JPH0583909B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0583909B2
JPH0583909B2 JP58229835A JP22983583A JPH0583909B2 JP H0583909 B2 JPH0583909 B2 JP H0583909B2 JP 58229835 A JP58229835 A JP 58229835A JP 22983583 A JP22983583 A JP 22983583A JP H0583909 B2 JPH0583909 B2 JP H0583909B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hologram
light
optical system
wavelength
sensitive material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP58229835A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60122980A (en
Inventor
Tetsuo Kuwayama
Yasuo Nakamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Canon Electronics Inc
Original Assignee
Canon Inc
Canon Electronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc, Canon Electronics Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP22983583A priority Critical patent/JPS60122980A/en
Priority to US06/678,592 priority patent/US4720158A/en
Publication of JPS60122980A publication Critical patent/JPS60122980A/en
Publication of JPH0583909B2 publication Critical patent/JPH0583909B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G03PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03HHOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
    • G03H1/00Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
    • G03H1/04Processes or apparatus for producing holograms
    • G03H1/20Copying holograms by holographic, i.e. optical means

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明はホログラムの作製法に関するものであ
り、特に物体光と参照光とをホログラム再生によ
り得て行われるホログラム作製法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a method for producing a hologram, and particularly to a method for producing a hologram in which an object beam and a reference beam are obtained by hologram reproduction.

〔従来技術〕[Prior art]

ホログラフイ技術を用いて点光源のホログラム
を作製することによりホログラムレンズが得られ
る。ホログラムレンズは平板形であり、その厚さ
が数ミクロン程度の薄膜レンズであること、ステ
ツプ・アンド・リピート法で同一平板上に多数の
レンズを量産できること等の利点を有している。
このため、たとえば光デイスク装置の光ヘツドの
集光レンズや半導体レーザからの発散光束を平行
光束に変換するためのコリメーシヨンレンズ等の
レーザ光を利用する光学系における光学素子とし
てホログラムレンズを利用することが提案されて
いる。
A hologram lens can be obtained by creating a hologram of a point light source using holography technology. The hologram lens has the advantage of being a flat plate-shaped thin film lens with a thickness of approximately several microns, and that a large number of lenses can be mass-produced on the same flat plate using the step-and-repeat method.
For this reason, hologram lenses are used as optical elements in optical systems that utilize laser light, such as condensing lenses in optical heads of optical disk devices and collimation lenses for converting divergent light beams from semiconductor lasers into parallel light beams. It is proposed to do so.

光デイスク装置の光ヘツド部の光学系は、デイ
スク基板である通常厚さ1.1mm程度のプラスチツ
ク板の裏面に記録された信号を該デイスク基板を
通して読取る様にデイスク基板の表面側に集光用
ホログラムレンズが配置される。ホログラムレン
ズはデイスクのゆれにより衝突を生じない様にデ
イスク基板と1mm程度の空気間隔をおいて配置さ
れ、更にホコリ等の付着を防ぐため適当な厚さの
カバーガラス又は保護層が介在せしめられる。
The optical system of the optical head section of an optical disk device has a condensing hologram on the front side of the disk substrate so that signals recorded on the back side of the disk substrate, which is usually about 1.1 mm thick, can be read through the disk substrate. The lens is placed. The hologram lens is placed with an air gap of about 1 mm from the disk substrate to prevent collisions due to vibration of the disk, and a cover glass or protective layer of an appropriate thickness is interposed to prevent dust from adhering.

この様な光学系中において使用されるホログラ
ムレンズの作製光学系を第1図に示す。図におい
て、レーザ光源1から発せられた単色光2の一部
が半透鏡3を透過し反射鏡4で反射され、顕微鏡
対物レンズ15によりピンホール16に集光さ
れ、該ピンホール16を透過した光はコリメーシ
ヨンレンズ17を透過して平行光束18となり、
平行平板9を透過してホログラム基板10上に塗
布されたホログラム感材11へと入射する。これ
が参照光である。一方、半透鏡3で反射された光
束は反射鏡5により反射され顕微鏡対物レンズ7
によりピンホール8に集光され、該ピンホール8
を透過した光は発散光束12となり、平行平板9
を透過してホログラム感材11へと入射する。こ
れが物体光である。物体光束12は平行平板9に
より球面収差をもつた発散光束となり、これと参
照光束とはホログラム感材11の位置において干
渉縞を形成し、この干渉縞がホログラム感材11
に記録される。これを現像処理することによりホ
ログラムレンズが得られる。
FIG. 1 shows an optical system for producing a hologram lens used in such an optical system. In the figure, a part of monochromatic light 2 emitted from a laser light source 1 passes through a semi-transparent mirror 3, is reflected by a reflecting mirror 4, is focused on a pinhole 16 by a microscope objective lens 15, and is transmitted through the pinhole 16. The light passes through the collimation lens 17 and becomes a parallel beam 18,
The light passes through the parallel plate 9 and enters the hologram sensitive material 11 coated on the hologram substrate 10 . This is the reference light. On the other hand, the light beam reflected by the semi-transparent mirror 3 is reflected by the reflecting mirror 5 and is reflected by the microscope objective lens 7.
The light is focused on the pinhole 8 by
The light transmitted through becomes a diverging light beam 12, and the parallel plate 9
The light passes through and enters the hologram sensitive material 11. This is object light. The object beam 12 becomes a divergent beam with spherical aberration by the parallel plate 9, and this and the reference beam form interference fringes at the position of the hologram sensitive material 11.
recorded in A hologram lens is obtained by developing this.

かくして作製されたホログラムレンズを使用す
る場合には、作製時に用いられたと同一の波長の
レーザ光を平行光束18と同一角度で但し逆向き
に平行光束としてホログラム11に入射させる。
ホログラム11により回折された光は作製時に物
体光に与えられた球面収差をもつた収束光束とな
り、これがカバーガラスとデイスク基板を透過し
た後にはホログラム作製時のピンホール8に対応
する位置に光スポツトが生ずる。
When using the hologram lens thus produced, a laser beam having the same wavelength as that used during production is made to enter the hologram 11 as a parallel light beam at the same angle as the parallel light beam 18 but in the opposite direction.
The light diffracted by the hologram 11 becomes a convergent light beam with the spherical aberration given to the object light at the time of manufacture, and after passing through the cover glass and disk substrate, a light spot is formed at a position corresponding to the pinhole 8 at the time of manufacture of the hologram. occurs.

かくして、作製時と使用時に同一波長の光を用
いることによりホログラムレンズで略無収差にて
完全な波面再生を行うことができる。
In this way, by using light of the same wavelength during fabrication and use, it is possible to perform complete wavefront reconstruction with substantially no aberration using the hologram lens.

特に、ホログラム感材11として重クロム酸ゼ
ラチン等を用いて体積型位相ホログラムを作製し
た場合にはホログラムの回折効率をほぼ100%に
迄向上させることができ光の利用効率は十分高い
ものとなる。
In particular, when a volume phase hologram is fabricated using dichromate gelatin or the like as the hologram sensitive material 11, the diffraction efficiency of the hologram can be improved to almost 100%, and the light utilization efficiency is sufficiently high. .

ところで、ホログラムを用いた光学系における
光源としては小型、軽量且つ特別な変調器を必要
としない半導体レーザを用いるのが好ましい。こ
の様な半導体レーザの発振波長域は通常近赤外域
から赤外域にかけて(0.78μm以上)である。従
つて、この半導体レーザを用いて上記の如きホロ
グラムレンズの作製及びこれを用いた像再生を行
う場合にはホログラム感材として0.78μm以上に
おいて有効感度を有するものを用いる必要があ
る。この波長域に感度を有するホログラム感材と
しては赤外光に増感された銀塩感材がある。しか
しながら、この感材を用いて作製されたホログラ
ムは吸収型ホログラムであることから回折効率が
数%程度と低い欠点がある。また、これを漂白す
る等の方法によれば回折効率はある程度向上する
が、これにも限度がある。
By the way, as a light source in an optical system using a hologram, it is preferable to use a semiconductor laser, which is small, lightweight, and does not require a special modulator. The oscillation wavelength range of such a semiconductor laser is usually from the near-infrared region to the infrared region (0.78 μm or more). Therefore, when producing a hologram lens as described above using this semiconductor laser and performing image reproduction using the same, it is necessary to use a hologram sensitive material having an effective sensitivity at 0.78 μm or more. A hologram sensitive material sensitive to this wavelength range includes a silver salt sensitive material sensitized to infrared light. However, since the hologram produced using this sensitive material is an absorption type hologram, it has a drawback of having a low diffraction efficiency of about several percent. Furthermore, although the diffraction efficiency can be improved to some extent by methods such as bleaching, there is a limit to this method as well.

従つて、回折効率の向上をはかるには体積型位
相ホログラムを採用する必要がある。この様なホ
ログラムの作製に用いられる感材としては重クロ
ム酸ゼラチンが代表的である。ところが、この感
材は有効感度領域がそのままでは最大0.55μmの
緑色光までであり、特殊な色素増感を行つても
0.6μmの赤色光まで感度を持たせ得るにすぎな
い。更に、体積型ホログラム用感材として近赤外
域及び赤外域に有効感度を有するものは未だ知ら
れていない。
Therefore, in order to improve the diffraction efficiency, it is necessary to employ a volume type phase hologram. Dichromate gelatin is a typical sensitive material used for producing such holograms. However, the effective sensitivity range of this sensitive material is limited to a maximum of 0.55 μm green light as it is, and even with special dye sensitization,
It can only be sensitive to red light of 0.6 μm. Furthermore, there is no known sensitive material for volume holograms that has effective sensitivity in the near-infrared and infrared regions.

このため、体積型位相ホログラムの作製時には
半導体レーザは使用できず、それより短かい波長
のレーザが用いられる。この様にして作製された
ホログラムを半導体レーザを用いた光学系におい
て使用すると、作製時と使用時とで光の波長が異
なるため無収差では結像しなくなり、従つて場合
によつては収差補正が必要となる。使用時の光の
波長の違いにより発生する収差を考慮して予め作
製光束に収差を与えてホログラム作製を行う場合
には、参照波と物体波とを独立な光学系で作製
し、それを所定の空間に配置する必要がある。こ
のためホログラム作製光学系のセツテイング精度
は極めて厳しいものとなる。
For this reason, a semiconductor laser cannot be used when producing a volume phase hologram, and a laser with a shorter wavelength is used. When a hologram manufactured in this way is used in an optical system using a semiconductor laser, the wavelength of the light differs between the time of manufacture and use, so the image cannot be formed without aberration, so in some cases it may be necessary to correct the aberration. Is required. When creating a hologram by adding aberrations to the light beam produced in advance in consideration of aberrations caused by differences in the wavelength of light during use, the reference wave and object wave are created using independent optical systems, and It is necessary to place it in the space of Therefore, the setting accuracy of the hologram production optical system is extremely strict.

以上は平行光束を一点に集光するホログラムレ
ンズに関し行つたものであるが、発散光束を収束
光束に変換するホログラムレンズでは別の困難が
生ずる。第2図は一点から発散する光束を他の一
点に集光するホログラムレンズの作製光学系を示
す図である。図において、参照光束18はホログ
ラム基板10を射出した後に空気中の点20に無
収差で収束する必要がある。ところが、この光束
18は平行平板9及びホログラム基板10を通過
するため、これら光学素子により収差が発生し、
この収差を打消すためにたとえば平行平板9の手
前に単レンズ17及びシリンドリカルレンズ1
7′をそれぞれ光軸に斜設する等の手段が必要と
なる。しかし、実際にはこの様な光学系を設計
し、光学素子を作製し且つ精度良く配置すること
はかなり困難である。
Although the above description has been made regarding a hologram lens that condenses a parallel light beam to a single point, other difficulties arise with a hologram lens that converts a diverging light beam into a convergent light beam. FIG. 2 is a diagram showing an optical system for producing a hologram lens that condenses a luminous flux diverging from one point onto another point. In the figure, the reference light beam 18 needs to converge on a point 20 in the air without aberration after exiting the hologram substrate 10. However, since this light beam 18 passes through the parallel plate 9 and the hologram substrate 10, aberrations occur due to these optical elements.
In order to cancel this aberration, for example, a single lens 17 and a cylindrical lens 1 are installed in front of the parallel plate 9.
It is necessary to provide means such as installing each of the optical lenses 7' obliquely to the optical axis. However, in reality, it is quite difficult to design such an optical system, manufacture optical elements, and arrange them with high precision.

更に、第1図及び第2図の如きホログラム作製
光学系においては、ホログラム感材11の直前に
平行平板9が置かれているため、これによる有害
なゴースト像が発生する。即ち、物体波光束12
の一部が平行平板9の第2の面次いで第1の面で
反射された光束13や、物体波光束12の一部が
ホログラム感材11の表面次いで平行平板9の第
2の面で反射された光束13′がホログラム感材
11に入射して有害なゴースト像が記録される。
これらのゴースト像はホログラムレンズの使用時
に再生され、不要なゴースト光の発生や回折効率
の低下をまねくことになる。
Furthermore, in the hologram production optical system as shown in FIGS. 1 and 2, since the parallel plate 9 is placed immediately in front of the hologram sensitive material 11, a harmful ghost image is generated due to this. That is, the object wave beam 12
A part of the light beam 13 is reflected by the second surface and then the first surface of the parallel plate 9, and a part of the object wave light beam 12 is reflected by the surface of the hologram sensitive material 11 and then reflected by the second surface of the parallel plate 9. The resulting light beam 13' enters the hologram sensitive material 11, and a harmful ghost image is recorded.
These ghost images are reproduced when the hologram lens is used, resulting in the generation of unnecessary ghost light and a decrease in diffraction efficiency.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、単純な
構成で実施でき特別厳密なセツテイング精度を必
要としないホログラムの作製法を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned prior art, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a hologram that can be implemented with a simple configuration and does not require particularly strict setting accuracy.

本発明の他の目的は、ホログラムの作製時の光
の波長と使用時の光の波長とが異なる場合におい
て、実質上無収差で且つ高回折効率の再生を行う
ことのできるホログラムを作製することである。
Another object of the present invention is to fabricate a hologram that can be reproduced with virtually no aberration and with high diffraction efficiency when the wavelength of light when the hologram is fabricated is different from the wavelength of the light when it is used. It is.

[発明の概要] 本発明によれば、以上の如き目的は、作製時の
光の波長と異なる波長の光にて使用されるホログ
ラムを、物体光用ホログラム及び参照光用ホログ
ラムによる夫々所定の回折光を用いて作製するホ
ログラムの作製法において、前記物体光用ホログ
ラムと前記参照光用ホログラムとを同一基板の同
一平面上の相異なる位置に設け、同一の光学系に
より作製された照明光束で前記物体光用ホログラ
ム及び前記参照光用ホログラムを照明することを
特徴とするホログラムの作製法、により達成され
る。
[Summary of the Invention] According to the present invention, the above object is to perform predetermined diffraction of a hologram used with light of a wavelength different from the wavelength of light at the time of fabrication by an object beam hologram and a reference beam hologram, respectively. In a method for manufacturing a hologram using light, the object beam hologram and the reference beam hologram are provided at different positions on the same plane of the same substrate, and the illumination light flux manufactured by the same optical system is used to This is achieved by a hologram manufacturing method characterized by illuminating an object beam hologram and the reference beam hologram.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

本発明の内容説明に先立ち、第3図a及びbに
よりブラツグ回折の原理を説明し、体積型ホログ
ラム作製時の光の波長と使用時の光の波長とが異
なる場合でも使用時波長光に対しブラツグ条件を
満足することのできるホログラムを作製し得るこ
とを説明する。
Prior to explaining the contents of the present invention, the principle of Bragg diffraction will be explained with reference to FIGS. 3a and 3b. It will be explained that it is possible to create a hologram that can satisfy the bragg condition.

第3図aにホログラム11の使用時の波長λ1
のブラツグ回折を示す。図において、ピツチd1
干渉縞20に角度φ1で入射した光線21はブラ
ツグ条件を満足しているときには回折の結果干渉
縞に対し角度φ1で射出する光線21′となる。こ
の場合の関係は波長λ1でのホログラム感材の屈折
率をN1とすると、 2d1sinφ1=λ1/N1 (1) で表わされる。
FIG. 3a shows Bragg diffraction at wavelength λ 1 when the hologram 11 is used. In the figure, when the ray 21 that is incident on the interference fringe 20 at pitch d 1 at an angle φ 1 satisfies the Bragg condition, it becomes a ray 21' that emerges from the interference fringe at an angle φ 1 as a result of diffraction. The relationship in this case is expressed as 2d 1 sinφ 11 /N 1 (1), where N 1 is the refractive index of the hologram sensitive material at wavelength λ 1 .

(1)式を満足する干渉縞を使用時の波長のλ1とは
異なる波長λ2の光を用いて作製するには、波長λ2
でのホログラム感材の屈折率をN2とすると、 2d2sinφ2=λ2/N2 (2) を満足する角度φ2で光を入射すればよい。その
様子を第3図bに示す。尚、ここで作製時の干渉
縞のピツチを使用時のd1とは異なるd2としたのは
ホログラム現像時の感材寸法の変化を考慮したた
めであり、従つて第3図bにより作製されたホロ
グラムは現像後第3図aに示される様に干渉縞の
ピツチがd1となる。第3図bに示される様に干渉
縞20を形成すべく角度φ2で2方向から光線2
2及び22′を入射すれば使用時にブラツグ条件
を満足する干渉縞をもつホログラムが得られる。
(1)式及び(2)式におけるd1とd2との間には特定の関
係があるが、ここで簡単のためにd1=d2とすれ
ば、(1)式及び(2)式より、φ2は sinφ2={(λ2/N2)/(λ1/N1)}sin φ1(3
) を満たす様に定められる。また、|sinφ2|1で
あるから、μ≡(λ2/N2)/(λ1/N1)として
|μ・sinφ1|1を満足する必要がある。
To create interference fringes that satisfy equation (1) using light with a wavelength λ 2 that is different from the wavelength λ 1 used, the wavelength λ 2
Letting the refractive index of the hologram sensitive material be N 2 , light should be incident at an angle φ 2 that satisfies 2d 2 sinφ 22 /N 2 (2). The situation is shown in FIG. 3b. The pitch of the interference fringes at the time of manufacture was set to d2 , which is different from d1 at the time of use, in order to take into account changes in the size of the sensitive material during hologram development. After development, the hologram has interference fringes with a pitch of d 1 , as shown in FIG. 3a. Light rays 2 from two directions at an angle φ 2 to form interference fringes 20 as shown in FIG. 3b.
2 and 22', a hologram having interference fringes that satisfies the bragg condition during use can be obtained.
There is a specific relationship between d 1 and d 2 in equations (1) and ( 2 ), but if we set d 1 = d 2 for simplicity, then equations (1) and (2) From the formula, φ 2 is sinφ 2 = {(λ 2 /N 2 )/(λ 1 /N 1 )}sin φ 1 (3
) is determined to satisfy the following. Also, since |sinφ 2 |1, it is necessary to satisfy |μ·sinφ 1 |1 as μ≡(λ 2 /N 2 )/(λ 1 /N 1 ).

以上説明した如く、ホログラムの使用時の光の
波長が作製時の光の波長と異なる場合であつて
も、ホログラム作製時にホログラム感材の各点に
対してそれぞれ適切な方向から2光束を入射させ
ることにより、使用時に各点においてブラツグ条
件を満足し且つ所定の方向に回折光を生ぜしめ得
るホログラムを作製することができる。
As explained above, even if the wavelength of the light when using the hologram is different from the wavelength of the light when producing the hologram, two beams of light are incident on each point of the hologram sensitive material from appropriate directions when producing the hologram. By doing so, it is possible to produce a hologram that satisfies the Bragg condition at each point during use and can generate diffracted light in a predetermined direction.

以下、本発明の具体的実施例につき説明する。 Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.

第4図は光デイスク装置の光ヘツド部において
ホログラムレンズを用いた場合の光学系を示す図
である。図において、波長λ1の平行光束26がホ
ログラム基板28に入射しホログラム29で略
100%回折され、カバーガラス又は保護膜30を
通過して空気中に射出され、収束光束27となつ
てデイスク31の裏面31′に集光せしめられる。
FIG. 4 is a diagram showing an optical system when a hologram lens is used in the optical head section of an optical disk device. In the figure, a parallel light beam 26 with a wavelength λ 1 is incident on a hologram substrate 28 and a hologram 29 is abbreviated as
It is 100% diffracted, passes through the cover glass or protective film 30, is emitted into the air, becomes a convergent light beam 27, and is focused on the back surface 31' of the disk 31.

第5図は第4図の光学系において用いられるホ
ログラムレンズの作製光学系を示す図である。図
において、波長λ2の参照波光束33及び物体波光
束34がホログラム感材32に入射せしめられ
る。ここで、参照波光束33及び物体波光束34
は上記の如き原理に従つてホログラム使用時に第
4図の如き回折により略無収差にて集光すること
ができるホログラムを得る様に定められる。この
様な光束を作製する方法としては、レンズ系を用
いると複雑な系になつてしまうので計算機ホログ
ラム(CGH)を用いるのが好適である。
FIG. 5 is a diagram showing an optical system for manufacturing a hologram lens used in the optical system of FIG. 4. In the figure, a reference wave beam 33 and an object wave beam 34 having a wavelength λ 2 are made incident on a hologram sensitive material 32 . Here, the reference wave beam 33 and the object wave beam 34
is determined in accordance with the above-mentioned principle so as to obtain a hologram that can be focused with substantially no aberration by diffraction as shown in FIG. 4 when the hologram is used. As a method for producing such a light beam, it is preferable to use a computer generated hologram (CGH) since using a lens system would result in a complicated system.

以下、CGHによる方法を説明する。 The method using CGH will be explained below.

従来、CGHを作製するにはX−Yプロツター
による拡大ホログラムを作製し、これを光学的に
縮小露光する方法がとられていた。ところが、こ
の方法では縮小過程に光学系及びその配置の誤差
等の誤差が入り込み、特に高NAのホログラムで
は十分満足すべき性能をもつたCGHが得られな
かつた。しかし、近年半導体集積回路作製技術の
向上に伴い電子線露光(EB露光)法により微細
加工を行うことが可能となつた。このEB露光法
を用いればホログラム感材に微細パターンを形成
することができ、光学系を用いた縮小が不要とな
るので高性能のCGHが得られる。EB露光CGH
用の感材としては、ポリ−メチルメタクリレート
(p−MMA)、ポリ−t−ブチルメタクリレート
(p−BMA)、ポリ−メタクリル酸無水物(p−
MA・AN)等があり、サブミクロン線巾のグレ
ーテイングを作製することができる。
Conventionally, in order to produce a CGH, an enlarged hologram was produced using an X-Y plotter, and the hologram was optically reduced and exposed. However, with this method, errors such as errors in the optical system and its arrangement were introduced into the reduction process, making it impossible to obtain a CGH with sufficiently satisfactory performance, especially for high NA holograms. However, in recent years, with improvements in semiconductor integrated circuit manufacturing technology, it has become possible to perform microfabrication using electron beam exposure (EB exposure). If this EB exposure method is used, fine patterns can be formed on the hologram sensitive material, and since reduction using an optical system is not necessary, a high-performance CGH can be obtained. EB exposure CGH
Sensitive materials for use include poly-methyl methacrylate (p-MMA), poly-t-butyl methacrylate (p-BMA), and poly-methacrylic anhydride (p-MMA).
MA, AN), etc., and can produce gratings with submicron line widths.

この様なCGHを用いることにより目的とする
光束を得ることができる。この様なCGHを用い
たホログラム作製光学系の一実施例を第6図に示
す。図において、38及び40はレーザ光源から
の光束をビームエクスパンダー等を用いて平行光
束化したものの一部であり、それぞれ基板37上
に作製されたホログラム42及び43に入射す
る。この2つの平行光束38及び40は1つの平
行光束の一部をとり出して示したものであり、平
行光束38は参照波用ホログラム42に入射する
光束を表わし、平行光束40は物体波用ホログラ
ム43に入射する光束を表わす。参照波用ホログ
ラム42に入射した光束は一部が透過光束39と
なり、一部が一次回折して参照波光束33とな
る。同様に、物体波用ホログラム43に入射した
光束は一部が透過光束41となり、一部が一次回
折して物体波光束34となる。参照波光束33と
物体波光束34とがホログラム基板28上のホロ
グラム感材32内で形成する干渉縞が記録され
る。ここで、35は光束をホログラム36又はホ
ログラム感材32の所定の部分のみに入射させる
ためのマスクである。また、35′は参照波用ホ
ログラム42及び物体波用ホログラム43から発
生した不必要な透過光束39及び41や高次回折
光束50及び51を遮光するため基板37に設け
られたマスクであり、従つて不要な光はホログラ
ム感材32には達することがない。
By using such a CGH, a desired luminous flux can be obtained. An example of a hologram production optical system using such a CGH is shown in FIG. In the figure, numerals 38 and 40 are parts of the light beams from the laser light source that are made into parallel light beams using a beam expander or the like, and are incident on holograms 42 and 43, respectively, produced on the substrate 37. These two parallel light beams 38 and 40 are shown by extracting a part of one parallel light beam, and the parallel light beam 38 represents the light beam incident on the reference wave hologram 42, and the parallel light beam 40 represents the light beam incident on the object wave hologram. represents the luminous flux incident on 43. A part of the light beam incident on the reference wave hologram 42 becomes a transmitted light beam 39, and a part undergoes first-order diffraction and becomes a reference wave light beam 33. Similarly, a part of the light flux incident on the object wave hologram 43 becomes a transmitted light flux 41, and a part undergoes first-order diffraction and becomes an object wave light flux 34. Interference fringes formed by the reference wave light beam 33 and the object wave light beam 34 within the hologram sensitive material 32 on the hologram substrate 28 are recorded. Here, 35 is a mask for allowing the light flux to enter only a predetermined portion of the hologram 36 or the hologram sensitive material 32. Further, 35' is a mask provided on the substrate 37 to block unnecessary transmitted light beams 39 and 41 and higher-order diffracted light beams 50 and 51 generated from the reference wave hologram 42 and object wave hologram 43, Therefore, unnecessary light does not reach the hologram sensitive material 32.

ここで必要なホログラムの格子ピツチやその方
向は格子方程式によつて定めることができる。座
標軸としてホログラム面に垂直の方向にx軸、面
内方向にy軸及びz軸をとり、入射光束及び射出
光束の方向余弦をそれぞれ(l1,m1,n1)及び
(l2,m2,n2)とし、格子のy方向及びz方向の
ピツチをそれぞれPy及びPzとすると、以下の関
係が成立する。
The required hologram grid pitch and its direction can be determined by the grid equation. As the coordinate axes, the x axis is perpendicular to the hologram surface, and the y axis and z axis are in the in-plane direction, and the direction cosines of the incident and exit light beams are (l 1 , m 1 , n 1 ) and (l 2 , m 2 , n 2 ), and the pitches of the lattice in the y and z directions are P y and P z , respectively, then the following relationship holds true.

Py=λc/(m2−m1) (4) Pz=λc/(n2−n1) (5) ここで、λcはレーザ光の波長である。(4)式及び
(5)式によりホログラム上の各点における格子ピツ
チが定まる。この格子ピツチはホログラム上の任
意の点について算出可能であり、ホログラム全体
として滑らかに結ぶ曲線群を考えるとこれが必要
なホログラムの形となる。
P y = λ c / (m 2 - m 1 ) (4) P z = λ c / (n 2 - n 1 ) (5) where λ c is the wavelength of the laser beam. (4) and
The lattice pitch at each point on the hologram is determined by equation (5). This lattice pitch can be calculated for any point on the hologram, and if we consider a group of curves that smoothly connect the hologram as a whole, this becomes the necessary hologram shape.

第7図は第6図の光学系において用いられるホ
ログラム36をx軸方向から観察した様子を示
す。44は座標原点であり、42及び43はそれ
ぞれ参照波用ホログラム及び物体波用ホログラム
である。このホログラムは、第4図に示される如
き光学系において波長0.78μmの入射平行光束2
6を入射角75度で入射させて使用されるホログラ
ム29を作製するため、第6図に示される如き作
製光学系において波長0.488μmの入射光束38及
び40を入射角40度で入射させる際に使用される
ものである。この設計例では、物体波用ホログラ
ム43はグレーテイングのピツチ0.6〜130μm本
数5000本、大きさ4×4mmであり、参照波用ホロ
グラム42はグレーテイングのピツチ1.7〜6μm
本数5600本、大きさ12×1.4mmであり、いずれも
EB露光によるCGHで達成可能な数値である。
FIG. 7 shows how the hologram 36 used in the optical system of FIG. 6 is observed from the x-axis direction. 44 is a coordinate origin, and 42 and 43 are a reference wave hologram and an object wave hologram, respectively. This hologram is created using an optical system as shown in Fig. 4, in which an incident parallel light beam of 0.78 μm wavelength is
In order to fabricate a hologram 29 that is used by making the hologram 29 incident at an incident angle of 75 degrees, in the production optical system shown in FIG. It is used. In this design example, the object wave hologram 43 has a grating pitch of 0.6 to 130 μm, the number of gratings is 5000, and the size is 4 × 4 mm, and the reference wave hologram 42 has a grating pitch of 1.7 to 6 μm.
The number of pieces is 5,600 pieces, the size is 12 x 1.4 mm, and each
This is a value that can be achieved with CGH using EB exposure.

次に、上記の如き本発明の実施例によるホログ
ラム作製光学系の配置精度につき説明する。ホロ
グラム使用状態(第4図)において使用NA内で
波面収差がλ/4(λは使用時の光の波長)以下
となる様なホログラム作製光学系の配置精度を計
算すると、使用時の光の波長及び作製時の光の波
長をそれぞれ0.78μm及び0.488μmとして、CGH
とホログラム感材との相対配置精度は±100μmで
よい。更に、本実施例においては物体波用CGH
と参照波用CGHとは同一基板上に作製されるた
めこれらの間には原理的には配置誤差が発生しな
い。これに対し、互いに独立な物体波用光学系と
参照波用光学系とを用いた場合には、これら光学
系の間の相対配置精度は±30μm、相対面倒れは
±3′が必要となり、またこれら光学系とホログラ
ム感材との相対配置精度は±30μmが必要となる。
Next, the arrangement accuracy of the hologram production optical system according to the embodiment of the present invention as described above will be explained. Calculating the placement accuracy of the hologram production optical system such that the wavefront aberration is λ/4 (λ is the wavelength of the light during use) or less within the NA used in the hologram usage state (Figure 4), The CGH
The relative positioning accuracy between the holographic material and the hologram sensitive material may be ±100 μm. Furthermore, in this example, the object wave CGH
Since the CGH and reference wave CGH are fabricated on the same substrate, in principle no placement error occurs between them. On the other hand, when using an object wave optical system and a reference wave optical system that are independent from each other, the relative positioning accuracy between these optical systems needs to be ±30 μm, and the relative surface tilt needs to be ±3′. Further, the relative positioning accuracy between these optical systems and the hologram sensitive material must be ±30 μm.

以上の実施例においては同一基板上に2つの
CGHを配置した場合につき説明したが、上記で
説明した方法の繰返し適用により同一基板上に
CGHを2個1組として多数組配置作製すること
ができ、これを用いれば一度のホログラフイー露
光により多数個のホログラムを作製することがで
きる。
In the above embodiment, two
Although we have explained the case where CGH is placed on the same board by repeatedly applying the method explained above,
A large number of sets of two CGHs can be arranged and produced, and by using this, a large number of holograms can be produced by one holographic exposure.

〔本発明の効果〕[Effects of the present invention]

以上の如き本発明のホログラム作製法によれば
物体波用ホログラム及び参照波用ホログラムを同
一基板上に設けており該基板とホログラム感材と
を平行に配置すればよいので配置方法が簡単化で
きる。
According to the hologram manufacturing method of the present invention as described above, the object wave hologram and the reference wave hologram are provided on the same substrate, and the substrate and the hologram sensitive material need only be arranged in parallel, which simplifies the arrangement method. .

また、本発明方法によれば物体波及び参照波が
収差をもつたものであつても作製光学系の厳密な
配置精度を必要としない。
Further, according to the method of the present invention, even if the object wave and the reference wave have aberrations, strict placement accuracy of the fabrication optical system is not required.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図及び第2図は従来のホログラム作製光学
系を示す図である。第3図aはホログラムによる
光のブラツグ回折を示す図であり、第3図bは光
の干渉によるホログラム作製を示す図である。第
4図はホログラムレンズの使用時の光学系を示す
図であり、第5図及び第6図はその作製時の光学
系を示す図であり、第7図は第6図の光学系に用
いられる計算機ホログラムの平面図である。 1……レーザ光源、7,15……顕微鏡対物レ
ンズ、8,16……ピンホール、9……平行平
板、10……ホログラム基板、11……ホログラ
ム又はホログラム感材、17……コリメーシヨン
レンズ、17′……シリンドリカルレンズ、28
……ホログラム基板、29……ホログラム、32
……ホログラム感材、35,35′……マスク、
36……ホログラム、37……基板、42……参
照波用ホログラム、43……物体波用ホログラ
ム。
FIGS. 1 and 2 are diagrams showing a conventional hologram production optical system. FIG. 3a is a diagram showing Bragg diffraction of light by a hologram, and FIG. 3b is a diagram showing hologram production by interference of light. Figure 4 is a diagram showing the optical system when using the hologram lens, Figures 5 and 6 are diagrams showing the optical system when it is manufactured, and Figure 7 is a diagram showing the optical system used in the optical system in Figure 6. FIG. 2 is a plan view of a computer generated hologram. 1... Laser light source, 7, 15... Microscope objective lens, 8, 16... Pinhole, 9... Parallel plate, 10... Hologram substrate, 11... Hologram or hologram sensitive material, 17... Collimation Lens, 17'... Cylindrical lens, 28
... Hologram substrate, 29 ... Hologram, 32
...Hologram sensitive material, 35,35'...Mask,
36...Hologram, 37...Substrate, 42...Reference wave hologram, 43...Object wave hologram.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 作製時の光の波長と異なる波長の光にて使用
されるホログラムを、物体光用ホログラム及び参
照光用ホログラムによる夫々所定の回折光を用い
て作製するホログラムの作製法において、 前記物体光用ホログラムと前記参照光用ホログ
ラムとを同一基板の同一平面上の相異なる位置に
設け、同一の光学系により作製された照明光束で
前記物体光用ホログラム及び前記参照光用ホログ
ラムの双方を照明することを特徴とするホログラ
ムの作製法。 2 同一基板上に前記物体光用ホログラムと前記
参照光用ホログラムとの組が複数配置されること
を特徴とする、特許請求の範囲第1項のホログラ
ムの作製法。
[Scope of Claims] 1. A method for producing a hologram, in which a hologram used with light of a wavelength different from the wavelength of the light at the time of production is produced using predetermined diffracted lights from an object beam hologram and a reference beam hologram, respectively. The object beam hologram and the reference beam hologram are provided at different positions on the same plane of the same substrate, and the object beam hologram and the reference beam hologram are provided with an illumination light beam produced by the same optical system. A method for producing a hologram characterized by illuminating both sides of the hologram. 2. The hologram manufacturing method according to claim 1, wherein a plurality of sets of the object beam hologram and the reference beam hologram are arranged on the same substrate.
JP22983583A 1983-12-07 1983-12-07 Preparation of hologram Granted JPS60122980A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22983583A JPS60122980A (en) 1983-12-07 1983-12-07 Preparation of hologram
US06/678,592 US4720158A (en) 1983-12-07 1984-12-05 Method of and apparatus for making a hologram

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22983583A JPS60122980A (en) 1983-12-07 1983-12-07 Preparation of hologram

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60122980A JPS60122980A (en) 1985-07-01
JPH0583909B2 true JPH0583909B2 (en) 1993-11-30

Family

ID=16898415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22983583A Granted JPS60122980A (en) 1983-12-07 1983-12-07 Preparation of hologram

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60122980A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5555108A (en) * 1994-08-31 1996-09-10 Hughes Electronics Holographic exposure prism

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5629271A (en) * 1979-08-15 1981-03-24 Toshiba Corp Holography apparatus
JPS5639579A (en) * 1979-09-10 1981-04-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Tape-shaped recording medium hologram recorder

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5629271A (en) * 1979-08-15 1981-03-24 Toshiba Corp Holography apparatus
JPS5639579A (en) * 1979-09-10 1981-04-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Tape-shaped recording medium hologram recorder

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60122980A (en) 1985-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4824191A (en) Optical pickup
JPH0335647B2 (en)
JPH0795372B2 (en) Optical head device
US4720158A (en) Method of and apparatus for making a hologram
JPH1020750A (en) Method and device for holographic recording of periodic pattern
US4626062A (en) Light beam scanning apparatus
JPH0627965B2 (en) Hologram production method
JPH0583909B2 (en)
JP2005316233A (en) Method and apparatus for forming photonic crystal structure
JP3333886B2 (en) Holographic element
JPH0585909B2 (en)
JP2803434B2 (en) Diffraction grating plotter
JPH03100514A (en) Generating method for hologram
JP2000056135A (en) Total internal reflection(tir) holography device, its method and used optical assembly
JP3593359B2 (en) Hologram fabrication method
JP3171013B2 (en) Method and apparatus for producing article comprising diffraction grating
WO2019244274A1 (en) Device and method for producing master diffraction grating
JP3355722B2 (en) How to create a diffraction grating pattern
JPS60122982A (en) Preparation of hologram lens
JP3324141B2 (en) Hologram manufacturing method
JPH0535172A (en) Method for manufacturing hologram
JPH0797162B2 (en) Optical beam expander
JPH0720766A (en) Production of hologram and display device
JPH05241007A (en) Diffraction grating plotter
US5337169A (en) Method for patterning an optical device for optical IC, and an optical device for optical IC fabricated by this method