JP5158328B2

JP5158328B2 - ホログラム撮影光学系

Info

Publication number: JP5158328B2
Application number: JP2007185459A
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: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2027-07-17
Also published as: JP2009025350A

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平行平板を密着することで生じる非点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、物体光を平行平板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５にその場合の光学配置を示す。相互に平行な表面２３と裏面２２を有し、その１つの端面が斜面２１となっている平行平板２０の裏面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、平行平板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、平行平板２０の表面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を透過した光は投影光学系７を経て物体光１１として平行平板２０の表面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２２として平行平板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。なお、パターン板５の射出側に配置されている平行平板６はパターン板５の支持基板である。
特開２００５−１１５２２５号公報

しかしながら、図５のような光学配置において、物体光１１が平行平板２０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平行平板を密着する場合に発生する非点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平行平板が配置され、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平行平板に斜めに入射させることで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、
物体光の光路の光軸に対する傾きが前記平行平板と同じであるが、傾けたまま前記平行平板に対してその光軸の周りで９０°回転させた配置の第２の平行平板が前記平行平板の入射側に配置されていることを特徴とするものである。

この場合、前記第２の平行平板は、前記パターン板からの物体光を投影する投影光学系と前記平行平板との間に配置されていること望ましい。

また、前記平行平板と前記第２の平行平板は、屈折率及び厚さが略等しいことが望ましい。

また、前記パターン板の射出側に密着して第３の平行平板が配置されており、物体光の光路の光軸に対する傾きが前記第３の平行平板と同じであるが、傾けたまま前記第３の平行平板に対してその光軸の周りで９０°回転させた配置の第４の平行平板が前記第３の平行平板の射出側に配置されていることが望ましい。

また、前記第４の平行平板は、前記パターン板からの物体光を投影する投影光学系と前記第３の平行平板との間に配置されていることが望ましい。

また、前記第３の平行平板と前記第４の平行平板は、屈折率及び厚さが略等しいことが望ましい。

また、前記平行平板は斜面の端面を有し、その斜面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、物体光の光路の光軸に対する傾きがホログラム感光材料に密着して配置されている平行平板と同じであるが、傾けたままその平行平板に対してその光軸の周りで９０°回転させた配置の第２の平行平板がその平行平板の入射側に配置されているので、そのホログラム感光材料に密着して配置されている平行平板によって発生する非点収差を補正することができ、収差の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図であり、図２はその主要部の断面図である。この実施例は、相互に平行な表面２３と裏面２２を有し、その１つの端面が斜面２１となっている平行平板２０の裏面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、平行平板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、平行平板２０の表面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を記録する実施例である。

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、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はその射出側に支持基板として平行平板６が一体に設けられており、パターン板５と平行平板６を透過した光はその平行平板６と同様の平行平板２６を経て投影光学系７に入射し、投影光学系７を出た物体光は平行平板２０と同様の平行平板２５を経て物体光１１として平行平板２０の表面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２２として平行平板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。

そして、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されており、パターン板５もホログラム感光材料１０のチルトに対応して反対方向のチルト配置にされている。

ここで、平行平板２５と平行平板２６の配置方法とその作用について、図２を参照にして説明する。図２は、図１の物体光１１の光路のパターン板５からホログラム感光材料１０に至る主要部の断面図であり、物体光１１の光路の光軸を１３とし、平行平板２０に入射する光軸１３の方向をｚ軸方向として、図２（ａ）はその平行平板２０に入射する光軸１３を含み平行平板２０の法線ｎ₁を含むｘ−ｚ断面図（入射面）であり、図２（ｂ）は平行平板２０に入射する光軸１３を含みｘ−ｚ断面図に直交するｙ−ｚ断面図である。上記したように、ホログラム感光材料１０が物体光１１の光路に対してチルト配置されているため、平行平板２０の法線ｎ₁はｘ−ｚ断面図内で光軸１３に対して角度θ₁をなすように傾いており、それに対応してパターン板５を支持する平行平板６の法線ｎ₃もｘ−ｚ断面図内で光軸１３に対して角度θ₂をなすように傾いている。この関係は図５の場合と同様である。

本発明に基づいて、光軸１３に対して傾いて配置されている平行平板２０及び平行平板６によって生じる非点収差を補償（補正）するために、平行平板２０の入射側に平行平板２０と同じ厚さｄ₁で同じ屈折率の平行平板２５を、また、平行平板６の射出側に平行平板６と同じ厚さｄ₂で同じ屈折率の平行平板２６を配置し、かつ、平行平板２５の法線ｎ₂はｙ−ｚ断面図内で光軸１３に対して角度θ₁をなすように傾け、平行平板２６の法線ｎ₄はｙ−ｚ断面図内で光軸１３に対して角度θ₂をなすように傾ける。すなわち、平行平板２０と平行平板２５の光軸１３に対する傾きは同じであるが、光軸１３に対して傾けたまま平行平板２５を平行平板２０に対して光軸１３の周りで９０°回転させた配置にし、同様に、平行平板６と平行平板２６の光軸１３に対する傾きは同じであるが、光軸１３に対して傾けたまま平行平板２６を平行平板６に対して光軸１３の周りで９０°回転させた配置にしている。このような関係で平行平板２５と平行平板２６を配置すると、それぞれ斜め配置の平行平板２０及び平行平板６によって生じる非点収差を完全に補償することができる。なお、平行平板２５、平行平板２６それぞれの厚さと屈折率を平行平板２０、平行平板６の厚さ、屈折率と完全に同じにしなくとも、非点収差を補正する作用は有することになる。

ところで、パターン板５にはその射出側に必ずしも支持基板としての平行平板６を配置する必要はない。その場合の図１と図２に対応する図をそれぞれ図３と図４に示す。この変形例においては、光軸１３に対して傾いて配置されている平行平板２０によって生じる非点収差を補償（補正）するための平行平板２５のみを図１、図２の場合と同様に配置すればよく、平行平板２６は配置しない。この場合も、平行平板２５の厚さと屈折率を平行平板２０の厚さ、屈折率と完全に同じにしなくとも、非点収差を補正する作用は有することになる。なお、この変形例において、物体光１１の光路中に平行平板６と平行平板２６がない点を除いて他の光学系の構成は図１、図２の実施例と同様であるので、説明は省く。

なお、図１、図２の配置（パターン板５の射出側に平行平板６がある。）と図３、図４の配置（パターン板５の射出側に何ら平行平板がない。）とを比較すると、特に、パターン板５とホログラム感光材料１０を略対称に配置する場合に、投影光学系７により歪曲収差や像面湾曲の発生を少なくする上で図１、図２の配置の方が好ましい。

また、パターン板５の結像倍率を投影面で一様にするためには、ホログラム感光材料１０とパターン板５の間に配置される投影光学系７としては望遠系を用いることがより好ましい。

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に密着して平行平板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に密着して平行平板２０が配置される場合にも、同様に平行平板２５、平行平板２６を配置することが非点収差を補償（補正）する上で好ましい。

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の主要部の断面図である。図１のホログラム撮影光学系の変形例の構成を示す図である。図３の主要部の断面図である。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
１３…物体光光路の光軸
２０…平行平板
２１…平行平板の斜面
２２…平行平板の裏面
２３…平行平板の表面
２５…平行平板
２６…平行平板

Claims

物体光の光路中にホログラム感光材料に密着して平行平板が配置され、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平行平板に斜めに入射させることで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、
第２の平行平板が前記平行平板の入射側に配置され、前記第２の平行平板の物体光の光路の光軸に対する傾き角が前記平行平板の物体光の光路の光軸に対する傾き角と同じであるが、物体光の光路の光軸に対して傾けたまま前記平行平板に対して物体光の光軸を中心軸として９０°回転させて前記第２の平行平板が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。
前記第２の平行平板は、前記パターン板からの物体光を投影する投影光学系と前記平行平板との間に配置されて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。
前記平行平板と前記第２の平行平板は、屈折率及び厚さが略等しい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。
前記パターン板の射出側に密着して第３の平行平板が配置されており、物体光の光路の光軸に対する傾きが前記第３の平行平板と同じであるが、傾けたまま前記第３の平行平板に対してその光軸の周りで９０°回転させた配置の第４の平行平板が前記第３の平行平板の射出側に配置されていることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載のホログラム撮影光学系。
前記第４の平行平板は、前記パターン板からの物体光を投影する投影光学系と前記第３の平行平板との間に配置されていることを特徴とする請求項４記載のホログラム撮影光学系。
前記第３の平行平板と前記第４の平行平板は、屈折率及び厚さが略等しいことを特徴とする請求項４又は５記載のホログラム撮影光学系。
前記平行平板は斜面の端面を有し、その斜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から６の何れか１項記載のホログラム撮影光学系。