JPH06282212A - Hologram preparation method - Google Patents
Hologram preparation methodInfo
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- JPH06282212A JPH06282212A JP4980493A JP4980493A JPH06282212A JP H06282212 A JPH06282212 A JP H06282212A JP 4980493 A JP4980493 A JP 4980493A JP 4980493 A JP4980493 A JP 4980493A JP H06282212 A JPH06282212 A JP H06282212A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、光カプラーや装飾用ホ
ログラム等の分野に用いられるホログラム作成方法に関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hologram producing method used in the field of optical couplers, decorative holograms and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来におけるホログラムの作成方法とし
ては種々の方法が考案されている。例えば、「半導体レ
ーザ用ホログラムレンズ」なる題目で第18回微小光学
研究会講演論文に開示されているものがある。これは、
半導体レーザ用のホログラムレンズをArレーザを用い
て作成すると、波長の違いに起因して収差が発生する
が、このような収差をそのホログラムレンズ作成時に凸
レンズを用いて補正する方法を提案したものである。す
なわち、作成時にある波長の物体光を用いてホログラム
レンズを露光することにより作成し、再生時に図7に示
すように露光波長と異なる波長の再生光1でホログラム
レンズ2を露光すると、通常の球面収差と傾向が逆の負
の球面収差といわれる収差が発生する。そこで、このよ
うな収差を補正するためにホログラムレンズ2の作成時
に凸レンズを用いたものである。また、この凸レンズの
他に、平行平板を用いて予め補正する、すなわち、相殺
する収差をホログラムレンズ2に与えて露光することに
より補正する方法もある。2. Description of the Related Art Various conventional methods for creating holograms have been devised. For example, there is one disclosed in the 18th Micro Optics Research Conference lecture paper under the title of "Holographic lens for semiconductor laser". this is,
When a hologram lens for a semiconductor laser is created by using an Ar laser, an aberration occurs due to a difference in wavelength, but we have proposed a method of correcting such an aberration by using a convex lens when creating the hologram lens. is there. That is, when the hologram lens 2 is created by exposing the hologram lens with an object light of a certain wavelength at the time of creation, and the hologram lens 2 is exposed with the reproduction light 1 having a wavelength different from the exposure wavelength as shown in FIG. Aberration, which is called negative spherical aberration, has the opposite tendency to that of aberration. Therefore, in order to correct such aberration, a convex lens is used when the hologram lens 2 is created. In addition to this convex lens, there is also a method of making a correction in advance using a parallel plate, that is, a method of giving an offsetting aberration to the hologram lens 2 for exposure and making a correction.
【0003】図8は、平凸レンズ3を用いて所定の球面
収差をもった波を発生させる方法を提案したものであ
る。今、集束された物体光4を平凸レンズ3に透過させ
ることにより、P点に集束する球面波には負の球面収差
が付加される。このような光波を一度交差させ発散光と
して、参照光5と共にホログラム乾板6に照射すること
によって、その乾板からみると正の球面収差をもつホロ
グラム作成用の光を得ることができる。このようにして
平凸レンズ3を用いて収差の補正を行うことができ、し
かも、簡単な光学系で実現することができる。FIG. 8 proposes a method of generating a wave having a predetermined spherical aberration by using the plano-convex lens 3. Now, by passing the focused object light 4 through the plano-convex lens 3, negative spherical aberration is added to the spherical wave focused on the point P. By irradiating the hologram dry plate 6 with the reference light 5 as divergent light by crossing such light waves once, it is possible to obtain light for hologram production having a positive spherical aberration when viewed from the dry plate. In this way, the plano-convex lens 3 can be used to correct aberrations, and moreover, it can be realized with a simple optical system.
【0004】図9は、平行平板7を用いて所定の球面収
差を発生させる方法を提案したものである。集束球面波
とされた物体光4を平行平板7に透過させることによ
り、正の球面収差を発生させることができ、これにより
簡単な光学系で収差の補正を行うことができる。FIG. 9 proposes a method of using the parallel plate 7 to generate a predetermined spherical aberration. A positive spherical aberration can be generated by transmitting the object light 4 which is a focused spherical wave to the parallel flat plate 7, whereby the aberration can be corrected by a simple optical system.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】図10は、ホログラム
基板8上に形成されたホログラム材料9の表面に物体光
4と参照光5とを露光して、大面積のホログラムを作成
する場合の様子を示すものである。この場合、通常の気
体レーザを用いて露光を行うと、可干渉距離が短いた
め、露光面9aの左右領域で光学パス長La,Lbが異
なり(Laでは参照光5の光学パス長の方が物体光4の
光学パス長よりも長く、Lbでは物体光4の光学パス長
の方が参照光5の光学パス長よりも長い)、ホログラム
のできる干渉性の高い領域の光学パス長Aとホログラム
のできない干渉性の低い領域の光学パス長Bとが出現
し、均一なホログラムができないようになる(なお、ハ
ッチング領域は可干渉領域Dを示し、Qは光学パス長が
共に等しいことを示す)。そこで、通常では、気体レー
ザにエタロンを付加して可干渉距離を長くしている。し
かし、光強度が低下し、しかも、そのようなエタロンは
非常に高価なものである。FIG. 10 shows a state in which a large area hologram is created by exposing the surface of a hologram material 9 formed on a hologram substrate 8 with object light 4 and reference light 5. Is shown. In this case, when the exposure is performed using a normal gas laser, the coherence length is short, and therefore the optical path lengths La and Lb are different between the left and right regions of the exposure surface 9a (in La, the optical path length of the reference light 5 is smaller. The optical path length of the object light 4 is longer than the optical path length of the object light 4, and in Lb, the optical path length of the object light 4 is longer than the optical path length of the reference light 5). The optical path length B of a region with low coherence that cannot be obtained appears, and a uniform hologram cannot be obtained (hatched region indicates the coherent region D, and Q indicates that both optical path lengths are equal). . Therefore, in general, an etalon is added to the gas laser to increase the coherence length. However, the light intensity is reduced, and such an etalon is very expensive.
【0006】また、従来のホログラムレンズの作成方法
として、光束干渉法を用いて物体光と参照光とを別々の
光路で露光して作成するものがある。しかし、この場合
は、NA(開口数)の大きなホログラムレンズを露光す
る場合に問題が生じてくる。すなわち、物体光4の側に
NAの大きなレンズを使用する必要があり、これにより
物体光は急速に拡大する光となる。そのような光の場
合、参照光は非常に大きな入射角で入射させねばなら
ず、しかも、縦横の長さの等しいホログラムレンズを作
成するには、大きな径の光径を使用しなければならな
い。これらをミラー光学系で構成して露光すると、大き
なスペースを必要とする。図11は、そのミラー光学系
の構成例を示すものである。物体光4は対物レンズホル
ダー10に保持された対物レンズ11により集束され、
ピンホール12を介して、ホログラム材料9の露光面9
aを露光する。一方、参照光5はミラー13により反射
されて露光面9aを露光する。Further, as a conventional method for producing a hologram lens, there is a method in which an object light and a reference light are exposed by different optical paths by using a light flux interference method. However, in this case, a problem arises when a hologram lens having a large NA (numerical aperture) is exposed. That is, it is necessary to use a lens having a large NA on the side of the object light 4, whereby the object light becomes light that rapidly expands. In the case of such light, the reference light must be incident at a very large incident angle, and a large light diameter must be used to make a hologram lens having the same length and width. A large space is required when these are configured with a mirror optical system and exposed. FIG. 11 shows a configuration example of the mirror optical system. The object light 4 is focused by the objective lens 11 held by the objective lens holder 10,
Exposure surface 9 of hologram material 9 through pinhole 12
A is exposed. On the other hand, the reference light 5 is reflected by the mirror 13 to expose the exposure surface 9a.
【0007】さらに、NAの大きなホログラムレンズに
おいては、再生波長と露光波長とを違えると大きな収差
が生じ、完全な収差補正が難しくなる。再生波長と露光
波長とを等しくすると、この収差を大変小さくすること
ができる。しかし、このような場合でもホログラムレン
ズは厚い透明基板上に形成されるのが普通であるため、
収差が発生する。無収差では1μm程度のビーム径にな
るはずのホログラムレンズでも基板の厚さが1〜2mm
程度あると、0.1〜0.2mm程度のビーム径となる
こともめずらしくない。Further, in a hologram lens having a large NA, a large aberration occurs when the reproduction wavelength and the exposure wavelength are different, and it becomes difficult to completely correct the aberration. By making the reproduction wavelength and the exposure wavelength equal, this aberration can be made extremely small. However, even in such a case, since the hologram lens is usually formed on a thick transparent substrate,
Aberration occurs. Even if the hologram lens is supposed to have a beam diameter of about 1 μm without aberration, the thickness of the substrate is 1 to 2 mm.
If there is a certain degree, it is not uncommon for the beam diameter to be about 0.1 to 0.2 mm.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明で
は、可干渉距離の短い物体光と参照光とを用いて二光束
干渉法によりホログラムを露光して作成するホログラム
作成方法において、光が垂直に入射する位置又は光の回
折角とホログラムへの入射角とが非等角な位置の前記物
体光若しくは前記参照光の少なくとも一方の光路中に回
折格子を配置し、この回折格子を透過し光路長が共にほ
ぼ等しく設定された前記物体光と前記参照光とを用いて
露光面に露光することによって前記ホログラムを作成す
るようにした。According to a first aspect of the present invention, there is provided a hologram forming method in which a hologram is exposed by a two-beam interferometry method using an object light having a short coherence length and a reference light. A diffraction grating is arranged in the optical path of at least one of the object light or the reference light at a position where the incident angle of light is perpendicular or the incident angle to the hologram is not equiangular, and the diffraction grating is transmitted. The hologram is created by exposing the exposure surface with the object light and the reference light whose optical path lengths are substantially equal to each other.
【0009】請求項2記載の発明では、発散若しくは収
束する球面波の物体光と、平行光かゆるやかに発散若し
くは収束する参照光とを用いて二光束干渉法によりホロ
グラムを露光して作成するホログラム作成方法におい
て、前記物体光の球面波中に平面回折格子を配置し、こ
の平面回折格子を透過した前記物体光とその平面回折格
子により回折された参照光とを用いて露光面に露光する
ことにより前記ホログラムを作成するようにした。According to the second aspect of the present invention, a hologram is formed by exposing a hologram by a two-beam interferometry method using a spherical wave object light that diverges or converges and a reference light that diverges or converges in parallel. In the creation method, a plane diffraction grating is arranged in the spherical wave of the object light, and an exposure surface is exposed using the object light transmitted through the plane diffraction grating and the reference light diffracted by the plane diffraction grating. Then, the hologram was created.
【0010】請求項3記載の発明では、発散若しくは収
束する球面波の物体光と、平行光かゆるやかに発散若し
くは収束する参照光とを用いて二光束干渉法によりホロ
グラムを露光して作成するホログラム作成方法におい
て、一定幅の光束中に物体光用回折格子と参照光用回折
格子とが同一基板上に形成された回折素子を配置し、こ
の回折素子の前記物体光用回折格子により回折された物
体光と前記参照光用回折格子により回折された参照光と
を用いて露光面に露光することにより前記ホログラムを
作成するようにした。According to the third aspect of the present invention, a hologram produced by exposing a hologram by a two-beam interferometry method using a diverging or converging spherical wave object light and a parallel light or a slowly diverging or converging reference light. In the manufacturing method, a diffraction element in which a diffraction grating for object light and a diffraction grating for reference light are formed on the same substrate in a light flux of a certain width is arranged, and is diffracted by the diffraction grating for object light of this diffraction element. The hologram is created by exposing the exposure surface with the object light and the reference light diffracted by the reference light diffraction grating.
【0011】請求項4記載の発明では、露光波長と再生
波長とが同一でかつ発散光の物体光と、参照光とを用い
て二光束干渉法により透明基板上に形成されたホログラ
ムを露光して作成するホログラム作成方法において、前
記物体光の収束点よりも露光面側の光路中の再生時にお
ける前記再生波長の光が通過するのと同じ位置に回折素
子を配置し、この回折素子を透過した前記露光波長の物
体光と前記参照光とを用いて露光面に露光することによ
り前記ホログラムを作成するようにした。According to a fourth aspect of the present invention, a hologram formed on a transparent substrate is exposed by a two-beam interferometry method using the divergent light object light having the same exposure wavelength and the same reproduction wavelength and the reference light. In the hologram creating method, the diffraction element is arranged at the same position as the light having the reproduction wavelength at the time of reproduction in the optical path on the exposure surface side of the convergence point of the object light and transmitted through the diffraction element. The hologram is created by exposing the exposed surface with the object light having the exposure wavelength and the reference light.
【0012】[0012]
【作用】請求項1記載の発明においては、物体光若しく
は参照光の光路中に回折格子を配置することにより、そ
の格子の形状によって入射角と回折角とを自由に設定す
ることが可能となる。また、短い可干渉距離の光しか出
せないレーザ光源でも、高空間周波数で大面積のホログ
ラムを均一に作成することが可能となる。According to the present invention, by arranging the diffraction grating in the optical path of the object light or the reference light, it becomes possible to freely set the incident angle and the diffraction angle depending on the shape of the grating. . Further, even with a laser light source that can only emit light with a short coherence length, it is possible to uniformly create a large area hologram with a high spatial frequency.
【0013】請求項2記載の発明においては、平面回折
格子の格子の入射角と回折角とを非等角に設定すること
が可能となり、しかも、その平面回折格子はハーフミラ
ーのような等価性を有しているため、インライン型の光
学系を設定することが可能となる。According to the second aspect of the invention, it is possible to set the incident angle and the diffraction angle of the plane diffraction grating to be non-equal, and the plane diffraction grating is equivalent to a half mirror. Since it has, it becomes possible to set up an in-line type optical system.
【0014】請求項3記載の発明においては、一枚の回
折素子で物体光と参照光との合成と整形が可能となる。According to the third aspect of the invention, it is possible to combine and shape the object light and the reference light with one diffractive element.
【0015】請求項4記載の発明においては、露光波長
と再生波長とが同じ場合、再生時に光が通過する物体と
同じものを物体光の収束点より露光面側に挿入して露光
すると、再生時の収差を相殺することが可能となる。According to the present invention, when the exposure wavelength and the reproduction wavelength are the same, when the same object as the one through which the light passes during reproduction is inserted from the convergence point of the object light to the exposure surface side and exposed, the reproduction is performed. It is possible to cancel the aberrations at the time.
【0016】[0016]
【実施例】請求項1記載の発明の一実施例を図1及び図
2に基づいて説明する。なお、従来技術(図7〜図11
参照)と同一部分についての説明は省略し、その同一部
分については同一符号を用いる。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the invention described in claim 1 will be described with reference to FIGS. In addition, the related art (FIGS. 7 to 11)
The description of the same parts as those of the reference) is omitted, and the same parts are denoted by the same reference numerals.
【0017】前述した従来例(図10参照)で述べたよ
うな可干渉距離の短いレーザで大面積ホログラムの露光
ができないのは、露光面9a上の各点で参照光5の光学
パス長Laと物体光4の光学パス長Lbが大きく異なっ
ているからであり、これを解決するためには、場所によ
る参照光5の光学パス長と物体光4の光学パス長とを等
しくすればよい。The reason why the large area hologram cannot be exposed by the laser having a short coherence length as described in the above-mentioned conventional example (see FIG. 10) is that the optical path length La of the reference light 5 is at each point on the exposure surface 9a. And the optical path length Lb of the object light 4 are significantly different, and in order to solve this, the optical path length of the reference light 5 and the optical path length of the object light 4 may be made equal depending on the location.
【0018】そこで、本実施例では、可干渉距離の短い
物体光4と参照光5とを用いて二光束干渉法によりホロ
グラムを露光して作成するホログラム作成方法に関する
ものであり、光が垂直に入射する位置又は光の回折角と
ホログラムへの入射角とが非等角な位置の物体光4若し
くは参照光5の少なくとも一方の光路中に回折格子を配
置し、この回折格子を透過し光路長(以下、光学パス長
と呼ぶ)が共にほぼ等しく設定された物体光4と参照光
5とを用いて露光面に露光することによりホログラムを
作成するようにした。Therefore, the present embodiment relates to a hologram forming method in which a hologram is exposed by the two-beam interference method using the object light 4 and the reference light 5 having a short coherence length, and the light is perpendicular to the hologram. A diffraction grating is arranged in the optical path of at least one of the object light 4 and the reference light 5 at a position where the incident angle or the diffraction angle of the light and the incident angle to the hologram are non-equal, and the optical path length is transmitted through this diffraction grating. A hologram is created by exposing the exposure surface with the object light 4 and the reference light 5 whose both (hereinafter, referred to as optical path length) are set to be substantially equal.
【0019】図1,2はその具体例を示すものである。
まず、図1では、物体光4と参照光5の光が垂直に入射
する位置のそれぞれの光路中に回折格子としての偏向グ
レーティング14a,14bを配置した。そして、これ
ら偏向グレーティング14a,14bを透過し交差する
物体光4と参照光5との光学パス長L(前述した光学パ
ス長La,Lbに相当する)が共にほぼ等しく設定され
たホログラム15の露光面15aを露光するようにし
た。なお、このホログラム15は、前述した図11に示
すようなホログラム基板8と、この基板上に形成された
ホログラム材料9とからなる。1 and 2 show a specific example thereof.
First, in FIG. 1, the deflection gratings 14a and 14b as diffraction gratings are arranged in the respective optical paths at positions where the object light 4 and the reference light 5 are vertically incident. Then, exposure of the hologram 15 in which the optical path lengths L (corresponding to the above-described optical path lengths La and Lb) of the object light 4 and the reference light 5 which pass through and cross the deflection gratings 14a and 14b are set to be substantially equal to each other. The surface 15a was exposed. The hologram 15 is composed of the hologram substrate 8 as shown in FIG. 11 and the hologram material 9 formed on the substrate.
【0020】従って、このように偏向グレーティング1
4a,14bを用いて光路を偏向することにより、物体
光4と参照光5との光学パス長Lを等しくすることがで
き、これにより広い面積のホログラム15も干渉性よく
露光することができる。図1中のハッチング領域である
Dは、可干渉領域を示す)。Therefore, in this way, the deflection grating 1
By deflecting the optical paths using 4a and 14b, the optical path lengths L of the object light 4 and the reference light 5 can be made equal, and thereby the hologram 15 having a large area can be exposed with good coherence. The hatched area D in FIG. 1 indicates the coherence area).
【0021】また、図2では、物体光4の光路中に集光
レンズ16を配し、参照光5の光路中に回折格子として
のグレーティング17を配し、このグレーティング17
の回折角とホログラム15への入射角とが非等角な位置
に露光面15aがくるようにした。これにより、グレー
ティング17はその格子の特性いかんで、その格子から
の回折角と露光面15aへの入射角とを自由に設定でき
るため、狭い空間で効率の良い方向に光を偏向すること
ができる。従って、露光面15aのどこの位置でも物体
光4と参照光5との光学パス長Lを等しく設定すること
ができるため、可干渉距離の短いレーザを用いた場合で
も広い面積のホログラム15を作成することができる。In FIG. 2, a condenser lens 16 is arranged in the optical path of the object light 4, a grating 17 as a diffraction grating is arranged in the optical path of the reference light 5, and this grating 17 is used.
The exposure surface 15a is located at a position where the diffraction angle of 1 and the angle of incidence on the hologram 15 are not equiangular. Thus, the grating 17 can freely set the diffraction angle from the grating and the incident angle to the exposure surface 15a depending on the characteristics of the grating, so that the light can be deflected in a narrow space in an efficient direction. . Therefore, the optical path length L of the object light 4 and the reference light 5 can be set to be equal at any position on the exposure surface 15a, so that a hologram 15 having a large area can be formed even when a laser having a short coherence length is used. can do.
【0022】次に、請求項2記載の発明の一実施例を図
3に基づいて説明する。なお、請求項1記載の発明と同
一部分についての説明は省略し、その同一部分について
は同一符号を用いる。Next, an embodiment of the invention described in claim 2 will be described with reference to FIG. The description of the same parts as those in the first aspect of the present invention will be omitted, and the same reference numerals will be used for the same parts.
【0023】前述した従来例で述べたような開口数の大
きなホログラムレンズを露光する際には、光の入射角が
大きくなったり、スペースが大きくなったりして露光配
置が難しくなる。入射角が急角度になると、露光時に厳
しい精度が要求される。また、再生時においても、空間
周波数が高くなり入射角に収差量が依存して変化し、配
置に厳しい精度が要求される。コンパクトな構成でかつ
緩い精度で露光できるようにするには、インライン状に
物体光4と参照光5とが照射されるとよい。しかし、通
常のミラーを用いたのでは入射角と反射角とが等角なた
め不可能であり、ハーフミラーを使用しても大きなNA
のレンズの露光では衝突してしまう。When a hologram lens having a large numerical aperture as described in the above-mentioned conventional example is exposed, the incident angle of light becomes large and the space becomes large, which makes exposure arrangement difficult. When the incident angle becomes steep, strict accuracy is required during exposure. Further, even at the time of reproduction, the spatial frequency becomes high and the amount of aberration changes depending on the incident angle, and strict accuracy is required for the arrangement. In order to be able to perform exposure with a compact structure and with a low degree of accuracy, it is advisable to irradiate the object light 4 and the reference light 5 in-line. However, it is impossible to use a normal mirror because the incident angle and the reflection angle are equal, and even if a half mirror is used, a large NA is required.
The exposure of the lens will cause a collision.
【0024】そこで、本実施例では、発散若しくは収束
する球面波の物体光4と、平行光かゆるやかに発散若し
くは収束する参照光5とを用いて二光束干渉法によりホ
ログラム15を露光して作成するホログラム作成方法に
おいて、図3に示すように、対物レンズ11から発散し
た球面波の物体光4の光路中に平面回折格子18を配置
させ、この平面回折格子18を透過した物体光4とその
平面回折格子18により回折された参照光5とを用いて
露光面15aに露光することによりホログラム15を作
成するようにした。Therefore, in this embodiment, the hologram 15 is exposed by the two-beam interference method using the object light 4 of the spherical wave that diverges or converges and the reference light 5 that collimates or diverges or converges gently. In the hologram creating method described above, as shown in FIG. 3, a plane diffraction grating 18 is arranged in the optical path of the object light 4 of the spherical wave diverging from the objective lens 11, and the object light 4 transmitted through the plane diffraction grating 18 and its The hologram 15 is created by exposing the exposure surface 15a with the reference light 5 diffracted by the plane diffraction grating 18.
【0025】このように平面回折格子18を物体光4の
光路中に配置することによって、急角度で平面回折格子
18に入射した参照光5を物体光4の光軸と同一方向に
回折することができる。従って、その回折格子の構造い
かんで回折角とホログラム15への入射角とを自由に設
定できるため、インライン型の光学系を設定することが
できる。また、この場合、回折格子としては、屈折率分
布型ホログラムを用いることにより、物体光4もある程
度透過し、干渉露光が可能となる。By disposing the plane diffraction grating 18 in the optical path of the object light 4 in this way, the reference light 5 incident on the plane diffraction grating 18 at a steep angle can be diffracted in the same direction as the optical axis of the object light 4. You can Therefore, since the diffraction angle and the incident angle to the hologram 15 can be freely set depending on the structure of the diffraction grating, an in-line type optical system can be set. Further, in this case, by using the gradient index hologram as the diffraction grating, the object light 4 is also transmitted to some extent, and interference exposure becomes possible.
【0026】次に、請求項3記載の発明の一実施例を図
4に基づいて説明する。なお、請求項1,2記載の発明
と同一部分についての説明は省略し、その同一部分につ
いては同一符号を用いる。Next, an embodiment of the invention described in claim 3 will be described with reference to FIG. The description of the same parts as those in the first and second aspects of the present invention is omitted, and the same parts are designated by the same reference numerals.
【0027】本実施例は、発散若しくは収束する球面波
の物体光と、平行光かゆるやかに発散若しくは収束する
参照光とを用いて二光束干渉法によりホログラムを露光
して作成するホログラム作成方法に関するものである。
この場合、図4に示すように、一定幅の光束19中に物
体光用回折格子20aと参照光用回折格子20bとが同
一基板上に形成された回折素子20を配置した。そし
て、この回折素子20の物体光用回折格子20aにより
回折された物体光4と、参照光用回折格子20bにより
回折された参照光5とに分離された2つの光を用いて露
光面15aを露光することによりホログラム15を作成
するようにした。従って、このように一枚の回折素子2
0で物体光4と参照光5との合成と整形とが可能となる
ため、スペースの省略化された簡単な構成でかつNAの
高いホログラムレンズを作成することができる。This embodiment relates to a hologram forming method in which a hologram is exposed by a two-beam interference method using object light of a spherical wave that diverges or converges and reference light that collimates or gently diverges or converges. It is a thing.
In this case, as shown in FIG. 4, the diffraction element 20 in which the object light diffraction grating 20a and the reference light diffraction grating 20b are formed on the same substrate in the light beam 19 having a constant width is arranged. Then, the exposure surface 15a is exposed by using the two lights separated into the object light 4 diffracted by the object light diffraction grating 20a of the diffractive element 20 and the reference light 5 diffracted by the reference light diffraction grating 20b. The hologram 15 was created by exposing. Therefore, in this way, one diffractive element 2
Since the object light 4 and the reference light 5 can be combined and shaped at 0, it is possible to create a hologram lens having a simple structure with a small space and a high NA.
【0028】次に、請求項4記載の発明の一実施例を図
5及び図6に基づいて説明する。なお、請求項1〜3記
載の発明と同一部分についての説明は省略し、その同一
部分については同一符号を用いる。Next, an embodiment of the invention described in claim 4 will be described with reference to FIGS. 5 and 6. The description of the same parts as those in the first to third aspects of the present invention is omitted, and the same parts are designated by the same reference numerals.
【0029】通常、ホログラムレンズは透明基板上に形
成される。このような基板を収束光、或いは、発散光が
透過する場合、収差が発生し、収差のない微小なスポッ
ト径は実現することができない。また、露光波長と再生
波長とが異なると、NAが高いため従来の方法では完全
に収差を除去することは難しい。このようなことから、
露光波長と再生波長とを等波長とするのがよいが、それ
でも平行平板による収差を除去することはできない。Usually, the hologram lens is formed on a transparent substrate. When convergent light or divergent light is transmitted through such a substrate, aberration occurs and it is impossible to realize a small spot diameter without aberration. Further, if the exposure wavelength and the reproduction wavelength are different, it is difficult to completely remove the aberration by the conventional method because the NA is high. From such a thing,
It is preferable that the exposure wavelength and the reproduction wavelength are equal wavelengths, but still the aberration due to the parallel plate cannot be removed.
【0030】そこで、本実施例では、露光波長と再生波
長とが同一でかつ発散光の物体光4と、参照光5とを用
いて二光束干渉法により透明基板上に形成されたホログ
ラムを露光して作成するホログラム作成方法において、
図5(a)に示すような物体光4の収束点Pよりも露光
面側の光路中の、図5(b)に示すような再生時におけ
る再生波長の再生光21が通過するのと同じ位置に回折
素子22を配置した。そして、この回折素子22を透過
した露光波長の物体光4と参照光5とを用いて露光面1
5aに露光することによりホログラムレンズ23を作成
することができる。このホログラムレンズ23は、平行
平板型の透明なホログラム基板24と、ホログラム材料
9とから構成されている。Therefore, in this embodiment, the hologram formed on the transparent substrate is exposed by the two-beam interference method using the object light 4 having the same exposure wavelength and reproduction wavelength and diverging light and the reference light 5. In the hologram creation method created by
It is the same as the reproduction light 21 having the reproduction wavelength at the time of reproduction shown in FIG. 5B passing through the optical path on the exposure surface side of the convergence point P of the object light 4 as shown in FIG. 5A. The diffractive element 22 was arranged at the position. Then, using the object light 4 having the exposure wavelength and the reference light 5 which have passed through the diffraction element 22, the exposure surface 1
The hologram lens 23 can be created by exposing the hologram lens 5a. This hologram lens 23 is composed of a parallel plate type transparent hologram substrate 24 and a hologram material 9.
【0031】この場合、作成されたホログラムレンズ2
3は、屈折率と厚さとを掛けた値が露光時の場合と同じ
であればよい。例えば、図5(b)の再生時のホログラ
ムレンズ23の屈折率をn、厚さをdとし、図5(a)
の露光時のホログラムレンズ23の屈折率をn1 、厚さ
をd1 とすると、n×d=n1×d1となる平行平板を使
用する。従って、このように露光波長と再生波長と同じ
場合、再生時に光が通過する平行平板型のホログラムレ
ンズ23と同じ光学素子を物体光4の収束点Pより露光
面側に挿入して露光することによって、再生時の収差を
相殺することができ、これにより高性能の収差のないホ
ログラム素子を作成できる。In this case, the hologram lens 2 created
The value of 3 may be the same as the value at the time of exposure when the value obtained by multiplying the refractive index and the thickness. For example, assuming that the refractive index of the hologram lens 23 at the time of reproduction in FIG. 5B is n and the thickness is d, FIG.
When the hologram lens 23 has an index of refraction of n 1 and a thickness of d 1 at the time of exposure, a parallel plate of n × d = n 1 × d 1 is used. Therefore, when the exposure wavelength and the reproduction wavelength are the same, the same optical element as the parallel plate hologram lens 23 through which light passes during reproduction is inserted on the exposure surface side from the convergence point P of the object light 4 for exposure. By this, the aberration at the time of reproduction can be canceled out, and thereby a high performance aberration-free hologram element can be produced.
【0032】また、他の具体例を図6に基づいて説明す
る。図5(b)に示したような再生時に再生光21が通
過する光学素子としては何も透明な平行平板型の素子と
は限らず、いろいろな形状の素子に光を通過させる場合
がある。例えば、図6(b)に示すようなプリズム状の
透明なホログラム基板25を用いて構成した場合、再生
時と同じ物体光4側の位置に挿入して露光することによ
り、収差のないホログラムレンズ23を露光することが
できる。従って、このように物体光4に発散光を用いて
ホログラムレンズ23を作成し、その物体光4の収束点
Pの露光面側に、再生時に通過する光学素子と同じ素子
を予め露光時に設置して用いることにより、実際の使用
時に収差のないホログラムレンズ23を作成することが
できる。Another specific example will be described with reference to FIG. The optical element through which the reproduction light 21 passes at the time of reproduction as shown in FIG. 5B is not limited to a transparent parallel plate type element, and light may be passed through elements having various shapes. For example, when the prism-shaped transparent hologram substrate 25 as shown in FIG. 6B is used, the hologram lens having no aberration is obtained by inserting and exposing the same position on the object light 4 side as during reproduction. 23 can be exposed. Therefore, the hologram lens 23 is created by using the divergent light for the object light 4 in this way, and the same element as the optical element that passes through at the time of reproduction is previously installed at the exposure surface on the exposure surface side of the convergence point P of the object light 4. The hologram lens 23 having no aberration can be formed by using the hologram lens 23 in actual use.
【0033】[0033]
【発明の効果】請求項1記載の発明は、可干渉距離の短
い物体光と参照光とを用いて二光束干渉法によりホログ
ラムを露光して作成するホログラム作成方法において、
光が垂直に入射する位置又は光の回折角とホログラムへ
の入射角とが非等角な位置の前記物体光若しくは前記参
照光の少なくとも一方の光路中に回折格子を配置し、こ
の回折格子を透過し光路長が共にほぼ等しく設定された
前記物体光と前記参照光とを用いて露光面に露光するこ
とによって前記ホログラムを作成するようにしたので、
その格子の形状によって入射角と回折角とを自由に設定
することができ、これにより露光面で参照光と物体光の
光路長を等しくすることができ、可干渉距離の短いレー
ザでも広い面積のホログラムを露光により作成すること
ができるものである。According to the first aspect of the present invention, there is provided a hologram producing method of exposing a hologram by a two-beam interference method using an object light having a short coherence length and a reference light,
A diffraction grating is arranged in the optical path of at least one of the object light or the reference light at a position where the light is vertically incident or at a position where the diffraction angle of the light and the incident angle to the hologram are non-equal. Since the hologram is created by exposing the exposure surface using the object light and the reference light that are both transmitted and the optical path lengths are substantially equal to each other,
The angle of incidence and the angle of diffraction can be set freely by the shape of the grating, which makes it possible to equalize the optical path lengths of the reference light and the object light on the exposure surface, and even for a laser with a short coherence length A hologram can be created by exposure.
【0034】請求項2記載の発明は、発散若しくは収束
する球面波の物体光と、平行光かゆるやかに発散若しく
は収束する参照光とを用いて二光束干渉法によりホログ
ラムを露光して作成するホログラム作成方法において、
前記物体光の球面波中に平面回折格子を配置し、この平
面回折格子を透過した前記物体光とその平面回折格子に
より回折された参照光とを用いて露光面に露光すること
により前記ホログラムを作成するようにしたので、平面
回折格子の格子の入射角と回折角とを非等角に設定し、
しかも、その平面回折格子はハーフミラーのような等価
性を有しているため、インライン型の光学系を設定し干
渉露光を行うことができるものである。According to a second aspect of the present invention, a hologram is formed by exposing a hologram by a two-beam interferometry method using a diverging or converging spherical wave object light and a parallel light or a gently diverging or converging reference light. In the creation method,
A plane diffraction grating is arranged in the spherical wave of the object light, and the hologram is formed by exposing the exposure surface using the object light transmitted through the plane diffraction grating and the reference light diffracted by the plane diffraction grating. Since it was created, the incident angle and the diffraction angle of the plane diffraction grating are set to be non-equal,
Moreover, since the plane diffraction grating has an equivalent property like a half mirror, it is possible to set an in-line type optical system and perform interference exposure.
【0035】請求項3記載の発明は、発散若しくは収束
する球面波の物体光と、平行光かゆるやかに発散若しく
は収束する参照光とを用いて二光束干渉法によりホログ
ラムを露光して作成するホログラム作成方法において、
一定幅の光束中に物体光用回折格子と参照光用回折格子
とが同一基板上に形成された回折素子を配置し、この回
折素子の前記物体光用回折格子により回折された物体光
と前記参照光用回折格子により回折された参照光とを用
いて露光面に露光することにより前記ホログラムを作成
するようにしたので、一枚の回折素子で物体光と参照光
との合成と整形とを行うことができ、これにより簡単な
スペースをとらず高いNAのホログラムレンズを作成す
ることができるものである。According to a third aspect of the present invention, a hologram is formed by exposing a hologram by a two-beam interference method using a diverging or converging spherical wave object light and a parallel light or a diverging or converging reference light. In the creation method,
A diffraction element in which a diffraction grating for object light and a diffraction grating for reference light are formed on the same substrate in a light flux having a constant width is arranged, and the object light diffracted by the diffraction grating for object light of this diffraction element and the Since the hologram is created by exposing the exposure surface using the reference light diffracted by the reference light diffraction grating, it is possible to combine and shape the object light and the reference light with one diffractive element. This makes it possible to produce a hologram lens having a high NA without taking up a simple space.
【0036】請求項4記載の発明は、露光波長と再生波
長とが同一でかつ発散光の物体光と、参照光とを用いて
二光束干渉法により透明基板上に形成されたホログラム
を露光して作成するホログラム作成方法において、前記
物体光の収束点よりも露光面側の光路中の再生時におけ
る前記再生波長の光が通過するのと同じ位置に回折素子
を配置し、この回折素子を透過した前記露光波長の物体
光と前記参照光とを用いて露光面に露光することにより
前記ホログラムを作成するようにしたので、露光波長と
再生波長とが同じ場合、再生時に光が通過する物体と同
じものを物体光の収束点より露光面側に挿入して露光す
ることにより、再生時の収差を相殺することができ、こ
れにより高性能の収差のないホログラム素子を露光する
ことができるものである。According to a fourth aspect of the invention, a hologram formed on a transparent substrate is exposed by a two-beam interferometry method using an object light having the same exposure wavelength and a reproduction wavelength and diverging light and a reference light. In the hologram creating method, the diffraction element is arranged at the same position as the light having the reproduction wavelength at the time of reproduction in the optical path on the exposure surface side of the convergence point of the object light and transmitted through the diffraction element. Since the hologram is created by exposing the exposure surface with the object light having the exposure wavelength and the reference light, when the exposure wavelength and the reproduction wavelength are the same, an object through which light passes during reproduction is used. By inserting the same object on the exposure surface side from the convergence point of the object light and exposing it, it is possible to cancel the aberration at the time of reproduction, and thereby it is possible to expose a high-performance aberration-free hologram element. A.
【図1】請求項1記載の発明の一実施例であるホログラ
ム作成方法を示す光路図である。FIG. 1 is an optical path diagram showing a hologram producing method according to an embodiment of the present invention.
【図2】請求項1記載の発明の他の実施例であるホログ
ラム作成方法を示す光路図である。FIG. 2 is an optical path diagram showing a hologram creating method which is another embodiment of the invention according to claim 1;
【図3】請求項2記載の発明の一実施例であるホログラ
ム作成方法を示す光路図である。FIG. 3 is an optical path diagram showing a hologram creating method which is an embodiment of the invention described in claim 2.
【図4】請求項3記載の発明の一実施例であるホログラ
ム作成方法を示す光路図である。FIG. 4 is an optical path diagram showing a hologram producing method which is an embodiment of the invention described in claim 3;
【図5】(a)は請求項4記載の発明の一実施例である
ホログラム作成方法を示す光路図、(b)はその再生時
の様子を示す光路図である。5A is an optical path diagram showing a hologram forming method according to an embodiment of the invention described in claim 4, and FIG. 5B is an optical path diagram showing a state of reproduction thereof.
【図6】(a)は請求項4記載の発明の他の実施例であ
るホログラム作成方法を示す光路図、(b)はその再生
時の様子を示す光路図である。6A is an optical path diagram showing a hologram producing method according to another embodiment of the invention described in claim 4, and FIG. 6B is an optical path diagram showing a state at the time of reproduction thereof.
【図7】再生時に収差が発生する場合の様子を示す光路
図である。FIG. 7 is an optical path diagram showing a state where aberration occurs during reproduction.
【図8】凸レンズを用いた収差の補正方法を示す光路図
である。FIG. 8 is an optical path diagram showing a method of correcting aberration using a convex lens.
【図9】平行平板を用いた収差の補正方法を示す光路図
である。FIG. 9 is an optical path diagram showing a method of correcting aberration using a parallel plate.
【図10】可干渉距離の短い気体レーザを用いて露光を
行う場合の様子を示す光路図である。FIG. 10 is an optical path diagram showing a state of performing exposure using a gas laser having a short coherence length.
【図11】NAの大きなホログラムレンズを露光する場
合の様子を示す光路図である。FIG. 11 is an optical path diagram showing how a hologram lens having a large NA is exposed.
4 物体光 5 参照光 14a,14b 回折格子 15 ホログラム 15a 露光面 17 回折格子 18 平面回折格子 20 回折素子 20a 物体光用回折格子 20b 参照光用回折格子 22 回折素子 D 可干渉距離 L 光路長 4 Object Light 5 Reference Lights 14a, 14b Diffraction Grating 15 Hologram 15a Exposure Surface 17 Diffraction Grating 18 Planar Diffraction Grating 20 Diffraction Element 20a Object Light Diffraction Grating 20b Reference Light Diffraction Grating 22 Diffractive Coefficient L Optical Path Length
Claims (4)
いて二光束干渉法によりホログラムを露光して作成する
ホログラム作成方法において、光が垂直に入射する位置
又は光の回折角とホログラムへの入射角とが非等角な位
置の前記物体光若しくは前記参照光の少なくとも一方の
光路中に回折格子を配置し、この回折格子を透過し光路
長が共にほぼ等しく設定された前記物体光と前記参照光
とを用いて露光面に露光することにより前記ホログラム
を作成するようにしたことを特徴とするホログラム作成
方法。1. A hologram producing method for producing a hologram by exposing a hologram by a two-beam interference method using an object light and a reference light having a short coherence length, in a position where light is vertically incident or a diffraction angle of the light and the hologram. A diffraction grating is arranged in the optical path of at least one of the object light or the reference light whose angle of incidence to the object is not equiangular, and the object light is transmitted through this diffraction grating and the optical path lengths are set to be substantially equal. And a reference beam for exposing the exposure surface to create the hologram.
と、平行光或いはゆるやかに発散若しくは収束する参照
光とを用いて二光束干渉法によりホログラムを露光して
作成するホログラム作成方法において、前記物体光の球
面波中に平面回折格子を配置し、この平面回折格子を透
過した前記物体光とその平面回折格子により回折された
参照光とを用いて露光面に露光することにより前記ホロ
グラムを作成するようにしたことを特徴とするホログラ
ム作成方法。2. A hologram producing method for producing a hologram by exposing a hologram by a two-beam interference method using a diverging or converging spherical wave object light and a parallel light or a slowly diverging or converging reference light. A hologram is created by arranging a plane diffraction grating in a spherical wave of light and exposing the exposure surface with the object light transmitted through the plane diffraction grating and the reference light diffracted by the plane diffraction grating. A method for producing a hologram characterized by the above.
と、平行光或いはゆるやかに発散若しくは収束する参照
光とを用いて二光束干渉法によりホログラムを露光して
作成するホログラム作成方法において、一定幅の光束中
に物体光用回折格子と参照光用回折格子とが同一基板上
に形成された回折素子を配置し、この回折素子の前記物
体光用回折格子により回折された物体光と前記参照光用
回折格子により回折された参照光とを用いて露光面に露
光することにより前記ホログラムを作成するようにした
ことを特徴とするホログラム作成方法。3. A hologram creating method for exposing a hologram by a two-beam interference method using a diverging or converging spherical wave object light and a parallel light or a slowly diverging or converging reference light. A diffraction element having an object light diffraction grating and a reference light diffraction grating formed on the same substrate is disposed in the light flux of, and the object light and the reference light diffracted by the object light diffraction grating of the diffraction element A hologram producing method, characterized in that the hologram is produced by exposing the exposure surface with the reference light diffracted by the use diffraction grating.
光の物体光と、参照光とを用いて二光束干渉法により透
明基板上に形成されたホログラムを露光して作成するホ
ログラム作成方法において、前記物体光の収束点よりも
露光面側の光路中の再生時における前記再生波長の光が
通過するのと同じ位置に回折素子を配置し、この回折素
子を透過した前記露光波長の物体光と前記参照光とを用
いて露光面に露光することにより前記ホログラムを作成
するようにしたことを特徴とするホログラム作成方法。4. A hologram production method for producing a hologram formed by exposing a hologram formed on a transparent substrate by a two-beam interference method using an object light having an exposure wavelength and a reproduction wavelength which are the same and diverging light, and a reference light. In, the diffraction element is arranged at the same position as the light of the reproduction wavelength at the time of reproduction in the optical path on the exposure surface side of the convergence point of the object light, and the object of the exposure wavelength transmitted through the diffraction element. A hologram creating method, characterized in that the hologram is created by exposing the exposure surface with light and the reference light.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4980493A JPH06282212A (en) | 1993-01-26 | 1993-03-11 | Hologram preparation method |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5-10390 | 1993-01-26 | ||
JP1039093 | 1993-01-26 | ||
JP4980493A JPH06282212A (en) | 1993-01-26 | 1993-03-11 | Hologram preparation method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06282212A true JPH06282212A (en) | 1994-10-07 |
Family
ID=26345652
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4980493A Pending JPH06282212A (en) | 1993-01-26 | 1993-03-11 | Hologram preparation method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06282212A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08179680A (en) * | 1994-08-31 | 1996-07-12 | Hughes Aircraft Co | Holographic exposure system |
JP2007041436A (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Fujitsu Ltd | Hologram recording apparatus |
KR20210029437A (en) * | 2019-09-06 | 2021-03-16 | 주식회사 이솔 | High Performance Interference Patterning Device Using Higher Harmonic Wave Source |
-
1993
- 1993-03-11 JP JP4980493A patent/JPH06282212A/en active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08179680A (en) * | 1994-08-31 | 1996-07-12 | Hughes Aircraft Co | Holographic exposure system |
JP2007041436A (en) * | 2005-08-05 | 2007-02-15 | Fujitsu Ltd | Hologram recording apparatus |
KR20210029437A (en) * | 2019-09-06 | 2021-03-16 | 주식회사 이솔 | High Performance Interference Patterning Device Using Higher Harmonic Wave Source |
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