JPH01154079A - ホログラフィ・ミラーの製造方法 - 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、干渉性で、ホログラムによって反射されるこ
とになる光の波長で予め定められた距離だけ離隔された
等位相差の平面を感光層の内部にもその層の表面と平行
にもたらすレーザ光線に上記感光層を露光させることに
よって得るホログラフィ・ミラーの製造方法に関するも
のである。

〔従来の技術〕

こうして露光した感光層を次に公知の方法で現像する。

感光層としては、かかるホログラフィ・ミラーの製造に
特に満足すべきものとして重クロム酸ゼラチン層がある
。

公知方法では、ホログラフィ・ミラーを製造するのに、
感光層を平らな透明基体、特に鏡面付きの基体の上に置
き、そして所望の断面を与えるために２次元に延ばした
レーザ・ビームに上記感光層をその全面にわたって露光
させる。このレーザ光線は先ず感光層と基体とを貫いて
参照液を形成し、鏡面で反射され、更には目標液として
フィルムを貫き、そして感光層中に所望の干渉平面を数
面形成する。

〔発明の解決しようとする課題〕

この公知方法には、均質でなければならないホログラフ
ィ・ミラーを製造する場合には様々な不都合がある。則
ち、例えば広がったホログラムの特別の場合では、露光
時間中感光層と鏡面との距離を要求精度で一定に維持す
ることが特に困難である。均一な反射性を有するホログ
ラムを作りたい場合、この距離は光の波長の数分の１と
いう精度で表面全体にわたって一定に維持しなければな
らない。その理由は、露光時間中にその距離の微細な変
動があっても、形成した干渉縞がすでに消失あるいは減
弱してしまっていることにある。更に、こうして得られ
たホログラムの最大の大きさは、表面全体の要求された
均質露光が困難なことによって限られてしまう。個々の
表面要素を連続的に露光することによれば確かにセグメ
ント毎のの照光は万能であるが、この場合、継目が見え
たりあるいは邪魔になることが避けられない。

特定の用途では相対的に広がった均質のホログラフィ・
ミラーが要求される。それは例えば、文献ＤＥ−ＯＳ　
３１３６９４６に記述されているように、自動車の前窓
に、その全面にわたってあるいはその一部にかかるホロ
グラフィ・ミラーを備えなければならない場合である。

この場合、ホログラムは白色光に対するホログラムとな
るもので、高所から来る太陽光線を反射するものでなけ
ればならず、また水平方向の場合、光線が自由に透過す
るホログラムでなければならない。信号または光学情報
をドライバーの視野内で見えるようにするホログラフィ
・ミラーを例えば前窓の視野内に取り付けなければなら
ない場合にもやはり相対的に広がったホログラフィ・ミ
ラーが必要になる。この目的でのホログラフィ・ミラー
の利用については例えば文献ＥＰ−２１６６９２に記述
されている。

本発明は上記従来技術の不都合を解消するべく簡略化か
つ改良された、広いボログラフィ・ミラーの製造方法を
提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、上記目的は、第１の方向に与えた投射
でいくつかの線または帯に沿って少なくとも１本のレー
ザ・ビームを上記感光層に投射し、そして上記感光層と
レーザ・ビームとを上記感光層の充分なレーザ・ビーム
照光を保証する速度で第２の方向へ相対的に連続移動さ
せることによって達成される。

本発明の第１実施例によれば、感光層上に、第１方向に
延びた光帯を形成する、実質上２次元の収斂静的レーザ
・ビームをレーザ・ビームとして使用する。

本発明の第２実施例においては、実質上１次元の平行レ
ーザ・ビームをレーザ・ビームとして使用し、そして光
偏向系によってそのレーザ・ビームを第２方向へダイナ
ミックに偏向させる。

本発明の方法によれば、感光層内の干渉構造形成を、表
面全体の広い露光による単に静的な方法でではなく、ビ
ームの形での照光および光ビームと感光層との相対移動
による連続的方法で行う。

感光層とビームとの相対速度やビームの強さと幅あるい
は直径は従って、必要な光エネルギーが感光層に与えら
れるように整合する必要がある。ビームと感光層との連
続的な相対移動によって、このようにして、実際には無
限の幅のホログラムを作ることができる。

公知の静的露光方法とは逆に、本発明の方法で、感光層
と反射面との間の距離を高い精度で維持しなければなら
ないのは、参照液と干渉する目標液を生じさせる、絞っ
たビームの長い反射面のレベルに限られる。これはホロ
グラムの表面全体における上記距離を重視するよりは比
較にならないほど簡単なことである。このため、本発明
の方法によれば、公知の方法で得られるホログラフィ・
ミラーよりはるかに均一なホログラフィ・ミラーを製造
することができる。

また本発明の別の利点は次の事実にある。すなわち、静
的露光による方法で見たこととは反対に、感光層または
基体における光学的欠陥、例えば介在物または泡、およ
び表面欠陥、例えばスクラッチやほこりによっても、そ
れら欠陥を更に増幅する、それらのホログラフィ・イメ
ージは生じない。

更に、この観点から、本発明に従って作られるホログラ
フィ・ミラーの光学的質度は公知方法に従って作られた
ホログラフィ・ミラーのそれより高い。

レーザ・ビームと感光層との長手方向への相対移動の速
度はビームを生じさせるレーザの強さによって限定され
る。この相対移動速度を更に高めるために、相異なった
レーザを生じさせる複数レーザ・ビームと同時に感光層
を露光することができる。複数レーザによる露光の場合
には、様々なレーザによって作られた干渉構造が互いに
消し合わないようにするだけでよい。しかし、これは連
続したレーザの大部分を用いる場合である。従って、約
６ＧＩＩｚの増幅線の幅をもつアルゴン・イオン・レー
ザを使用する。このため、反射界面から最大数Ｉ離隔さ
れた様々なレーザの干渉構造は干渉縞の少なくとも１／
ｌＯだけ異なる。

感光層内に干渉構造を参照液と協働して形成する目標液
を生じさせるのに、感光層と平行に置かれた反射面を公
知の方法で利用することができる。

本発明の方法において線または帯に沿って露光を行うだ
けとすれば、感光層の移動方向に湾曲させた表面を備え
た鏡面、例えば円筒形の表面を備えた鏡面を利用できる
。この場合、その鏡面は感光層またはその感光層の支持
薄膜に指標液体を介して光学的に結合させるのが好まし
い。

本発明の方法の有利な展開によれば、感光層と、目標液
を生じさせる反射面との間の距離を一定に維持するため
に下記のことを行う。すなわち、感光層と空気との境界
面、あるいは場合によっては支持薄膜と空気との境界面
が反射面となる事実を利用する。すなわち、目標液を生
じさせる補充鏡面なしで済ますことができる。こうして
、感光層と反射面との相対的並進移動をすべて行わない
という決定的な利点が追加する。

投射角度が小さい場合、すなわち全反射の限界角度より
小さい角度の場合に自由面のレベルまで反射率を高める
ために、上記界面、すなわち感光層または支持薄膜の自
由面を反射液体、例えば水銀に接触させることができる
。このようにして反射目標液を感光層と水銀との間ある
いは支持薄膜と水銀との間の界面のレベルに生じさせる
。

〔実施例］ 以下添付図面に従って、本発明を更に詳細に説明する。

第１図、第２図に示す本発明の実施例は、適宜な断面の
レーザ・ビームを最初に発生させる点で共通している。

これらの図には、かかるレーザ・ビームを生じさせるた
めの仕組みをその基本構造で示している。その仕組み（
以後、装置と呼ぶ）を構成しているのはレーザ１であり
、このレーザからレーザ・ビーム２が出される。レーザ
・ビーム２はその断面が、適当な焦点距離の２枚のレン
ズ３．４を通過することによって均一に増大する。

これらの２枚のレンズ３と４との間で光線軌跡上には絞
り７が設けられている。レンズ４から出たビーム５は、
光ビームを１方向に拡大する筒レンズ８に入射する。こ
の例では、筒レンズ８の向きは、光ビーム６と感光層Ｉ
Ｏとの交差線が感光層の移動方向Ｆに対して直角、ある
いは場合によっては、ゼロ以外のある角度をなすように
なっている。光ビームが感光層に入射する角度αによっ
て干渉構造が決まり、すなわちこの構造における、干渉
平面どうしの距離、即ちホログラフィ・ミラーの特性が
決まる。投射角度αを変えることにより、ホログラムの
反射特性を、特に反射されるべき光の波長に整合させる
ことができる。

また、ホログラムの幅にわたって、局部的に反射率を変
えることができるホログラフィ・ミラーを製造すること
ができる。これは、例えば、感光層上に所望の強さのプ
ロフィールを有する光帯を得るために吸光率がそれに沿
って変化する吸光フィルタをレーザ・ビームの光軌跡上
に挿入することによって行える。強さのプロフィールが
確定している無限ホログラフィ・ミラーを製造すること
もでき、この場合は相異なった波長のレーザからの複数
光ビームを並べて結合する。

第１ａ図、第ｉｂ図に示す実施例においては、所望の投
射角度αは全反射限界角度を上まわっているので、通常
は、光ビーム６は感光層１０の中に入らない。従って、
支持薄膜１１の中への光ビーム６の貫入を可能にするた
めに、ビーム６はプリズム１２を通じて、支持薄膜１１
の中に導かれる。このプリズム１２は適宜の指標液体１
３を介して支持薄膜１１に光学的に結合されている。

例えば重クロム酸ゼラチン製の感光層ＩＯは適宜の透明
支持薄膜１１の上に施された薄層である。

レーザ・ビーム６の投射は支持薄膜１１を通して行われ
る。これによって、すでに述べた特別な利点が得られる
。すなわち、参照光（投射光ビーム６）と干渉する目標
光線（反射光ビーム）は感光層の自由界面において直接
反射され、これにより、反射面が感光層の表面から離れ
て施されている場合に、感光層の移動に必然的に生じる
欠陥を回避することができる。

感光層ＩＯを備えた支持薄膜１１は矢印Ｆの方向に均一
速度で移動し、その移動速度は、光ビーム６の所定幅Ｂ
およびそのビームの所定の光度を考慮して感光層１０が
正しく露光するように選ばれている。

基体側の感光層への光の投射にはまた更に、露光中の投
射角度αの変動に本発明の方法が比較的影響されないと
いう利点がある。投射角度に対する許容度、すなわちそ
の投射角度の許容変動は投射角度そのものの値だけでな
く、目標ビームを生じさせる反射面からの感光層の距離
によっても左右される。この距離が長くなればなるほど
投射角度が一定である必要性が高くなる。感光層への投
射角度が例えば、露光中の角度変動が０．１°になるの
に約４５°である場合、反射面の距離が２０ミクロンに
なるまでは満足すべきホログラムが得られるが、これは
この状況では、記録干渉系においては、発生するずれは
干渉縞の少なくとも１／１０となるためである。

０．１°という角度許容値は完全に到達可能であり、し
かも装置の機械的構成に対する要求度を高過ぎるものと
しない。反対に、支持薄膜の反射面からの感光層の距離
がより大きいために、感光層の側の投射時の角度許容値
は明らかに０．１°以下の値にまで高くなり、そのため
上記効果に適当した機械的装置の精度に対する要求度が
より高くなってしまう。

第２ａ図、第２ｂ図に示す装置は、レーザ・ビーム１６
を比較的小さい角度αで感光層１７へ貫入させなければ
ならない場合に適している。角度αが全反射限界角度よ
り小さい場合、プリズムは余計な物であり、レーザ・ビ
ームは支持薄膜１８へ直接貫入する。

投射角度αが小さいので、感光層と空気との界面のレベ
ルにおける反射も十分小さくなるので、レーザ・ビーム
１６の大部分は感光層１７から出、そしてビーム１６の
小部分のみが、反射目標光線として干渉を生じさせるの
に使用可能となる。

所定の感光性媒体の場合、例えば本発明のこの実施例に
おいて使用するのが好ましい重クロム酸ゼラチンであれ
ば、参照光に対する目標光の強さの比は非常に小さくて
も、Ｂｒａｇｇ　（ブラッグ）の条件を満たす光線の帯
域における反射が９９％を上まわる効率的なホログラフ
ィ・ミラーを十分に製造できる。

感光層１７を備えた支持薄膜１８の移動に生じるような
、投射角度αのわざ変動は有害ではなく、かえって、支
持薄膜と空気との界面のレベルでの反射の影響を低減も
しくは排除するのには有利ですらある。

支持フィルムと空気との界面における反射の場合には係
数ｄ／Ｄ（ｄは感光層の厚み、Ｄは支持薄膜の厚み）よ
り小さくなるので小さい角度許容値では、それら反射は
もはやホログラムの形成に寄与しなくなる。言いかえる
と、この場合、感光層を担持するフィルム１８の機械的
ガイドに対する要求度がそれ以上高くなることはない。

第３図に示す装置が第２ａ図、第２ｂ図に示すものとの
相違点は、感光層の後面における反射度が、この感光層
２１の後面がレーザ・ビームの投射帯域において液体の
強反射面と接触させられるので高くなっていることであ
る。この液体としては、上記目的では、例えば水銀浴２
２を使用できる。この水銀は適当な容器２３に入れられ
ている。

この容器２３の中には２つのローラ２４　、２５が取り
付けられており、これらローラの下部母線は水銀浴の表
面のレベル近くにある。これら２つのローラ２４　、２
５によってフィルム２０は感光層２１と共に、浴表面と
接触して維持されるようなレベルに維持される。このよ
うにして、感光層と水銀浴との界面のレベルにおいて１
００％の反射が得られるとすれば、投射角度が小さい場
合でも、目標液と参照液との比は約１となる。

第４図は、実質上２次元の平行ビームによる方法の実施
に適した装置を概略的に例示している。

レーザ１が発生させたビーム３０は集束光学系３１を通
過した後回転多角ミラー３２の反射面に入射する。この
集束光学系３１は光スポット３３の大きさおよび感光層
上の光路の大きさＢを固定するものである。上記多角ミ
ラー３２の回転軸はレーザ・ビーム３０を反射する当該
鏡面３４が凹面ミラー３５の焦点に来るように配置され
ている。

多角ミラー３２を回転させると、レーザ・ビーム３０は
凹面ミラー３５で周期的に反射され、このミラーからの
レーザ・ビームは感光層１０を担持するフィルム１１で
反射される。このようにして、光ビーム３０は、感光層
１０の幅にわたって矢印Ｆの方向へのフィルム１１の移
動速度に合わされた所望の頻度数で偏向させられる。光
学成分はこの例においては、光スポット３３の大きさお
よび投射角度α′　、γが分析演算の間はとんど一定の
ままであるように形成される。

ホログラムの横方向および／または縦方向に様々な反射
性をもったホログラフィ・ミラーを製造したい場合、レ
ーザ・ビーム３０の光軌跡上に電気光学変調器３６を挿
着すればよい。この電気光学変調器３６によれば、所望
のプログラムに従ったコンピュータの命令でのポイント
毎の分析演算の間光度をダイナミックに変えることがで
きる。

２次元のレーザ・ビームによる静的投射に対比して、１
次元レーザ・ビームによるダイナミック投射は露光する
ホログラフィ・ミラーの各表面要素に対し、レーザの全
出力にリアルタイムに対処できる。表面要素毎の露光時
間はこのようにして激減されるので（率１０００以上）
各表面要素におけるホログラムの記録に対する安定性の
要求は明らかに低くなる。ホログラムの幅にわたって累
計される露光時間は明らかに、感光層の光に対する感度
がその強さとは無関係である限り静的光ビームの使用時
に要求される露光時間に等しい。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図、第１ｂ図は比較的大きな投射角度に適当な収
斂レーザ・ビームを使用した、本発明の方法を実施する
装置を示す図； 第２ａ図、第２ｂ図はより小さい投射角度に適当な収斂
レーザ・ビームを使用した、本発明の方法を実施する装
置を示す図； 第３図は感光層および支持薄膜に接触した反射液体のレ
ベルで反射を増強する、本発明の方法を実施する装置を
示す図； 第４図は実質的には１次元の平行レーザ・ビームを使用
した、本発明の方法を実施する装置。 ２・・・レーザ・ビーム、　　１０・・・感光層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、干渉性で、ホログラムによって反射されることにな
   る光の波長で予め定められた距離だけ離隔された等位相
   差の平面を感光層の内部にもその層の表面と平行にもた
   らすレーザ光線に上記感光層を露光させることによって
   得るホログラフィ・ミラーの製造方法において、第１の
   方向に与えた投射でいくつかの線または帯に沿って少な
   くとも１本のレーザ・ビームを上記感光層に投射し、そ
   して上記感光層とレーザ・ビームとを上記感光層の充分
   なレーザ・ビーム照光を保証する速度で第２の方向へ相
   対的に連続移動させることを特徴とする上記ホログラフ
   ィ・ミラーの製造方法。 ２、感光層上に、第１方向に延びた光帯を形成する、実
   質上２次元の収斂静的レーザ・ビームをレーザ・ビーム
   として使用することを特長とする上記特許請求の範囲第
   １項に記載のホログラフィ・ミラーの製造方法。 ３、実質上１次元の平行レーザ・ビームをレーザ・ビー
   ムとして使用し、そして光偏向系によってそのレーザ・
   ビームを第２方向へダイナミックに偏向させることを特
   徴とする上記特許請求の範囲第１項のホログラフィ・ミ
   ラーの製造方法。 ４、いくつかの線あるいは帯に沿った露光を、相対移動
   の長手方向を横切る方向へ行うことを特徴とする上記特
   許請求の範囲第２項あるいは第３項に記載のホログラフ
   ィ・ミラーの製造方法。 ５、レーザ・ビーム発生装置が固定取付けされている場
   合には、感光層またはこの感光層を担持する基体を連続
   移動で移動させることを特長とする上記特許請求の範囲
   第１項〜第４項のいずれか１つに記載のホログラフィ・
   ミラーの製造方法。 ６、感光層または基体へ指標液体によって結合させたミ
   ラー表面上に干渉ビームを生じさせることを特長とする
   上記特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１つに記
   載のホログラフィ・ミラーの製造方法。 ７、感光層が透明基体、特に薄膜の上に付着形成されて
   いる場合は、感光層とは反対側の基体面にレーザ・ビー
   ムは投射し、また感光層の自由限界面によって反射され
   たレーザ・ビームの一部を、干渉構造を形成するための
   目標反射光線として使用することを特徴とする上記特許
   請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１つに記載のホロ
   グラフィ・ミラーの製造方法。 ８、指標液体を介して基体または感光層と接触している
   長方形プリズムによって基体または直接に感光層へレー
   ザ・ビームを投射することを特徴とする上記特許請求の
   範囲第１項〜第７項のいずれか１つに記載のホログラフ
   ィ・ミラーの製造方法。 ９、感光層の自由面における反射の度合を大きくするた
   めに、光を反射する液体の表面に上記自由面を接触させ
   ることを特徴とする上記特許請求の範囲第１項〜第５項
   のいずれか１つに記載のホログラフィ・ミラーの製造方
   法。 １０、光を反射する上記の液体として水銀を使用するこ
   とを特徴とする上記特許請求の範囲第９項に記載のホロ
   グラフィ・ミラーの製造方法。 １１、偏向方向へ画成された光度プロフィールを形成す
   るための光点の強さをコンピュータの命令で変えること
   を特徴とする上記特許請求の範囲第３項〜第１０項のい
   ずれか１つに記載のホログラフィ・ミラーの製造方法。