JP5526681B2 - Holographic optical element and method of manufacturing holographic optical element - Google Patents

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Description

本発明は、一方向から入射する光を少なくとも二方向に分離する光分離機能および少なくとも二方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子、および、ホログラフィック光学素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a holographic optical element having a light separating function for separating light incident from one direction in at least two directions and a light combining function for combining light incident from at least two directions in one direction, and a holographic optical element It relates to the manufacturing method.

近年、レーザ光源やＬＥＤ光源等の狭波長帯域の光を発生させる光源を含んだ光学アプリケーションが、種々の分野において使用されている。また、このような光学アプリケーションとともに、ホログラフィック光学素子が利用されている。   In recent years, optical applications including light sources that generate light in a narrow wavelength band, such as laser light sources and LED light sources, have been used in various fields. Along with such optical applications, holographic optical elements are used.

ホログラフィック光学素子は、ホログラフィー技術を用いて作製された素子（ホログラム）であり、特定波長の光を高効率で回折することができる。したがって、ホログラフィック光学素子を光学アプリケーションとの組み合わせで使用することによって、光学アプリケーションからの狭波長帯域の光を有効に用いることができる。   The holographic optical element is an element (hologram) manufactured using a holographic technique, and can diffract light of a specific wavelength with high efficiency. Therefore, by using a holographic optical element in combination with an optical application, light in a narrow wavelength band from the optical application can be used effectively.

このようなホログラフィック光学素子として、例えば特許文献１や特許文献２に、光分離機能および光合成機能を有した光学素子が開示されている。   As such holographic optical elements, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose optical elements having a light separating function and a light combining function.

特開昭６０−７６７０５号公報JP 60-76705 A 特開平６−３０９６９１号公報JP-A-6-309691

光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子は、ホログラフィック光学素子をなすようになる感光材を、合成光の進行方向と平行な方向および各分離光の進行方向と平行な方向から露光して、感光材に干渉縞を記録することにより、作製され得る。この際、合成光の進行方向に進む露光光と、各分離光の進行方向に進む露光光と、が干渉することによって形成された干渉縞によって、合成光の進行方向に進む光が各分離光の進行方向に回折し、あるいは、各分離光の進行方向に進む光が合成光の進行方向に回折するようになる。   A holographic optical element having a light separating function and a light synthesizing function exposes a photosensitive material forming a holographic optical element from a direction parallel to the traveling direction of the synthesized light and a direction parallel to the traveling direction of each separated light. Then, it can be produced by recording interference fringes on the photosensitive material. At this time, the light traveling in the traveling direction of the combined light is caused by the interference fringes formed by the interference between the exposure light traveling in the traveling direction of the combined light and the exposure light traveling in the traveling direction of each separated light. Or the light traveling in the traveling direction of each separated light is diffracted in the traveling direction of the combined light.

しかしながら、合成光の進行方向に進む露光光と、複数の分離光の進行方向にそれぞれ進む複数の露光光と、を同時に感光材へ入射させた場合、複数の分離光の進行方向にそれぞれ進む複数の露光光の間での干渉に起因した干渉縞も、感光材に記録される。この場合、光が不要な方向へ回折し、光の利用効率が低下するといった不具合が生じる。さらには、意図しない方向への光の回折により、アプリケーションがもはや意図した機能を果たさなくなることさえもある。   However, when the exposure light traveling in the traveling direction of the combined light and the plurality of exposure light traveling in the traveling direction of the plurality of separated lights are simultaneously incident on the photosensitive material, the plurality of traveling lights proceed in the traveling direction of the plurality of separated lights Interference fringes resulting from interference between the exposure light beams are also recorded on the photosensitive material. In this case, there is a problem that light is diffracted in an unnecessary direction and the light use efficiency is lowered. Furthermore, diffraction of light in an unintended direction can even cause the application to no longer perform its intended function.

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子であって、高い回折効率で光を回折することができるホログラフィック光学素子を提供することを目的とする。また、本発明は、光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子であって、高い回折効率で光を回折することができるホログラフィック光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of the above points, and is a holographic optical element having a light separation function and a light combining function, and capable of diffracting light with high diffraction efficiency. The purpose is to provide. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a holographic optical element having a light separating function and a light combining function, which can diffract light with high diffraction efficiency. .

なお、特許文献２には、複数の分離光の進行方向にそれぞれ平行な複数の方向からの露光光の間での干渉を防止するため、複数の分離光の進行方向とそれぞれ平行な複数の方向からの露光を順次行っていく方法が開示されている。しかしながら、順次露光により同一の感光材に複数の干渉縞を順次形成していく場合、単に作製工程数が増加しこれにともなって光学素子の製造コストが増加してしまうだけでなく、回折効率を調節するための感光材の調整や露光条件の最適化が著しく困難となってしまう。したがって、本発明によるホログラフィック光学素子が、同時露光で複数の干渉縞のみを形成されるようになっていれば、生産効率、これにともなって製造コスト、さらには、光学特性の面において、非常に好ましい。   In Patent Document 2, in order to prevent interference between exposure light beams from a plurality of directions parallel to the traveling directions of the plurality of separated lights, a plurality of directions each parallel to the traveling directions of the plurality of separated lights are disclosed. A method of sequentially performing the exposure from is disclosed. However, when a plurality of interference fringes are sequentially formed on the same photosensitive material by sequential exposure, not only the number of manufacturing steps increases, which increases the manufacturing cost of the optical element, but also increases the diffraction efficiency. Adjustment of the photosensitive material for adjustment and optimization of exposure conditions become extremely difficult. Therefore, if the holographic optical element according to the present invention is capable of forming only a plurality of interference fringes by simultaneous exposure, it is extremely difficult in terms of production efficiency, production cost, and optical characteristics. Is preferred.

本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法は、一方向から入射する光を少なくとも二方向に分離する光分離機能および少なくとも二方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子の製造方法であって、
各々が同一波長のレーザ光を発生させる少なくとも二つのレーザ光源から発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材に同時に入射させて、前記感光材に干渉縞を記録する工程を含む、ことを特徴とする。 A method of manufacturing a holographic optical element according to an aspect of the present invention has a light separation function of separating light incident from one direction in at least two directions and a light combining function of combining light incident from at least two directions in one direction. A method for manufacturing a holographic optical element, comprising:
A step of separating laser light generated from at least two laser light sources each generating laser light of the same wavelength into a plurality of lights and then simultaneously entering the photosensitive material to record interference fringes on the photosensitive material It is characterized by including.

本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの同一のレーザ光源から発生されたレーザ光を分離して得られた前記複数の光が干渉してなる干渉縞のみが記録されてもよい。   In the step of recording the interference fringes of the method for manufacturing a holographic optical element according to one aspect of the present invention, the laser beam generated by separating laser beams generated from the same laser light source of the at least two laser light sources is obtained. Only interference fringes formed by interference of a plurality of lights may be recorded.

また、本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されたレーザ光が、それぞれ、第１光と第２光とに分離され、各レーザ光源から発生されたレーザ光のうちの第１光が互いに同一の方向から前記感光材に入射してもよい。   Further, in the step of recording the interference fringes of the method for manufacturing a holographic optical element according to one aspect of the present invention, laser light generated from each of the at least two laser light sources is a first light and a second light, respectively. The first light of the laser light generated from each laser light source may be incident on the photosensitive material from the same direction.

さらに、本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの一のレーザ光源から発生された第１レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源とは異なる他のレーザ光源から発生された第２レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、を前記感光材に同時に入射させ、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光は、同一の方向から、前記感光材に入射し、前記第１レーザ光の前記第２光は、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光とは異なる方向から、前記感光材に入射し、前記第２レーザ光の前記第２光は、前記第１レーザ光の前記第１光、前記第２レーザ光の前記第１光および前記第１レーザ光の前記第２光とは異なる方向から、前記感光材に入射してもよい。このような本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記第１レーザ光の前記第１光と前記第１レーザ光の前記第２光とが干渉してなる第１干渉縞と、前記第２レーザ光の前記第１光と前記第２レーザ光の前記第２光とが干渉してなる第２干渉縞と、が前記感光材に記録され、前記第１レーザ光の前記第２光と前記第２レーザ光の前記第２光とが干渉してなる干渉縞は、前記感光材に記録されないようにしてもよい。   Furthermore, in the step of recording the interference fringes of the method for manufacturing a holographic optical element according to one aspect of the present invention, the first laser light generated from one of the at least two laser light sources is separated. The first light and the second light obtained and the first laser light obtained by separating the second laser light generated from another laser light source different from the one of the at least two laser light sources. Light and second light are simultaneously incident on the photosensitive material, and the first light of the first laser light and the first light of the second laser light are incident on the photosensitive material from the same direction. The second light of the first laser light is incident on the photosensitive material from a direction different from the first light of the first laser light and the first light of the second laser light, and the second light The second light of the laser light is the second light. The first light of the laser beam from a direction different from that of the second light of said first light and said first laser beam of the second laser beam may be incident on the photosensitive material. In the step of recording the interference fringes of the method for manufacturing a holographic optical element according to one aspect of the present invention, the first light of the first laser light and the second light of the first laser light interfere with each other. And the second interference fringes formed by the interference of the first light of the second laser light and the second light of the second laser light are recorded on the photosensitive material, Interference fringes formed by interference between the second light of the first laser light and the second light of the second laser light may not be recorded on the photosensitive material.

また、このような本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第２光を、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光と同一の側から前記感光材に入射させてもよい。   Further, in the step of recording the interference fringes of the method for manufacturing a holographic optical element according to one aspect of the present invention, the second light of the first laser light and the second light of the second laser light are used. The first laser beam may be incident on the photosensitive material from the same side of the first laser beam as the first laser beam.

あるいは、このような本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第２光を、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光とは逆の側から前記感光材に入射させてもよい。   Alternatively, in the step of recording the interference fringes of the method for manufacturing a holographic optical element according to one aspect of the present invention, the second light of the first laser light and the second light of the second laser light are used. The first light of the first laser light and the first light of the second laser light may be incident on the photosensitive material from the opposite side.

あるいは、このような本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第２光のうちの一方を、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光と同一の側から前記感光材に入射させ、前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第２光のうちの他方を、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光とは逆の側から前記感光材に入射させてもよい。   Alternatively, in the step of recording the interference fringes of the method for manufacturing a holographic optical element according to one aspect of the present invention, the second light of the first laser light and the second light of the second laser light are recorded. One of them is incident on the photosensitive material from the same side as the first light of the first laser light and the first light of the second laser light, and the second light of the first laser light and the The other of the second lights of the second laser light may be incident on the photosensitive material from the opposite side of the first light of the first laser light and the first light of the second laser light. Good.

本発明の一態様によるホログラフィック光学素子は、一方向から入射する光を少なくとも二方向に分離する光分離機能および少なくとも二方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子であって、
各々が同一波長のレーザ光を発生させる少なくとも二つのレーザ光源から発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材に同時に入射させることによって記録された干渉縞を備え、
前記干渉縞は、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの同一のレーザ光源から発生されたレーザ光を分離して得られた複数の光が干渉してなる干渉縞のみを含んでいる、ことを特徴とする。 A holographic optical element according to one aspect of the present invention has a light separating function for separating light incident from one direction in at least two directions and a light combining function for combining light incident from at least two directions in one direction. An element,
A laser beam generated from at least two laser light sources each generating a laser beam of the same wavelength is provided with interference fringes recorded by separating the laser beam into a plurality of lights and then simultaneously entering the photosensitive material,
The interference fringes include only interference fringes formed by interference of a plurality of lights obtained by separating laser beams generated from the same laser light source among the at least two laser light sources. And

本発明の一態様によるホログラフィック光学素子において、前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されたレーザ光が、それぞれ、第１光と第２光とに分離され、各レーザ光源から発生されたレーザ光のうちの第１光を互いに同一の方向から前記感光材に入射させることによって、前記干渉縞は記録されていてもよい。   In the holographic optical element according to one aspect of the present invention, the laser light generated from each of the at least two laser light sources is separated into the first light and the second light, respectively, and the laser generated from each laser light source. The interference fringes may be recorded by causing the first light of the light to enter the photosensitive material from the same direction.

また、本発明の一態様によるホログラフィック光学素子において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの一のレーザ光源から発生された第１レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源とは異なる他のレーザ光源から発生された第２レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、を前記感光材に同時に入射させることによって、前記干渉縞は記録されており、
前記干渉縞は、前記感光材に入射した前記第１レーザ光の前記第１光と、前記第１レーザ光の前記第１光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第１レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる第１干渉縞と、前記第１レーザ光の前記第１光と同一の方向から前記感光材に入射した前記第２レーザ光の前記第１光と、前記第１レーザ光の前記第１光、前記第２レーザ光の前記第１光および前記第１レーザ光の前記第２光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第２レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる第２干渉縞と、を含むようにしてもよい。 In the holographic optical element according to an aspect of the present invention, the first light and the second light obtained by separating the first laser light generated from one of the at least two laser light sources, and The first light and the second light obtained by separating the second laser light generated from another laser light source different from the one of the at least two laser light sources, and the photosensitive material. The interference fringes are recorded by being simultaneously incident on
The interference fringes are generated by the first laser light incident on the photosensitive material from a direction different from the first light of the first laser light incident on the photosensitive material and the first light of the first laser light. A first interference fringe formed by interference with the second light, and the first light of the second laser light incident on the photosensitive material from the same direction as the first light of the first laser light; The first laser light of the first laser light, the first light of the second laser light, and the second laser light incident on the photosensitive material from a direction different from the second light of the first laser light. You may make it include the 2nd interference fringe formed by interference with 2nd light.

本発明によれば、高い回折効率で光を回折することが可能な光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子が提供される。   According to the present invention, a holographic optical element having a light separating function and a light combining function capable of diffracting light with high diffraction efficiency is provided.

図１は、本発明の一実施の形態におけるホログラフィック光学素子およびその光分離作用を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining a holographic optical element and its light separating action in an embodiment of the present invention. 図２は、図１のホログラフィック光学素子の光合成作用を説明するための図である。FIG. 2 is a view for explaining the photosynthetic action of the holographic optical element of FIG. 図３は、図１および図２のホログラフィック光学素子の製造方法を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a method of manufacturing the holographic optical element of FIGS. 1 and 2. 図４は、図１および図２のホログラフィック光学素子の製造方法および製造に用いられる光学系を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining a manufacturing method of the holographic optical element of FIGS. 1 and 2 and an optical system used for the manufacturing. 図５は、二つのレーザ光源から発生されるレーザ光の干渉の有無を調査した光学系を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an optical system in which the presence or absence of interference between laser beams generated from two laser light sources is examined. 図６は、マッハツェンダー干渉法で干渉の有無を調査した光学系を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an optical system in which the presence or absence of interference is investigated by Mach-Zehnder interferometry. 図７は、図５の光学系でスクリーンに投影された光の像を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an image of light projected on the screen by the optical system of FIG. 図８は、図６の光学系でスクリーンに投影された光の像を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an image of light projected on the screen by the optical system of FIG. 図９は、図１に対応する図であって、ホログラフィック光学素子の一変形例およびその光分離作用を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 1 and is a diagram for explaining a modified example of the holographic optical element and its light separating action. 図１０は、図２に対応する図であって、図９のホログラフィック光学素子の光合成作用を説明するための図である。FIG. 10 is a diagram corresponding to FIG. 2, and is a diagram for explaining the light combining action of the holographic optical element of FIG. 9. 図１１は、図３に対応する図であって、図９および図１０のホログラフィック光学素子の製造方法を説明するための図である。FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 3 for explaining a method of manufacturing the holographic optical element shown in FIGS. 9 and 10. 図１２は、図４に対応する図であって、図９および図１０のホログラフィック光学素子の製造方法および製造に用いられる光学系を説明するための図である。FIG. 12 is a diagram corresponding to FIG. 4 and is a diagram for explaining a manufacturing method of the holographic optical element of FIGS. 9 and 10 and an optical system used for manufacturing. 図１３は、図１に対応する図であって、ホログラフィック光学素子の他の変形例およびその光分離作用を説明するための図である。FIG. 13 is a diagram corresponding to FIG. 1 and is a diagram for explaining another modified example of the holographic optical element and its light separating action. 図１４は、図２に対応する図であって、図１３のホログラフィック光学素子の光合成作用を説明するための図である。FIG. 14 is a diagram corresponding to FIG. 2, and is a diagram for explaining the light combining operation of the holographic optical element of FIG. 13. 図１５は、図３に対応する図であって、図１３および図１４のホログラフィック光学素子の製造方法を説明するための図である。FIG. 15 is a view corresponding to FIG. 3 for explaining a method of manufacturing the holographic optical element of FIGS. 13 and 14. 図１６は、図４に対応する図であって、図１３および図１４のホログラフィック光学素子の製造方法および製造に用いられる光学系を説明するための図である。FIG. 16 is a diagram corresponding to FIG. 4 and is a diagram for explaining a manufacturing method of the holographic optical element of FIGS. 13 and 14 and an optical system used for manufacturing.

以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings attached to the present specification, for the sake of illustration and ease of understanding, the scale, the vertical / horizontal dimension ratio, and the like are appropriately changed and exaggerated from those of the actual product.

図１〜図４は、本発明の一実施の形態におけるホログラフィック光学素子およびホログラフィック光学素子の製造方法を説明するための図である。このうち、図１および図２は、ホログラフィック光学素子を説明するための図であって、図３および図４は、ホログラフィック光学素子の製造方法を説明するための図である。   1 to 4 are diagrams for explaining a holographic optical element and a method of manufacturing the holographic optical element in one embodiment of the present invention. Among these, FIGS. 1 and 2 are diagrams for explaining the holographic optical element, and FIGS. 3 and 4 are diagrams for explaining a method of manufacturing the holographic optical element.

以下に説明するホログラフィック光学素子１０は、一方向から入射する特定波長の光を少なくとも二方向に分離する光分離機能および少なくとも二方向から入射する特定波長の光を一方向に合成する光合成機能を有した素子である。このホログラフィック光学素子１０は、ホログラム、より詳細には、図３に示すように複数の干渉縞１１ａ，１１ｂが記録された体積型ホログラムから構成されている。とりわけ、本実施の形態において、ホログラフィック光学素子１０は、反射型体積ホログラム（リップマンホログラム）から構成されている。   The holographic optical element 10 described below has a light separating function for separating light of a specific wavelength incident from one direction in at least two directions and a light combining function for combining light of a specific wavelength incident from at least two directions in one direction. It is an element that has. The holographic optical element 10 is composed of a hologram, more specifically, a volume hologram on which a plurality of interference fringes 11a and 11b are recorded as shown in FIG. In particular, in the present embodiment, the holographic optical element 10 is composed of a reflective volume hologram (Lippmann hologram).

一例として、図１および図２に示すように、ホログラフィック光学素子１０は、狭波長帯域の光を発生させるＬＥＤ光源やレーザ光源等の光源２ａ，２ｂを有したアプリケーション１ａ，１ｂとともに使用される。   As an example, as shown in FIGS. 1 and 2, the holographic optical element 10 is used with applications 1a and 1b having light sources 2a and 2b such as LED light sources and laser light sources that generate light in a narrow wavelength band. .

図１に示す例においては、一つの光源２ａを有するアプリケーション１ａとともに、ホログラフィック光学素子１０が用いられている。ホログラフィック光学素子１０をなす体積型ホログラムは、ブラッグの回折条件を満たす入射光を、干渉縞１１ａ，１１ｂ（図３参照）によって高い回折効率で回折する。そして、図１に示す例においては、アプリケーション１ａから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ１１が、ホログラフィック光学素子１０をなすホログラムに記録された複数の干渉縞１１ａ，１１ｂのブラッグ回折条件を同時に満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子１０へ入射し、当該光束Ｌ１１は、複数の干渉縞１１ａ，１１ｂによって、複数の方向に反射される。この結果、図１に示す例では、第１方向ｄ１から入射した光束Ｌ１１が、第２方向ｄ２へ回折された第１の分離光束Ｌ１２と、第３方向ｄ３へ回折された第２の分離光束Ｌ１３と、に分離されるようになる。すなわち、ホログラフィック光学素子１０は光分離機能を発揮している。   In the example shown in FIG. 1, a holographic optical element 10 is used together with an application 1a having one light source 2a. The volume hologram forming the holographic optical element 10 diffracts incident light satisfying the Bragg diffraction condition with high diffraction efficiency by the interference fringes 11a and 11b (see FIG. 3). In the example shown in FIG. 1, a plurality of interference fringes in which a light beam L <b> 11 having a wavelength within a narrow wavelength band centered on a specific wavelength generated from the application 1 a is recorded on a hologram forming the holographic optical element 10. The light beam L11 is incident on the holographic optical element 10 at an incident angle that simultaneously satisfies the Bragg diffraction conditions of 11a and 11b, and the light beam L11 is reflected in a plurality of directions by the plurality of interference fringes 11a and 11b. As a result, in the example shown in FIG. 1, the light beam L11 incident from the first direction d1 is diffracted in the second direction d2, and the second separated light beam diffracted in the third direction d3. And L13. That is, the holographic optical element 10 exhibits a light separation function.

一方、図２に示す例においては、二つの光源２ｂを有するアプリケーション１ｂとともに、ホログラフィック光学素子１０が用いられている。図２に示す例においては、アプリケーション１ｂの各光源２ｂから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ２２，Ｌ２３が、ホログラフィック光学素子１０をなすホログラムに記録された各干渉縞１１ａ，１１ｂのブラッグ回折条件を満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子１０へ入射している。具体的には、光束Ｌ２２，Ｌ２３は、図１に示された光束Ｌ１２，１３と平行且つ逆向きに進んで、それぞれホログラフィック素子１０に入射している。この結果、複数の光束Ｌ２２，Ｌ２３は、それぞれ対応する干渉縞１１ａ，１１ｂによってある一つの方向に反射されるようになる。より詳細には、各光束Ｌ２２，Ｌ２３は、対応する干渉縞１１ａ，１１ｂで反射されて、図１に示された光束Ｌ１１と平行且つ逆向きに進むようになる。すなわち、図２に示す例では、第２方向ｄ２から入射した光Ｌ２２および第３方向ｄ３から入射した光Ｌ２３が、ともに第１方向ｄ１へ反射され、合成光Ｌ２１として合成されるようになる。すなわち、ホログラフィック光学素子１０は光合成機能を発揮している。   On the other hand, in the example shown in FIG. 2, the holographic optical element 10 is used together with the application 1b having two light sources 2b. In the example shown in FIG. 2, light beams L22 and L23 having a wavelength within a narrow wavelength band centered on a specific wavelength generated from each light source 2b of the application 1b are recorded in a hologram forming the holographic optical element 10. Each of the interference fringes 11a and 11b is incident on the holographic optical element 10 at an incident angle that satisfies the Bragg diffraction condition. Specifically, the light beams L22 and L23 travel in parallel and in opposite directions to the light beams L12 and 13 shown in FIG. 1 and are incident on the holographic element 10, respectively. As a result, the plurality of light beams L22 and L23 are reflected in one direction by the corresponding interference fringes 11a and 11b, respectively. More specifically, the light beams L22 and L23 are reflected by the corresponding interference fringes 11a and 11b, and travel in parallel and opposite directions to the light beam L11 shown in FIG. That is, in the example shown in FIG. 2, the light L22 incident from the second direction d2 and the light L23 incident from the third direction d3 are both reflected in the first direction d1 and combined as the combined light L21. That is, the holographic optical element 10 exhibits a photosynthesis function.

とりわけ、本実施の形態によるホログラフィック光学素子１０には、以下に説明するその製造方法に起因して、不要な干渉縞が記録されていない。このため本実施の形態によるホログラフィック光学素子１０によれば、光が不要な方向に回折されることを効果的に防止することができる。これにより、入射光を期待した方向へ極めて高い回折効率で回折することができ、アプリケーション１ａ，１ｂからの光の利用効率を効果的に上昇させることができる。また、不要な干渉縞によって、入射光が、意図しない方向へ回折されることが防止されるので、アプリケーション１ａ，１ｂの予定した光学的機能を安定して確保することができる。   In particular, unnecessary interference fringes are not recorded in the holographic optical element 10 according to the present embodiment due to the manufacturing method described below. For this reason, according to the holographic optical element 10 according to the present embodiment, it is possible to effectively prevent light from being diffracted in an unnecessary direction. Thereby, incident light can be diffracted in an expected direction with extremely high diffraction efficiency, and the utilization efficiency of light from the applications 1a and 1b can be effectively increased. In addition, since the incident light is prevented from being diffracted in an unintended direction by unnecessary interference fringes, it is possible to stably secure the optical functions planned for the applications 1a and 1b.

次に、以上のようなホログラフィック光学素子１０を製造する方法の一例について説明する。以下に説明する方法では、複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂを含んだ光学系（露光装置）２０を用いて、反射型体積ホログラムからなるホログラフィック光学素子１０を作製する。   Next, an example of a method for manufacturing the holographic optical element 10 as described above will be described. In the method described below, the holographic optical element 10 made of a reflective volume hologram is manufactured using an optical system (exposure apparatus) 20 including a plurality of laser light sources 21a and 21b.

まず、ホログラフィック光学素子１０に用いられる光学系（露光装置）２０について説明する。光学系２０は、複数のレーザ光源、より詳細には、光分離機能を有したホログラフィック光学素子１０で分離される光（分離光）の出射方向の数、言い換えると、光合成機能を有したホログラフィック光学素子１０で合成されるようになる光（分離光）の入射方向の数と同数のレーザ光源を有している。したがって、図１および図２に示すホログラフィック光学素子１０を作製する光学系２０は、図４に示すように、二つのレーザ光源（第１レーザ光源２１ａおよび第２レーザ光源２１ｂ）を含んでいる。   First, the optical system (exposure apparatus) 20 used for the holographic optical element 10 will be described. The optical system 20 includes a plurality of laser light sources, more specifically, the number of emission directions of light (separated light) separated by the holographic optical element 10 having a light separating function, in other words, a holo having a light combining function. The number of laser light sources is the same as the number of incident directions of light (separated light) to be synthesized by the graphic optical element 10. Therefore, the optical system 20 for producing the holographic optical element 10 shown in FIGS. 1 and 2 includes two laser light sources (first laser light source 21a and second laser light source 21b) as shown in FIG. .

光学系２０に含まれる複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂは、互いに同一の波長のレーザ光を発振させるようになっている。とりわけ本実施の形態において、光学系２０に含まれる複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂは、ホログラフィック光学素子１０とともに用いられるアプリケーション１ａ，１ｂの光源２ａ，２ｂから発生される光の波長と同一の波長を有したレーザ光を発生させる。   The plurality of laser light sources 21a and 21b included in the optical system 20 oscillate laser beams having the same wavelength. In particular, in the present embodiment, the plurality of laser light sources 21a and 21b included in the optical system 20 have the same wavelength as the light emitted from the light sources 2a and 2b of the applications 1a and 1b used together with the holographic optical element 10. Is generated.

以上のようなレーザ光源２１ａ，２１ｂとして、種々の公知のレーザ光源を用いることができる。例えば、レーザ光源２１ａ，２１として、高出力でレーザ光を発振させることができる、ヘリウム−ネオンレーザー、アルゴンイオンレーザー、クリプトンイオンレーザー、ネオジウムヤグレーザー、半導体レーザー等を用いることができる。   As the laser light sources 21a and 21b as described above, various known laser light sources can be used. For example, as the laser light sources 21a and 21, a helium-neon laser, an argon ion laser, a krypton ion laser, a neodymium yag laser, a semiconductor laser, or the like that can oscillate laser light with high output can be used.

図４に示すように、光学系（露光装置）２０は、各レーザ光源２１ａ，２１ｂから発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材１３に入射させるように構成されている。このため、光学系（露光装置）２０は、各レーザ光源２１ａ，２１ｂからのレーザ光を分離させるビームスプリッタＢＳ、各レーザ光源２１ａ，２１ｂからのレーザ光を反射させるためのミラーＭ、各レーザ光源２１ａ，２１ｂからのレーザ光を広げるためのスペイシャルフィルタＳＦ、および、スペイシャルフィルタＳＦによって広げられたレーザ光を平行光化するレンズＣ等を含んでいる。   As shown in FIG. 4, the optical system (exposure apparatus) 20 is configured so that the laser light generated from each of the laser light sources 21 a and 21 b is separated into a plurality of lights and then incident on the photosensitive material 13. Yes. Therefore, the optical system (exposure apparatus) 20 includes a beam splitter BS that separates the laser beams from the laser light sources 21a and 21b, a mirror M for reflecting the laser beams from the laser light sources 21a and 21b, and the laser light sources. It includes a spatial filter SF for spreading the laser light from 21a and 21b, a lens C for collimating the laser light spread by the spatial filter SF, and the like.

なお、感光材１３としては、種々の公知の感光材を用いることができる。例えば、感光材１３として、フォトポリマー、銀塩乳剤、重クロム酸ゼラチン、フォトレジスト等を用いることができる。   Various known photosensitive materials can be used as the photosensitive material 13. For example, as the photosensitive material 13, a photopolymer, a silver salt emulsion, dichromated gelatin, a photoresist, or the like can be used.

次に、このような光学系（露光装置）２０を用いてホログラフィック光学素子１０を作製する方法について、説明する。図４に示すように、光学系（露光装置）２０の第１レーザ光源２１ａから発生された第１レーザ光Ｌ４１は、ミラーＭで反射されることによって、進行方向を変更しながら進む。第１レーザ光Ｌ４１は、ビームスプリッタＢＳによって、所望の光量比で第１光Ｌ４１ａおよび第２光Ｌ４１ｂの二つの光に分離される。第１レーザ光Ｌ４１の第１光Ｌ４１ａおよび第２光Ｌ４１ｂは、スペイシャルフィルタＳＦおよびレンズＣによって、感光材１３の所望の領域の全域へ入射し得る程度まで広げられた平行光束として、感光材１３へ入射する。この結果、図３に示すように、第１レーザ光Ｌ４１の第１光Ｌ４１ａと第１レーザ光Ｌ４１の第２光Ｌ４１ｂとの干渉による第１の干渉縞１１ａが、感光材１３の所望の領域に記録されるようになる。ここで記録される第１干渉縞１１ａは、第１レーザ光Ｌ４１の第１光Ｌ４１ａの感光材１３への入射方向ｄ１と、第１レーザ光Ｌ４１の第２光Ｌ４１ｂの感光材１３への入射方向ｄ２と、によってなされる角の二等分線と平行な方向に延びるようになる。   Next, a method for producing the holographic optical element 10 using such an optical system (exposure apparatus) 20 will be described. As shown in FIG. 4, the first laser light L41 generated from the first laser light source 21a of the optical system (exposure apparatus) 20 is reflected by the mirror M and proceeds while changing the traveling direction. The first laser light L41 is separated into two lights of a first light L41a and a second light L41b by a beam splitter BS at a desired light quantity ratio. The first light L41a and the second light L41b of the first laser light L41 are sensitized as parallel light beams that are spread by the spatial filter SF and the lens C to the extent that they can enter the entire region of the desired region of the photographic material 13. 13 is incident. As a result, as shown in FIG. 3, the first interference fringes 11a due to the interference between the first light L41a of the first laser light L41 and the second light L41b of the first laser light L41 are formed in a desired region of the photosensitive material 13. Will be recorded. The first interference fringes 11a recorded here are incident directions d1 of the first laser light L41 on the photosensitive material 13 of the first light L41a and incident light of the second light L41b on the photosensitive material 13 of the first laser light L41. The direction d2 extends in a direction parallel to the angle bisector.

光学系（露光装置）２０の第２レーザ光源２１ｂから発生された第２レーザ光Ｌ４２も、第１レーザ光源２１ａから発生された第１レーザ光Ｌ４１同様にして、感光材１３へ入射するようになる。すなわち、第２レーザ光Ｌ４２は、ミラーＭで反射されることによって、進行方向を変更しながら進む。第２レーザ光Ｌ４２は、ビームスプリッタＢＳによって、所望の光量比で第１光Ｌ４２ａおよび第２光Ｌ４２ｂの二つの光に分離される。第２レーザ光Ｌ４２の第１光Ｌ４２ａおよび第２光Ｌ４２ｂは、スペイシャルフィルタＳＦおよびレンズＣによって、感光材１３の所望の領域の全域へ入射し得る程度まで広げられた平行光束として、感光材１３へ入射する。この結果、第２レーザ光Ｌ４２の第１光Ｌ４２ａと第１レーザ光Ｌ４２の第２光Ｌ４２ｂとの干渉による第２の干渉縞１１ｂが、感光材１３の所望の領域に記録されるようになる。ここで記録される第２干渉縞１１ｂは、第２レーザ光Ｌ４２の第１光Ｌ４２ａの感光材１３への入射方向ｄ１と、第２レーザ光Ｌ４２の第２光Ｌ４２ｂの感光材１３への入射方向ｄ３と、によってなされる角の二等分線と平行な方向に延びるようになる。   The second laser light L42 generated from the second laser light source 21b of the optical system (exposure apparatus) 20 also enters the photosensitive material 13 in the same manner as the first laser light L41 generated from the first laser light source 21a. Become. That is, the second laser beam L42 is reflected by the mirror M and proceeds while changing the traveling direction. The second laser light L42 is separated by the beam splitter BS into two lights of a first light L42a and a second light L42b with a desired light quantity ratio. The first light L42a and the second light L42b of the second laser light L42 are sensitized as parallel light beams that are spread by the spatial filter SF and the lens C to such an extent that they can be incident on the entire desired region of the photographic material 13. 13 is incident. As a result, the second interference fringes 11b due to the interference between the first light L42a of the second laser light L42 and the second light L42b of the first laser light L42 are recorded in a desired region of the photosensitive material 13. . The second interference fringes 11b recorded here are incident directions d1 of the second laser light L42 on the photosensitive material 13 of the first light L42a, and incidents of the second laser light L42 on the photosensitive material 13 of the second light L42b. It extends in a direction parallel to the angle bisector formed by the direction d3.

上述したように、第１レーザ光源２１ａから発生される第１レーザ光Ｌ４１および第２レーザ光源２１ｂから発生される第２レーザ光Ｌ４２は、作製されたホログラフィック光学素子１０へ入射するようになる光、すなわち、アプリケーション１ａ，１ｂからの光と、同一の波長を有している。したがって、アプリケーション１ａ，１ｂからの光を第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の間で回折させる第１干渉縞１１ａを記録する際、当該第１干渉縞１１ａを形成するための第１レーザ光Ｌ４１の第１光Ｌ４１ａおよび第２光Ｌ４１ｂを、それぞれ、第１方向ｄ１および第２方向ｄ２から感光材１３へ入射させる。同様に、アプリケーション１ａ，１ｂからの光を第１方向ｄ１および第３方向ｄ３の間で回折させる第２干渉縞１１ｂを記録する際、当該第２干渉縞１１ｂを形成するための第２レーザ光Ｌ４２の第１光Ｌ４２ａおよび第２光Ｌ４２ｂを、それぞれ、第１方向ｄ１および第３方向ｄ３から感光材１３へ入射させる。   As described above, the first laser light L41 generated from the first laser light source 21a and the second laser light L42 generated from the second laser light source 21b enter the manufactured holographic optical element 10. It has the same wavelength as the light, that is, the light from the applications 1a and 1b. Therefore, when recording the first interference fringe 11a that diffracts the light from the applications 1a and 1b between the first direction d1 and the second direction d2, the first laser light L41 for forming the first interference fringe 11a is recorded. The first light L41a and the second light L41b are incident on the photosensitive material 13 from the first direction d1 and the second direction d2, respectively. Similarly, when recording the second interference fringe 11b that diffracts the light from the applications 1a and 1b between the first direction d1 and the third direction d3, the second laser light for forming the second interference fringe 11b The first light L42a and the second light L42b of L42 are incident on the photosensitive material 13 from the first direction d1 and the third direction d3, respectively.

このため、図４に示すように、第１レーザ光源２１ａから発生された第１レーザ光Ｌ４１の第１光Ｌ４１ａおよび第２レーザ光源２１ｂから発生された第２レーザ光Ｌ４２の第１光Ｌ４２ａは、同一の方向に進むように、ハーフミラーＨＭを介して合成される。そして、図３に示すように、合成光として、スペイシャルフィルタＳＦおよびレンズＣによって所望の程度にまで広げられた平行光束として、上述した第１方向ｄ１から、感光材１３へ入射する。このように、干渉縞１１ａ，１１ｂの記録に複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂが用いられることによって、多数の光が感光材１３へ入射するようになるものの、各レーザ光源からのレーザ光のうちの一方（第１光）は同一方向から感光材１３へ入射するようになっている。したがって、光学系２０に設定を比較的に容易化することができる。   Therefore, as shown in FIG. 4, the first light L41a of the first laser light L41 generated from the first laser light source 21a and the first light L42a of the second laser light L42 generated from the second laser light source 21b are Are combined via the half mirror HM so as to proceed in the same direction. As shown in FIG. 3, the light enters the photosensitive material 13 from the first direction d1 described above as a parallel light beam spread to a desired level by the spatial filter SF and the lens C as synthesized light. As described above, a plurality of laser light sources 21 a and 21 b are used for recording the interference fringes 11 a and 11 b, so that a large number of light enters the photosensitive material 13, but of the laser light from each laser light source. On the other hand, (first light) is incident on the photosensitive material 13 from the same direction. Therefore, setting in the optical system 20 can be made relatively easy.

また、上述したように、本実施の形態において、ホログラフィック光学素子１０は、反射型体積ホログラムとして構成されている。したがって、第１干渉縞１１ａを形成する第１レーザ光Ｌ４１の第１光Ｌ４１ａおよび第２光Ｌ４１ｂを、互いに異なる側から、シート状の感光材１３に入射させる。同様に、第２干渉縞１１ｂを形成する第２レーザ光Ｌ４２の第１光Ｌ４２ａおよび第２光Ｌ４２ｂを、互いに異なる側から、シート状の感光材１３に入射させる。すなわち、第１レーザ光Ｌ４１の第２光Ｌ４１ｂおよび第２レーザ光Ｌ４２の第２光Ｌ４２ｂを、第１レーザ光Ｌ４１の第１光Ｌ４１aおよび第２レーザ光Ｌ４２の第１光Ｌ４２ａとは逆の側から感光材１３に入射させる。   Further, as described above, in the present embodiment, the holographic optical element 10 is configured as a reflective volume hologram. Accordingly, the first light L41a and the second light L41b of the first laser light L41 forming the first interference fringe 11a are incident on the sheet-like photosensitive material 13 from different sides. Similarly, the first light L42a and the second light L42b of the second laser light L42 forming the second interference fringe 11b are incident on the sheet-like photosensitive material 13 from different sides. That is, the second light L41b of the first laser light L41 and the second light L42b of the second laser light L42 are opposite to the first light L41a of the first laser light L41 and the first light L42a of the second laser light L42. The light is incident on the photosensitive material 13 from the side.

以上のようにして、複数の干渉縞１１ａ，１１ｂを感光材１３に記録することができる。干渉縞の記録工程が終了すると、その後、後処理工程が感光材１３に施され、反射型体積ホログラムからなるホログラフィック光学素子１０が得られるようになる。なお、後処理の内容は、感光材１３をなす材料によって異なるが、一例として、紫外線照射および加熱処理が、一連の後処理として感光材１３に実施され得る。   As described above, a plurality of interference fringes 11 a and 11 b can be recorded on the photosensitive material 13. When the interference fringe recording process is completed, a post-processing process is then performed on the photosensitive material 13 to obtain the holographic optical element 10 made of a reflective volume hologram. The content of the post-processing varies depending on the material forming the photosensitive material 13, but as an example, ultraviolet irradiation and heat treatment can be performed on the photosensitive material 13 as a series of post-processing.

ところで、本実施の形態においては、第１レーザ光源２１ａからの第１レーザ光Ｌ４１の第１光Ｌ４１ａおよび第２光Ｌ４１ｂと、第２レーザ光源２１ｂからの第２レーザ光Ｌ４２の第１光Ｌ４２ａおよび第２光Ｌ４２ｂと、を感光材１３に同時に入射させている。このように同時露光によって感光材１３に複数の干渉縞１１ａ，１１ｂを形成することにより、ホログラフィック光学素子１０を短時間で形成することができる。また、煩雑な作業を伴う光学系２０の準備を、複数回行う必要がない。さらに、各光Ｌ４１ａ，Ｌ４１ｂ，Ｌ４２ａ，Ｌ４２ｂの光量を調節するといった簡易な操作により、各干渉縞１１ａ，１１ｂでの回折効率を調節することができる。すなわち、所望の光学特性を有する干渉縞１１ａ，１１ｂが精度良く形成されたホログラフィック光学素子１０を、安価に形成することができる。   By the way, in the present embodiment, the first light L41a and the second light L41b of the first laser light L41 from the first laser light source 21a, and the first light L42a of the second laser light L42 from the second laser light source 21b. The second light L42b is incident on the photosensitive material 13 simultaneously. Thus, by forming the plurality of interference fringes 11a and 11b on the photosensitive material 13 by simultaneous exposure, the holographic optical element 10 can be formed in a short time. In addition, it is not necessary to prepare the optical system 20 with complicated operations multiple times. Furthermore, the diffraction efficiency in each interference fringe 11a, 11b can be adjusted by a simple operation such as adjusting the light quantity of each light L41a, L41b, L42a, L42b. That is, the holographic optical element 10 in which the interference fringes 11a and 11b having desired optical characteristics are accurately formed can be formed at low cost.

またさらに、上述した方法で製造されたホログラフィック光学素子１０が、図１および図２を参照して説明した光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いられる場合に、非常に優れた回折効率を呈すること、が確認された。これは、ホログラフィック光学素子１０をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されていないことに起因している。   Furthermore, when the holographic optical element 10 manufactured by the above-described method is used as the optical element for light separation or the optical element for light synthesis described with reference to FIGS. It was confirmed that This is due to the fact that unnecessary interference fringes are not recorded on the hologram forming the holographic optical element 10.

図３に示すように感光材１３を三方向から同時露光した場合、第１方向ｄ１からの入射光と第２方向ｄ２からの入射光とによる第１干渉縞１１ａおよび第１方向ｄ１からの入射光と第３方向ｄ３からの入射光とによる第２干渉縞１１ｂだけでなく、図３に仮想線（二点鎖線）で示すように、第２方向ｄ２からの入射光と第３方向ｄ３からの入射光とによる第３干渉縞１１ｃも感光材１３に記録され得る。   As shown in FIG. 3, when the photosensitive material 13 is simultaneously exposed from three directions, the incident light from the first direction d1 and the incident light from the second direction d2 are incident from the first interference fringe 11a and the first direction d1. Not only the second interference fringes 11b caused by the light and the incident light from the third direction d3, but also the incident light from the second direction d2 and the third direction d3, as indicated by a virtual line (two-dot chain line) in FIG. The third interference fringes 11 c caused by the incident light can also be recorded on the photosensitive material 13.

しかしながら、本実施の形態においては、上述したように、複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂから発生されたレーザ光Ｌ４１，Ｌ４２がそれぞれ第１光Ｌ４１ａ，Ｌ４２ａおよび第２光Ｌ４１ｂ，Ｌ４２ｂの二つの光に分離され、その後、各レーザ光Ｌ４１，Ｌ４２の第１光Ｌ４１ａ，Ｌ４２ａおよび第２光Ｌ４１ｂ，Ｌ４２ｂが感光材１３に同時に入射している。そして、異なるレーザ光源から発振されたレーザ光の干渉性は、レーザ光が互いに同一な波長を有していたとしても、極めて低くなる。上述したホログラフィック光学素子１０の製造方法は、このようなレーザ光の干渉に関する特性に基づいて、発明されたものである。   However, in the present embodiment, as described above, the laser lights L41 and L42 generated from the plurality of laser light sources 21a and 21b are converted into two lights of the first light L41a and L42a and the second light L41b and L42b, respectively. After that, the first lights L41a and L42a and the second lights L41b and L42b of the laser beams L41 and L42 are simultaneously incident on the photosensitive material 13. The coherence of the laser beams oscillated from different laser light sources is extremely low even if the laser beams have the same wavelength. The above-described method for manufacturing the holographic optical element 10 has been invented based on such characteristics relating to laser beam interference.

なお、図５〜図８には、本件発明者が、同一のレーザ光源２３ｃから発生されたレーザ光Ｌ６１を分離してなる分離光間での干渉と、異なる二つのレーザ光源２３ａ，２３ｂから発生されたレーザ光Ｌ５１，Ｌ５２の間での干渉と、を調査した結果が示されている。図５に示すように、異なる二つのレーザ光源２３ａ，２３ｂから発振された二つのレーザ光Ｌ５１，Ｌ５２を、ハーフミラーＨＭで合成して、その後スペイシャルフィルタＳＦによって広げ、スクリーン２５上に投影した。この場合、図７に示すように、スクリーン２５上の、スペイシャルフィルタＳＦによる拡散方向に対応する略円形領域に、光２７が投影されており、明暗縞からなる干渉模様は観察されなかった。一方、図６に示すように、単一のレーザ光源２３ｃから発生されたレーザ光Ｌ６１を、ビームスプリッタＢＳでいったん分離した後に分離光Ｌ６１ａ，Ｌ６１ｂをハーフミラーＨＭで再度合成し、その後スペイシャルフィルタＳＦによって広げ、スクリーン２５上に投影した。この場合、図８に示すように、スクリーン２５上の、スペイシャルフィルタＳＦによる拡散方向に対応する円形領域内に、光２８が縞状に投影され、明暗縞からなる干渉模様が明瞭に観察された。すなわち、図５〜図８に示す実験によっても、異なるレーザ光源２３ａ，２３ｂから発振された同一波長のレーザ光Ｌ５１，Ｌ５２の干渉性が著しく低くなることが確認された。なお、図５〜図８に示す実験においては、波長が５３２ｎｍのレーザ光を発振する市販されている半導体励起固体（DPSS: Diode pumped Solid State）レーザーをレーザ光源２３ａ，２３ｂ，２３ｃとして用いた。   5 to 8, the inventor of the present invention generates interference from the separated light beams obtained by separating the laser light L61 generated from the same laser light source 23c, and generated from two different laser light sources 23a and 23b. The result of investigating the interference between the laser beams L51 and L52 thus obtained is shown. As shown in FIG. 5, two laser beams L51 and L52 oscillated from two different laser light sources 23a and 23b are synthesized by a half mirror HM, then spread by a spatial filter SF, and projected onto a screen 25. . In this case, as shown in FIG. 7, the light 27 is projected on a substantially circular area corresponding to the diffusion direction by the spatial filter SF on the screen 25, and no interference pattern consisting of bright and dark stripes was observed. On the other hand, as shown in FIG. 6, the laser light L61 generated from the single laser light source 23c is once separated by the beam splitter BS, and then the separated lights L61a and L61b are synthesized again by the half mirror HM, and then the spatial filter. It was spread by SF and projected onto the screen 25. In this case, as shown in FIG. 8, the light 28 is projected in a stripe shape on the screen 25 in the circular area corresponding to the diffusion direction by the spatial filter SF, and the interference pattern consisting of bright and dark stripes is clearly observed. It was. That is, the experiments shown in FIGS. 5 to 8 also confirmed that the coherence of the laser beams L51 and L52 having the same wavelength oscillated from different laser light sources 23a and 23b is remarkably reduced. In the experiments shown in FIGS. 5 to 8, a commercially available semiconductor pumped solid state (DPSS) laser that oscillates a laser beam having a wavelength of 532 nm was used as the laser light sources 23a, 23b, and 23c.

このようなレーザ光の干渉特性に基づき、複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂを用いた同時露光によれば、複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂのうちの、同一のレーザ光源から発生されて、その後、分離された光（すなわち、同一レーザ光源から発振されたレーザ光を分離してなる第1光および第２光）の間での干渉縞１１ａ，１１ｂのみが、感光材１３に記録されるようになる。すなわち、複数のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光がそれぞれ二つの光に分離される場合、感光材１３には、レーザ光源の数と同じ数の干渉縞のみが形成されるようになる。したがって、図３の例において、第１レーザ光Ｌ４１と第２レーザ光Ｌ４２との間での干渉縞は形成されず、結果として、第１レーザ光Ｌ４１の第２光Ｌ４１ｂと第２レーザ光Ｌ４２の第２光Ｌ４２ｂとが干渉してなる干渉縞１１ｃは感光材１３に記録されない。   Based on such interference characteristics of laser light, simultaneous exposure using a plurality of laser light sources 21a and 21b is generated from the same laser light source among the plurality of laser light sources 21a and 21b, and then separated. Only the interference fringes 11a and 11b between the emitted light (that is, the first light and the second light obtained by separating the laser light oscillated from the same laser light source) are recorded on the photosensitive material 13. . That is, when the laser beams generated from each of the plurality of laser light sources are separated into two lights, only the same number of interference fringes as the number of laser light sources is formed on the photosensitive material 13. Accordingly, in the example of FIG. 3, no interference fringes are formed between the first laser light L41 and the second laser light L42, and as a result, the second light L41b and the second laser light L42 of the first laser light L41. The interference fringes 11c formed by the interference with the second light L42b are not recorded on the photosensitive material 13.

以上のような本実施の形態によれば、ホログラフィック光学素子１０をなすホログラムに不要な干渉縞１１ｃが記録されることを防止することができる。これにより、不要な干渉縞１１ｃによって入射光が意図しない方向に回折されてしまうことを防止することができ、ホログラフィック光学素子１０が高い回折効率を呈するようになる。したがって、ホログラフィック光学素子１０を光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いた場合に、光の利用効率を顕著に上昇させることができる。また、このホログラフィック光学素子１０は、同時露光により、干渉縞が記録されているので、安価に且つかつ高精度に製造され得るとともに、光学特性を容易に調節され得る。   According to the present embodiment as described above, unnecessary interference fringes 11c can be prevented from being recorded on the hologram forming the holographic optical element 10. Thereby, it is possible to prevent the incident light from being diffracted in an unintended direction by unnecessary interference fringes 11c, and the holographic optical element 10 exhibits high diffraction efficiency. Therefore, when the holographic optical element 10 is used as an optical element for light separation or an optical element for light synthesis, the light use efficiency can be remarkably increased. In addition, since the holographic optical element 10 has interference fringes recorded by simultaneous exposure, it can be manufactured at low cost and with high accuracy, and its optical characteristics can be easily adjusted.

以上、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。以下に、変形の一例を説明する。
（変形例１）
例えば、上述した実施の形態において、ホログラフィック光学素子１０が反射型体積ホログラムとして形成されている例を示したが、これに限られない。図９〜図１２に示すように、ホログラフィック光学素子１０が透過型体積ホログラムとして構成されていてもよい。なお、図９〜図１２において、上述した実施の形態と同一に構成され得る部分については、図１〜図８において用いた符号と同一の符号を付している。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment shown in figure, this invention is not limited to these embodiment, In addition, it can implement in a various aspect. Below, an example of a modification is demonstrated.
(Modification 1)
For example, in the above-described embodiment, an example in which the holographic optical element 10 is formed as a reflective volume hologram has been described, but the present invention is not limited thereto. As shown in FIGS. 9 to 12, the holographic optical element 10 may be configured as a transmission volume hologram. 9 to 12, the same reference numerals as those used in FIGS. 1 to 8 are given to portions that can be configured in the same manner as the above-described embodiment.

図９に示す例においては、一つの光源２ａを有するアプリケーション１ａとともに、ホログラフィック光学素子１１０が用いられている。ホログラフィック光学素子１１０をなす透過型体積ホログラムは、ブラッグの回折条件を満たす入射光を、干渉縞１１１ａ，１１１ｂ（図１１参照）によって高い回折効率で回折する。そして、図９に示す例においては、アプリケーション１ａから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ９１が、ホログラフィック光学素子１１０をなすホログラムに記録された複数の干渉縞１１１ａ，１１１ｂのブラッグ回折条件を同時に満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子１１０へ入射し、当該光束Ｌ９１は、複数の干渉縞１１１ａ，１１１ｂによって、複数の方向に回折されて、それぞれホログラフィック光学素子１１０を透過する。この結果、図９に示す例では、第１方向ｄ１から入射した光束Ｌ９１が、第２方向ｄ２へ回折されてホログラフィック光学素子１１０を透過する第１の分離光束Ｌ９２と、第３方向ｄ３へ回折されてホログラフィック光学素子１１０を透過する第２の分離光束Ｌ９３と、に分離されるようになる。したがって、図９に示されたホログラフィック光学素子１１０は光分離機能を発揮している。   In the example shown in FIG. 9, the holographic optical element 110 is used together with the application 1a having one light source 2a. The transmission volume hologram forming the holographic optical element 110 diffracts incident light satisfying the Bragg diffraction condition with high diffraction efficiency by the interference fringes 111a and 111b (see FIG. 11). In the example shown in FIG. 9, a plurality of interference fringes in which a light beam L91 having a wavelength within a narrow wavelength band centered on a specific wavelength generated from the application 1a is recorded on a hologram forming the holographic optical element 110. The light beam L91 is incident on the holographic optical element 110 at an incident angle that simultaneously satisfies the Bragg diffraction conditions of 111a and 111b, and the light beam L91 is diffracted in a plurality of directions by the plurality of interference fringes 111a and 111b, respectively. 110 is transmitted. As a result, in the example shown in FIG. 9, the light beam L91 incident from the first direction d1 is diffracted in the second direction d2 and transmitted through the holographic optical element 110, and in the third direction d3. It is separated into a second separated light beam L93 that is diffracted and transmitted through the holographic optical element 110. Therefore, the holographic optical element 110 shown in FIG. 9 exhibits a light separation function.

一方、図１０に示す例においては、二つの光源２ｂを有するアプリケーション１ｂとともに、ホログラフィック光学素子１１０が用いられている。図１０に示す例においては、アプリケーション１ｂの各光源２ｂ，２ｂから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ１０２，Ｌ１０３が、ホログラフィック光学素子１１０をなすホログラムに記録された各干渉縞１１１ａ，１１１ｂのブラッグ回折条件を満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子１１０へ入射している。具体的には、光束Ｌ１０２，Ｌ１０３は、図９に示された光束Ｌ９２，９３と平行且つ逆向きに進んで、それぞれホログラフィック素子１１０に入射している。この結果、複数の光束Ｌ１０２，Ｌ１０３は、それぞれ対応する干渉縞１１１ａ，１１１ｂによってある一つの方向に回折されて、ホログラフィック光学素子１１０を透過するようになる。より詳細には、各光束Ｌ１０２，Ｌ１０３は、対応する干渉縞１１１ａ，１１１ｂで回折されてホログラフィック光学素子１１０を透過し、図９に示された光束Ｌ９１と平行且つ逆向きに進むようになる。すなわち、図１０に示す例では、第２方向ｄ２から入射した光Ｌ１０２および第３方向ｄ３から入射した光Ｌ１０３が、ともに第１方向ｄ１へ回折され、合成光Ｌ１０１として合成されるようになる。したがって、図１０に示されたホログラフィック光学素子１１０は光合成機能を発揮している。   On the other hand, in the example shown in FIG. 10, the holographic optical element 110 is used together with the application 1b having two light sources 2b. In the example shown in FIG. 10, light beams L102 and L103 having a wavelength within a narrow wavelength band centered on a specific wavelength generated from each light source 2b and 2b of the application 1b are recorded in a hologram forming the holographic optical element 110. The interference fringes 111a and 111b are incident on the holographic optical element 110 at an incident angle that satisfies the Bragg diffraction condition. Specifically, the light beams L102 and L103 travel in parallel and in opposite directions to the light beams L92 and 93 shown in FIG. 9 and enter the holographic element 110, respectively. As a result, the plurality of light beams L102 and L103 are diffracted in one direction by the corresponding interference fringes 111a and 111b, respectively, and pass through the holographic optical element 110. More specifically, each of the light beams L102 and L103 is diffracted by the corresponding interference fringes 111a and 111b, passes through the holographic optical element 110, and travels in parallel and opposite to the light beam L91 shown in FIG. . That is, in the example shown in FIG. 10, the light L102 incident from the second direction d2 and the light L103 incident from the third direction d3 are both diffracted in the first direction d1 and synthesized as the synthesized light L101. Therefore, the holographic optical element 110 shown in FIG. 10 exhibits a photosynthetic function.

図９および図１０に示された光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子１１０は、上述した実施の形態におけるホログラフィック光学素子１０と概ね同様にして、干渉縞１１１ａ，１１１ｂを感光材１３に記録することによって、形成され得る。図１２に示すように、ホログラフィック光学素子１１０は、各々が同一波長のレーザ光Ｌ１２１，Ｌ１２２を発生させる少なくとも二つのレーザ光源２１ａ，２１ｂから発生されるレーザ光Ｌ１２１，Ｌ１２２を、それぞれ複数の光Ｌ１２１ａ，１２１ｂ，Ｌ１２２ａ，１２２ｂに分離した後、感光材１３に同時に入射させて、感光材１３に干渉縞１１１ａ，１１１ｂを記録することによって、製造され得る。   The holographic optical element 110 having the light separating function and the light synthesizing function shown in FIGS. 9 and 10 is substantially similar to the holographic optical element 10 in the above-described embodiment. 13 can be formed by recording. As shown in FIG. 12, the holographic optical element 110 uses laser light L121 and L122 generated from at least two laser light sources 21a and 21b, each generating laser light L121 and L122 having the same wavelength, as a plurality of light beams. After separation into L121a, 121b, L122a, and 122b, the light can be simultaneously incident on the photosensitive material 13, and the interference fringes 111a and 111b can be recorded on the photosensitive material 13.

より具体的には、図１１および図１２示すように、第１レーザ光Ｌ１２１の第１光Ｌ１２１ａおよび第２レーザ光Ｌ１２２の第１光Ｌ１２２ａを第１方向から感光材１３に入射させる。同時に、第１レーザ光Ｌ１２１の第２光Ｌ１２１ｂを第２方向から感光材１３に入射させるとともに、第２レーザ光Ｌ１２２の第２光Ｌ１２２ｂを第３方向から感光材１３に入射させる。また、第１レーザ光Ｌ１２１の第２光Ｌ１２２ｂおよび第２レーザ光Ｌ１２２の第２光Ｌ１２２ｂを、第１レーザ光Ｌ１２１の第１光Ｌ１２１ａおよび第２レーザ光Ｌ１２２の第１光Ｌ１２２ａと同一の側から感光材１３に入射させる。   More specifically, as shown in FIGS. 11 and 12, the first light L121a of the first laser light L121 and the first light L122a of the second laser light L122 are incident on the photosensitive material 13 from the first direction. At the same time, the second light L121b of the first laser light L121 is incident on the photosensitive material 13 from the second direction, and the second light L122b of the second laser light L122 is incident on the photosensitive material 13 from the third direction. Further, the second light L122b of the first laser light L121 and the second light L122b of the second laser light L122 are the same side as the first light L121a of the first laser light L121 and the first light L122a of the second laser light L122. To the photosensitive material 13.

このようにして干渉縞１１１ａ，１１１ｂを感光材１３に記録することができる。干渉縞１１１ａ，１１１ｂが記録された感光材１３に後処理を施すことにより、透過型体積ホログラムからなるホログラフィック光学素子１１０を作製することができる。   In this way, the interference fringes 111a and 111b can be recorded on the photosensitive material 13. By performing post-processing on the photosensitive material 13 on which the interference fringes 111a and 111b are recorded, the holographic optical element 110 made of a transmission type volume hologram can be produced.

このようにして得られたホログラフィック光学素子１１０には、第１レーザ光Ｌ１２１の第１光Ｌ１２１ａと第１レーザ光Ｌ１２１の第２光Ｌ１２１ｂとが干渉してなる第１干渉縞１１１ａと、第２レーザ光Ｌ１２２の第１光Ｌ１２２ａと第２レーザ光Ｌ１２２の第２光Ｌ１２２ｂとが干渉してなる第２干渉縞１１１ｂと、が含まれている。ただし、異なる第１レーザ光源２１ａから発生された第１レーザ光Ｌ１２１と第２レーザ光源２１ｂから発生された第２レーザ光Ｌ１２２とが干渉してなる干渉縞は感光材１３に形成されない。   The holographic optical element 110 obtained in this way includes a first interference fringe 111a formed by interference between the first light L121a of the first laser light L121 and the second light L121b of the first laser light L121, and And a second interference fringe 111b formed by interference between the first light L122a of the second laser light L122 and the second light L122b of the second laser light L122. However, interference fringes formed by interference between the first laser light L121 generated from the different first laser light sources 21a and the second laser light L122 generated from the second laser light sources 21b are not formed on the photosensitive material 13.

したがって、本変形例によっても上述した実施の形態と同一の作用効果を得ることができる。すなわち、ホログラフィック光学素子１１０をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されることを防止することができる。これにより、不要な干渉縞によって入射光が意図しない方向に回折されてしまうことを防止することができ、ホログラフィック光学素子１１０が高い回折効率を呈するようになる。したがって、ホログラフィック光学素子１１０を光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いた場合に、光の利用効率を顕著に上昇させることができる。また、このホログラフィック光学素子１１０は、同時露光により、干渉縞が記録されているので、安価に且つかつ高精度に製造され得るとともに、光学特性を容易に調節され得る。   Therefore, the same effect as the above-described embodiment can be obtained also by this modification. That is, it is possible to prevent unnecessary interference fringes from being recorded on the hologram forming the holographic optical element 110. Thereby, it is possible to prevent the incident light from being diffracted in an unintended direction by unnecessary interference fringes, and the holographic optical element 110 exhibits high diffraction efficiency. Therefore, when the holographic optical element 110 is used as an optical element for light separation or an optical element for light synthesis, the light utilization efficiency can be significantly increased. Further, since the holographic optical element 110 has interference fringes recorded by simultaneous exposure, the holographic optical element 110 can be manufactured at low cost and with high accuracy, and the optical characteristics can be easily adjusted.

（変形例２）
また、図１３〜図１６に示すように、ホログラフィック光学素子１０が反射兼透過型体積ホログラムとして構成されていてもよい。なお、図１３〜図１６において、上述した実施の形態または上述した変形例と同一に構成され得る部分については、図１〜図１２において用いた符号と同一の符号を付している。 (Modification 2)
Moreover, as shown in FIGS. 13-16, the holographic optical element 10 may be comprised as a reflection and transmission type | mold volume hologram. In FIGS. 13 to 16, the same reference numerals as those used in FIGS. 1 to 12 are assigned to portions that can be configured in the same manner as the above-described embodiment or the above-described modification.

図１３に示す例においては、一つの光源２ａを有するアプリケーション１ａとともに、ホログラフィック光学素子２１０が用いられている。ホログラフィック光学素子２１０をなす反射兼透過型体積ホログラムは、ブラッグの回折条件を満たす入射光を、干渉縞２１１ａ，２１１ｂ（図１５参照）によって高い回折効率で回折する。そして、図１３に示す例においては、アプリケーション１ａからの特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ１３１が、ホログラフィック光学素子２１０をなすホログラムに記録された複数の干渉縞２１１ａ，２１１ｂのブラッグ回折条件を同時に満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子２１０へ入射し、当該光束Ｌ１３１は、複数の干渉縞２１１ａ，２１１ｂによって、複数の方向に回折されて、それぞれホログラフィック光学素子２１０で反射またはホログラフィック光学素子２１０を透過する。この結果、図１３に示す例では、第１方向ｄ１から入射した光束Ｌ１３１が、第２方向ｄ２へ反射された第１の分離光束Ｌ１３２と、第３方向ｄ３へ回折されてホログラフィック光学素子２１０を透過する第２の分離光束Ｌ１３３と、に分離されるようになる。したがって、図１３に示されたホログラフィック光学素子２１０は光分離機能を発揮している。   In the example shown in FIG. 13, the holographic optical element 210 is used together with the application 1a having one light source 2a. The reflection / transmission type volume hologram constituting the holographic optical element 210 diffracts incident light satisfying the Bragg diffraction condition with high diffraction efficiency by the interference fringes 211a and 211b (see FIG. 15). In the example shown in FIG. 13, a plurality of interference fringes 211a, in which a light beam L131 having a wavelength within a narrow wavelength band centered on a specific wavelength from the application 1a is recorded on a hologram forming the holographic optical element 210. The light beam L131 is incident on the holographic optical element 210 at an incident angle that simultaneously satisfies the Bragg diffraction condition of 211b, and the light beam L131 is diffracted in a plurality of directions by the plurality of interference fringes 211a and 211b. It passes through the reflective or holographic optical element 210. As a result, in the example shown in FIG. 13, the light beam L131 incident from the first direction d1 is diffracted in the third direction d3 by being diffracted in the third direction d3 by the first separated light beam L132 reflected in the second direction d2. Is separated into a second separated light beam L133 that passes through. Therefore, the holographic optical element 210 shown in FIG. 13 exhibits a light separation function.

一方、図１４に示す例においては、二つの光源２ｂを有するアプリケーション１ｂとともに、ホログラフィック光学素子２１０が用いられている。図１４に示す例においては、アプリケーション１ｂの各光源２ｂ，２ｂから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ１４２，Ｌ１４３が、ホログラフィック光学素子２１０をなすホログラムに記録された各干渉縞２１１ａ，２１１ｂのブラッグ回折条件を満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子２１０へ入射している。具体的には、光束Ｌ１４２，Ｌ１４３は、図１３に示された光束Ｌ１３２，１３３と平行且つ逆向きに進んで、それぞれホログラフィック素子２１０に入射している。この結果、複数の光束Ｌ１４２，Ｌ１４３は、それぞれ対応する干渉縞２１１ａ，２１１ｂによって、ある一つの方向に進むように、ホログラフィック光学素子２１０で反射またはホログラフィック光学素子２１０を透過する。より詳細には、各光束Ｌ１４２，Ｌ１４３は、対応する干渉縞２１１ａ，２１１ｂで回折されて、図１３に示された光束Ｌ１３１と平行且つ逆向きに進むようになる。すなわち、図１４に示す例では、第２方向ｄ２から入射した光Ｌ１４２および第３方向ｄ３から入射した光Ｌ１４３が、ともに第１方向ｄ１へ回折され、合成光Ｌ１４１として合成されるようになる。したがって、図１４に示されたホログラフィック光学素子２１０は光合成機能を発揮している。   On the other hand, in the example shown in FIG. 14, the holographic optical element 210 is used together with the application 1b having two light sources 2b. In the example shown in FIG. 14, light beams L142 and L143 having a wavelength in a narrow wavelength band centered on a specific wavelength generated from each of the light sources 2b and 2b of the application 1b are recorded in a hologram forming the holographic optical element 210. The interference fringes 211a and 211b are incident on the holographic optical element 210 at an incident angle that satisfies the Bragg diffraction condition. Specifically, the light beams L142 and L143 travel in parallel and opposite directions to the light beams L132 and 133 shown in FIG. 13 and enter the holographic element 210, respectively. As a result, the plurality of light beams L142 and L143 are reflected by the holographic optical element 210 or transmitted through the holographic optical element 210 so as to proceed in a certain direction by the corresponding interference fringes 211a and 211b, respectively. More specifically, each of the light beams L142 and L143 is diffracted by the corresponding interference fringes 211a and 211b and travels in parallel and in the opposite direction to the light beam L131 shown in FIG. That is, in the example shown in FIG. 14, the light L142 incident from the second direction d2 and the light L143 incident from the third direction d3 are both diffracted in the first direction d1 and synthesized as the synthesized light L141. Therefore, the holographic optical element 210 shown in FIG. 14 exhibits a photosynthetic function.

図１３および図１４に示された光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子２１０は、上述した実施の形態におけるホログラフィック光学素子１０または変形例１におけるホログラフィック光学素子１１０と概ね同様にして、干渉縞２１１ａ，２１１ｂを感光材１３に記録することによって、形成され得る。図１６に示すように、ホログラフィック光学素子２１０は、各々が同一波長のレーザ光Ｌ１６１，Ｌ１６２を発生させる少なくとも二つのレーザ光源２１ａ，２１ｂから発生されるレーザ光Ｌ１６１，Ｌ１６２を、それぞれ複数の光Ｌ１６１ａ，１６１ｂ，Ｌ１６２ａ，１６２ｂに分離した後、感光材１３に同時に入射させて、感光材１３に干渉縞２１１ａ，２１１ｂを記録することによって、製造され得る。   The holographic optical element 210 having the light separation function and the light combining function shown in FIGS. 13 and 14 is substantially the same as the holographic optical element 10 in the above-described embodiment or the holographic optical element 110 in the first modification. Thus, the interference fringes 211a and 211b can be formed by recording them on the photosensitive material 13. As shown in FIG. 16, the holographic optical element 210 uses laser light L161 and L162 generated from at least two laser light sources 21a and 21b, which respectively generate laser light L161 and L162 having the same wavelength, as a plurality of light beams. After being separated into L161a, 161b, L162a, and 162b, they can be simultaneously incident on the photosensitive material 13 to record interference fringes 211a and 211b on the photosensitive material 13.

より具体的には、図１５および図１６示すように、第１レーザ光Ｌ１６１の第１光Ｌ１６１ａおよび第２レーザ光Ｌ１６２の第１光Ｌ１６２ａを第１方向から感光材１３に入射させる。同時に、第１レーザ光Ｌ１６１の第２光Ｌ１６１ｂを第２方向から感光材１３に入射させるとともに、第２レーザ光Ｌ１６２の第２光Ｌ１６２ｂを第３方向から感光材１３に入射させる。また、第１レーザ光Ｌ１６１の第２光Ｌ１６２ｂを、第１レーザ光Ｌ１６１の第１光Ｌ１６１ａおよび第２レーザ光Ｌ１６２の第１光Ｌ１６２ａとは逆の側から、感光材１３に入射させるとともに、第２レーザ光Ｌ１６２の第２光Ｌ１６２ｂを、第１レーザ光Ｌ１６１の第１光Ｌ１６１ａおよび第２レーザ光Ｌ１６２の第１光Ｌ１６２ａと同一の側から感光材１３に入射させる。   More specifically, as shown in FIGS. 15 and 16, the first light L161a of the first laser light L161 and the first light L162a of the second laser light L162 are incident on the photosensitive material 13 from the first direction. At the same time, the second light L161b of the first laser light L161 is incident on the photosensitive material 13 from the second direction, and the second light L162b of the second laser light L162 is incident on the photosensitive material 13 from the third direction. In addition, the second light L162b of the first laser light L161 is incident on the photosensitive material 13 from the side opposite to the first light L161a of the first laser light L161 and the first light L162a of the second laser light L162, and The second light L162b of the second laser light L162 is incident on the photosensitive material 13 from the same side as the first light L161a of the first laser light L161 and the first light L162a of the second laser light L162.

このようにして干渉縞２１１ａ，２１１ｂを感光材１３に記録することができる。干渉縞２１１ａ，２１１ｂが記録された感光材１３に後処理を施すことにより、反射兼透過型体積ホログラムからなるホログラフィック光学素子２１０を作製することができる。   In this way, the interference fringes 211a and 211b can be recorded on the photosensitive material 13. By performing post-processing on the photosensitive material 13 on which the interference fringes 211a and 211b are recorded, a holographic optical element 210 made of a reflection / transmission volume hologram can be produced.

このようにして得られたホログラフィック光学素子２１０には、第１レーザ光Ｌ１６１の第１光Ｌ１６１ａと第１レーザ光Ｌ１６１の第２光Ｌ１６１ｂとが干渉することによって形成され反射型体積ホログラムをなす第１干渉縞２１１ａと、第２レーザ光Ｌ１６２の第１光Ｌ１６２ａと第２レーザ光Ｌ１６２の第２光Ｌ１６２ｂとが干渉することによって形成され透過型体積ホログラムをなす第２干渉縞２１１ｂと、が含まれている。ただし、異なる第１レーザ光源２１ａから発生された第１レーザ光Ｌ１６１と第２レーザ光源２１ｂから発生された第２レーザ光Ｌ１６２とが干渉してなる干渉縞は形成されない。   The holographic optical element 210 obtained in this way forms a reflective volume hologram formed by the interference between the first light L161a of the first laser light L161 and the second light L161b of the first laser light L161. The first interference fringes 211a and the second interference fringes 211b formed by interference between the first light L162a of the second laser light L162 and the second light L162b of the second laser light L162 form a transmission volume hologram. include. However, interference fringes formed by interference between the first laser light L161 generated from different first laser light sources 21a and the second laser light L162 generated from the second laser light source 21b are not formed.

したがって、本変形例によっても上述した実施の形態と同一の作用効果を得ることができる。すなわち、ホログラフィック光学素子２１０をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されることを防止することができる。これにより、不要な干渉縞によって入射光が意図しない方向に回折されてしまうことを防止することができ、ホログラフィック光学素子２１０が高い回折効率を呈するようになる。したがって、ホログラフィック光学素子２１０を光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いた場合に、光の利用効率を顕著に上昇させることができる。また、このホログラフィック光学素子２１０は、同時露光により、干渉縞が記録されているので、安価に且つかつ高精度に製造され得るとともに、光学特性を容易に調節され得る。   Therefore, the same effect as the above-described embodiment can be obtained also by this modification. That is, it is possible to prevent unnecessary interference fringes from being recorded on the hologram forming the holographic optical element 210. Thereby, it is possible to prevent the incident light from being diffracted in an unintended direction by unnecessary interference fringes, and the holographic optical element 210 exhibits high diffraction efficiency. Therefore, when the holographic optical element 210 is used as a light separating optical element or a light combining optical element, the light utilization efficiency can be significantly increased. In addition, since the holographic optical element 210 has interference fringes recorded by simultaneous exposure, the holographic optical element 210 can be manufactured at low cost and with high accuracy, and the optical characteristics can be easily adjusted.

なお、本変形例においては、第１レーザ光Ｌ１６１の第２光Ｌ１６１ｂが、第１レーザ光Ｌ１６１の第１光Ｌ１６１ａおよび第２レーザ光Ｌ１６２の第１光Ｌ１６２ａとは逆の側から、感光材１３に入射し、第２レーザ光Ｌ１６２の第２光Ｌ１６２ｂが、第１レーザ光Ｌ１６１の第１光Ｌ１６１ａおよび第２レーザ光Ｌ１６２の第１光Ｌ１６２ａと同一の側から感光材１３に入射する例を説明したが、これに限られない。第１レーザ光Ｌ１６１の第２光Ｌ１６１ｂが、第１レーザ光Ｌ１６１の第１光Ｌ１６１ａおよび第２レーザ光Ｌ１６２の第１光Ｌ１６２ａと同一の側から、感光材１３に入射し、第２レーザ光Ｌ１６２の第２光Ｌ１６２ｂが、第１レーザ光Ｌ１６１の第１光Ｌ１６１ａおよび第２レーザ光Ｌ１６２の第１光Ｌ１６２ａとは逆の側から感光材１３に入射するようにしてもよい。この場合、第１レーザ光Ｌ１６１の第１光Ｌ１６１ａと第１レーザ光Ｌ１６１の第２光Ｌ１６１ｂとの干渉による第１干渉縞２１１ａが透過型体積ホログラムを構成し、第２レーザ光Ｌ１６２の第１光Ｌ１６２ａと第２レーザ光Ｌ１６２の第２光Ｌ１６２ｂとの干渉による第２干渉縞２１１ｂが反射型体積ホログラムを構成する。   In this modification, the second light L161b of the first laser light L161 is a photosensitive material from the side opposite to the first light L161a of the first laser light L161 and the first light L162a of the second laser light L162. The second light L162b of the second laser light L162 is incident on the photosensitive material 13 from the same side as the first light L161a of the first laser light L161 and the first light L162a of the second laser light L162. However, the present invention is not limited to this. The second light L161b of the first laser light L161 enters the photosensitive material 13 from the same side as the first light L161a of the first laser light L161 and the first light L162a of the second laser light L162, and the second laser light. The second light L162b of L162 may be incident on the photosensitive material 13 from the opposite side of the first light L161a of the first laser light L161 and the first light L162a of the second laser light L162. In this case, the first interference fringes 211a due to the interference between the first light L161a of the first laser light L161 and the second light L161b of the first laser light L161 constitute a transmission volume hologram, and the first of the second laser light L162 The second interference fringes 211b due to the interference between the light L162a and the second light L162b of the second laser light L162 constitute a reflective volume hologram.

（変形例３）
上述した実施の形態において、ホログラフィック光学素子１０が、一方向から入射する光を二方向に分離する光分離機能および二方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有するように作製されている例を示したが、これに限られない。例えば、ホログラフィック光学素子１０が、一方向から入射する光を三以上の方向に分離する光分離機能および三以上の方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有するように作製されていてもよい。このようなホログラフィック光学素子は、次のようにして作製することができる。 (Modification 3)
In the embodiment described above, the holographic optical element 10 is fabricated so as to have a light separation function for separating light incident from one direction in two directions and a light combining function for combining light incident from two directions in one direction. However, the present invention is not limited to this. For example, the holographic optical element 10 is manufactured so as to have a light separating function for separating light incident from one direction into three or more directions and a light combining function for combining light incident from three or more directions in one direction. May be. Such a holographic optical element can be manufactured as follows.

三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材１３に同時に入射させて、感光材１３に干渉縞を記録する。この際、三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光を、それぞれ、例えば第１光および第２光の二つの光に分離する。三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光の第１光を、互いに同一な一の方向から感光材１３に入射させる。その一方で、三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光の第２光を、互いに異なる方向であって且つ第１光の入射方向とも異なる方向から、それぞれ感光材１３に入射させる。これにより、一方向から入射する光を三以上の方向に分離する光分離機能および三以上の方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を、ホログラフィック光学素子に付与することができる。   The laser light generated from each of the three or more laser light sources is separated into a plurality of lights and then simultaneously incident on the photosensitive material 13 to record interference fringes on the photosensitive material 13. At this time, the laser light generated from each of the three or more laser light sources is separated into two lights, for example, a first light and a second light. The first light of the laser light generated from each of the three or more laser light sources is incident on the photosensitive material 13 from the same one direction. On the other hand, the second light of the laser light generated from each of the three or more laser light sources is incident on the photosensitive material 13 from directions different from each other and different from the incident direction of the first light. Accordingly, it is possible to provide the holographic optical element with a light separating function for separating light incident from one direction into three or more directions and a light combining function for combining light incident from three or more directions in one direction.

また、ホログラフィック光学素子１０が、二以上の方向から入射する光を、入射方向よりも多い三以上の方向に分離する光分離機能、および、三以上の方向から入射する光を、入射方向よりも少ない二以上の方向に合成する光合成機能を有するように作製されていてもよい。このようなホログラフィック光学素子は、次のようにして作製することができる。   The holographic optical element 10 separates light incident from two or more directions into three or more directions larger than the incident direction, and light incident from three or more directions from the incident direction. Alternatively, it may be prepared so as to have a photosynthesis function of synthesizing in two or more directions. Such a holographic optical element can be manufactured as follows.

三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材１３に同時に入射させて、感光材１３に干渉縞を記録する。この際、三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光を、それぞれ、例えば第１光および第２光の二つの光に分離する。三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光の第１光を、二以上の方向から感光材１３に入射させる。その一方で、三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光の第２光を、同一のレーザ光から分離された第１光の入射方向とも異なる方向であって、且つ、対応し合う第１光が互いに同一方向から感光材に入射するようになる他の第２光とは異なる方向から、それぞれ感光材１３に入射させる。これにより、二以上の方向から入射する光を入射方向よりも多数の方向に分離する光分離機能、および、三以上の方向から入射する光を入射方向よりも少数の方向に合成する光合成機能を、ホログラフィック光学素子に付与することができる。   The laser light generated from each of the three or more laser light sources is separated into a plurality of lights and then simultaneously incident on the photosensitive material 13 to record interference fringes on the photosensitive material 13. At this time, the laser light generated from each of the three or more laser light sources is separated into two lights, for example, a first light and a second light. First light of laser light generated from each of the three or more laser light sources is incident on the photosensitive material 13 from two or more directions. On the other hand, the second light of the laser light generated from each of the three or more laser light sources is different from the incident direction of the first light separated from the same laser light and corresponds to the second light. One light is incident on the photosensitive material 13 from a different direction from the other second light that enters the photosensitive material from the same direction. As a result, a light separating function that separates light incident from two or more directions into a larger number of directions than the incident direction and a light combining function that combines light incident from three or more directions into a smaller number of directions than the incident direction. Can be applied to the holographic optical element.

変形例３によっても、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、ホログラフィック光学素子をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されることを防止することができる。これにより、不要な干渉縞によって入射光が意図しない方向に回折されてしまうことを防止することができ、ホログラフィック光学素子が高い回折効率を呈するようになる。したがって、ホログラフィック光学素子を光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いた場合に、光の利用効率を顕著に上昇させることができる。また、このホログラフィック光学素子は、同時露光により、干渉縞が記録されているので、安価に且つかつ高精度に製造され得るとともに、光学特性を容易に調節され得る。   Also according to the third modification, it is possible to obtain the same operational effects as the above-described embodiment. That is, it is possible to prevent unnecessary interference fringes from being recorded on the hologram forming the holographic optical element. Thereby, it is possible to prevent the incident light from being diffracted in an unintended direction by unnecessary interference fringes, and the holographic optical element exhibits high diffraction efficiency. Therefore, when the holographic optical element is used as an optical element for light separation or an optical element for light synthesis, the light use efficiency can be significantly increased. In addition, since the interference pattern is recorded by simultaneous exposure, this holographic optical element can be manufactured at low cost and with high accuracy, and the optical characteristics can be easily adjusted.

なお、この変形例３は、上述した実施の形態だけでなく、変形例１または変形例２に対しても適用可能である。   The third modification can be applied not only to the above-described embodiment but also to the first or second modification.

１ａ，１ｂ アプリケーション
２ａ，２ｂ 光源
１０，１１０，２１０ ホログラフィック光学素子
１１ａ，１１ｂ，１１１ａ，１１１ｂ，２１１ａ，２１１ｂ 干渉縞
１３ 感光材
２１ａ，２１ｂ レーザ光源 1a, 1b Application 2a, 2b Light source 10, 110, 210 Holographic optical element 11a, 11b, 111a, 111b, 211a, 211b Interference fringe 13 Photosensitive material 21a, 21b Laser light source

Claims (11)

一方向から入射する光を少なくとも二方向に分離する光分離機能および少なくとも二方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子の製造方法であって、
各々が同一波長のレーザ光を発生させる少なくとも二つのレーザ光源から発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材に同時に入射させて、前記感光材に干渉縞を記録する工程を含む、
ことを特徴とするホログラフィック光学素子の製造方法。 A method of manufacturing a holographic optical element having a light separating function for separating light incident from one direction in at least two directions and a light combining function for combining light incident from at least two directions in one direction,
A step of separating laser light generated from at least two laser light sources each generating laser light of the same wavelength into a plurality of lights and then simultaneously entering the photosensitive material to record interference fringes on the photosensitive material including,
A method for producing a holographic optical element. 前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの同一のレーザ光源から発生されたレーザ光を分離して得られた前記複数の光が干渉してなる干渉縞のみが記録される、
ことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。 In the step of recording the interference fringes, only the interference fringes formed by the interference of the plurality of lights obtained by separating laser beams generated from the same laser light source among the at least two laser light sources are recorded. The
The method of manufacturing a holographic optical element according to claim 1. 前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されたレーザ光が、それぞれ、第１光と第２光とに分離され、各レーザ光源から発生されたレーザ光のうちの第１光が互いに同一の方向から前記感光材に入射する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。 In the step of recording the interference fringes, the laser light generated from each of the at least two laser light sources is separated into the first light and the second light, respectively, out of the laser light generated from each laser light source Of the first light is incident on the photosensitive material from the same direction,
The method of manufacturing a holographic optical element according to claim 1 or 2. 前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの一のレーザ光源から発生された第１レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源とは異なる他のレーザ光源から発生された第２レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、を前記感光材に同時に入射させ、
前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光は、同一の方向から、前記感光材に入射し、
前記第１レーザ光の前記第２光は、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光とは異なる方向から、前記感光材に入射し、
前記第２レーザ光の前記第２光は、前記第１レーザ光の前記第１光、前記第２レーザ光の前記第１光および前記第１レーザ光の前記第２光とは異なる方向から、前記感光材に入射する、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。 In the step of recording the interference fringes, the first light and the second light obtained by separating the first laser light generated from one of the at least two laser light sources, and the at least two The first light and the second light obtained by separating the second laser light generated from another laser light source different from the one laser light source among the laser light sources are simultaneously incident on the photosensitive material;
The first light of the first laser light and the first light of the second laser light are incident on the photosensitive material from the same direction,
The second light of the first laser light is incident on the photosensitive material from a direction different from the first light of the first laser light and the first light of the second laser light,
The second light of the second laser light is different from the first light of the first laser light, the first light of the second laser light, and the second light of the first laser light, Incident on the photosensitive material,
The method for producing a holographic optical element according to claim 1, wherein the holographic optical element is produced. 前記干渉縞を記録する工程において、
前記第１レーザ光の前記第１光と前記第１レーザ光の前記第２光とが干渉してなる第１干渉縞と、前記第２レーザ光の前記第１光と前記第２レーザ光の前記第２光とが干渉してなる第２干渉縞と、が前記感光材に記録され、
前記第１レーザ光の前記第２光と前記第２レーザ光の前記第２光とが干渉してなる干渉縞は、前記感光材に記録されない、
ことを特徴とする請求項４に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。 In the step of recording the interference fringes,
A first interference fringe formed by interference between the first light of the first laser light and the second light of the first laser light; and the first light and the second laser light of the second laser light. Second interference fringes formed by interference with the second light are recorded on the photosensitive material,
Interference fringes formed by interference between the second light of the first laser light and the second light of the second laser light are not recorded on the photosensitive material.
The method of manufacturing a holographic optical element according to claim 4. 前記干渉縞を記録する工程において、前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第２光を、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光と同一の側から前記感光材に入射させる、
ことを特徴とする請求項４または５に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。 In the step of recording the interference fringes, the second light of the first laser light and the second light of the second laser light are changed to the first light of the first laser light and the second light of the second laser light. Incident on the photosensitive material from the same side as the first light,
6. The method for manufacturing a holographic optical element according to claim 4, wherein the holographic optical element is manufactured. 前記干渉縞を記録する工程において、前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第２光を、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光とは逆の側から前記感光材に入射させる、
ことを特徴とする請求項４または５に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。 In the step of recording the interference fringes, the second light of the first laser light and the second light of the second laser light are changed to the first light of the first laser light and the second light of the second laser light. Incident on the photosensitive material from the side opposite to the first light,
6. The method for manufacturing a holographic optical element according to claim 4, wherein the holographic optical element is manufactured. 前記干渉縞を記録する工程において、
前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第２光のうちの一方を、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光と同一の側から前記感光材に入射させ、
前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第２光のうちの他方を、前記第１レーザ光の前記第１光および前記第２レーザ光の前記第１光とは逆の側から前記感光材に入射させる、
ことを特徴とする請求項４または５に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。 In the step of recording the interference fringes,
One of the second light of the first laser light and the second light of the second laser light is the same as the first light of the first laser light and the first light of the second laser light. Incident on the photosensitive material from the side of
The other of the second light of the first laser light and the second light of the second laser light is the first light of the first laser light and the first light of the second laser light. Incident on the photosensitive material from the opposite side,
6. The method for manufacturing a holographic optical element according to claim 4, wherein the holographic optical element is manufactured. 一方向から入射する光を少なくとも二方向に分離する光分離機能および少なくとも二方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子であって、
各々が同一波長のレーザ光を発生させる少なくとも二つのレーザ光源から発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材に同時に入射させることによって記録された干渉縞を備え、
前記干渉縞は、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの同一のレーザ光源から発生されたレーザ光を分離して得られた複数の光が干渉してなる干渉縞のみを含んでいる、
ことを特徴とするホログラフィック光学素子。 A holographic optical element having a light separating function for separating light incident from one direction in at least two directions and a light combining function for combining light incident from at least two directions in one direction,
A laser beam generated from at least two laser light sources each generating a laser beam of the same wavelength is provided with interference fringes recorded by separating the laser beam into a plurality of lights and then simultaneously entering the photosensitive material,
The interference fringes include only interference fringes formed by interference of a plurality of light beams obtained by separating laser beams generated from the same laser light source of the at least two laser light sources.
A holographic optical element. 前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されたレーザ光が、それぞれ、第１光と第２光とに分離され、各レーザ光源から発生されたレーザ光のうちの第１光を互いに同一の方向から前記感光材に入射させることによって、前記干渉縞は記録されている、
ことを特徴とする請求項９に記載のホログラフィック光学素子。 Laser light generated from each of the at least two laser light sources is separated into first light and second light, and the first light of the laser light generated from each laser light source is in the same direction. The interference fringes are recorded by being incident on the photosensitive material from
The holographic optical element according to claim 9. 前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの一のレーザ光源から発生された第１レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源とは異なる他のレーザ光源から発生された第２レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、を前記感光材に同時に入射させることによって、前記干渉縞は記録されており、
前記干渉縞は、
前記感光材に入射した前記第１レーザ光の前記第１光と、前記第１レーザ光の前記第１光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第１レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる第１干渉縞と、
前記第１レーザ光の前記第１光と同一の方向から前記感光材に入射した前記第２レーザ光の前記第１光と、前記第１レーザ光の前記第１光、前記第２レーザ光の前記第１光および前記第１レーザ光の前記第２光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第２レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる第２干渉縞と、を含む、
ことを特徴とする請求項９または１０に記載のホログラフィック光学素子。 The first light and the second light obtained by separating the first laser light generated from one of the at least two laser light sources, and the one laser of the at least two laser light sources. The interference fringes are recorded by causing the first light and the second light obtained by separating the second laser light generated from another laser light source different from the light source to simultaneously enter the photosensitive material. And
The interference fringes are
The first light of the first laser light incident on the photosensitive material and the second light of the first laser light incident on the photosensitive material from a direction different from the first light of the first laser light A first interference fringe formed by the interference,
The first light of the second laser light incident on the photosensitive material from the same direction as the first light of the first laser light, the first light of the first laser light, and the second laser light. Second interference fringes formed by interference of the second light of the second laser light incident on the photosensitive material from a direction different from the second light of the first light and the first laser light; Including,
The holographic optical element according to claim 9 or 10.
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