JPH01124803A - 単一周波数位相格子の製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般的には、光学的測定および試験の分野に
関し、詳細には、干渉パターンをつくるように構成され
たホログラフ的に記録される位相格子の製作方法に関す
る。

〔従来の技術及びその問題点〕

縞パターンを作り出す方法としては次の２つの基本的方
法がある。すなわち、（１）干渉現象を利用する干渉法
および（２）投影および／またはパターン増倍を利用す
るモアレ法である。

干渉縞パターンを利用する測定法および試験法には非常
に多くのものがあり、また干渉縞パターンを作り出し制
御する方法も多くある。−姫に、干渉縞は、少なくとも
２つのコヒーレントな光ビームを相互作用させるときに
、作も出される。２つのコヒーレントなビームが相互作
用するとき、これらのビームは消去的に干渉して暗点ま
たは暗帯を作り出し、助長的に干渉して明点または明番
を作り出す。

モアレ縞は、十分に限定された透明領域および不透明領
域からなる２つの同様の幾何学に規則的なパターンを重
ね合せてそれに対して透過照明を行なう時に、作り出さ
れる。モアレ縞を発生するのに使用される幾何学的に規
則的なパターンのいくつかの例としては次のようなもの
がある。すなわち、（１）ロンキーけい線、（２）同心
円セントおよび（３）放射状格子である。モアレ縞の発
生は、投影として考えることができる。すなわち、第１
のパターンの影が第２のパターン上へ投影されることに
よってモアレ縞が作り出される。モアレ縞を記述してい
る数学上の関数は、重ね合わされた幾何学的に規則的な
パターンの強度透過または放射照度を掛は合すことによ
って得られる゛。

干渉法およびモアレ法の両者によって発生される縞は、
例えば、眼底反応を試験するのに眼科医によって使用さ
れる。この種のある装置においては、レーザからの光が
２つの隣接したダブプリズムからなる光学素子によって
２つのコヒーレントなビームに分割される。これらの２
つのビームは、眼に向けて収れんされ、そこで、相互作
用して網膜上に干渉縞パターンを作り出す。

検眼分野に使用される別の装置においては、レーザ源お
よび通常のロンキーけい線を用いて干渉縞が形成される
。レーザ源は、ロンキーけい線へ向けられるレーザビー
ムを発生する。ロンキーけい線は、入射ビームを広範囲
に亘って変化した強度の多重コヒーレントビームへ分割
する。２つのコヒーレントなビームのみを選択し最終的
に網膜へ投影される干渉縞の間隔を制御するのに多くの
光学的および機械的部品を複雑に操作する必要がある。

更に別の検眼装置においては、２つのロンキーけい線が
使用されている。これらのロンキーけい線は、最終的に
網膜へ結像されるモアレ縞を作り出す。

眼科医は、眼底反応を試験し測定するために、モアレ法
または干渉法を実施する前述の如き装置を使用する。こ
の測定は、網膜へ投影される縞の「細度」を変えて被験
者がそれを解像する能力を監視することによって行なわ
れる。ある特定の「細度」の縞パターンを解像しうる被
験者の能力は、眼底反応の直接的な尺度となる。

上述したのとは全く異なる測定のある分野においては、
干渉法またはモアレ法を利用して発生された縞は、２つ
の要素を相対的に正確に位置定めするのに使用される。

干渉法の場合には、入射光ビームは一般に２つの部分に
分割される。その−方の部分は、基準位置から反射され
、その他方の部分は可動要素から反射される。反射され
たビームは、再結合されて、出力縞パターンを発生し、
この出力縞パターンは、可動要素の移動につれて移動す
る。モアレ法の一例においては、わずかに異なった空間
周波数を有した２つの高コントラストのロンキーけい線
が重ね合わされてそれに対して透過照明が行なわれる。

一方のロンキーけい線は固定されているのに対し、他方
のロンキーけい線は所定平面にて可動である。光検出器
によって、それらの格子を通過する光の変化が感知され
、その移動を指示する信号が発生される。

検眼や位置検出等の種々な応用において縞パタ−ンを形
成するのに干渉法を利用している装置にはある欠点があ
る。例えば、この種の装置では、２つの光ビームは、一
般に、異なった光学素子を含む異なった光路をたどる。

もし、各光路における光学素子が光学的に整合していな
い場合には、収差によって縞パターンがひずんでしまう
。光学素子を整合させることによりこのような収差の問
題はなくなるのであるが、このようにすることは装置の
全体的な価格が相当に高くなってしまう、その上、この
装置は、振動および熱的変化等の種々の外的影響を受け
るものである。これらの外的影響により、縞パターンが
移動したりノイズが生じたりして、結局、不正確な測定
となってしまう。

モアレ法もまた多くの制約を受けるものである。

狭い間隔および高精度を必要とするとき、モアレ縞を発
生させるのに使用する幾何学的に規則的なパターンを作
製するのが非常に困難で且つ高価なものとなってしまう
、一方のけい線を固定けい線に隣接させて移動させるよ
うな場合には、それらけい線間の間隔を一定に保持しな
ければならず、さもないと、誤差を生じてしまう。また
、モアレ縞は局部化されているもので、すなわち、モア
レ縞が存在するのは非常に狭い空間領域に過ぎず、また
、そのモアレ縞を所望領域へ結像させるためには付加的
な光学素子を必要とすることがしばしばである。

最近、干渉縞を作り出すのに、１つの振巾格子と１つの
空間的にコヒーレントな準単色光源とが使用されている
。振巾格子は、不透明度がある空間的に周期的なパター
ンに従って変化しているようなほぼ透明から半透明の媒
体である。振巾格子は、入射光ビームを一連の回折コー
ンまたはオーダーに分散または回折させる。各オーダー
における光の強度または量は、振巾格子°の周期的不透
明度の厳密な型に依存している。種々な回折オーダーは
略同じ強度であるが、薄い振巾格子のためのスカラー回
折理論によれば、主強度が０次の非回折光に存し、他の
回折オーダーの強度が変化することが推定されている。

そして、この推定は、実際の応用装置において確認され
ている。

この種の１つの応用例において、光源からの光を振巾格
子に通して回折光の異なった次数のコーン、例えば、０
次コーンおよび１次コーンを作り出すことが提案されて
いる。このような異なった強度を補償するため、回折光
コーンを格子６を通して反射させる。こうして格子を２
回目に通過した後、反射１次コーンの０次コーンと反射
０次コーンの１次コーンとは、等しい強度を有しており
、結合されて高コントラストの干渉縞フィールドを形成
する。この二重パス装置・は、共通路干渉計に非常に近
似しているので、非常に安定である。共通路干渉計にお
いては、干渉ビームは同一の光路をたどる。従って、乱
れによる影響は両ビームに対して同時に作用するので出
力縞模様をひずませることはなく、出力縞パターンは２
つの光路の差にのみ応するものとなる。しかし、この種
の二重バス系には格子基体収差およびミラー格子分離度
を制御するのが難しいために種々な問題点がある。

ホログラフィ−によって形成される振巾格子の出現によ
って更に改良がなされてきている。ホログラフ振巾格子
は、レーザー２ビーム干渉計の精密な干渉パターンに対
して高解像度写真乳剤をさらすことによって作り出され
る。通常の写真処理中に、乳剤中の感光性銀ハロゲン化
物が不透明な金属銀となって振巾格子を形成する。

この種の１つのホログラフ格子の応用例では、二重周波
数ホログラフ格子がいわゆる“ジャリングパターンを作
り出す。この格子は、単一の写真乳剤を第１の空間周波
数ｆ１の第１のレーザ干渉パターンに対してさらし次い
で第２の空間周波数ｆ２の第２のレーザ干渉パターンに
さらすことによって作り出される０画周波数ｆ、および
ｆｔに対して等しい振巾透過変調を行なうには、第１お
よび第２のレーザパターンに対する露出を調整する０通
常、２つの順次になされる露出は同一であるが、もしｆ
、およびｆ２が非常に異なっているかまたはもし一方の
レーザパターンが赤色光内にあり他方のレーザパターン
が緑色光内にあるかするならば、順次になされる露出は
写真板のスペクトラルおよび周波数応答について補償さ
れねばならない。ｆｌおよびｒ２における振巾透過変調
を等しく行なうためのこれらの露出調整は、通常、試行
錯誤によって行なわれている。

空間的にコヒーレントな準単色光で照明するとき、この
二重周波数格子は、等しい強度の２つの１次光コーンを
作り出す、その一方の光コーンはｆｌおよびｒ！周波数
の各々に関連付けられている。これらの２つの１次光コ
ーンは、相互作用して、非常に安定な高コントラストの
縞模様を形成する。この種の二重周波数ホログラフジャ
リング干渉計もまた共通路干渉計であり、それは構成す
るのに簡単である。しかし、この干渉計では、０次コー
ンを干渉１次コーンから分離する必要がある。このよう
に分離する必要があるために、入力光コーンのＦナンバ
ーおよび得られるずれの量に限界がある。その上、２つ
の１次コーンの回折角が大きいならば、出力線フィール
ドに収差ひずみが生じてしまう、更に、出力線フィール
ドパワーと入力パワーとの比率、すなわち効率がわずか
約２％にすぎない。

多年の間、人々は、写真記録された振幅格子を漂白して
１位相格子”を得ていた。体積漂白として知られるかか
る漂白の一つの基本的形式は、写真乳剤中で不透明な銀
を透明な高屈折率銀塩に化学的に変換することである。

タンニングとして知られる第二の漂白形式は、現像され
た銀をエマルジョン中で化学的に除去して空所を残すも
のである。タンニング処理された位相格子は、波型表面
を有している。振幅格子は光を選択的に吸収するのに対
して、漂白された位相格子は、入力光ビームを横切る位
相遅れをもたらす。その結果、位相格子は、振幅格子よ
り格段優れており、入力パワーに対する第一次パワーの
比がより大きい。

しかしながら、漂白された格子には一般に相当な問題が
ある。それらは、非常にノイズが多く、且つ光に長くさ
らされると態度して振幅格子に物理的に戻る恐れがある
。漂白された格子は更に、振幅格子より空間周波数レス
ポンスが低い。たとえ体積漂白された格子がほとんどノ
イズがなく且つタンニング処理されたものに比べて空間
周波数レスポンスが高くても、それらは一般に劣ってお
り且つ余り効率的ではない。

体積漂白された格子の効率は、その厚さを増すことによ
って増大することができる。しかし、厚さを相当増やす
と、格子の基本的な回折性を激しく変えてしまう、どの
振幅格子も位相格子も、乳剤の物理的厚さが格子間隔の
５倍を越すと、厚いと考えることができる。そして、乳
剤の厚さが格子間隔の半分未満ならば、格子は薄いと考
えることができる。厚い格子の性質は、電磁理論により
正確に予測でき、そして、薄い格子の性質は、スカラー
回折理論によって言い表わすことができる。

例えば、厚い位相格子の出力は、零次及び１つの一次回
折コーンだけからなる。更に、格子に対して成る特定の
角度の平面波入力に対してだけ回折は起きる。他方、同
一の間隔の薄い格子は、格子に対してどのような角度の
球面波入力又は平面波入力でも、複数の次（即ち、０次
、±１次、±２次、±３次等）を発生する。

薄い振幅格子と薄い位相格子との違いは、スカラー回折
理論によって正確に予測できる。完全な正弦波の振幅透
過みだれが薄い振幅格子に存在する時、零次及び±１次
の回折だけが存在する。完全な正弦波位相みだれが薄い
位相格子に生じる時、多くの次（例えば、０次、±１次
、±２次、±３次はか）がみられる。位相格子次の強さ
は、正規ベッセル関数（Ｊｎ（ｍ／２））”に比例する
。但し、ｎは次数（例えば、ｎ＝０、±１、±２、・・
・）でありそしてｍはラジアンで表わした位相みだれの
強さ又は大きさである。振幅格子みだれが完全な正弦波
の形から離れると、更に回折次数が発生する。これら付
加的な回折次数の強さは、格子みだれ関数に付帯するフ
ーリエ成分の強さに直接関係している。

位相格子では、非正弦波の位相みだれに伴う回折次数は
、位相みだれの各フーリエ成分からの個々の出力をたた
みこむことによって予測できる。

そのような振幅のたたみこみにより、ちょうど１つの特
定のフーリエ成分に関係する複数の次の間の複雑な位相
関係が明らかにされる。更に、位相みだれが２以上の基
本空間周波数からなる時には、周波数の和と周波数の差
に対応する回折次数が発生する。たとえば、前述した三
周波数ホログラフ格子の効率の悪さを改善するようにそ
の三周波数ホログラフ格子を漂白することを考えるかも
知れない。漂白はかかる格子の全体的効率を高めるが、
たたみこみによる漂白格子は、°所望の基本周波数回折
コーンのほかにその所望基本周波数回折コーンと相互作
用する和の周波数と差の周波数の回折コーンを発生する
。その時、和の周波数と差の周波数の回折コーンが干渉
縞フィールドを破壊する可能性がある。

以上述べたことを考慮して本発明の目的は、広い様々な
適用範囲において有効なホログラフ位相格子を作る改良
した方法を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明によれば、ホログラフ
的に記録され、光学的に薄い単一周波数位相格子を写真
フィルムの乳剤上につくる方法であって、 Ａ、単一周波数の２つのビーム干渉パターンを乳剤の平
面に発生させ、 Ｂ、乳剤を過度に露光してこれを不足気味に現像し、そ
れによってホログラフ的に記録され、光学的に薄い単一
周波数振幅格子をつくり、Ｃ０乳剤を漂白して振幅格子
を、ホログラフ的に□記録され光学的に薄い単一周波数
位相格子に変換し、 Ｄ、残った漂白剤を取り除いて安定した、ホログラフ的
に記録され光学的に薄い単一周波数位相格子をつくり、
この安定した単一周波数位相格子は、準単色の空間的に
コヒーレントな光源からの光で照らされたとき、次数は
異なるけれども強さの等しい第１及び第２の゛回折をつ
くることを特徴とする方法を提供する。

本発明は特許請求の範囲に特に示される。本発明の上記
及びほかの目的並びに効果は、添付図面を参照しての以
下の説明を参照すればよく理解できよう。

〔実施例〕

Ａ、ホログラフ 第１図はホログラフ位相格子の発生中に写真プレート−
を露光するのに必要な装置の配列を概略的に示している
。第１図の配列で第２図に概略的に示される手順に従っ
て発生したホログラフ位相格子は他の図面に示される本
発明の種々の応用例の動作の基本となる。特に、この装
置は軸１１に沿って光を送るレーザ源１０を有する。第
１図の他の装置は光を２つの分離光路上を走行するよう
に部分に分離し、写真プレートを露光するようにそれら
分離光をもとに戻す。

普通のビームスプリッタ１３は光を２つの部分に分離す
る。第１部分は、光を対物レンズ兼とンホール１６に反
射するためのミラー１４．１５を含む光路に沿って光を
送り、これによりピンホールでの点光源から発する球面
波を作り出す、波はコーン１７に見え、軸１８に沿って
写真プレートに向けて送られる。ビームスプリンタ１３
によって形成された第２光路はミラー２０と対物レンズ
兼ピンホール２１を含み、光軸２３に沿ってピンホール
での点光源から発する球面波コーン２３を作り出す、こ
れらの２つの点光源からの光源は組合さって、写真プレ
ート１２上で、消去し合うように干渉して暗い帯域を作
り、また助長し合うように干渉して明るい帯域を作る。

写真プレート１２は回転テーブルに取付けられ、写真プ
レート１２を位置決めし軸１８と２３との間の角度θを
正確に形成する。プレート１２での干渉縞の空間周波数
ξは次の方程式によって近似される。

ス ここで、λはレーザ波長である＝プレート１２で作られ
た干渉縞は僅かに双曲線であり、長方形帯域に非常に近
似しており、それ故種々の図面のように示されている。

長方形帯域によりよく近似させるためには、プレート１
２と各ピンホール１６．２１との間の軸１８．２３に沿
った距離を増すことによって達成される。

第１図に概略的に示された装置は、本発明の特徴となる
所望の特性を有する格子を作るために用いられた。この
装置は簡単で比較的低価格である。

例えば、レーザ１０はＴＥＭ、。モードレーザで成り、
ビームスプリッタ１３は２つのビームの′強度を等しく
することのできる普通の可変濃度ビームスプリフタであ
る。ミラー１４．１５．２０は標準平面ミラーである。

対物レンズは普通の１０倍顕微鏡対物レンズであり、ピ
ンホールは対物レンズに整合している。距離１８．２３
は約２ｍである。この特定の装置を用いて、発明者は、
最大干渉縞ズレ誤差が約０．００２５４ｍ５の状態で３
インチ×３インチの領域全体に５００ライン／鶴の干渉
縞を作り出した。

第１図の装置が整えられると、写真フィルムのエマルシ
ロンは第２図のステップ１゛に示す干渉縞に露光するこ
とできる。この露光ステップ中、良質のホログラフ格子
を保証するように一定の制御が実行されねばならない０
例えば、露光は振動のない環境で行なわれるべきである
。ビームスプリッタ１３と写真プレート１２との間の空
気の流れが生じた干渉縞を歪めうるので熱的妨害を最小
にするべきである。大変に高い濃度と最小の歪みを要求
される応用例においては、軸１８．２３に沿った距離は
５ｍあるいは１０ｍにさえ増加しなければならない、λ
とθとは正確に決定されねばならない、この基本的な装
置は高度に正確なホログラフ格子を作るのに用いられう
るけれど、終局的には最大の確度は、角度測定装置の確
度、単一周波数レーザの安定度、及び実施される雰囲気
と熱的な制御によって定まるであろう。

本書に開示された種々の実施例の構成を可能にする特定
の特性を有する位相格子を作るために、先ず振幅格子を
作ることが必要である。商業的に入手しうる写真エマル
ジョンと現像剤とが与えられると、薄いエマルジョン写
真プレートと化学的に両立しうる現像剤とが選択される
。エマルジョンを強く過露光し、現像不足にする方法は
処理エマルシロンの光学厚さをその当初の物理的厚さの
屈折に減する。このようにして、第２図のステップ１及
び２に記載される制御を用いることにより、振幅格子を
作り出し、この振幅格子は次の特徴を有する。

１、　スカラー回折理論に一致する光学的に薄いエマル
シロンを有する。

２、漂白後、対応する特定の位相伝達関数に変換するよ
う吸収関数が特定の形状を有する。

３、漂白後、特定のピークトウピーク位相変調に変換す
るような吸収関数の特定振幅あるいは強度を有する。

特定のプレート型式、露光、現像時間及び現像剤は後述
される。

ステップ２の現像が完了すると、写真プレートはステッ
プ３で酸現像停止溶中で洗浄される。この溶液は酸硬化
剤を含む、硬化剤浴で２分間処理すると受は入れうる結
果を得る。

ステップ４では、写真プレートのエマルシロンが定着さ
れ硬化される。標準定着浴及び酸硬化剤が成功裡に用い
られ、プレートは約１０分間浴中に浸漬された。

次に（ステップ５）、エマルジョンは３０秒間予洗浄さ
れ、約２０分間ハイポ駆除浴中でハイポ駆除される。ス
テップ６ではエマルシロンが洗浄（例えば濾過した水の
中で３０分間）され、次に、全ての残留増感染料が除去
される（ステップ７）までメタノール浴中に浸される。

メタノール浴が完了すると、プレートは弱風の乾燥空気
により乾燥される。

前述のステップの全ては、商業的に手に入る化学剤を用
いる普通の写真処理ステップである。ステップ７の完了
後、振幅格子が作られた。ステップ８と９はこの振幅格
子を所望の特性を有する位相格子に変換する。

更に詳しくは、写真プレートが′ステップ７で完全に乾
燥された後、プレートが清浄にされるまで臭素蒸気中で
ステップ８の間に漂白される。漂白作業が完了すると、
ステップ９で、プレートをメタノール浴中ですすいで、
残留しているＢｒ、を除去し、次に、弱乾燥空気風動作
により完全に乾燥される。

以下、特に望ましいこれらのホログラフ位相格子のある
特徴について述べる。まず“薄い”格子を形成するため
に露光時間、現像時間及びエマルシヨンを選択した。特
定の例として、２００ｅｒｇａ／ｄの平均露光を行なっ
て８０°Ｆにおいて標準コダックＤ−１９現像剤で１５
秒間現像して前記処理工程によりコグツク１３１−０１
プレート上に３９３．７本／ｆｉの格子を形成した。大
きな現像タンクを用い、かつ前記プレートを手動で急速
に攪拌することにより一様な現像を達成する。第２図の
工程により完全に処理した後、得られた薄い格子は、入
力平面波ばかりでなく入力球面波も回折させ、前述のよ
うに、厚い格子は、該格子に対して特定の角度で入射す
る入力平面波だけを回折させる。

測定の結果、前記工程により形成した薄い位相格子は、
純正弦波位相伝達関数を有し、そのピークトウピーク位
相遅れが零次回折と±１次回折の強度を等しくすること
が示された＊　２　Ｑ　Ｏｅｒｇｓ／−の露光により、
現像された無漂白のコグツク１３０−１プレートに対し
て約０．４５の平均振幅透過率が得られた。実験データ
により、薄い回折格子が、現像された無漂白状態におい
て０．５若しくはそれより小さい平均振幅透過率を有す
る場合には、純　正弦波位相伝達関数が維持されること
が確認された。最終位相格子の強度すなわちピークトウ
ピーク位相遅れは、第２図のステップ７の後で測定した
平均振幅透過率により定まる限界値内で初期露光（第２
図のステップ１）を制御することにより調節される。低
い露光レベルで形成された極めて弱い位相格子は、強い
零次回折光と弱い第１次回折光と極めて弱い第２次回折
光を発生する。高い露光レベルで形成された強い格子は
、しだいにパワーが高くなる第１次゛回折光及び第２次
回折光とパワーの低い零次回折光を示す。零次と±１次
の強度が等しい回折光又は零次と±２次の強度が等しい
回折光が初期露光の試行錯誤調節により作られる。この
強度の等しい２つの異なる回折光を作る薄い回折格子の
利点を、該回折格子を利用した干渉計についての後述の
説明により明らかにする。

旦−」ジ創肚 第３図を参照すると、ヘリウムネオンレーザ３０を包含
する干渉形が概略形で図示されており、このレーザ３０
は、軸３１に沿って負レンズ３２の方へ向けられている
。この負レンズ３２は、ビームをわずかに拡大し、それ
によりこのビームは顕微鏡対物レンズ３３を完全に満た
す、この顕微鏡対物レンズ３３は、この光を前述のよう
に構成したホログラフ格子３４から距離Ｚだけ離れた焦
点ＦＰに合焦させる。レーザ３０．負レンズ３２及び顕
微鏡対物レンズ３３は、焦点ＦＰから発する準単色発散
球面波の光源を構成する。ある実施例では、焦点ＦＰか
らのコーンは、ｆ／２のコーンである。

焦点ＦＰにおける点光源からの球面波が格子３４に当た
ると、格子３４が多数の回折コーンを発生する。スカラ
ー回折理論により、回折したコーンの強度は、ベッセル
関数（Ｊｎ（ｍ／２））”により支配され、ここでｎは
回折次数、ｍはラジアン単位による格子伝達関数ピーク
トウピーク位相遅れである。前もって特定した露光時間
及び現像時間によれば、λ−６３２８人においてｍ−２
、８７０の値が得られる。零次回折コーンと１次回折コ
ーンとは、（Ｊｏ（１，４３５）　）　”　−（Ｊｌ（
１，４３５）　）　”であるから、その強度は等しい、
さらに、回折角は、零次コーンが両方の１次コーンと重
なり、一方、１次コーンが相互に隣接するだけとなるよ
うにされている。格子３４から距離ｚ８だけ離れたいく
つかの点において、第３図に示すような出力が形成され
る。零次コーンは、平面円３５として現われ、２つの１
次コーンは、平面円３６Ａ及び３６Ｂとして現われる。

領域３７Ａ及び３７Ｂは、重なり領域であり、・その領
域に干渉縞が形成される。ｓ１域３７Ａの中心にある干
渉縞が暗い帯域ならば、これに対応する領域３７Ｂの干
渉縞は、明るい帯域である。この明るい帯域と暗い帯域
により、両バンドが図面に示すようにそのバンドを横切
って同じ強度を有することを示すものではない。肉眼で
は、その照射条件により明僚な交互になったバンドを感
知するけれども、実際は、干渉縞は、滑らかに変化し、
正弦波関数の２乗に比例する。

純正弦波位相伝達関数は、格子３４と関係しているので
、領域３７Ａと領域３７Ｂとの干渉縞の間に１８０°の
位相シフトが存在する。格子３４の位相伝達関数が純正
弦波から外れると、領域３７Ａと領域３７Ｂの干渉縞は
、１８０＠に等しくない他の位相関係を有するようにな
る。この１８０°の位相シフトは、コントラストの高い
干渉縞を形成するのに本質的な問題でなく、矩形電気信
号を中心干渉縞から発生する位置検出に応用する場合に
重要である。格子伝達関数の形状を制御することは、前
述のようにエマルジョン、現像剤、露光時間及び現像時
間の適当な組合わせを選択することにより達成される。

第３図に示す干渉計は、い（つかの特性を有している。

距離Ｚｌが変化すると、重なり領域３７Ａ及び３７Ｂ内
の干渉縞の数が変化する。詳述すると、距離Ｚ、を小さ
（すると、重なり領域に現われる干渉縞の数が小さくな
る。距離２．が変化すると、領域３７Ａ及び領域３７Ｂ
内に“流れ込み”またはそこから“流れ出す”。この“
干渉縞の流れ”により、中心干渉縞が広くなったり狭く
なったりするが、中心干渉縞は移動しない。中心干渉縞
は、その各領域の中心部に位置したままである。

このＺ、の変化に関する中心干渉縞の動作の重要性につ
いては後述する。格子３４が、軸３１に垂直でかつ干渉
縞の方向に垂直な平面内で移動するならば、領域３７Ａ
及び領域３７Ｂの干渉縞がすべてその領域を摺動するよ
うに見えるが、その領域の干渉縞の数は不変である。距
離Ｚ２が変化する場合には、干渉縞の数は、同様に同じ
ままであるが、この場合にはその大きさが変化し、距離
Ｚ２が小さくなるにつれて干渉縞の幅が小さくなる。干
渉計のパラメータは次の式の関係にある。

（２）　　　Ｔ＝　（ｚｚ＋ｚ＋）／ξｚ１ここで、Ｔ
は重なり領域−３７Ａ及び３７Ｂの干渉縞周期であり、
ξは式（１）で定まる格子３４の空間周波数であり、Ｚ
ｌ及びＺ２は第３図に示す正方向距離である。

第３図のホログラフ格子干渉計は実質的に共通光路干渉
計で、あるのでかなり安定性があり、外部の影響による
干渉縞の歪みの影響を受けない。大気の変化、すなわち
空気流及び熱の不定性により干渉縞が歪むことはない、
さらに、位相格子は、実質的に透過性であって回折コー
ンを形成するための格子３４内における時間遅れに全面
的に依存しているので、その回折コーンの各々の光強度
は、振幅格子から常時得られるものよりもはるかに大き
い。結果として干渉縞の全体的な輝度が高（なる。その
上、零次コーンと１次コーンの各々の強度が等しいので
、消去的干渉及び助長的干渉が完全なものとなりやすく
、したがって、黒い帯域は、実質的に黒（なり、一方明
るい帯域は、本質的に標準光の２倍の明るさとなる。こ
のように、この格子により、明るい、コントラストの高
い干渉縞を発生する簡単な共通光路干渉計が作られる。

前記特性は、別異の分野に応用できる漂白位相格子の３
つの特定の応用例を理解するための基礎となるものであ
る。１つの例では、距離ｚｌを意図的に変えて、所定領
域に現われる干渉縞の数を変えている。この特徴を具体
化する装置は、特に眼底反応試験装置に用いるのに適し
ており、この眼底反応試験装置は、第４図ないし第７Ｂ
図を参照しながら後述する。別の応用例では、距離Ｚｌ
及びＺ２は、本質的に不変であるが、格子は移動させら
れて、それにより干渉縞をシフトする。この特徴を具体
化する装置は、特に位置決め装置に用いるのに適してい
る。第３の応用例では、格子の前に補助光学装置を配置
して２つの立体的な透過により伝達した光により２つの
空間的コヒーレント光源を形成する。これらの２つのコ
ヒーレント光源は、格子面、すなわちｚ’、＝０におい
て重なる。Ｚ！＝■の場合は、格子の後部に配置したレ
ンズの後側焦点面において観測される干渉縞すなわち輪
郭線がなくなってしまう。この応用例で用いる位相格子
は、零次と１次の回折光の強度が等しい光の代わりに、
零次と２次の回折光の強度が等しい光を用いているのを
除けば前述のものと同じである。

Ｃ０心−補 第４図の眼底反応試験装置は、レーザ４０を包含し、こ
のレーザ４０は、パワーの低いＴＥＭ、。

モードヘリウム・ネオン円筒型レーザ若しくは他の類似
のレーザであってもよい、レーザからの光は、フィルタ
ホイール４２を通って軸４１Ａに沿って送られる。この
フィルタホイール４２は、多数の従来の金属被覆中間密
度フィルタを含む、これらのフィルタは、眼底反応試験
装置の他の素子に送られる光の強度を制御する。同様に
して、最終的に患者の眼底に投影された干渉縞の輝度を
制御することができる。

負レンズ４３および顕微鏡対物レンズ４４は軸線に沿っ
て移動することができ、光を焦点ＥＰに集める。負レン
ズ４３はレーザからビームをわずかに拡散させ、このた
め顕微鏡対物レンズ４４の口径が均一な光分布でもって
完全に占められる。

−４ｍの焦点距離を有する両面凹レンズは満足な負レン
ズである。顕微鏡対物レンズ４４は通常の対物レンズで
あり、１０　ＸＮ、Ａ、　０．２５対物レンズが満足な
ものである。

格子４５はホログラフ的に記録された単一周波数位相格
子よりなり、この格子は先に述べたように作られる。格
子周波数は、Ｎ、Ａ、　０．２５対物レンズの入力コー
ンからゼロ次および±１次の理想的な分離を考慮すべく
４００本／ｆｉとなっている。

格子４５はまた光学的に薄く、ゼロ次および第１次回折
は等しい長さを有する。後に明らかとなるように、格子
が眼底反応検査装置に使用された場合、格子４５からの
出力縞の位相を制御する理由はない、したがって、純正
弦波位相乱を防止する　゛ことに関連した処理手順にお
ける付加的な拘束は排除される。光学的に薄いエマ゛ル
ジョンを作るための条件と両立し得る都合のよい現像時
間が選ばれる。露出時間は、位相変調の所定の強度が得
られるまで、試行錯誤を行うことによって調節される。

このような場合において、等しい強度のゼロ次数および
±１次数を生じる変調が得られる。眼底反応検査装置用
の薄く、きわめてきれいな、低ノイズの４００本／鶴位
相格子は、６３２８人の１０００ｅｒｇｓ／ａＪの平均
露出でもってコグツク１２０−０１プレート上に作るこ
とができる。これらのプレートはコダックＤ−１９現像
器で温度６８″′Ｆで１０００秒間現像される（第２図
のステップ１および２）。第２図のステップ３ないしス
テップ９は処理を完全にするために用いられる。

格子４５は異なる次数回折の発散コーンを生じる。詳し
くは、円３５によって示されたゼロ次のコーンと、円３
６Ａおよび３６Ｂを隣接させることによって示された一
次のコーンとが存在する。

これらのコーンは等しい長さとなっており、このためそ
れらは領域３７Ａおよび３７Ｂに示されたような高いコ
ントラストの縞が生じ、それら領域においてゼロ次コー
ンと一次コーンとが重なり合う。このような特別な実施
例において、軸線４１Ｂは格子４５の中心から領域３７
Ａの中心を通って延長する。ダボプリズム４６は線区域
を受けるように位置決めされ、かつその縦軸線が軸線４
１Ｂ上となるように配置される。ダボプリズム４６はそ
の縦軸線のまわりで回転させられるので、縞図域３７Ａ
内の縞配向の角度も２倍のプ、リズム回転角度で軸線４
１Ｂのまわりを回転する。

線区域はダボプリズム４６を介して開口ホイール４７に
伝わる。開口ホイール４７の任意の開口は、開口ホイー
ル４７を回転させることによって軸線４１Ｂと選択的に
整列させられる。接眼レンズ４Ｂは、選択され大開口を
通って伝えられた光を受ける。この接眼レンズ４８は患
者の瞳孔内に２つの点光源を形成する。これらの点光源
は、対物レンズとピンホール１６および２１とによって
第１図で形成した点晃源に相当する。領域３７Ａの線区
域は瞳を介して伝えられ゛、眼底に投影される。

検査中、患者は彼の瞳孔４９を接眼レンズ４８の近くで
軸線４１Ｂ上に位置させて、２つの点光源を接眼レンズ
４８からさえぎる。患者の眼が適正な位置にあれば、患
者は彼の眼底５０に投影された縞模様を感知し見ること
になる。角膜および目レンズの光学的能力はこのような
装置においては無視できるので、眼底に投影された縞模
様についての影響は無視し得る。

負レンズ４３および顕微鏡対物レンズ４４はスライダ５
１上に配置され、スライダ５１は軸線４１Ａに移動する
ことができ、これにより焦点（Ｅ　Ｐ）は格子４５に対
して再位置決めされる。

スライダ５１および焦点（Ｆ　Ｐ）は再位置決めされる
ので、縞区域３７Ａ内の縞の数は変わる。患者の眼底に
投影された区域内の縞の与えられた数を見て識別する患
者の能力は反応の標準測定量に直接的に等しいものとし
て示される。

眼底検査中、ダボプリズム４６および開口ホイール４７
は微妙に作動し、しかも重要な役割を果す。なぜならば
、眼底検査はどちらかといえば主観的なものであるから
である。検査者はダボプリズム４６の回転によって縞の
配向を制御することができ、これにより、成る配向の縞
模様を見ることができるという患者の主張が実際に妥当
でであるか否かが決定される。眼底応答が配向変化を現
わし得る範囲まで、かかる変化の特質についても評価す
ることができる。

開口ホイール４７の位置決めによって選択された開口の
直径は縞模様によって刺激される眼底領域の大きさを制
御する。このような領域制御は斑状再生の範囲を決定す
る上で重要である。開口ホイール４７の種々の開口によ
って現われた眼底区域は成る特別な例においては２０°
ないし０．５″′の範囲である。これらの区域は、直径
５．０ないし０．１５ｍの範囲で眼底に刺激される円形
領域に相当する。

第５図には多数の縞模様が図示されており、これらは、
第４図に示した装置を用いて検査される患者によって知
覚されることになる。スライダ５１が中間位置に配置さ
れると、患者は暗い帯域と明い帯域とが交互になった縞
模様を知覚することができる。なお、この模様はパター
ンＡとして図示される。もし赤い光を発するレーザーが
使用されると、光領域は赤となり、暗い領域は黒となる
。したがって患者は一連のまっすぐな赤と黒のラインを
知覚する。スライダ５１が第４図の軸線４１Ａに沿って
格子４５に向って移動すると、縞の数は減少し、患者は
比較的少ない幅広の縞を含むパターンＢを知覚する。同
様に、スライダ５１を格子から離れる方向に中間位置を
越えて移動させると、パターンＣに示すように、縞の数
は増加する。一方、もしスライダ５１がパターンＡを生
じる同一位置にある場合、第４図のダボプリズム４６を
２２．５”回転させると、縞は４５″回転してパターン
Ｄに示す配向になる。

眼底反応検査装置の他の実施例が第６図に示されている
。この眼底反応検査装置は、検査者用の観察システムが
付加されている点で第４図に示した眼底反応検査器とは
異なる。この観察システムは、共通路原理が領域３７Ａ
を作り出す重ね合わせ次数に適用されているので、付加
できるものである０種々の観察システムの設計を利用す
ることができる。というのは、特別な構成要素の選択に
よって縞ひずみ問題を受けないからである。しかしなが
ら、最良の観察システムの能力を保証するためには、観
察システムの構成要素は妥当な品質のものであるべきで
ある。

第６図に示した観察システムは、開口ホイール４７と接
眼レンズ４８との間に配置されたビームスプリッタ５２
を有する。ビームスプリッタ５２は、白色光を光フアイ
バ案内５３を介して接眼レンズ４８を介して眼に向ける
。光フアイバ案内の光源としては、標準の低出力光ファ
イバ照明器（図示されない）を用いることができる。眼
から反射された光は接眼レンズ４Ｂ、ビームスプリッタ
５２、および軸線４１Ｂと整列した開口ホイール４７の
開口を通って別のビームスプリッタ５４に向う０通常、
最も大きい開口は視野の最も大きい区域を提供するよう
に整列される。ビームスプリッタ５４はこの光を凹面ミ
ラー５５に向け、凹面ミラーはビームスプリッタ５４の
付近で眼の表面の実像を形成する。レンズ５６は眼の表
面の実像を観察のために偏光子５７を介して接眼レンズ
５８の焦点面に伝える。偏光子５７はダボプリズム４６
とビームスプリッタ５４との間で別の交差偏光子５９と
協働して、ビームスプリンタ５４から接眼レンズ５８に
向って反射された縞区域のその部分を排除する。観察シ
ステムの収差は、開口ホイール４７をミラー５５の曲率
の中心に位置することによって、また１：１共役の対象
なリレーレンズ５６を用いることによって減少される。

眼検査で最もひんばんに遭遇する問題の１つは、たとえ
最良のあごのせ台であっても、患者の眼の位置決めであ
る。第６図に示すようなタイプの適正に整列された観察
システムでは、接眼レンズ５８を介して観察された像の
正確な中心は、接眼レンズ４８によって形成された２つ
のコヒーレント点光源の間で心合わせされる。したがっ
て、検査者が２つのコヒーレント点光源をさえぎるよう
に患者の瞳孔を適正に位置決めしたとき、検査者は、瞳
孔のはっきりした心合わせきれた像を接眼レンズ５８を
介して観察することになる。観察システムは白内障患者
の検査には特に有益である。

というのは、観察システムにより、白内障において存在
する任意の開口に２つのコヒーレント点光源を正確に位
置させることができるからである。

第７Ａ図および第７Ｂ図は、本発明に従って構成された
眼底反応検査装置についての２つの図である。この特別
な眼底反応検査装置には、第４図に示した要素が現出さ
れている。詳しくは、眼底反応検査装置はハウジング６
０を有し、ハウジング６０には通常のレーザユニット６
１が設けられ、それはハウジング６０の一端６２から延
びる。レーザ６１は通常のレーザパワー供給器６３をに
連結される。

ハウジング６０内の種々の要素は基板６４上に支持され
る。第１の要素は、フィルタホイール４２を支持する直
立スタンド６５を有する。検査者はフィルタホイール４
２の周囲の一部分を回転する。フィルタホイール４２は
、ハウジング６０の頂部板６７のスロットを通って延び
て、適当なフィルタを光軸線上に位置させる。フィルタ
ホイール４２の角度位置が摩擦によって維持されるにし
ても、−層積極的な位置決め手段を直立スタンド６５と
フィルタホイール４２との間で相互作用するように回転
止割出機構に組み込んでもよい。

第４図に示された負レンズ４３および顕微鏡対物レンズ
４４は、スライダ５１に支持されたハウジング７０に取
付けられている０回転カム７１は、軸を有し、これは、
ハウジング６０の側壁７２を通って延び、かつスタンド
７２Ａに支持されている。この軸は、位置決め用突起７
３、スケール７４および図示されていない戻り止め機構
を支持している。スケール７４は、２０／１５ないし２
０／４００の範囲の相当スネーレン反応において直接に
目盛りされている。検査者が突起７３を回転すると、カ
ム７１は、回転し、スライダ５１および負レンズ４３お
よび顕微鏡対物レンズ４４の両者を縦方向に移動し、こ
れによって、第４図に示された焦点ＦＰの位置を変更す
る。この実施例において、スライダ５１は、カム従節に
よって構成され、これはカム７１に接触しかつスライド
７５に支持されている。スライド７５は、また、スライ
ダ５１をカム７１に対し押しつけるためのばねを包含し
ている。

別の直立スタンド７６は、台板６４に支持されている。

スタンド７６は、格子４５を支持している。したがって
、動力供゛給源６３が作動されたとき、レーザ６１から
発出した光線は、フィルタ車４２、負レンズ４３、顕微
鏡対物レンズ４４を通って格子４５まで通過し、これに
よってゼロおよび等しい強さを有しかつ重合している第
１次数回折コーンを生じる。１つの特殊な配置において
、格子４５と焦点との間の距離は、約０．６鶴ないし２
５日の範囲にわたって変化する。上記距離の範囲によっ
て、本装置は、２０／４００ないし２０／１５の反応測
定に相当する縞パターンをつくることができる。　　　
　・ 台板６４上の固定位置に別のスタンド７７が置かれてい
る。このスタンドは、第４図に示された軸線４１Ｂ上に
鳩形プリズム４６の縦軸線を置（ためにハウジング６０
に対し少し斜めにされている。スタンド７７は、回転可
能の車８０を支持している。車８０の一部分は、頂部６
７における別のスロットを通って延びている。車８０は
、鳩形プリズム４６を支持し、そのために、検査者によ
る車８０の回転によって、鳩形プリズム４６を回転し、
第５図のパターンＤに示されているようにフリンジの向
きを変更する。

検査器における次の要素は、第４図における軸線４１Ｂ
上の窓車４７および接眼レンズ４８を支持している端壁
８１である。窓車４７の一部分は、壁６０のスロットを
通って延び、検査者は、第４図に示された軸線４１Ｂ上
の種々の窓を中心法めすることができる。さらに、端壁
８１は、この壁の外方部分における２つの切欠き８２お
よび８３を有している。これらの切欠きは、接眼レンズ
４８の両側において、位置が、ずれている。これによっ
て、患者の鼻を、検査中にハウジングに対して位置決め
することができる０例えば、患者は、その右の眼の検査
中に、切欠き８２に鼻を置くことができる。

以上の検討から、第７Ａおよび第７Ｂ図に開示された眼
底反応試験装置が簡潔でありかつ構成容易であることは
、明らかであろう、格子４５以外のすべでの光学要素は
、容易に入手でき、かつ比較的に安い慣用の要素である
。このような要素は、眼底反応試験装置が共通進路干渉
計の一例であるため、およびフリンジが熱変化、振動ま
たはその他の環境動乱の作用を受けないために、用いら
れる。

旦−１」ｕ１艷器 本発明の別の局面によれば、第３図に示された干渉計は
、位置制御方式に容易に用いられるようになっている。

すでに指摘したように、第３図における重合区域３７Ａ
および３７Ｂにおける縞は、格子の移動方向における重
合区域を通って移動する。しかも、もしも焦点ＦＰと格
子との間の距離ｚｌが一定のままであると、重合区域に
おける縞の数は一定のままである。他方、もしも距離Ｚ
２が変化すると、重合区域内のフリンジの数は、同じの
ままであるが、投影型方式において予期されているよう
に、重合区域は変化する。

広範囲の測定および制御機能において用いられる位置符
号器の特殊な実施例は、第八図に開示されている。第８
Ａ図において、光線は、準単色、空間的干渉性光の点光
源から発出する。ホログラフ的に記録された単一振動位
相格子１０１は、支持器１０２に支持され、この支持器
は、光線すなわちＸ軸線に直角のＸ７面のＸ方向に移動
する。

光源１００からの光線は、支持器１０２に支持された格
子１０１によって等しい強さの嘱口および第１次数コー
ン中に回折される。ゼロ次数分布は、平面円１０３とし
て表わされると同時に２つの第１次数分布は、平面円１
０４および１０５によって表わされる。重合区域１０６
および１０７におけるフリンジは、写真検出器１１Ｏお
よび１１１上に投影され、これら写真検出器は、当該技
術において周知である位置検出回路１１２のための入力
信号を発生する。

第８Ｂ図を参照すると、写真検出器１１０および１１１
は、重合区域１０６すなわち軸線１２０および１２１上
の各々に生じた中央縞に水平に向けられる。すでに説明
したように、格子位相移送機能の形の制御は、重合区域
における縞を、他の重合区域における縞との相から１８
０”外れさせる。第８Ｂ図に示されているように、写真
検出器１１０は、中央線位置における暗い帯と整列する
と同時に、写真検出器１１１は、中央線位置における明
るい帯と整列する。写真検出の目的のために、この特殊
な実施例は、光源１００が、写真検出セルとして赤また
は赤外線に近い光線を発生するとき、特に簡単化され、
このような写真ダイオードは、スペクトルの区域におい
て特に敏感である。

もしも支持器１０２がＸ軸線に沿って第８Ａ図において
右へ少し移動すると、縞は、それとともに移動する。大
きく移動した後に、第８Ｂ図において写真検出器１１０
およびｌｌ’ｌに衝突する帯は、第８Ｃ図に示された位
置へ移動する。明るい帯は写真検出器１１０に衝突し、
また暗い帯は写真検出器ｌ１１に衝突する。もしも格子
１０１が１ｆｉ当り４００線の位相パターンを有すると
、この２倍の変化がＸ軸線に沿って約０．０１２７ｍｍ
（約ｏ、ｏｏｏｏｓｏインチ）の移動を表わす。この精
密さでさえも、本装置・は、写真検出器に衝突する帯が
比較的に広いので、構成するのが比較的に容易である。

例えば、約２．５４ｍ（０，１インチ）の幅を有する帯
は、Ｚ２が約５０．８ｍ（２インチ）に等しく、かつＺ
ｌが約０．０２５４鶴（０，００１インチ）に等しいと
き、得られる。式（１）を参照されたい、この幅の帯は
、写真検出器の置き場所を都合よ（する、なぜならば、
それらの場所は、充分緩い公差でつくられるからである
。

本装置は、軸線１２０および１２１に沿っての格子１０
１と写真検出器１１０．１１１との間の距離における如
何なる変化にも本質的には感知しない。すでに指摘した
ように、縞の分野１０６および１０７の大きさは、もし
もＺ２が変化すると変化するが、その分野内の縞の数は
、変化しない。

したがって、第８Ｂ図において、写真検出器１１０およ
び１１１は、軸線１２０および１２１に沿っての距離Ｚ
２の如何なる変化にもかかわらず、各中心縞に中心状め
される。

第８Ａ図に示された点光源１００は、第６図のレーザ４
０、負レンズ４３および顕微鏡対物レンズ４４などの要
素よりなる。この構造の光源を有すると、レーザ放射線
は、対物レンズを充分に満たすことができ、したがって
、第８Ａ図に示されたように半径方向で対称的の良好な
境界をもつ放射分野をつくる。

一方、単一レーザダイオードは、また、それ自体だけ、
または顕微鏡対物レンズ３３と組合わせ用いることがで
きる。レーザダイオード放射区域の形は、円形の代りに
ほぼ長方形である。それゆえ、レーザダイオードがそれ
自体だけで用いられるとき、ゼロおよび士次数分布は、
第８Ａ図において、半径方向に対称的でなく、細い境界
をもつ円形１０３．１０４および１０５である。しかし
、第８Ａ図は、空間的干渉性準単色光源がレーザダイオ
ードのみであるとき、ＸＹ面において、はぼ実際の放射
線分布をつくる。レーザダイオードおよび顕微鏡対物レ
ンズが組合わされて用いられたとき、レーザダイオード
放射線は、顕微鏡対物レンズを充分に満たすことができ
る。したがって、大きな半径方向の対称をもち良好な境
界をもつ放射線分野がつくられる。如何なる光源の場合
でも、種々の位置の符号器に関する検討は、第８Ａ図の
理想的表現１０３．１０４および１０５を用いることに
よって影響を受けず、全く有効である。

第８Ａ図の本装置は、一方向における測定を行なうのに
用いられると同時に、第９Ａ図は、ＸおよびＹの両方向
に移動する支持器１２２を開示している。格子１２３は
、第８Ａ図の格子１０１と異なり、その差異は、第１お
よび２図を参照することによって容易に了解できるであ
ろう。格子１２３を形成する場合、写真板１２は、第２
図において、ステップ１を参照して、すでに記載したよ
うに露出される。しかし、写真板は、９０＠回動され、
再び露出され、その後に現像される。この二重露出は、
重合された水平および垂直の単一周波数干渉パターンを
つくる。

第９Ａ図を再び参照すると、格子１２３が準単色の空間
的干渉性光線の任意の光源で照らされるとき、格子は、
第９Ａ図にほぼ示され、第９８図において平面投影によ
って明らかに示された５つの回折コーンをつくる。格子
上の垂直位相パターンは、すでに記載したように円形１
０３ないし１０５によって表わされたコーンをつくり、
これらのコーンは、重合区域１０６Ａおよび１０７Ａを
つくる。しかし、水平に配置された位相パターンは、符
号１１４および１１５で示した垂直方向におけるる１対
の第１次数コーンをつくる。４つの重合区域は、重要で
ある。尖ったくさび状の区域１０６Ａおよび１０７Ａは
、第１次数コーン１１４および１１５による影響に関係
がない第８Ｂ図の区域１０６および１０７に相当する。

尖ったくさび状の区域１１６Ａおよび１１７Ａは、ゼロ
次数コーン１０３と第１次数コーン１０４．１１５を重
合することによって形成され、第１次数コーン１０４お
よび１０５による影響に関係がない。写真検出器は、各
重合区域のための中央線に整列される０区域１０６Ａお
よび１０７Ａに整列された写真検出器１１０および１１
１は、すでに検討したようにＸ軸線に沿う移動に相当す
る。

写真検出器１２０および１２１は、区域１１６Ａおよび
１１７Ａと整列する。これらは、Ｙ軸線に沿う垂直移動
を感知する。これらの４つの写真検出器は、位置検出回
路１２４に結合され、この回路は、ＸＹ移動を示すため
、またはＸＹ位置決めサーボ機構への入力をつくるため
に、上記信号に応答する。

第１０図は、矩形信号を発生する装置を概略的に示す。

基本的にこの装置は、第８Ａ図に示されている装置に受
光素子１２５および１２６を加えて使用するものである
。受光素子１１０および１１１は上方にずらされている
が、中央干渉しまの上に位置している。付加的な受光素
子１２５および１２６は、各々の中央干渉しまの右側に
４分の１干渉しま周期能れて（即ち９０°位相をずらし
て、あるいは矩形位置に）位置している。か（して容易
に明らかになるであろうように、これらの４つの受光素
子からの信号は、位置および方向の両方の情報を非干渉
的に提供する矩形信号を提供する。

前述の応用例の各々において、点光源と格子との間の距
離Ｚ、は一定のままであると仮定する。

しかしながら明らかなようにこのような一定の寸法は、
いくつかの実用的な応用例において達成することが困難
である。第１１Ａ図および第１１Ｂ図は、寸法２．の適
度な範囲の変化を本質的に感じない装置を開示している
。この装置はまた、Ｘ方向のみの移動を探知するための
装置と関連させて示されている。得られる信号は、干渉
しまの通過を数えるためおよび正確な移動指示を提供す
るために上下計数器を有する位置探知装置１２７に送ら
れる。

一層詳細にはレーザー光源１００は格子１０１を通して
光を伝達し、重複領域１０６および１０７とともに０次
および１次コーン１０３．１０４および１０５を生じさ
せる。第１１Ｂ図に示されているように、受光素子１１
０および１１１は第１群の信号を提供する。もう１つの
光源１３０が光源１００の下方に配置されている。この
光源１３０は、光源１００からの光によってつくられた
回折コーンの下方に位置する０次コーン１３３および１
次コーン１３４および１３５をつくるように位置決めさ
れる。光源１３０の水平あるいはＸ位置は、中央干渉し
まが重複領域１０６および１０７の中央干渉しまと９０
°位相のずれた重複領域１３６および１３７をつくり出
すように調節される。受光素子１４０および１４１は、
重複領域１３６および１３７の中央干渉しまと整列する
。

この配置によって矩形信号は、Ｚ、の変化によって位置
が変わらない４つの中央干渉しまから発生する。Ｚｌを
増加させると中央干渉しまの幅は減少するが、受光素子
の開口が中央干渉しまを分解することができるならば、
正確な矩形信号が発生する。

互−ｊｄυ１支芥 位置感知・眼底反応試験適用例と関連して以前開示され
た単一周波数ホログラフ位相格子を、フーリエ平面フィ
ルターとして容易に使用することができる。第１２Ａ図
は、重要な構成要素が単一周波数ホログラフ位相格子２
０７である格子フィルター減光装置を示す。第１２Ａ図
の全体的な装置は干渉光学処理機として非常に良く知ら
れている。レーザー２００およびビーム拡大器／コリメ
ーター２０１は、空間干渉性準単色平面波２０３の源で
ある。２つのステレオ透明体２０４および２０５はレン
ズ２０６の前側焦点面に置かれ、平面波２０３によって
透照される。両方のステレオ透明体によって伝達された
波のフーリエ−変換はホログラフ位相格子２０７のとこ
ろにあられれる。

格子２０７は、フーリエ−変換光分布に対し余弦位相フ
ィルターを構成するように軸に沿って配置され、且つマ
イクロポジショナ−の上に設けられる。それからレンズ
２０８は、ろ過されたフーリエ−変換分布から平面２０
９のところに出力像を形成する。

第１２Ｂ図に示された重要な出力像は、２つの実像分布
の干渉性型なりである。それ故“出力像”２１０および
２１１は古典的な意味での像ではない。“出力像”２１
０の重要な特徴は、等高輪郭線に相当する暗い干渉じま
である。２１０の輪郭線は、原物の透明体２０５および
その古典的な像２０５Ａを見通してあられれる見通し輪
郭線である。“出力像”２１１は２１０と同じ等高輪郭
線を含んでいるが、この場合輪郭線は、原物の透明体２
０４およびその古典的な像２０４Ａを見通してあられれ
る。１出力像”２１０の輪郭線は、透明体２０５からの
光に応答して格子２０７によってつくられた０次コーン
が、透明体２０４からの光に応答して格子２０７によっ
てつくられた＋２次コーンと重複したものである。同じ
く“出力像”２１１の輪郭線は、透明体２０４および２
０５からの光に応答してそれぞれつくられた格子２０７
からの０次および一２次回折コーンの重複によりつくら
れるものである。レンズ２０８は平面２０９において輪
郭線の古典的な実像を形成する。他の等高輪郭線は、原
物の透明体２０４および２０５の分離Ｂを機械的に変え
ることによってつくることができる。

この装置の重要な構成要素は、輪郭線を形成するように
重複する異なった次数の古典的な像をつくりだす格子２
０７である。−層詳細には格子２０７は、９０１／ｍｕ
の光学的に薄いホログラフ的につ（られた位相格子であ
る。この特別な応用例において、格子伝達関数のピーク
・トウ・ピーク位相遅れは、強さの等しい０次および±
２次回折コーンをつくるのに必要な値、即ち３．６８ラ
ジアンである。その上位相伝達関数は、完全な減光が重
複した次数の間で生じるよう、２次回折コーンが０次回
折コーンと１８０＠だけ位相ずれできるように、純正弦
波関数でなければならない。古典的な像２０４Ａおよび
２０５Ａが同一であるならば、減光が完全であり、暗輪
郭線あるいは輪郭干渉しまがつくられる。

第１図の光学装置によってつ（られた９０１／鶴干渉じ
まに露出したＡＧＦＡ８Ｅ７５エマルジョンの上に、格
子２０７をつくることができる。

平均露出は、コダックＤ−７６現像機によって８０°Ｆ
、現像時間４５秒において、６３２８人のところで２０
００ｅｒｇ／−である。比較的低い振動の格子をつくる
とき、現像機のタンニング作用は望ましくない位相乱れ
を生じさせる。それ故９０１／ｆｌ格子をつくるために
、タンニングの弱いＤ−７６現像機および化学的に調和
するＡＧＦＡ８Ｅ７５エマルジヨンを選んだ。純専弦波
位相乱れ作用を維持しながら、強さの等しい０次および
２次回折コーンを最終的な位相格子から得るた　ちめに
、前述の露出調整方法を使用する。第２図の３から９ま
での残りの工程を処理を完全にするために使用する。

要するに、高い効率でコントラストの強い安定した干渉
しまをつくりだすために、ホログラフ式で記録される単
一周波数の漂白された位相格子を利用する基本的な干渉
計構造を開示した。更に眼底反応を試験するため、機械
的要素の位置を感知しあるいは制御するため、および輪
郭線をつくりだすために、この干渉計の３つの異なった
応用例を開示した。更に眼底反応検査器の特別な例を開
示した。

しかしながら開示された本発明の特別な態様はほんの代
表的なものであることが、前述の説明から明らかであろ
う０本発明の利点のうちのい（つかあるいはすべてを得
るために、基本的な原理を幅広い応用例に使用すること
ができる。それ故添付の請求範囲は、本発明の真の精神
および範囲内のかかる変形をすべて覆うことを目的とす
る。

４、皿皿亘里車星脱皿 第１図は本発明によるホログラフ格子を作成する装置を
示す概略図、 第２図は本発明によるホログラフ格子を処理する種々の
基本ステップを示すチャート、第３図は干渉縞を作成す
る本発明の一態様によって構成された干渉計の概略図、 第４図は眼底反応を測定するための本発明によって構成
された装置の概略図、 第５図は第４図に示された眼底反応装置で作られる代表
的な干渉縞を示す、 第６図は本発明によって構成された眼底反応試験装置の
代替実施例の概略図、 第７Ａ図は本発明によって構成された眼底反応試験装置
の斜視図であり、第７Ｂ図は第７Ａ図に示した装置の、
ハウジングを部分的に取除いた状態の詳細斜視図、 第８Ａ図は本発明によって構成された位置エンコーダの
１実施例の概略図であり、第８Ｂ及び８０図は第８Ａ図
に示された装置によって作られる代表的な干渉縞を示す
、 第９Ａ図は直交軸に沿った運動を検知するための、本発
明によって構成された位置エンコーダの代替実施例の概
略図であり、第９Ｂ図は第９Ａ図に示される装置によっ
て作られる代表的な干渉縞を示す、 第１０図は矩形信号を形成するように修正された、第８
Ａ図の装置によって作られる干渉縞を示す、 第１１Ａ図は安定な矩形信号を作るための位置エンコー
ダの概略図であり、第１１Ｂ図は第１１Ａ図の位置エン
コーダによって作られる干渉縞を示す、 第１２Ａ図は１対の垂直立体写真から等しい高さの輪郭
線を発生する装置の概略図であり、第１２Ｂ図は第１２
Ａ図に示す装置の動作を理解するのに有用な概略図であ
る。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ホログラフ的に記録され、光学的に薄い単一周波
   数位相格子を写真フィルムの乳剤上につくる方法であっ
   て、 Ａ、単一周波数の２つのビーム干渉パターンを乳剤の平
   面に発生させ、 Ｂ、乳剤を過度に露光してこれを不足気味に現像し、そ
   れによってホログラフ的に記録され、光学的に薄い単一
   周波数振幅格子をつくり、Ｃ、乳剤を漂白して振幅格子
   を、ホログラフ的に記録され光学的に薄い単一周波数位
   相格子に変換し、 Ｄ、残った漂白剤を取り除いて安定した、ホログラフ的
   に記録され光学的に薄く単一周波数位相格子をつくり、
   この安定した単一周波数位相格子は、準単色の空間的に
   コヒーレントな光源からの光で照らされたとき、次数は
   異なるけれども強さの等しい第１及び第２の回折をつく
   ることを特徴とする方法。
2. （２）前記漂白工程は臭素蒸気漂白剤による漂白工程を
   含む、特許請求の範囲第（１）項記載の方法。
3. （３）前記露光と現像の工程は、露光回数及び現像回数
   並びに現像温度を調節して乳剤を過度に露光しそして不
   足気味に現像し、それによって乳剤の光学的な薄さを含
   む乳剤の最終特性を変えることを含む、特許請求の範囲
   第（２）項記載の方法。