JP5099319B2

JP5099319B2 - ホログラム撮影光学系

Info

Publication number: JP5099319B2
Application number: JP2007185460A
Authority: JP
Inventors: 誠子塩尻; 壮周渡部; 満北村
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2007-07-17
Filing date: 2007-07-17
Publication date: 2012-12-19
Anticipated expiration: 2027-07-17
Also published as: JP2009025351A

Description

本発明は、ホログラム撮影光学系に関し、特に、イメージホログラムを記録する際にホログラム感光材料の入射側にプリズムを密着することで生じる収差を補正するようにしたホログラム撮影光学系に関するものである。

作製しようとするホログラムの撮影条件によっては、ホログラム感光材料中の光の入射角がその感光材料の臨界角以上となり、空気中から光束入射ができない場合がある。このような場合、ホログラム感光材料に適当な斜面を持つ平行平板からなるプリズムを密着させ、その斜面から参照光を感光材料中に臨界角以上の入射角で入射させ、物体光をプリズムの上面から入射させて二光束干渉法によってホログラムを撮影する撮影方法がある。

図３にその場合の光学配置を示す。相互に平行な表側側面２３と裏側側面２２と斜面２１を有するプリズム２０の裏側側面２２に直接あるいは屈折率整合液を介してホログラム感光材料１０を貼り付け、プリズム２０の斜面２１を経て参照光１２をホログラム感光材料１０中に臨界角以上の入射角で入射させ、プリズム２０の表側側面２３を経て物体光１１を入射させ、ホログラム感光材料１０中に入射した物体光１１と参照光１２を相互に干渉させて透過型ホログラムが記録される。

このような配置で、ホログラムをイメージホログラムとして記録する場合、一般にホログラム感光材料１０は物体光１１の光路に対してチルト配置（ホログラム感光材料１０の法線が物体光光路光軸に対して角度をなす配置）であるので、投影光学系７によりその面に投影するパターン板５もそのチルトに対応して反対方向のチルト配置にされる。

なお、物体光１１と参照光１２については、例えば次のように発生される。すなわち、レーザ１で発生されたレーザ光がハーフミラー２で２分され、ハーフミラー２で反射されたレーザ光はミラー３を経てビーム拡大器４で所定ビーム径にされ、ホログラムとして記録するパターン板５を照明する。パターン板５で透過散乱された光は投影光学系７を経て物体光１１としてプリズム２０の表側側面２３へ入射し、ホログラム感光材料１０に所定角度で入射する。他方、ハーフミラー２を透過したレーザ光はミラー８を経てビーム拡大器９で所定ビーム径にされ、参照光１２としてプリズム２０の斜面２１へ入射し、ホログラム感光材料１０に臨界角以上の所定の入射角で入射する。
特開２００５−１１５２２５号公報

しかしながら、図３のような光学配置において、物体光１１がプリズム２０の表側側面２３に対して斜めに入射するため、パターン板５のホログラム感光材料１０上での像に非点収差等の収差が生じ、解像度が低下するという問題点がある。

さらに、パターン板５もチルト配置されるため、その射出側に平行平板６を配置する場合には、この平行平板６によっても非点収差が生じ、さらに解像度が低下してしまう。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、イメージホログラムとして記録する物体光に対してチルト配置のホログラム感光材料の入射側にプリズムを密着する場合に発生する収差を補正する配置のホログラム撮影光学系を提供することである。

上記目的を達成する本発明のホログラム撮影光学系は、物体光の光路中にホログラム感光材料に密着して透明媒体が配置され、物体光の光路中に配置されたパターン板からの物体光を前記透明媒体に入射させてイメージホログラムを撮影するホログラム撮影光学系において、
前記パターン板からの物体光を前記透明媒体の物体光入射側の面に略垂直に入射するように配置すると共に、前記パターン板を前記透明媒体を介して前記ホログラム感光材料中に投影する投影光学系として両側テレセントリック光学系を用いることを特徴とするものである。

この場合に、別の透明媒体が前記パターン板の射出側に配置され、前記別の透明媒体の物体光射出側の面から略垂直に前記パターン板からの物体光が射出するように配置されていることが望ましい。

また、前記両側テレセントリック光学系として２群の正レンズを共焦点で同軸に配置し、その共通の焦点面に絞りが配置されてなる光学系を用いることができる。

また、前記透明媒体の別の側面から参照光が入射されるようになっていてもよい。

あるいは、前記ホログラム感光材料の前記透明媒体側とは反対側から参照光が入射されるようになっていてもよい。

本発明においては、イメージホログラムを撮影するときにホログラム感光材料の入射側に透明媒体を密着することで発生する非点収差を補正することができ、さらに、その際のパターン板の投影光学系として両側テレセントリック光学系を用いることで、その非点収差補正効果を高めると共にホログラム面全体での像倍率を一定にすることができ、非点収差、歪曲収差等の収差がないイメージホログラムを撮影することができる。

以下、本発明のホログラム撮影光学系を実施例に基づいて説明する。

図１は１つの実施例のホログラム撮影光学系の構成を示す光軸を含む断面図である。本発明は、ホログラム感光材料１０の物体光１１入射側に配置するプリズム２０として、多角柱の形をしたプリズム２０を用い、その表側側面２３が物体光１１に対して垂直になっているものを用い、その表側側面２３に対して斜めに入射することで発生する非点収差を発生させないようにすることに特徴があるものである。

図１の実施例は、表側側面２３と裏側側面２２と斜面２１とを側面とする多角柱の形をしたプリズム２０の裏側側面２２に直接あるいは屈折率整合液を介してフォトポリマーや銀塩感光材料、あるいは、ホログラフィック高分子分散型液晶素子（特許文献１）からなるホログラム感光材料１０を密着させ、プリズム２０の斜面２１を経て参照光１２をホログラム感光材料１０中に臨界角以上の入射角で入射させ、プリズム２０の表側側面２３を経て物体光１１を垂直に入射させ、ホログラム感光材料１０中に入射した物体光１１と参照光１２を相互に干渉させて透過型ホログラムを記録する実施例である。

そして、この実施例においては、物体光１１の光路中に配置されるパターン板５をイメージホログラムとして記録する例であり、ホログラム感光材料１０は物体光１１の光路に対して一般にチルト配置（ホログラム感光材料１０の法線が物体光光路光軸に対して角度をなす配置）とし、それに伴って、その面に投影するパターン板５も物体光１１の光路に対してそのチルトに対応して反対方向のチルト配置にされる。そして、パターン板５の結像倍率を投影面で一様にするため、かつ、各主光線がプリズム２０の表側側面２３に垂直に入射するようにするために、プリズム２０とパターン板５の間に配置される投影光学系７０として、２群の正レンズ７１、７２を共焦点で同軸に配置され、その共通の焦点面に絞り７３が配置されてなる両側テレセントリック光学系を用いるようにしている。

また、この実施例において、レーザ１で発生されたレーザ光はハーフミラー２で２分され、ハーフミラー２で反射されたレーザ光はミラー３を経てビーム拡大器４で所定ビーム径にされ、上記のようにイメージホログラムとして記録するパターン板５を照明する。パターン板５を透過した光は上記のような投影光学系７０に入射し、投影光学系７０を出た物体光１１はプリズム２０の表側側面２３に垂直に入射し、ホログラム感光材料１０に所定角度で入射する。他方、ハーフミラー２を透過したレーザ光はミラー８を経てビーム拡大器９で所定ビーム径にされ、参照光１２としてプリズム２０の斜面２１へ入射し、ホログラム感光材料１０に臨界角以上の所定の入射角で入射する。

このように、本発明のホログラム撮影光学系においては、少なくとも物体光の光路中に透明媒体２０を配置し、その透明媒体２０の物体光入射側の面２３と反対側の面２２にホログラム感光材料に密着させ、物体光１１の光路中に配置されたパターン板５からの物体光１１を透明媒体２０の物体光入射側の面２３に略垂直に入射させてイメージホログラムを撮影するようにすることで、イメージホログラムを撮影するときにホログラム感光材料の入射側に透明媒体を密着することで発生する非点収差を補正することができ、さらに、その際のパターン板５の投影光学系７０として両側テレセントリック光学系を用いることで、その非点収差補正効果を高めると共にホログラム面全体での像倍率を一定にすることができるものである。

図２は図１の実施例の変形例を示す図１と同様の図であり、この変形例においては、パターン板５の投影光学系７０側に別のプリズム３０を配置した点で図１の実施例と異なる。別のプリズム３０はプリズム２０と同様の多角柱の形をしたプリズムであり、入射側の側面３１にパターン板５が密着され、その射出側の側面３２から垂直に物体光１１の各主光線が出るようになっている。このような別のプリズム３０をパターン板５の射出側に配置することで、特にパターン板５からの光路とホログラム感光材料１０に入射する光路が投影光学系７０に対してが略対称になり、歪曲収差や像面湾曲の発生をより少なくすることができるので、図２の配置の方がより好ましい。なお、図２の例の場合、パターン板５のレーザ光入射側にビーム拡大器４からのレーザ光が別のプリズム３０の入射側の側面３１あるいはパターン板５で屈折されて曲がらないように補償する光路補償プリズム４０が配置されているが、この光路補償プリズム４０は省いてもよい。

以上においては、イメージホログラムを透過型ホログラムとして記録する際に物体光１１の光路中に少なくともホログラム感光材料１０に密着してプリズム２０が配置される場合の光学系を説明したが、反射型ホログラムを記録する際には、物体光１１の光路中に同様にホログラム感光材料１０に密着してプリズム２０を配置し、参照光１２をそのプリズム２０と反対側からホログラム感光材料１０に入射させるようにする。

以上、本発明のホログラム撮影光学系を実施例に基づいて説明したが、これら実施例に限定されず種々の変形が可能である。

本発明の１つの実施例のホログラム撮影光学系の構成を示す図である。図１の実施例の変形例を示す図１と同様の図である。従来のホログラム撮影光学系の光学配置を示す図である。

符号の説明

１…レーザ
２…ハーフミラー
３…ミラー
４…ビーム拡大器
５…パターン板
６…平行平板
７…投影光学系
８…ミラー
９…ビーム拡大器
１０…ホログラム感光材料
１１…物体光
１２…参照光
２０…プリズム（透明媒体）
２１…プリズムの斜面
２２…プリズムの裏側側面
２３…プリズムの表側側面
３０…別のプリズム
３１…別のプリズムの入射側の側面
３２…別のプリズムの射出側の側面
４０…光路補償プリズム
７０…投影光学系
７１、７２…正レンズ

Claims

物体光の光路中にホログラム感光材料に密着して透明媒体が配置され、物体光の光路中に配置されたパターン板からの物体光を前記透明媒体に入射させてイメージホログラムを撮影するホログラム撮影光学系において、
前記パターン板からの物体光を前記透明媒体の物体光入射側の面に略垂直に入射するように配置すると共に、前記パターン板を前記透明媒体を介して前記ホログラム感光材料中に投影する投影光学系として両側テレセントリック光学系を用い、
別の透明媒体が前記パターン板の射出側に配置され、前記別の透明媒体の物体光射出側の面から略垂直に前記パターン板からの物体光が射出するように配置されていることを特徴とするホログラム撮影光学系。
前記両側テレセントリック光学系として２群の正レンズを共焦点で同軸に配置し、その共通の焦点面に絞りが配置されてなる光学系を用いることを特徴とする請求項１記載のホログラム撮影光学系。
前記透明媒体の別の側面から参照光が入射されるようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載のホログラム撮影光学系。
前記ホログラム感光材料の前記透明媒体側とは反対側から参照光が入射されるようになっていることを特徴とする請求項１又は２記載のホログラム撮影光学系。