JPH03180801A - 回析格子パターンを良するディスプレイの作製方法 - Google Patents

回析格子パターンを良するディスプレイの作製方法

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JPH03180801A
JPH03180801A JP31892389A JP31892389A JPH03180801A JP H03180801 A JPH03180801 A JP H03180801A JP 31892389 A JP31892389 A JP 31892389A JP 31892389 A JP31892389 A JP 31892389A JP H03180801 A JPH03180801 A JP H03180801A
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display
laser
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敏貴 戸田
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進 高橋
Fujiro Iwata
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    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
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  • Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)

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] 本発明は平面状の基板の表面に回折格子(グレーティン
グ)からなる複数の微小なドツトを配置することにより
、回折格子パターンが形成されたディスプレイを作製・
する方法に係り、特にほぼ完全に均一な回折格子を簡便
に作り得るようにした回折格子パターンを有するディス
プレイの作製方法に関するものである。
[従来の技術] 一般的に、レーザー発振器のようなコヒーレントな光源
を用いて、これからのレーザービームを一度2光束に分
けたものを、再び感光材料上で同時に露光すると、干渉
縞が記録される。この干渉縞は、感光材料に入射する2
光束の角度の差によって、そのピッチ(空間周波数)が
変わり、その方向は2光束の入射する方向によって嚢わ
り、その記録される濃さは光強度によって変わる。すな
わち、観察時には、干渉縞のピッチは見える色に、干渉
縞の方向は見える方向に、干渉縞の濃さは見える色の輝
度にそれぞれ関係する。
このように、2光束干渉による微小な干渉縞(以下、回
折格子と称する)を、そのピッチ、方向、および光強度
を変化させて、感光材料に対して次々と露光することに
より、回折格子パターンを有するディスプレイを作製す
る方法については、例えば“特開昭60−156004
号公報゛に開示されている。この方法を用いることによ
り、平面状の感光材料と、その表面に形成された回折格
子パターンとからなるディスプレイが得られる。
そして、この回折格子パターンは、回折格子により形成
された複数の微小なドツトから構成されているため、各
ドツトがそれぞれの色にそれぞれの方向にそれぞれの強
さで光って様々な模様が描かれる。また、光強度を一定
にし、ドツトの大きさを変えて、観察時の輝度を変化さ
せるような方法もある。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、このようなディスプレイの作製方法にお
いては、次のような問題がある。すなわち、レーザー光
をビームとしてそのまま利用しているため、各ドツトの
中央部と周辺部とでは光強度が異なり、中央部が露光オ
ーバーになってしまう傾向があり、結果として均一な回
折格子を得ることができなかった。これは、レーザービ
ームの進行する方向と垂直な面で、ビームの中心が最も
強くなるがウス分布型をしていることに起因するもので
ある。一方、光強度を一定にし、ドツトの大きさを変化
させる方法では、光強度を適当に設定することにより、
これを改善することはできるものの、やはりレーザー光
をビームとして利用しているため、完全に均一な回折格
子を作ることは不可能であった。
以上のように、従来の回折格子パターンを有するディス
プレイの作製方法においては、完全に均一な回折格子を
簡便に作ることが不可能であるという問題があった。
本発明は°上述のような問題を解決するために成された
もので、はぼ完全に均一な回折格子を簡便に作ることが
可能な回折格子パターンを何するディスプレイの作製方
法を提供することを目的とする。
【3題を解決するための手段] 上記の目的を遠戚するために、 第1の発明では、レーザービームを、リファレンス光と
なるレーザービームと、シグナル光となるレーザービー
ムとに分割し、X−Yステージ上に載置された感光材料
上の同位置に、各々あらかじめ設定された角度で入射さ
せて干渉させ、さらにレーザービームをシャッターの開
閉によって露光または非露光を制御すると共に、X−Y
ステージを相対的に移動させて、感光材料の表面に回折
格子からなる複数の微小なドツトを配置することにより
、回折格子パターンを有するディスプレイを作製する方
法において、シグナル光となるレーザービームを拡大さ
せた後に、空間変調要素により露光に用いる一部分のみ
を選択的に透過させ、あらかじめ設定された角度で感光
材料上に集束させて入射させると共に、リファレンス光
となるレーザービームを、あらかじめ設定された角度で
感光材料上に入射させて、双方のレーザービームを干渉
させるようにしている。
また、第2の発明では、レーザービームを、リファレン
ス光となるレーザービームと、シグナル光となるレーザ
ービームとに分割し、X−Yステージ上に載置された感
光材料上の同位置に、各々あらかじめ設定された角度で
入射させて干渉させ、さらにレーザービームをシャッタ
ーの開閉によって露光または非露光を制御すると共に、
X−Yステージを相対的に移動させて、感光材料の表面
に回折格子からなる複数の微小なドツトを配置すること
により、回折格子パターンを有するディスプレイを作製
する方法において、シグナル光となるレーザービームを
拡大させた後に、レーザービームの形状・強弱を変える
空間変調要素の制御によって露光に用いる対応する一部
分のみを選択的に透過させ、あらかじめ設定された角度
で感光材料上に集束させて入射させると共に、リファレ
ンス光となるレーザービームを、あらかじめ設定された
角度で感光材料上に入射させて、双方のレーザービーム
を干渉させるようにしている。
[作用] 従って、第1の発明による回折格子パターンを有するデ
ィスプレイの作製方法では、レーザービームを十分に拡
大させて使用し、この拡大されたレーザー光の露光に用
いる一部分のみを空間変調要素により選択的に透過させ
て描画に用い、回析格子パターンを有するドツトからな
るディスプレイを作製することにより、はぼ完全に均一
な回析格子を簡便に作ることができる。
一方、第2の発明による回折格子パターンを有するディ
スプレイの作製方法では、同様にレーザービームを十分
に拡大させて使用し、この拡大されたレーザー光の露光
に用いる対応する一部分のみを空間変調要素の制御によ
り選択的に透過させて描画に用い、回折格子パターンを
有するドツトからなるディスプレイを作製することによ
り、はぼ完全に均一な回折格子を簡便に作ることができ
る。また、視点をある位置に設定することにより、その
位置ではフルカラーの模様を観察することができる。さ
らに、レーザービームを十分に拡大させて使用している
ことにより、観察時の一つ一つのドツトとしては、視域
の広い回折格子を作ることができる。
[丈施例] 本発明は、レーザービームを、リファレンス光となるレ
ーザービームと、シグナル光となるレーザービームとに
分割し、x−yステージ上に載置された感光材料上の同
位置に、各々あらかじめ設定された角度で入射させて干
渉させ、さらにレーザービームをシャッターの開閉によ
って露光または非露光を制御すると共に、X−Yステー
ジを相対的に移動させて、感光材料の表面に回折格子か
らなる複数の微小なドツトを配置することにより、回折
格子パターンを有するディスプレイを作製するに際して
、シグナル光となるレーザービームを十分に拡大させた
後に、空間変調要素により露光に用いる一部分のみを選
択的に透過させ、あらかじめ設定された角度で感光材料
上に集束させて入射させると共に、リファレンス光とな
るレーザービームを、あらかじめ設定された角度で感光
材料上に入射させて、双方のレーザービームを干渉させ
るか、 または、レーザービームを、リファレンス光となるレー
ザービームと、シグナル光となるレーザービームとに分
割し、x−Yステージ上に載置された感光材料上の同位
置に、各々あらかじめ設定された角度で入射させて干渉
させ、さらにレーザービームをシャッターの開閉によっ
て露光または非露光を制御すると共に、X−Yステージ
を相対的に移動させて、感光材料の表面に回折格子から
なる複数の微小なドツトを配置することにより、回折格
子パターンを有するディスプレイを作製するに際して、
シグナル光となるレーザービームを十分に拡大させた後
に、レーザービームの形状・強弱を変える空間変調要素
の制御によって露光に用いる対応する一部分のみを選択
的に透過させ、あらかじめ設定された角度で感光材料上
に集束させて入射させると共に、リファレンス光となる
レーザービームを、あらかじめ設定された角度で感光材
料上に入射させて、双方のレーザービームを干渉させる
方法である。
以下、上記のような考え方に基づいた本発明の一実施例
について、図面を参照して詳細に説明する。
第1図は、本実施例、の2光束干渉による回折格子パタ
ーンを有するディスプレイを作製する方法を説明するた
めの斜視図である。すなわち、第1図に示すように、2
本のレーザービーム10゜12を、感光材料が塗布され
た乾板14上でドツト状に交わらせると、ドツト16に
干渉縞18が生じる。この干渉縞18の周期は、2本の
レーザービーム10,12の交わる角度を変えることに
より、変化させることが可能である。コンピュータの指
示に従って、X−Yステージ20を移動させながら、こ
の干渉縞18のドツト16を乾板14の感光材料面上に
形成する。
第2図は、乾板14の感光材料面上にド・ソトを形成す
るための光学系の構成例を示す図である。
すなわち、第2図において、レーザ発振器22より出力
されたレーザビームは、全反射ミラー24゜ハーフミラ
−26,全反射ミラー28により、リファレンス光とな
るレーザービームB4と、シグナル光となるレーザービ
ームとに分割される。この時、各々のレーザービームは
、互いに等しい強度を持つように設定される。そして、
シグナル光となるレーザービームは、レンズ32.34
に入射して十分に拡大されて、B1〜B3の範囲を有す
るレーザービームとなり、その後空間変調要素であるマ
スク38によって一部分(B2)が選択され、レンズ4
0、ミラー42を通って、あらかじめ設定された角度で
乾板14の感光材料面上に集束させて入射される。
ここで、空間変調要素は、レーザービームの形状・強弱
を変える機能を有するもので、拡大されたレーザービー
ムをその制御によって露光に用いる対応する一部分のみ
を選択的に透過させるためのものであり、本実施例では
この空間変調要素としてマスク38を用いている。
また、リファレンス光となるレーザービームB4は、全
反射ミラー44.46を通って乾板14の感光材料面上
に、あらかじめ設定された角度で入射される。この場合
、シグナル光となるレーザービームと、リファレンス光
となるレーザビームB4とは、乾板14の感光材料面上
の同位置(1点)に集まるように調整されている。
一方、乾板14はX−Yステージ20上に載置されてお
り、コンピュータ制御により移動できるようになってい
る。また、リファレンス光となるレーザービームB4と
シグナルとなるレーザービームは、乾板14に入射する
直前(別に、直前でなくともよい)でシャッター48を
通過するようになっており、シャッター48の開閉によ
って露光または非露光を制御する。
次に、第3図および第4図を用いて、本実施例の回折格
子パターンを有するディスプレイの作製方法について説
明する。
まず最初に、画像入力手段であるスキャナーから取り込
んだ画像データを読取り(ステップA)、計算機で色情
報の分解や調整等から画像データを補正し、視域の設定
や観察の方向の設定等を含む回折格子パターンのデータ
(ドツトデータ)を作る(ステップB)。
次に、X−Yステージ20を原点に移動させ(ステップ
C)、この位置に対応するデータを計算機内で参照し、
露光を行なうかどうかを決定する(ステップD、E)。
そして、露光を行なう場合には、データに従ってマスク
38を制御し、設定した時間だけシャッター48を開い
て、感光材料が塗布された乾板14上に露光を行なう(
ステップF、G)。この段階で、一つのドツトに対して
決定された色に対応した回折格子の形成工程が完了する
次に、X−Yステージ20を移動させ、データの露光が
全て終了したかどうかを111定する。(ステップH,
I)。その結果、まだ露光が全てのデータについて終了
していなければステップDに戻り、ステップD、E、F
、G、H,Iの各処理を、全データの露光が終了するま
で繰り返して行ない、露光が全てのデータについて終了
した特恵で終了する。このようにして、第5図に示すよ
うな複数ドツト状の同析格子パターンををしたフルカラ
ーのディスプレイが完成する。そして、この感光材料が
塗布された乾板14の感光材料面上に形成された回折格
子パターンは、良く知られているエンボス法によって複
製を行なうことができる。
なお、上述した空間変調要素であるマスク38として、
その例を2つ挙げておく。
第6図(a)は、表示用等に使用されるような液晶セル
を、マスクとして利用したものであり、表示のない部分
のみレーザー光が透過する。この方法では、瞬時に液晶
セルの表示を全く違うものに変えることができるため、
幾つもの異なった画像を次々に露光したり、スキャナー
から取り込んだフルカラーの画像を表示するとき等に、
特に有効である。この方法でのマスク38の制御は、液
晶セルのどの部分を表示させるかということになる。
一方、第6図(b)は、写真用等に使用されるようなフ
ィルムをマスクとして利用したものであり、ポジを使う
とすれば、フィルム撮影時に光を当てた部分のみレーザ
ー光が透過する。この方法では、光が透過するかしない
かだけでなく、何パーセントの光を透過させるか、すな
わち露光量(あるいは観察時の輝度)の調節が目出にで
きるという特徴を有する。この方法における制御として
は、フィルムのどの部分にレーザー光を当てるか(液晶
セルの例では表示を変えることに1目当する)を決める
ため、フィルムの縦横、および回転の動きの制御が考え
られる。横一列にあらかじめ計算された図形を撮影した
横長のフィルムを、順次積に移動させながら露光を行な
えば、第6図(a)との場合と同様な効果を得ることも
可能である。
また、これらマスクの透過部の縦横の長さは、観察時の
視域に比例し、観察時の現点を定めた時には、マスク上
の縦方向の位置は観察される色に関係する。従って、視
点を定めたときには、どのような色のドツトを作ること
もでき、フルカラーの画像を表現することもできる。た
だ、現実には、レンズの大きさ等の制約があるため、そ
れを補ってさらに多彩な同行格子を作るために、X−Y
ステージ20には回転ステージを組み合わせて用いるこ
とが好ましい。尚、第6図の2つの例では、それぞれマ
スクの中央部に縦に3つのレーザー光透過部分があるが
、これらは従来におけるR、G。
Bの各ビームに相当するものである。
第7図および第8図は、実際の例をそれぞれ示したもの
である。
第7図では、マスクとして穴の開いた板のようなものを
想定した。縦−例に並んでいる2つの丸と、長方形の穴
が開いている単純なマスク38に、広げられた平行光の
レーザー光が入射し、レンズ40とミラー42を経て、
感光材料が塗布された乾板14の感光材料面上で干渉(
焦束)させる。
そして、リファレンス光であるもう一方のレーザー光と
干渉し、その干渉縞が乾板14の感光材料面上に記録さ
れる。そして、この時に出来たドツトを再生した様子を
、第8図に示している。
第8図(a)は、レーザー光のようなある特定の周波数
の光を、ドツトに再生光として入射したときの視域を斜
線で示している。ドツトの光る色は、再生光の波長であ
る。これ以外の角度から見ても、当該ドツトは光らない
。また、光の波長を変えれば、入射する角度は変わらな
くとも、視域の位置は縦方向にずれる。
第8図(b)は、白色光(あらゆる波長がdじっている
)の光源を用いて、ドツトを再坐したときの様子を示し
ている。この時、各視域はそれぞれ縦方向に広がる。一
つの視域について言えば、横方向に視点を動かしても何
も変わらず、視域の縁でドツトが光らなくなったり、あ
るいは光り出したりと言う、第8図(a)の場合と同様
の効果しかない。しかし、縦方向に視点を動かすと、ド
ットが光って見える見えないとは別に、ドツトの光る色
が動かすにつれて変わっていくように見える。これは、
波長が連続的な光を用いているため、ちょうどm8図(
a)の視域を連続的に少しずつずらしてつなげたような
ものである。
さらに、第8図(b)の目が描いである位置、すなわち
全ての視域が重なっている位置では、これらの視域を当
該位置で一つずつ見たときの色が重なって見える。そし
て、これを利用すると、再生光の位置、および観察の視
点を定めれば、そこに見える色からマスク38の穴の位
置、形を31算できるため、どのような色の再現でもで
きる。また、たくさんのドツトについて、マスク38の
位置、形を計算し、それにしたがってマスク38を制御
しながらドツトを−っ−っ露光し、ドツトを敷き詰めた
ディスプレイを作製すれば、前述のようにフルカラーの
画像が再現される。再現光の位置だけを決めたときには
、視点を動かしたときに見える画像がどう変わるかとい
うことも同様にして計算できるから、視点を動かすと画
像が変わるようなフルカラー・ディスプレイも、視域を
自由に変えられるため、この方法では可能である。
上述したように本実施例では、レーザー発振器22から
生するレーザービームを、リファレンス光となるレーザ
ービームと、シグナル光となるレーザービームとに分割
し、X−Yステージ20上に載置された感光材料を塗布
した乾板14上の同位置に、各々あらかじめ設定された
角度で入射させて干渉させ、さらにレーザービームをシ
ャッター48の開閉によって露光または非露光を制御す
ると共に、X−Yステージ20を相対的に移動させて、
乾板14の感光材料の表面に回折格子からなる複数の微
小なドツトを配置することにより、回折格子パターンを
有するディスプレイを作製するに際して、シグナル光と
なるレーザービームをレンズ32.34により十分拡大
させて、81〜B3の範囲を有するレーザービームとし
た後に、レーザービームの形状・強弱を変える空間変調
要素であるマスク38の制御によって、露光に用いる対
応する一部分のみ(B2)を選択的に透過させ、あらか
じめ設定された角度で乾板14の感光材料面上に集束さ
せて入射させると共に、リファレンス光となるレーザー
ビームB4を、あらかじめ設定された角度で乾板14の
感光材料面上に入射させて、双方のレーザービームを干
渉させることにより、回折格子パターンが形成されたデ
ィスプレイを得るようにしたものである。
従って、次のような作用効果が得られるものである。
(a)従来では、レーザービームをそのまま使用してい
たことから、完全に均一な回折格子が得られなかったの
に対して、本実施例の方法では、レーザー発振器22か
らのレーザービームを十分に拡大して使用し、その露光
に用いる一部分をマスク38で選択して描画し、回折格
子パターンを有するドツトからなるディスプレイを作製
するしているため、はぼ完全に均一な回折格子を簡便に
作ることが可能となる。
(b)従来では、レーザービームをそのまま使用し、ハ
ーフミラ−等でレーザービームを分けていたことから、
R,G、B等の3PIf類程度の回折格子しか作製でき
なかったのに対して、本実施例の方法では、任意の色(
波長)の回折格子を作成することが可能となる。
(C)従来では、レーザービームをそのまま使用してい
たことから、観察時の一つ一つのドツトの視域が限定さ
れ、ドツトの視域が非常に狭いものしか作製できなかっ
たのに対して、本実施例の方法では、レーザー発振器2
2からのレーザービームを十分に広げて使用しているた
め、観察時の一つ一つのドツトとしては、視域の広い回
折格子を作ることが可能となる。
尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく
、次のようにしても同様に実施することができるもので
ある。
上記実施例では、露光を行なう場合に、データに従って
空間変調要素であるマスク38を制御し、かつあらかじ
め設定した時間だけシャッター48を開いて乾板14の
感光材料面上に露光を行なう場合について述べたが、こ
れに限らず露光を行なう場合に、空間変調要素であるマ
スク38の制御を行なわず、あらかじめ設定した時間だ
けシャッター48を開いて乾板14の感光材料面上に露
光を行なうようにすることちり能である。
また、上記実施例では、X−Yステージ20を実際に移
動させた場合について述べたが、これに限らずX−Yス
テージ20を固定しておいて、ミラー42および全反射
ミラー46を動かすことにより、X−Yステージ20を
相対的に移動させるようにしてもよい。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、レーザービームを
、リファレンス光となるレーザービームと、シグナル光
となるレーザービームとに分割し、X−Yステージ上に
載置された感光材料上の同装置に、各々あらかじめ設定
された角度で入射させて干渉させ、さらにレーザービー
ムをシャッターの開閉によって露光または非露光を制御
すると共に、X−Yステージを相対的に移動させて、感
光材料の表面に回折格子からなる複数の微小なドツトを
配置することにより、回折格子パターンを有するディス
プレイを作製するに際して、シグナル光となるレーザー
ビームを拡大させた後に、空間変調要素により露光に用
いる一部分のみを選択的に透過させ、あらかじめ設定さ
れた角度で感光材料上に集束させて入射させると共に、
リファレンス光となるレーザービームを、あらかじめ設
定された角度で感光材料上に人n、tさせて、双方のレ
ーザービームを干渉させるか、またはシグナル光となる
レーザービームを拡大させた後に、レーザービームの形
状・強弱を変える空間変調要素の制御によって露光に用
いる対応する一部分のみを選択的に透過させ、あらかじ
め設定された角度で感光材料上に集束させて入射させる
と共に、リファレンス光となるレーザービームを、あら
かじめ設定された角度で感光材料上に入射させて、双ノ
jのレーザービームを干渉させるようにしたので、はぼ
完全に均一な回折格子を簡便に作ることができ、またフ
ルカラーの模様を観察することができ、またドツトとし
て視域の広い回折格子を作ることが可能な回折格子パタ
ーンを有するディスプレイの作製方法が掲供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の2光束干渉による回折格子パターンを
有するディスプレイの作製方法の一実施例を示す斜視図
、第2図は同実施例における方法を実施するための光学
系の構成例を示す図、第3図は同実施例における方法を
説明するための概略図、第4図は同実施例における方法
を説明するためのフロー図、第5図は同実施例において
形成されたディスプレイの絵柄を示す図、第6図は同実
施例において用いられるマスクの一例を示す図、第7図
および第8図は同実施例における方法をより詳細にそれ
ぞれ説明するための図である。 10.12・・・レーザービーム、14・・・乾板、1
6・・・ドツト、18・・・干渉縞、20・・・X−Y
ステージ、22・・・レーザー発振器、24.28゜4
4.46・・・全反射ミラー 26・・・ハーフミラ−
30・・・コンピュータ、32,34.40・・・レン
ズ、38・・・マスク、42・・・ミラー 48・・・
シャッター第 刃

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)レーザービームを、リファレンス光となるレーザ
    ービームと、シグナル光となるレーザービームとに分割
    し、X−Yステージ上に載置された感光材料上の同位置
    に、各々あらかじめ設定された角度で入射させて干渉さ
    せ、さらに前記レーザービームをシャッターの開閉によ
    って露光または非露光を制御すると共に、前記X−Yス
    テージを相対的に移動させて、前記感光材料の表面に回
    折格子からなる複数の微小なドットを配置することによ
    り、回折格子パターンを有するディスプレイを作製する
    方法において、 前記シグナル光となるレーザービームを拡大させた後に
    、空間変調要素により露光に用いる一部分のみを選択的
    に透過させ、あらかじめ設定された角度で前記感光材料
    上に集束させて入射させると共に、前記リファレンス光
    となるレーザービームを、あらかじめ設定された角度で
    前記感光材料上に入射させて、双方のレーザービームを
    干渉させるようにしたことを特徴とする回折格子パター
    ンを有するディスプレイの作製方法。
  2. (2)レーザービームを、リファレンス光となるレーザ
    ービームと、シグナル光となるレーザービームとに分割
    し、X−Yステージ上に載置された感光材料上の同位置
    に、各々あらかじめ設定された角度で入射させて干渉さ
    せ、さらに前記レーザービームをシャッターの開閉によ
    って露光または非露光を制御すると共に、前記X−Yス
    テージを相対的に移動させて、前記感光材料の表面に回
    折格子からなる複数の微小なドットを配置することによ
    り、回折格子パターンを有するディスプレイを作製する
    方法において、 前記シグナル光となるレーザービームを拡大させた後に
    、レーザービームの形状・強弱を変える空間変調要素の
    制御によって露光に用いる対応する一部分のみを選択的
    に透過させ、あらかじめ設定された角度で前記感光材料
    上に集束させて入射させると共に、前記リファレンス光
    となるレーザービームを、あらかじめ設定された角度で
    前記感光材料上に入射させて、双方のレーザービームを
    干渉させるようにしたことを特徴とする回折格子パター
    ンを有するディスプレイの作製方法。
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