子用基材のホログラム光学素子用領域の水平方向および上下方向のずれを検知することを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、基材と、この基材上に一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラムとを含む多面付けホログラム光学素子を製造するためのホログラム露光方法において、基材と、基材上に配置されたホログラム感光層とからなる多面付けホログラム光学素子用基材を準備する工程と、この多面付けホログラム光学素子用基材をベース上に配置された枠体により上下方向に延びるように保持する工程と、ベース上で枠体を上下方向移動機構によって上下方向に移動させながら、枠体に保持された多面付けホログラム光学素子用基材に対して、側方から物体光および参照光を照射してホログラム感光層に複数のホログラムを形成し、各々がホログラムを有し、一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子からなる多面付けホログラム光学素子を製造する工程と、を備えたことを特徴とするホログラム露光方法である。

本発明は、少なくとも一つの基材と、この基材上に一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラムとを含む多面付けホログラム光学素子を製造するためのホログラム露光装置において、ベースと、ベース上に立設された一対の支柱と、一対の支柱の間に配置されるとともに、一対の支柱に沿って上下方向に移動自在な移動枠を有する上下方向移動機構と、上下方向移動機構の移動枠に保持され、基材と、基材上に配置されたホログラム感光層とを含む多面付けホログラム光学素子用基材を上下方向に延びるように保持する枠体とを備え、多面付けホログラム光学素子用基材に対して側方から物体光および参照光を照射して、ホログラム感光層に複数のホログラムを形成することにより、各々がホログラムを有し、一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子からなる多面付けホログラム光学素子を製造することを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、移動枠と枠体との間に、枠体を移動枠に対して移動させて調整する調整機構が設けられたことを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、調整機構が、枠体を移動枠に対して、枠体に保持された多面付けホログラム光学素子用基材の面内であって水平方向に移動自在とする水平方向移動機構を有することを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、調整機構が、枠体を移動枠に対して、枠体に保持された多面付けホログラム光学素子用基材の面の法線方向を中心として揺動自在とする第一揺動機構を有することを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、調整機構が、枠体を移動枠に対して、枠体に保持された多面付けホログラム光学素子用基材の面内であって垂直方向を中心として揺動自在とする第二揺動機構を有することを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、第二揺動機構が、枠体を移動枠に対して固定するロック機構を有することを特徴とするホログラム露光装置である。

本発明は、一対の支柱が、囲い枠によって囲まれて保持されることを特徴とするホログラム露光装置である。

以上のように本発明によれば、ベース上で枠体により多面付けホログラム光学素子用基材を垂直方向に保持することができるので、露光中に多面付けホログラム光学素子用基材がたわむことなく、ホログラム原版用基材に多面付けで精度良く複数のホログラムを形成することができる。またホログラム原版用基材に入射される光の導入機構を容易に設置することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

第１の実施の形態
図１乃至図１３は本発明によるホログラム露光装置１００およびホログラム露光方法の第１の実施の形態を示す図である。

まず、図１（ａ）（ｂ）を用いて、複数のホログラム光学素子用領域２からなる細長状の多面付けホログラム光学素子用基材１と、複数のホログラム光学素子１４からなる細長状の多面付けホログラム光学素子１５との関係を示す。

図１（ａ）に示すように、多面付けホログラム光学素子用基材１は、一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子領域２からなり、細長状に形成されている。ここで、多面付けホログラム光学素子用基材１は、図１２に示すように、液晶成分からなるホログラム感光層３１と、ホログラム感光層３１を挟持する一対のＩＴＯ層（電極層）３２と、各ＩＴＯ層３２表面に設けられた一対の透明ガラス（基材）３３と、各透明ガラス３３の表面に設けられた反射防止膜３４とを有している。

また、多面付けホログラム光学素子用基材１の各ホログラム光学素子用領域２に、後述するように物体光４６と参照光４７を照射することによりホログラム１３が形成され、一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子１４からなる細長状の多面付けホログラム光学素子１５を形成することができる（図１（ｂ）参照）。

次に図２乃至図６を用いて、ホログラム露光装置１００の構成を示す。

図４乃至図６に示すように、ホログラム露光装置１００は、ベース６０と、ベース６０上に固定され、垂直方向に配置された支柱６１と、支柱６１に沿って上下方向に移動自在に設けられた上下方向移動機構３と、上下方向移動機構３上に配置された支持台５６とを備えている。

また、図２および図３に示すように、支持台５６上には位置調整機構５０が設けられており、当該位置調整機構５０上には、枠体２０が配置されており、この枠体２０にはプリズム４が固定されている。このうち枠体２０は、細長状の多面付けホログラム光学素子用基材１を上下方向に延びるように保持している。

ここで、図２は、多面付けホログラム光学素子用基材１とホログラム露光装置１００との関係を示す正面図であり、図３は、多面付けホログラム光学素子用基材１とホログラム露光装置１００との関係を示す側面図である。また図４は、ホログラム露光装置１００を側方から見た側面図であり、図５は、枠体２０が配置されていないホログラム露光装置１００の一部を正面から見た正面図であり、図６は、枠体２０が配置されてないログラム露光装置１００を上方から見た平面図である。

次に図４乃至図７を用いて、枠体２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１が上下方向に移動する機構について詳述する。

まず図４乃至図７に示すように、支柱６１には、枠体２０側の側方端部に垂直方向にのびるガイド５７が設けられ、かつ支柱６１内には駆動モータ（図示せず）に連結され、駆動モータにより駆動されるボールネジ６２が回転自在に取り付けられている。

また図７（ａ）（ｂ）に示すように、上下方向移動機構３は、上下方向移動台６５と、上下方向移動台６５の支柱６１側に設けられ、ガイド５７に係合する係合部６３と、上下方向移動台６５の支柱６１側に設けられ、ボールネジ６２と係合してボールネジ６２の回転運動を上下方向移動台６５の上下方向運動に変換する駆動体６４とを有している。このうち駆動体６４にはボールネジ６２と係合するボールネジ穴６２ａが設けられている（図７（ｂ）参照）。

ここで図７（ｂ）は、駆動体６４と、係合部６３と、上下方向移動台６５と、上下方向移動台６５の上方に設けられた支持台５６とを上方から見た平面図である。

図４に示すように、ボールネジ６２に連結された駆動モータは、制御部４８に連結されており、制御部４８に予め記憶された駆動データに基づき支柱６１内のボールネジ６２を回転させる。このように、ボールネジ６２が回転運動することにより、上下方向移動機構３がガイド５７に沿って上下運動する。

ここで図２および図３に示すように、上下方向移動機構３上には支持台５６が設けられ、この支持台５６上には位置調整機構５０が設けられている。また、この位置調整機構５０には枠体２０が配置され、この枠体２０には多面付けホログラム光学素子用基材１が保持されている。このため、制御部４８によって、ベース６０上で、多面付けホログラム光学素子用基材１を保持した枠体２０を上下方向に移動することができる。

なお図４に示すように、位置調整機構５０も制御部４８に連結されているため、制御部４８によって位置調整機構５０を後述するよう微調整することにより、位置調整機構５０上に配置された枠体２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１の位置や角度を調整することができる。

次に、多面付けホログラム光学素子用基材１を保持する枠体２０について詳述する。

図２および図３に示すように、位置調整機構５０上に設けられた枠体２０は、多面付けホログラム光学素子用基材１を保持する枠体本体２１と、多面付けホログラム光学素子用基材１を枠体本体２１の一側部分２１ａ側へ押しつけるとともに、枠体本体２１の他側部分２１ｂに固定ネジ１１ｂにより固定された押圧部材２２と、枠体本体２１の一側部分２１ａに固定ネジ１１ａにより固定され、押圧部材２２に対向して配置されるとともに、押圧部材２２により押された多面付けホログラム光学素子用基材１を受け止める受止部材２８とを有している。

また、枠体２０は、枠体本体２１の他側部分２１ｂに固定ネジ１１ｃにより回転自在に固定されるとともに、多面付けホログラム光学素子用基材１が倒れないように上方で支持する上方支持部材２４と、多面付けホログラム光学素子用基材１を下方で支持する下方支持部材２５とを有している。また、多面付けホログラム光学素子用基材１の上部と下部には、上方支持部材２４と下方支持部材２５が挿入される支持溝２６、２６が設けられている。

このうち、各押圧部材２２は、図２に示すように、その中央部２２ｃにおいて固定ネジ１１ｂにより枠体本体２１の他側部分２１ｂに固定されるとともに、そのバネ保持端部２２ａにおいてバネ２３に連結されている。バネ２３は、バネ保持部２９において枠体本体２１の他側部分２１ｂに固定されている。押圧部材２２のバネ保持端部２２ａは、バネ２３により引っ張られ、バネ保持部２９側に引き付けられている。このため、押圧部材２２は押圧表面２２ｂにより多面付けホログラム光学素子用基材１を受止部材２８側へと押圧することができる。また、各受止部材２８は、２個の固定ネジ１１ａにより固定されている。

図２および図３に示すように、位置調整機構５０上方には枠体２０に隣接してプリズム４が配置されている。プリズム４は、側部にプリズム固定部２７を有しており、このプリズム固定部２７に固定ネジ１１ｄを挿着することにより、プリズム４を枠体２０の枠体本体２１に固定することができる。

次に図８（ａ）（ｂ）を用いて、レーザ光照射装置４０によって、多面付けホログラム光学素子用基材１に物体光４６および参照光４７を照射する方法について詳述する。

図８（ａ）に示すように、プリズム４が固定された枠体２０近傍には、多面付けホログラム光学素子用基材１に対向するようにレーザ光照射装置４０が配置されている。このうち、枠体２０に固定されたプリズム４によって、多面付けホログラム光学素子用基材１に斜め方向から入射する参照光４７が全反射してしまうことを防止することができる。ここで図８（ａ）は、レーザ光照射装置４０から、ホログラム露光装置１００に取り付けられた多面付けホログラム光学素子用基材１へ、物体光４６および参照光４７が照射される様子を示した平面図である。

また、図８（ａ）に示すように、レーザ光照射装置４０とプリズム４との間には、レーザ光照射装置４０から入射したレーザ光４１ａを物体光４６に変えるホログラム原版４９が配置されている。

図８（ａ）に示すように、レーザ光照射装置４０は、レーザ光４１ａを出射するレーザ光出射部４１と、適宜レーザ光４１ａを遮蔽することのできるシャッタ機構４２と、レーザ光４１ａを２方向に分裂させるビームスプリッタ４３と、レーザ光４１ａを反射させて多面付けホログラム光学素子用基材１に照射するミラー４４、４５とを有している。ここで、図８（ａ）に示すように、レーザ光出射部４１から出射されるレーザ光４１ａは、シャッタ機構４２を通ってビームスプリッタ４３において２つの光に分岐し、一方のレーザ光４１ａはミラー４５により反射され、ホログラム原版４９を通って物体光４６となり、プリズム４を通って多面付けホログラム光学素子用基材１の側面に水平方向側方から入射する。他方、ビームスプリッタ４３において分岐された他方のレーザ光４１ａは、ミラー４４により反射され参照光４７としてプリズム４を通って多面付けホログラム光学素子用基材１の側面に水平方向側方から入射する。このように、物体光４６と参照光４７を多面付けホログラム光学素子用基材１に対し同一の側面から入射することにより、透過型のホログラム１３を有する複数のホログラム光学素子１４からなる細長状の多面付けホログラム光学素子１５を形成することができる。

また、図８（ａ）に示すように、枠体２０に取り付けられたプリズム４は、参照光４７と物体光４６とが、プリズム表面４ａに対し略垂直方向から入射するように台形形状をしている。また、プリズム４のうち参照光４７と物体光４６の入射するプリズム表面４ａには、反射防止膜３４が接着されている。この反射防止膜３４は、多面付けホログラム光学素子用基材１で反射した物体光４６と参照光４７が、プリズム表面４ａでさらに反射して多面付けホログラム光学素子用基材１に干渉縞を形成することを防止するためのものである。

なお、図８（ｂ）に示すように、多面付けホログラム光学素子用基材１のプリズム４を設けた側の側面から水平方向に参照光４７を照射し、他方の側面からホログラム原版４９を通した物体光４６を照射させてもよい。このように、物体光４６と参照光４７を多面付けホログラム光学素子用基材１に対し逆側から入射することにより、反射型のホログラム１３を有する複数のホログラム光学素子１４からなる細長状の多面付けホログラム光学素子１５を形成することができる。

また、上述した実施の形態では、ホログラム原版４９を用いたものを示したが、ホログラム原版４９の代わりに、フィルム、ガラス等により照射領域以外が遮光されたマスク、散乱板等を用いてもよい。

また図９（ａ）（ｂ）に示すように、位置調整機構５０は、枠体２０により保持された多面付けホログラム光学素子用基材１をＸＹ平面内で回転させる回転盤５１と、回転盤５１上に設けられ、多面付けホログラム光学素子用基材１をＸ方向へ移動させるＸ方向移動盤５２と、Ｘ方向移動盤５２上に設けられ、多面付けホログラム光学素子用基材１をＹ方向へ移動させるＹ方向移動盤５３と、Ｙ方向移動盤５３上に設けられ、多面付けホログラム光学素子用基材１をＸＺ平面内で傾斜させるＸＺ平面傾斜盤５４と、ＸＺ平面傾斜盤５４上に設けられ、多面付けホログラム光学素子用基材１をＹＺ平面内で傾斜させるＹＺ平面傾斜盤５５とを有している。

また、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、多面付けホログラム光学素子用基材１は、一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子用領域２から構成され、各ホログラム光学素子用領域２の周縁には隅部に４個の検知マーク３５が設けられている。

また、図１１に示すように、ベース６０上には固定台７０が垂直方向に延在して固定され、固定台７０上には、２台のＣＣＤカメラ（検知装置）５が多面付けホログラム光学素子用基材１に対向するよう配置されている。

ここで、２台のＣＣＤカメラ５は、多面付けホログラム光学素子用基材１のホログラム光学素子用領域２の周縁に設けられた検知マーク３５（図１０参照）の位置や角度を観察することにより、枠体２０により保持された多面付けホログラム光学素子用基材１のホログラム光学素子用領域２の上下方向および水平方向の位置ずれを検知することができる。

このため、２台のＣＣＤカメラ５により観測された検知マーク３５の位置や角度に基づき、制御部４８によって、位置調整機構５０に連結された回転盤５１、Ｘ方向移動盤５２、Ｙ方向移動盤５３、ＸＺ平面傾斜盤５４およびＹＺ平面傾斜盤５５の各々を自動的に微調整することができる（図４および図９参照）。このため、物体光４６と参照光４７に対し、ホログラム光学素子用領域２を適切な位置や角度に配置することができる。

また図１２に示すように、各透明ガラス３３の表面には、反射防止膜３４が設けられている。このため、透明ガラス３３における物体光４６と参照光４７の反射を防止することができるため、反射光によって干渉縞が形成されることを防ぐことができる。

次に、図１３を用いて本発明におけるホログラム露光装置１００の変形例について説明する。ここで図１３は、このホログラム露光装置１００の変形例を側方から見た側面概略図である。

図１３に示すように、プリズム４をベース６０に固定手段７４により固定するとともに、多面付けホログラム光学素子用基材１を上下方向移動台６５上に設けてもよい。この場合、プリズム４上部に、プリズム４と多面付けホログラム光学素子用基材１との間にオイル７１を供給するオイル供給装置７２が設けられ、プリズム４下部には、固定手段７４に支持されるとともに、オイル供給装置７２から供給されるオイル７１を受ける受け部７３が設けられている。このような構成をとることにより、オイル７１をプリズム４と多面付けホログラム光学素子用基材１に介在させることができるので、プリズム４と多面付けホログラム光学素子用基材１とを一体で移動させる必要がなくなる。

図１３において、プリズム４は、多面付けホログラム光学素子用基材１に斜め方向から入射する参照光４７の全反射を防止するために配置されるので、プリズム４は参照光４７の照射されるホログラム光学素子用領域２のみを覆えばよい。このため、プリズム４を小さくすることができ、ホログラム露光装置１００の軽量化を図ることができる。

また、制御部４８に、多面付けホログラム光学素子用基材１のホログラム光学素子用領域２を全て連続露光した後に電子音を鳴らす通知装置（図示せず）を連結させてもよい。
このことにより、多面付けホログラム光学素子用基材１の連続露光が終了した場合には、制御部４８により通知装置に電子音を鳴らさせることができるので、連続露光対象であった多面付けホログラム光学素子用基材１の連続露光が終了したことを操作者は認識することができる。このため、操作者は、連続露光によりホログラム１３の形成された多面付けホログラム光学素子１５を、新たな多面付けホログラム光学素子用基材１に迅速に取り替えることができる。

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用、すなわちホログラム露光方法について説明する。

まず、液晶成分からなるホログラム感光層３１と、ホログラム感光層３１を挟持する一対のＩＴＯ層（電極層）３２と、各ＩＴＯ層３２表面に配置された透明ガラス（基材）３３と、各透明ガラス３３の表面に接着された反射防止膜３４とからなる多面付けホログラム光学素子用基材１を作成して準備する（図１２参照）。

次に、図２に示すように、上述のような層構成を有する多面付けホログラム光学素子用基材１を位置調整機構５０上に設けられた枠体２０に保持させ、固定する。この場合、枠体２０の受止部材２８に多面付けホログラム光学素子用基材１の一側縁１ａを当接させ、多面付けホログラム光学素子用基材１の他側縁１ｂに対して押圧部材２２の押圧表面２２ｂを押圧させることにより、枠体２０上において多面付けホログラム光学素子用基材１を精度良く位置決めすることができる。また、上方支持部材２４と下方支持部材２５を、多面付けホログラム光学素子用基材１を上下に設けられた支持溝２６、２６に挿入することにより、多面付けホログラム光学素子用基材１が倒れないように支持することができる。

次にホログラム原版４９を移動させ、多面付けホログラム光学素子用基材１に対してホログラム原版４９を所定位置まで接近させる（図８参照）。

次に制御部４８により駆動モータ（図示せず）を駆動データと関連づけて駆動制御し、上下方向移動機構３をガイド５７に沿って上下方向に移動させ、枠体２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１を垂直方向に保持しながら、所望位置までもってくる。

次にＣＣＤカメラ５により、検知マーク３５を検知することにより検知データを取得し、ベース６０上における多面付けホログラム光学素子用基材１のホログラム光学素子用領域２の水平方向および上下方向のずれを検知する。この際、ホログラム光学素子用領域２が水平方向や上下方向にずれている場合には、制御部４８により位置調整装置５０を微調整してホログラム光学素子用領域２を適当な位置や角度に配置する。

次に上下方向移動機構３を停止させてから枠体２０が確実に静止する所定時間が経過した後に、制御部４８によりレーザ光出射部４１からレーザ光４１ａを出射するとともに、シャッタ機構４２を開とする。このとき、枠体２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１の側方から水平方向に物体光４６と参照光４７が入射し、多面付けホログラム光学素子用基材１のホログラム感光層３１を露光してホログラム１３を形成する。

このようにして多面付けホログラム光学素子用基材１のホログラム感光層３１にホログラム１３を形成した後、制御部４８によってシャッタ機構４２を閉とし、上述のように駆動モータ（図示せず）を駆動データと関連づけて駆動制御し、上下方向移動機構３をガイド５７に沿って上下方向に移動させ、枠体２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１を次の所望位置までもってくる。

その後、上述と同様にして、ＣＣＤカメラ５による検知データに基づき、制御部４８によってホログラム光学素子用領域２を適当な位置や角度に配置した後、多面付けホログラム光学素子用基材１の側方から水平方向に物体光４６と参照光４７を照射して、次のホログラム光学素子用領域２におけるホログラム感光層３１にホログラム１３を形成する。

このような作業を順次繰り返すことにより、多面付けホログラム光学素子用基材１のホログラム感光層３１に複数のホログラム１３を形成することができ、ホログラム１３を含む複数のホログラム光学素子１４からなる多面付けされた多面付けホログラム光学素子１５が得られる。

ここで、多面付けホログラム光学素子１５は、ホログラム感光層３１に設けられた複数のホログラム１３と、ホログラム感光層３１を挟持する一対のＩＴＯ層３２と、各ＩＴＯ層３２表面に設けられた一対の透明ガラス３３と、各透明ガラス３３の表面に接着された反射防止膜３４からなる層構成を有している。

このため、ＩＴＯ層３２間に電流を流すことより、物体光４６と参照光４７とを照射することにより形成されたホログラム１３を一時的に消去することができ、ホログラム１３を表示したり消去したり自在に行うことができる。

以上のように、本実施の形態によれば、ベース６０上において、多面付けホログラム光学素子用基材１が枠体２０により垂直方向に保持固定されるとともに、多面付けホログラム光学素子用基材１の側面の水平方向から物体光４６と参照光４７とを入射させてホログラム１３が形成される。多面付けホログラム光学素子用基材１は一般に大型で重量が重くなっているが、多面付けホログラム光学素子用基材１は垂直方向に配置されているので、水平方向に配置されている場合に比べて、多面付けホログラム光学素子用基材１のたわみは小さい。このため多面付けホログラム光学素子用基材１の露光によって、たわみにより回折効率が異なるホログラム１３が形成されることはない。

また露光中、多面付けホログラム光学素子用基材１の側方から水平に物体光４６と参照光４７とが入射するので、物体光４６と参照光４７の導入機構、例えばミラー等を設置したり、メンテナンスしたりする作業を容易に行なうことができる。

すなわち多面付けホログラム光学素子用基材１を水平方向に配置した場合、物体光４６と参照光４７の導入機構は、この多面付けホログラム光学素子用基材１の上方および下方に配置しなければならず、とりわけ多面付けホログラム光学素子用基材１の下方にもぐって光の導入機構を設置する作業は容易ではない。これに対して本発明によれば、多面付けホログラム光学素子用基材１の両側に光の導入機構を設けるため、光の導入機構の設置作業およびメンテナンス作業を容易に行なうことができる。

第２の実施の形態
次に図１４乃至図１８により本発明の第２の実施の形態について説明する。図１４乃至図１８に示す第２の実施の形態は、支柱６１と、支柱６１に沿って上下方向に移動可能な上下方向移動機構３と、上下方向移動機構３の上下方向移動台上６５に設けられ、多面付けホログラム光学素子用基材１の位置を調整する位置調整機構５０と、多面付けホログラム光学素子用基材１を上下方向に延びるように保持する枠体２０の代わりに、ベース６０上に立設された囲い枠１３０と、当該囲い枠１３０によって囲まれて保持された一対の支柱１６１ａ，１６１ｂと、一対の支柱１６１ａ，１６１ｂの間に配置されるとともに、一対の支柱１６１ａ，１６１ｂに沿って上下方向に移動自在な移動枠１１０を有する上下方向移動機構１０３と、上下方向移動機構１０３の移動枠１１０に保持され、多面付けホログラム光学素子用基材１を上下方向に延びるように保持する枠体１２０を設けたものである。その他の構成は、図１乃至図１３に示す第１の実施の形態と略同一である。

図１４乃至図１８に示す第２の実施の形態において、図１乃至図１３に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。

なお、図１６（ａ）は本実施の形態によるホログラム露光装置を上方からみた平面図であり、図１６（ｂ）は本実施の形態によるホログラム露光装置を正面からみた正面図であり、図１７（ａ）は図１６（ｂ）に示したホログラム露光装置をＡ−Ａで切断した断面図であり、図１７（ｂ）は図１６（ｂ）に示したホログラム露光装置をＢ−Ｂで切断した断面図であり、図１８は図１６のＳ近傍を示した拡大平面図である。

図１６（ｂ）および図１７（ａ）（ｂ）に示すように、ベース６０上に、囲い枠１３０が立設されている。また、図１４乃至図１７（ａ）（ｂ）に示すように、この囲い枠１３０は、上下方向に延びた複数の支柱１３１と、当該支柱１３１の間に架け渡された複数の水平梁１３２とからなっている。

また、図１４乃至図１８に示すように、一対の支柱１６１ａ，１６１ｂが、囲い枠１３０に囲まれて保持されている。また、図１４乃至図１６（ａ）（ｂ）、図１７（ｂ）および図１８に示すように、支柱１６１ａは上下方向に延びたガイドレール１５７ａを有し、支柱１６１ｂは上下方向に延びたガイドレール１５７ｂを有している。

また、図１４乃至図１７（ａ）（ｂ）に示すように、一対の支柱１６１ａ，１６１ｂの間には、一対の支柱１６１ａ，１６１ｂのガイドレール１５７ａ，１５７ｂに沿って上下方向に移動することができる移動枠１１０が配置されている。この移動枠１１０は、図１５乃至図１８に示すように、係合部１６３ａを介してガイドレール１５７ａと係合し、係合部１６３ｂを介してガイドレール１５７ｂと係合している。

なお、上下方向移動機構１０３は、一対の支柱１６１ａ，１６１ｂのガイドレール１５７ａ，１５７ｂに沿って上下方向に移動可能な移動枠１１０と、ガイドレール１５７ａ，１５７ｂに係合する係合部１６３ａ，１６３ｂと、移動枠１１０をガイドレール１５７ａ，１５７ｂに沿って駆動する駆動部（図示せず）とを有している（図１４および図１５参照）。

また、図１４乃至図１６（ａ）（ｂ）に示すように、移動枠１１０によって、多面付けホログラム光学素子用基材１を上下方向に延びるように保持する枠体１２０が保持されている。

また、図１４乃至図１７（ａ）（ｂ）に示すように、移動枠１１０と枠体１２０との間には、枠体１２０を移動枠１１０に対して移動させて調整する調整機構１４１，１４６，１５０が設けられている。

すなわち、図１４乃至図１６（ａ）（ｂ）に示すように、移動枠１１０と枠体１２０の側方部には、枠体１２０を移動枠１１０に対して、枠体１２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１の面内であって水平方向（図１５の矢印Ａ１方向）に移動自在とする水平方向移動機構１４１が設けられている。この水平方向移動機構１４１は、回転自在な調整部１４２を有している。そして、この調整部１４２を回転させることによって、枠体１２０を移動枠１１０に対して図１５の矢印Ａ１方向に移動させることができる。

また、図１４、図１５および図１６（ｂ）に示すように、移動枠１１０と枠体１２０の下方部には、枠体１２０を移動枠１１０に対して、枠体１２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１の面の法線方向を中心として（図１６（ｂ）の矢印Ｒ１方向に）揺動自在とする第一揺動機構１４６が設けられている。この第一揺動機構１４６は、一対の回転自在な調整部１４６ａ，１４６ｂを有している。そして、この調整部１４６ａ，１４６ｂの各々を回転させて、調整部１４６ａ，１４６ｂの上下方向の位置を調整することによって、枠体１２０を移動枠１１０に対して図１６（ｂ）の矢印Ｒ１方向に揺動させ、所定の角度で傾斜させることができる。

また、図１４乃至図１６（ａ）（ｂ）に示すように、移動枠１１０と枠体１２０の上方部には、枠体１２０を移動枠１１０に対して、枠体１２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１の面内であって垂直方向を中心として（図１５の矢印Ｒ２方向に）揺動自在とする第二揺動機構１５０が設けられている。この第二揺動機構１５０は、枠体１２０を移動枠１１０に対して図１５の矢印Ｒ２方向に揺動させる揺動部１５１と、この揺動部１５１を所定の揺動位置で固定する第一ロック機構１５３ａと、枠体１２０を移動枠１１０に対して固定する第二ロック機構１５３ｂと、枠体１２０を移動枠１１０に対して引っ張る引張バネ１５４と、枠体１２０の移動枠１１０に対する図１５の矢印Ａ２方向の位置を微調整するマイクロメータ１５５とを有している。なお、上述した第一ロック機構１５３ａおよび第二ロック機構１５３ｂから、ロック機構１５３が構成されている。

次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。

図１４乃至図１７（ａ）（ｂ）に示すように、多面付けホログラム光学素子用基材１は移動枠１１０内に配置された枠体１２０によって保持され、当該移動枠１１０は一対の支柱１６１ａ，１６１ｂによって保持されている。このため、多面付けホログラム光学素子用基材１を安定した状態で保持することができる。

この結果、多面付けホログラム光学素子用基材１に、物体光４６と参照光４７を照射することによって、多面付けホログラム光学素子１５を形成する際、枠体１２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１を所望位置までもってくるために、移動枠１１０を一対の支柱１６１ａ，１６１ｂに沿って上下方向に移動させるときでも、枠体１２０に加わる振動を抑えることができ、強いては、多面付けホログラム光学素子用基材１に加わる振動を抑えることができる。

このため、多面付けホログラム光学素子用基材１のホログラム感光層３１を正確な位置で露光し、正確な位置にホログラム１３を形成することができる。また、上下方向移動機構１０３を停止させてから枠体１２０が確実に静止するまでの時間を短くすることができる。

さらに、図１４乃至図１７（ａ）（ｂ）に示すように、一対の支柱１６１ａ，１６１ｂは、囲い枠１３０に囲まれて保持されている。このため、枠体１２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１を所望位置までもってくるために、移動枠１１０を一対の支柱１６１ａ，１６１ｂに沿って上下方向に移動させたときに、当該支柱１６１ａ，１６１ｂがベース６０に対して振動することを防止することができる。

この結果、多面付けホログラム光学素子用基材１のホログラム感光層３１をより正確な位置で露光し、より正確な位置にホログラム１３を形成することができる。また、上下方向移動機構１０３を停止させてから枠体１２０が確実に静止するまでの時間をより短くすることができる。

また、図１４乃至図１７（ａ）（ｂ）に示すように、枠体１２０の移動枠１１０に対する位置を調整する調整機構１４１，１４６，１５０が、移動枠１１０と枠体１２０との間に直接介在して設けられている。このため、調整機構１４１，１４６，１５０によって、枠体１２０の移動枠１１０に対する位置を精度良く調整することができ、枠体１２０に保持された多面付けホログラム光学素子用基材１の位置を精度良く調整することができる。

本発明の第１の実施の形態による多面付けホログラム光学素子用基材と多面付けホログラム光学素子とを示す概略図。 本発明の第１の実施の形態による多面付けホログラム光学素子用基材とホログラム露光装置との関係を示す正面図。 本発明の第１の実施の形態による多面付けホログラム光学素子用基材とホログラム露光装置との関係を示す側面図。 本発明の第１の実施の形態によるホログラム露光装置の側面図。 本発明の第１の実施の形態による枠体が配置されていないホログラム露光装置の一部を示す正面図。 本発明の第１の実施の形態による枠体が配置されてないホログラム露光装置を示す平面図。 本発明の第１の実施の形態による上下方向移動機構の上下移動を説明するための概略図。 本発明の第１の実施の形態において、レーザ光照射装置から、本発明によるホログラム露光装置に取り付けられた多面付けホログラム光学素子用基材へ、物体光および参照光が照射される様子を示した平面図。 本発明の第１の実施の形態による位置調整機構を示す構成図。 本発明の第１の実施の形態による多面付けホログラム光学素子用基材を示す概略図。 ＣＣＤカメラと本発明の第１の実施の形態によるホログラム露光装置との関係を示す平面図。 本発明の第１の実施の形態による多面付けホログラム光学素子用基材の層構成を示す概略図。 本発明の第１の実施の形態によるホログラム露光装置の変形例を示す側面概略図。 本発明の第２の実施の形態によるホログラム露光装置を示す斜視図。 図１４に示したホログラム露光装置を拡大した拡大斜視図。 本発明の第２の実施の形態によるホログラム露光装置を上方からみた平面図と、正面からみた正面図、 図１６（ｂ）に示したホログラム露光装置をＡ−Ａで切断した断面図と、Ｂ−Ｂで切断した断面図。 図１６のＳ近傍を示した拡大平面図。

符号の説明

１ 多面付けホログラム光学素子用基材
２ ホログラム光学素子用領域
３ 上下方向移動機構
４ プリズム
４ａ プリズム表面
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ 固定ネジ
１３ ホログラム
１４ ホログラム光学素子
１５ 多面付けホログラム光学素子
２０ 枠体
２１、２１ａ、２１ｂ 枠体本体
２２ 押圧部材
２２ａ バネ保持端部
２２ｂ 押圧表面
２２ｃ 中央部
２３ バネ
２４ 上方支持部材
２５ 下方支持部材
２６ 支持溝
２７ プリズム固定部
２８ 受止部材
２９ バネ保持部
３１ ホログラム感光層
３２ ＩＴＯ層（電極層）
３３ 透明ガラス（基材）
３４ 反射防止膜
３５ 検知マーク
４０ レーザ光照射装置
４１ レーザ光出射部
４１ａ レーザ光
４２ シャッタ機構
４３ ビームスプリッタ
４４、４５ ミラー
４６ 物体光
４７ 参照光
４８ 制御部
４９ ホログラム原版
５０ 位置調整機構
５１ 回転盤
５２ Ｘ方向移動盤
５３ Ｙ方向移動盤
５４ ＸＺ平面傾斜盤
５５ ＹＺ平面傾斜盤
５６ 支持台
５７ ガイド
６０ ベース
６１ 支柱
６２ ボールネジ
６２ａ ボールネジ穴
６３ 係合部
６４ 駆動体
６５ 上下方向移動台
７０ 固定台
７１ オイル
７２ オイル供給装置
７３ 受け部
７４ 固定手段
１００ ホログラム露光装置
１０３ 上下方向移動機構
１１０ 移動枠
１２０ 枠体
１３０ 囲い枠
１４１ 水平方向移動機構
１４２ 調整部
１４６ 第一揺動機構
１４６ａ，１４６ｂ 一対の調整部
１５０ 第二揺動機構
１５１ 回転部
１５３ａ 第一ロック機構
１５３ｂ 第二ロック機構
１５４ 引張バネ
１５５ マイクロメータ
１５７ａ，１５７ｂ ガイドレール
１６１ａ，１６１ｂ 一対の支柱

Claims (15)

1. ホログラムが形成されるようになるホログラム光学素子用領域を一列に並ぶようにして複数含み、水平方向に配置したならば自重によってたわみが生じてしまうホログラム光学素子用基材から、少なくとも一つの基材と、この基材上に一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラムとを含む多面付けホログラム光学素子を、製造するためのホログラム露光装置において、
   ベースと、
   ベース上に配置され、上下方向に移動自在な上下方向移動機構と、
   上下方向に移動可能となるように上下方向移動機構上に配置され、基材と、基材上に配置されたホログラム感光層とを含む多面付けホログラム光学素子用基材を、前記複数のホログラム光学素子用領域が上下方向に一列に並ぶようにして保持する枠体と、
   上下方向移動機構上に設けられ、枠体の位置を微調整する調整機構と、を備え、
   多面付けホログラム光学素子用基材に対して側方から物体光および参照光を照射して、ホログラム感光層に複数のホログラムを形成することにより、各々がホログラムを有し、一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子からなる多面付けホログラム光学素子を製造することを特徴とするホログラム露光装置。
2. 多面付けホログラム光学素子用基材は、表面に反射防止膜を有することを特徴とする請求項１に記載のホログラム露光装置。
3. 多面付けホログラム光学素子用基材は、一対の基材を有し、
   多面付けホログラム光学素子用基材のホログラム感光層は、液晶成分からなるとともに、一対の基材により挟持されることを特徴とする請求項１または２に記載のホログラム露光装置。
4. ホログラム感光層を挟んで配置された各基材に電極層が設けられていることを特徴とする請求項３記載のホログラム露光装置。
5. ベース上に、多面付けホログラム光学素子用基材の側方に位置するプリズムが設けられ、
   参照光は、プリズムを介して多面付けホログラム光学素子用基材のホログラム光学素子用領域に照射されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のホログラム露光装置。
6. プリズムのうち多面付けホログラム光学素子用基材と逆側の表面に、反射防止膜が設けられていることを特徴とする請求項５に記載のホログラム露光装置。
7. プリズムの上方に、プリズムと多面付けホログラム光学素子用基材との間にオイルを供給するオイル供給装置が設けられるとともに、
   プリズムの下方に、オイル供給装置から供給されるオイルを受ける受け部が設けられることを特徴とする請求項５または６に記載のホログラム露光装置。
8. 各ホログラム光学素子用領域の周縁には検知マークが設けられ、
   この検知マークを検知装置によって検知することにより、ベース上において多面付けホログラム光学素子用基材のホログラム光学素子用領域の水平方向および上下方向のずれを検知することを特徴と請求項１〜７のいずれか一項に記載のホログラム露光装置。
9. ホログラムが形成されるようになるホログラム光学素子用領域を一列に並ぶようにして複数含み、水平方向に配置したならば自重によってたわみが生じてしまうホログラム光学素子用基材から、基材と、この基材上に一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラムとを含む多面付けホログラム光学素子を、製造するためのホログラム露光方法において、
   基材と、基材上に配置されたホログラム感光層とからなる多面付けホログラム光学素子用基材を準備する工程と、
   この多面付けホログラム光学素子用基材をベース上に配置された枠体により、前記複数のホログラム光学素子用領域が上下方向に一列に並ぶようにして保持する工程と、
   ベース上で枠体を上下方向移動機構によって上下方向に移動させるとともに、調整機構によって枠体の位置を微調整し、枠体に保持された多面付けホログラム光学素子用基材に対して、側方から物体光および参照光を照射してホログラム感光層に複数のホログラムを形成し、各々がホログラムを有し、一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子からなる多面付けホログラム光学素子を製造する工程と、
   を備えたことを特徴とするホログラム露光方法。
10. ホログラムが形成されるようになるホログラム光学素子用領域を一列に並ぶようにして複数含み、水平方向に配置したならば自重によってたわみが生じてしまうホログラム光学素子用基材から、少なくとも一つの基材と、この基材上に一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラムとを含む多面付けホログラム光学素子を、製造するためのホログラム露光装置において、
    ベースと、
    ベース上に立設された一対の支柱と、
    一対の支柱の間に配置されるとともに、一対の支柱に沿って上下方向に移動自在な移動枠を有する上下方向移動機構と、
    上下方向に移動可能となるように上下方向移動機構の移動枠に保持され、基材と、基材上に配置されたホログラム感光層とを含む多面付けホログラム光学素子用基材を、前記複数のホログラム光学素子用領域が上下方向に一列に並ぶようにして保持する枠体と、
    移動枠と枠体との間に、枠体を移動枠に対して移動させて調整する調整機構と、を備え、
    多面付けホログラム光学素子用基材に対して側方から物体光および参照光を照射して、ホログラム感光層に複数のホログラムを形成することにより、各々がホログラムを有し、
    一列に縦方向に並んで配置された複数のホログラム光学素子からなる多面付けホログラム光学素子を製造することを特徴とするホログラム露光装置。
11. 調整機構は、枠体を移動枠に対して、枠体に保持された多面付けホログラム光学素子用基材の面内であって水平方向に移動自在とする水平方向移動機構を有することを特徴とする請求項１０に記載のホログラム露光装置。
12. 調整機構は、枠体を移動枠に対して、枠体に保持された多面付けホログラム光学素子用基材の面の法線方向を中心として揺動自在とする第一揺動機構を有することを特徴とする請求項１０または１１に記載のホログラム露光装置。
13. 調整機構は、枠体を移動枠に対して、枠体に保持された多面付けホログラム光学素子用基材の面内であって垂直方向を中心として揺動自在とする第二揺動機構を有することを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のホログラム露光装置。
14. 第二揺動機構は、枠体を移動枠に対して固定するロック機構を有することを特徴とする請求項１３に記載のホログラム露光装置。
15. 一対の支柱は、囲い枠によって囲まれて保持されることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載のホログラム露光装置。

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