JPH04100082A - 反射型ホログラムの作成方法及び装置 - 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】 〔概　要〕 反射型ホログラムの作成方法及び装置に関し、界面反射
光との干渉によるノイズの発生を防止することを目的と
し、 二光束のコヒーレント光をホログラム乾板の両側から照
射して反射型ホログラムを作成するに際し、ホログラム
乾板を所定の屈折率を有するインデックスマツチング液
中に浸漬し、かつホログラム乾板をインデックスマツチ
ング液の容器に対して、屈折率の異なる界面での反射光
が再度入射光或いは他の反射光と干渉しない位置に位置
せしめるように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はノイズの少ない反射型ホログラムを効率良く作
成する方法及び装置に関する。

近年、ホログラムを用いた情報処理装置が広く使われて
いる。特に、ヘッドアップデイスプレィ等に用いられる
反射型ホログラムは、透過型ホログラムにはない波長選
択性を有している。その特性を制御し、かつ安価な量産
方法について、多くの研究開発が行われている。

〔従来の技術〕

従来の反射型ホログラムの作成方法を第１５図に示す。

一般に、反射型ホログラムの作成方法は、ビームスプリ
ッタ３で２方向に分割したレーザ光源１からのコヒーレ
ント光Ｌ＋　、Ｌ２　’ｃ、ホログラム乾板５（基板５
ａ上に感光材料５ｂを塗布したもの）の両面から、露光
し、その干渉縞を記録している。尚、Ｍｒ　、Ｍｚはミ
ラー、Ｐｌ、Ｐ２はピンホールである。そのとき、第１
６Ａ　、　１．６Ｂ図のように、空気／基板の界面、及
び空気／感光材料の界面で反射した光Ｌ　、　ｒまたは
Ｌ２′は、入射光り、またはＬ２と干渉し、鏡面反射型
のホログラム１０がノイズとして記録されてしまう。こ
のホログラム（干渉縞）１０は、光路差が短く、非常に
安定に作成されるため、第１７Ａ　、　１７Ｂ図に示す
如く、本来の両面から入射してできるホログラムの効率
（第１７Ａ図）を低下させてしまう（第１７Ｂ図）。

図に示すように、無反射コート膜７（無反射コート膜を
塗布したガラス板９ａ）を片側に設け、屈折率のほぼ等
しいインデックスマツチング液８でマツチングする方法
が提案されている。尚、９ｂはマツチング液を保持する
ためのガラス板である。

この方法では、２つの界面での反射を抑制することがで
きるが、マツチング液（表面張力のみにより保持される
）が移動（流動）し、干渉縞のビジビリティが低下する
という欠点があった。

上記の方法は反射光そのものを吸収するという考え方に
立脚するものであるが、本発明は反射光の発生自体は容
認した上で、その反射光を如何にして入射光と干渉させ
ないようにするかということに焦点を向けたものである
。

本発明の目的は界面反射光が入射光と干渉しないように
することにより効率の高いホログラムの作成方法及び装
置を提供することにある。

〔発明が解決しようとする課題〕

そこで、界面での反射を抑制するために、第１８〔課題
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、二光束の
コヒーレント光をホログラム乾板の両側から照射して反
射型ホログラムを作成するに際し、ホログラム乾板を所
定の屈折率を有するインデックスマツチング液中に浸漬
し、かつホログラム乾板をインデックスマツチング液の
容器に対して、屈折率の異なる界面での反射光が再度入
射光或いは他の反射光と干渉しない位置に位置せしめる
ことを特徴とする反射型ホログラムの作成方法が提供さ
れる。

好ましくは、ホログラム乾板を透過した入射光のインデ
ックスマツチング液容器の壁面による反射光がホログラ
ム乾板に再入射しない距離だけホログラム乾板をインデ
ックスマツチング液容器の当該壁面から離す。

好ましくは、インデックスマツチング液容器の形状は自
在に変化させることが出来、例えばプリズム状を呈する
。

また、別の本発明によれば、二光束のコヒーレント光を
ホログラム乾板の両側から照射して反射型ホログラムを
作成する装置であって、所定の屈折率を有するインデッ
クスマツチング液を入れた容器を有し、ホログラム乾板
を該インデックスマツチング液容器に対して、屈折率の
異なる界面での反射光が再度入射光或いは他の反射光と
干渉しない位置に配置することを特徴とする反射型ホロ
グラムの作成装置が提供される。

本発明はコピーによる反射型ホログラムの作成にも適用
できる。即ち、所望のホログラムを記録したマスタホロ
グラムにコピーホログラム乾板を重ね、一方の側からコ
ピー用コヒーレント光束を照射し、その際に生じるコピ
ーホログラム乾板を透過してマスタホログラムにより反
射された反射光との干渉により反射型ホログラムを作成
するに際し、マスタホログラムとコピーホログラム乾板
を所定の間隔を置いて所定の屈折率を有するインデック
スマツチング液中に浸漬し、かつホログラム乾板をイン
デックスマツチング液の容器に対して、屈折率の異なる
界面での反射光が再度入射光或いは他の反射光と干渉し
ない位置に位置せしめることを特徴とする反射型ホログ
ラムの作成方法が提供される。

〔作　用〕

（原　理） 第１．２図に本発明の作用、原理を示す。直方体状でふ
たのない水槽（容器）１１を用意する。そこへインデッ
クスマツチング液１３を満たし、感光材料５ｂを塗布し
た基板５ａ（ホログラム乾板５）を浸す。そして、両方
の面より、ビームスプリッタ３（第１５図）で分割した
コヒーレント光（Ｌｌ　。

Ｌりを入射し、干渉させれば、ホログラムが作成される
。そのとき、第２図に示したように、ホログラム乾板５
と水槽／空気界面との距離が所定の関係にあれば、水槽
／空気界面反射光−り、が再び、ホログラム乾板５に入
射しなくなる。すなわち、乾板５の左端に、上方から入
射した光ＬＩが、下方の水槽／空気界面で反射し、その
反射光Ｌ３が、ホログラム乾板５を通過しなければよい
。

乾板５０幅をＷ、乾板５と水槽／空気界面の距離をｄ′
、水槽／空気界面への入射角をθ、インデックスマツチ
ング液１３の屈折率をｎ、とすると、ｗ＜２ｄ’　　・
ｔａｎ　θ’　　　　　　　　　−（１）ここで、θ’
　＝　５ｉｎ−’（１／　ｎｉ　ｓｉｎθ）となる。こ
のとき、上と下から入射した光り、。

Ｌｘのみの干渉がおこり、ノイズのないホログラムが作
成でき、効率の向上が図れる。

これを両側の水槽／空気界面について満足させればよい
。

〔実施例〕

本発明による一実施例を第３図に示す。同図に示したよ
うに、乾板の幅Ｗを１００−１感光材料５ｂの屈折率ｎ
ｋを１．６インデツクスマツチング液（シリコンオイル
）１３の屈折率ｎｉを１．５光束Ｌ　Ｉ　＋Ｌ、の水槽
１１への入射角θ１、θ２をそれぞれ３０゜と４５°と
する。水槽の屈折率ｎ、を１．５（基板５ａと同じガラ
ス板）とし、水槽１１の幅Ｗ、と奥行きｄを求める。こ
こで、ｗ、とｄをそれぞれ、Ｗ、、＝Ｗ＋Ｗ。

ｄ＝ｄ＋＋ｄｚ とする。

上式より、θ、′、θ２′は、それぞれ１９．５゜と２
８．１°となるため、最小のｄｌとｄ２は、１４１厘と
９４ｍｍとなる。よって、水槽の奥行きｄは、２３５−
である。

次に、乾板５の左端に入射光が到達するための水槽１工
の最小幅Ｗ、を求める。水槽１１への入射光の角度が大
きい方（この場合は、０２側）が、Ｗを長くとる必要が
ある。それ故、最小幅ｗ１は、ｗ、＝ｄ、　　１ｔａｎ
　θ２ となり、７６ｍｍとなる。

以上より、水槽の大きさは、幅ｗ３は１７６ｍｍ、奥行
きｄは２３５＋＋ｍ＋となる。

また、反射光は、空気／水槽の界面で多重反射し、再び
感光材料に入射する可能性があるが、例えば、右側の水
槽／空気の界面１１ａ（第３図）を無反射コートするこ
とで、低減することができる。

尚、第４図のように、水槽１１のガラスの厚みを厚くす
ればマツチング液１３の量を少なくすることが出来る。

この場合は、マ・ノチング液の揺らぎの影響が低減でき
る。

また、第４．５図のように、水槽１１の形が直方体でな
く、プリズム状や平行四辺形にしてもよいことは勿論で
ある。

本発明により得られるホログラムの波長特性は上述の如
く、第１７Ａ図に示す如くなるが、中心選択波長は、露
光時の光源の波長と入射角で決定される。特に、この中
心選択波長は長波長側に設定するのが望ましいが、その
ためには光源の波長を長くするか、入射角を大きくとる
必要がある。しかしながら、前者の方法では、感光材料
の感度の問題と、実際に使用するレーザ光の波長が、離
散的であるため、自由に選択することができない。

また後者の方法は、感光材料の屈折率が上述の如く、約
１．６程度であるため感光材料中での入射角は、３９度
以上にすることは不可能であった（それ以上大きいと全
反射してしまい入射しない）。

そこで、短波長側にしか感度がない材料で、長波長側に
中心選択波長をもつ反射型ホログラムを作成する方法と
して、第１９図に示すように、プリズム２５ａ、２５ｂ
を使って光学的にマツチングすることが、考えられてい
た。この方法によれば、感光材料５ｂ中への入射角を太
き（とれるが、マツチング液１３が露光中に移動し、干
渉縞がずれることにより、目新効率が低下するという欠
点があることは第１８図の場合と全く同様である。即ち
、第１９図は、第１８図に示す平板ガラス９ａ　、９ｂ
をプリズム２５ａ、２５ｂに置き換えたものに相当する
。

そこで、本発明の別の実施例によれば、中心選択波長を
自由に選択できるようにすべく大きな角度で感光材料中
に入射可能ならしめるために、水槽の形状を三角柱や四
角柱状となし、しかもその形状を可変とした。

即ち、第７．８図に示す如く、水槽１１を４枚の側面用
のガラス板１１Ａ〜ＩＩＤと一枚の底板用のガラス板１
１Ｅから構成し、これら側面のガラス板１１Ａ〜ＩＩＤ
をパツキン２２で、４隅を貼り合わせ、所望の形とし、
底板１１Ｅの上にのせ、全周をパツキン２３でとめる。

そして、そこへインデックスマツチング液１３をいれれ
ばよい。

パツキン２２　、２３は第１１Ａ　、　ＩＩＢ図に示す
如く、その両端にガラス板１１Ａ〜１１Ｄが嵌まる凹溝
２２Ａを有する、例えば変形可能なゴム等により形成さ
れる。ガラス板１１Ａ〜ＩＩＤを凹溝２２Ａに嵌め込ん
だ後は必要に応じ、接着剤やシール剤を充てんする。ま
た、これとは別に、パツキン２２　、２３を粘土やパテ
で形成することも可能である。

第９図ムこ示す一実施例では、水槽１１は一方の対角線
角度が１００°の四辺形状をなし、乾板５をその角度を
４５°と５５°に公開する線に沿って配置した。この場
合、第９図に示す如く、それぞれの水槽の面から、垂直
に光り、、Ｌ２を入射させれば、感光材料５ｂの中では
、４１．５度と５０．２度になり、十分に大きな角度で
露光することができた。

第１０図は第５図に示す実施例にパツキン２２を応用し
た例を示す。

また、本発明はコピー法による反射型ホログラムの作成
にも全く同様に適用できる。

従来の反射型ホログラムのコピ一方法を第２０図に示す
。一般に、ホログラム乾板５１基Ｆｉ５１ａ＋感光材料
５１ｂの表裏面からコヒーレント光を干渉させて作成し
たマスクと呼ばれる反射型ホログラム５１の上方に、ガ
ラス基板５３ａ等に感光材料５３ｂを塗布したコピー用
ホログラム乾板５３を重ねて配置する。そこに、コピー
光Ｌｌ（ｌを照射すると、コピー乾板５３を透過し、マ
スタホログラム５１で反射回ｆＦ−ｇれた光り、とコピ
ー光り、。が干渉し、マスタホログラム５１の情報がコ
ピー乾板に転写される。

しかしながら、この方法でも、第２１図に示すように、
マスタホログラム５１の空気／ガラス界面で多重反射し
た光ＬＩ□とコピー光り、。が干渉し、ノイズホログラ
ムが形成され効率が低下するという、第１６Ａ　、　１
６Ｂ図の場合と全く同様の問題がある。

この問題を解決するために、第１，２図で説明した方法
と全く同様に、コピーを水槽内に入れたインデックスマ
ツチング液内で行い、水槽に対して所定の位置に位置せ
しめればよい。

この場合、コピー乾板５３の感光材料の左端に、上方か
ら入射したコピー光Ｌｌｏが、下の水槽／空気界面で反
射し、その反射光Ｌ＋４が、コピー乾板５３を通過しな
ければよいので第２図におけるホログラム乾板５をコピ
ー乾板５３に置き換えればよいので第（１）式がそのま
まあてはまる。

ｗ＜２６’　　・ｔａｎθ′ ここで、θ’　＝　５ｉｎ−’（１７ｎｆ　ｓｉｎ　θ
）各記号は第２図の場合と全く同様である。

尚、反射光Ｌ＋４は、空気／水槽の界面で多重反射し、
再び感光材料に入射する可能性があるが、例えば、右側
の水槽／空気の界面１１ａを無反射コートすることで、
低減できる。

また、第１４図に示すように、水槽１１をプリズム状に
して、反射光を外に逃がしたり、あるいは無反射コート
ｌｌｂで吸収したりすることもできる。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば界面反射光の入射光との干
渉を防止することができ、その結果ノイズの少いホログ
ラムを作成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本原理を示す斜視図、第２図は本発
明装置における寸法関係を示す平面図、第３図は本発明
の一実施例を示す平面図、第４図は肉厚の水槽を用いた
実施例を示す平面図、第５図はプリズム型水槽を用いた
実施例を示す平面図、第６図は四辺彫型水槽を用いた実
施例を示す平面図、第７図は本発明の別の実施例を示す
斜視図、第８図は第７図の平面図、第９図は四辺形水槽
を用いた実施例を示す平面図、第１０図はプリズム型水
槽を用いた実施例を示す平面図、第１１Ａ図は第７図に
示すパツキンの形状を示す図、第１１Ｂ図は第１１Ａ図
に示すパツキンを変形した状態を示す図、第１２図は本
発明の更に別の実施例を示す斜視図、第１３図は第１２
図の平面図、第１４図はプリズム型水槽を用いた実施例
を示す平面図、第１５図は反射型ホログラムの一般的な
作成方法を示す図、第１６Ａ。 １６Ｂ図は界面反射によるノイズ発生を説明する図、第
１７Ａ図、１７Ｂ図はノイズがない場合と有る場合の透
過効率を示すグラフ、第１８図は従来のマツチング露光
法を示す図、第１９図は従来のプリズムマツチング法を
示す図、第２０図は従来の反射型ホログラムのコピ一方
法を示す図、第２１図は第２０図のコピー法の問題点を
示す図。 ５・・・ホログラム乾板、　１１・・・水槽（容器）、
１３・・・インデックスマツチング液。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二光束のコヒーレント光をホログラム乾板（５）の
   両側から照射して反射型ホログラムを作成するに際し、
   ホログラム乾板を所定の屈折率を有するインデックスマ
   ッチング液（１３）中に浸漬し、かつホログラム乾板を
   インデックスマッチング液の容器（１１）に対して、屈
   折率の異なる界面での反射光が再度入射光或いは他の反
   射光と干渉しない位置に位置せしめることを特徴とする
   反射型ホログラムの作成方法。 ２、ホログラム乾板（５）を透過した入射光のインデッ
   クスマッチング液容器（１１）の壁面による反射光がホ
   ログラム乾板に再入射しない距離だけホログラム乾板を
   インデックスマッチング液容器の当該壁面から離すこと
   を特徴とする請求項１に記載の反射型ホログラムの作成
   方法。 ３、形状を自在に変化させ得るインデックスマッチング
   液容器（１１）を使用することを特徴とする請求項１に
   記載の反射型ホログラムの作成方法。 ４、プリズム状のインデックスマッチング液容器（１１
   ）を使用することを特徴とする請求項１に記載の反射型
   ホログラムの作成方法。 ５、二光束のコヒーレント光をホログラム乾板の両側か
   ら照射して反射型ホログラムを作成する装置であって、
   所定の屈折率を有するインデックスマッチング液（１３
   ）を入れた容器（１１）を有し、ホログラム乾板（５）
   を該インデックスマッチング液容器に対して、屈折率の
   異なる界面での反射光が再度入射光或いは他の反射光と
   干渉しない位置に配置することを特徴とする反射型ホロ
   グラムの作成装置。 ６、上記インデックスマッチング液容器は形状を自在に
   変化させ得ることを特徴とする請求項５に記載の反射型
   ホログラムの作成装置。 ７、上記インデックスマッチング液容器はプリズム状で
   あることを特徴とする請求項５に記載の反射型ホログラ
   ムの作成装置。 ８、所望のホログラムを記録したマスタホログラム（５
   １）にコピーホログラム乾板（５３）を重ね、一方の側
   からコピー用コヒーレント光束を照射し、その際に生じ
   るコピーホログラム乾板を透過してマスタホログラムに
   より反射された反射光との干渉により反射型ホログラム
   を作成するに際し、マスタホログラムとコピーホログラ
   ム乾板を所定の間隔を置いて所定の屈折率を有するイン
   デックスマッチング液（１３）中に浸漬し、かつホログ
   ラム乾板をインデックスマッチング液の容器（１１）に
   対して、屈折率の異なる界面での反射光が再度入射光或
   いは他の反射光と干渉しない位置に位置せしめることを
   特徴とする反射型ホログラムの作成方法。 ９、プリズム状のインデックスマッチング液容器を使用
   することを特徴とする請求項８に記載の反射型ホログラ
   ムの作成方法。