JPS60122981A - Preparation of hologram - Google Patents

Preparation of hologram

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JPS60122981A
JPS60122981A JP22983683A JP22983683A JPS60122981A JP S60122981 A JPS60122981 A JP S60122981A JP 22983683 A JP22983683 A JP 22983683A JP 22983683 A JP22983683 A JP 22983683A JP S60122981 A JPS60122981 A JP S60122981A
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hologram
light
wave
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light beam
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桑山 哲郎
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    • 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

Abstract

PURPOSE:To prepare a hologram having no injurious ghost image by providing a mask for cutting off other light than an object light or a reference light from two holograms, with regard to a preparation of the hologram which uses reproduced lights of two holograms as the object light and the reference light. CONSTITUTION:Parallel laser luminous fluxes 38, 40 are made incident on a reference wave use hologram 42 and an object wave use hologram 43 formed on a base body 37, respectively, becom a reference wave luminous flux 33 and an object wave luminous flux 34, are emitted through masks 39, 41 provided on the base plate 37, made incident to a hologram sensitized material 32 on a base plate 28 through a mask 35 provided on the base plate 28, a formed interference fringe is recorded, and a hologram is prepared. Since the mask 35 is provided, unnecessary transmitting luminous fluxes 39, 41 and higher order diffracted luminous fluxes 50, 51 generated from the hologams 42, 43 are cut off, therefore, a hologram having no injurious ghost image is obtained.

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シ、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 more 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]

ホセグラフィ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シ、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、デ・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。
A hologram lens can be obtained by creating a hologram of a point light source using the hosography technique. Hologram lenses have the advantage of being flat, thin film lenses with a thickness of several microns, and the ability to mass-produce a large number of lenses on the same flat plate using the step-de-and-repeat method. .

このため、たとえば光デイスク装置の光ヘッドの集光レ
ンズや半導体レーデ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ョンレンズ−のレーザ光を利用する
光学系における光学素子としテ°ホログラムレンズを利
用することが提案されている。
For this reason, a hologram lens is used as an optical element in an optical system that uses laser light, such as a condenser lens in an optical head of an optical disk device or a collimation lens for converting a diverging light beam from a semiconductor radar into a parallel light beam. It is proposed to do so.

光デイスク装置の光ヘツド部の光学系は、ディスク基板
である通常厚さ1.1 m程度のグラスチック板の裏面
に記録された信号を該ディスク基板を通して読取る様に
ディ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ィスクのゆれによル衝突
を生じない様にディスク基板と1瓢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 focuses the signals recorded on the back side of the disk substrate, a glass plate that is usually about 1.1 m thick, on the front side of the disk substrate so that the signals are read through the disk substrate. A light hologram lens is arranged. The hologram lens is placed with an air gap of about one gourd from the disk substrate to prevent collisions due to disk shaking, and a cover glass or protective layer of an appropriate thickness is provided to prevent dust from adhering. I am forced to do it.

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金透過し
反射鏡4で反射され、顕微鏡対物レンズ15に工如ピン
ホール16に集光され、該ピンホール16を透過した光
はコリメーションレンズ17を透過して平行光束18と
な夛、平行平板9を透過してホログラム基板lo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
によシ反射され顕微鏡対物レンズ7によj)ヒンyh−
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となシ、平行平板9を透過してホログラム感材1
1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にょシ球面収差をもった発散光束となり、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ょ如ホログラムレ
ンズが得られる。
FIG. 1 shows an optical system for producing a hologram lens used in this □-like 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, and is condensed into a pinhole 16 by a microscope objective lens 15. The transmitted light passes through the collimation lens 17, becomes a parallel light beam 18, passes through the parallel plate 9, and enters the hologram sensitive material 11 coated on the hologram substrate lo. 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.
It is reflected by the microscope objective lens 7.
The light that is focused on the pinhole 8 and transmitted through the pinhole 8 becomes a diverging light beam 12, which is transmitted through the parallel plate 9 and then passed through the hologram sensitive material 1.
1. This is object light. The object beam 12 becomes a divergent beam with spherical aberration on the parallel plate 9, and this and the reference beam form interference fringes at the position of the hologram sensitive material 11, and this interference fringe is recorded on the hologram sensitive material 11. - By developing this, a hologram lens can be obtained.

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−角層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。
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 in the same corner layer as the parallel light beam 18 but in the opposite direction.

ホログラム11によシ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った収束光束となり、これがカ
バーfラスとディ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ットが生
ずる。
The light diffracted by the hologram 11 becomes a convergent light beam with the spherical aberration given to the object beam at the time of fabrication, and after passing through the cover f lath and the disk substrate, it reaches the position corresponding to the pinhole 8 at the time of fabrication of the hologram. A light spot appears.

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1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はぼ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 type phase hologram is fabricated using dichromate gelatin 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. Become.

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
レーデを用いるのが好ましい。この様な半導体V−デの
発振波長域は通常近赤外域から赤外域にかけて(0゜7
8μm以上)である。従りて、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0.78μ
m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。
By the way, as a light source in an optical system using a hologram, it is preferable to use a semiconductor radar, which is small, lightweight, and does not require a special modulator. The oscillation wavelength range of such a semiconductor V-de is usually from the near-infrared region to the infrared region (0°7
8 μm or more). Therefore, when manufacturing a hologram lens as described above and reproducing an image using this semiconductor laser, the hologram sensitive material should be 0.78 μm.
It is necessary to use one that has effective sensitivity above m.

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チ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Kも限度がある。
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 several orders of magnitude. Furthermore, although the diffraction efficiency can be improved to some extent by bleaching it, this method also has a limit.

従って、回折効率の向上をはかるK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、ラテンが
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の緑色光までであシ、特殊
な色素増感を行っても()、6μmの赤色光まで感度を
持たせ得るKすぎない。
Therefore, it is necessary to adopt a volume type phase hologram for K in order to improve the diffraction efficiency. Typical sensitive materials used to make holograms like this are heavy chromium, mucinase, and latin. However, the effective sensitivity range of this sensitive material is limited to a maximum of 0.55 .mu.m green light as it is, and even if special dye sensitization is carried out (2009), it is not so high that it can be made sensitive to 6 .mu.m red light.

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。
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i厘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、それよシ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シ
、従って場合によっ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多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。この様な光学系の1つと
して計算機ホログラム(CGH)を用いた光学系が例示
できる。
For this reason, a semiconductor laser cannot be used when producing a body 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 the time of use, so the image cannot be formed without aberration, so in some cases, aberration correction may be necessary. It becomes necessary. When creating a hologram by adding aberrations to the light flux in advance, taking into account aberrations that often occur due to differences in the wavelength of light during use,
It is necessary to create a reference wave and an object wave using independent optical systems and arrange them in a predetermined space. An example of such an optical system is an optical system using a computer generated hologram (CGH).

第2図はホログラム作製光学系中にCGHを用いた具体
例を示す図である。図において、入射光束101は基板
108上の参照波用CGH1,09に入射し、θ次透過
光束102.1次回折光束33及び高次回折光束103
を生ぜしめる。1次回折光束33が参照波である。一方
、入射光束104は同様に基板111上の物体波用CG
H112に入射し、0次透過光束105.1次回折光束
34及び高次回折光束106を生ぜしめる。1次回折光
束34が物体波である。参照波光束33及び物体波光束
34はいづれもホログラム基板28上のホログラム感材
32に入射し、ここに干渉縞を形成し、この干渉縞がホ
ログラム感材32に記録される。
FIG. 2 is a diagram showing a specific example of using CGH in a hologram production optical system. In the figure, an incident light flux 101 enters a reference wave CGH 1,09 on a substrate 108, a θ-order transmitted light flux 102, a first-order diffraction light flux 33, and a higher-order diffraction light flux 103.
give rise to The first-order diffracted light beam 33 is a reference wave. On the other hand, the incident light beam 104 is similarly applied to the object wave CG on the substrate 111.
The light beam enters H112 and produces a zero-order transmitted light beam 105, a first-order diffraction light beam 34, and a higher-order diffraction light beam 106. The first-order diffracted light beam 34 is an object wave. Both the reference wave light beam 33 and the object wave light beam 34 enter the hologram sensitive material 32 on the hologram substrate 28 and form interference fringes there, and these interference fringes are recorded on the hologram sensitive material 32.

図において、107及び110はそれぞれ入射光束10
1及び104を参照波用CGH109及び物体波用CG
H112の適正な部分のみに入射させるためのマスクで
ある。また、113はホログラム感材32の適正な部分
にのみCGHからの回折光を入射させるためのマスクで
ある。この図の光学系においては、0次透過光102及
び105はマスク113により遮光されてホログラム感
材32には到達することがない。しかし、高次回折光束
103及び106はホログラム感拐32に入射し、作製
ホログラムに有害なゴースト像が記録される。
In the figure, 107 and 110 are respectively the incident light beams 10
1 and 104 as reference wave CGH109 and object wave CG
This is a mask to allow the light to enter only the appropriate portion of H112. Further, 113 is a mask for allowing the diffracted light from the CGH to enter only a proper portion of the hologram sensitive material 32. In the optical system shown in this figure, the zero-order transmitted lights 102 and 105 are blocked by the mask 113 and do not reach the hologram sensitive material 32. However, the high-order diffracted light beams 103 and 106 enter the hologram capture 32, and a harmful ghost image is recorded in the fabricated hologram.

更に、第111Jの如きホログラム作製光学系において
れ、ホログラム感材11の直前に平行平板9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110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
れらのデ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。
Further, in a hologram production optical system such as No. 111J, a parallel plate 9-stroke image is generated immediately in front of the hologram sensitive material 11. That is, a part of the object wave beam 12 is reflected by the second surface of the parallel plate 9 and then the first surface, and a part of the object wave beam 12 is reflected by the surface of the hologram sensitive material 110 and then by the first surface of the parallel plate 9. The light beam 13' reflected by the surface 2 is incident on the hologram sensitive material 11, and a harmful ghost image is recorded. These dust images are reproduced when the hologram lens is used, resulting in the generation of unnecessary ghost light and a decrease in diffraction efficiency.

〔本発明の目的〕[Object of the present invention]

本発明は、以上の如き従来技術に鑑み、有害なゴースト
像のないホログラムを作製することを目的とする。
In view of the above-mentioned conventional techniques, the present invention aims to produce a hologram without harmful ghost images.

以上の如き目的は、ホログラム作製光学系の適宜の位置
に非透光性のマスクを配置することによシ達成される。
The above objects can be achieved by placing a non-light-transmitting mask at an appropriate position in the hologram production optical system.

〔本発明の実施例〕[Example of the present invention]

本発明の内容説明に先立ち、第3図(a)及び(b)に
よりブラッ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ッ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. 3(a) and (b). It will be explained that it is possible to create a hologram that can satisfy the Bragg condition for the wavelength of light used.

第3図(a)にホログラム11の使用時の波長λ1での
ブラッグ回折を示す。図において、ピッチdlの干渉縞
20に角度φ1で入射した光線21はブラッグ条件を満
足しているときには回折の結果干渉縞に対し角度φ!で
射出する光線21′となる。この場合の関係は波長λ!
でのホログラム感材の屈折率をN1とすると、 2dlslnφ1 =λs / N 1−−−− (1
)で表わされる。
FIG. 3(a) shows Bragg diffraction at wavelength λ1 when the hologram 11 is used. In the figure, when a light ray 21 that is incident on an interference fringe 20 with a pitch dl at an angle φ1 satisfies the Bragg condition, it is diffracted and forms an angle φ! with respect to the interference fringe 20. The light ray 21' is emitted at this point. In this case, the relationship is wavelength λ!
If the refractive index of the hologram sensitive material at
).

(1)式f:満足する干渉縞を使用時の波長のλl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k N sとすると、 2d*sfnφ2=λ!/N冨 ・・・・・・・・・・
・・・・・(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) K示す。尚、ここで作
製時の干渉縞のピッチを使用時のdlとは異匁る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
ためであシ、従りて第3図(b)によシ作製されたホロ
グラムは現像後筒3図(8)に示される様に干渉縞のビ
、テがdl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22及び2
2′ヲ入射すれば使用時にブラッ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dl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dl=d2とすれば、(1)式及び(
2)式よシ、φ冨はS石φ鵞=((λz/Ns)/(λ
s/Nt))mφt −・(3)を満たす様に定められ
る。まだ、1廊φ21く1であるから、μ;(λ2/N
*)/(λ1/ N i )として1μ・廊φ11く1
 を満足する必要がある。
(1) Equation f: To create a satisfying interference fringe using light with a wavelength λ2, which is different from the wavelength λl when used, the wavelength λ2
If the refractive index of the hologram sensitive material is k N s, then 2d*sfnφ2=λ! /N Tomi・・・・・・・・・
...The light may be incident at an angle φ2 that satisfies (2). The situation is shown in Fig. 3(b). The pitch of the interference fringes during fabrication was set to d2, which is different from dl during use, in order to take into account changes in the size of the sensitive material during hologram development. ) After development, the hologram produced by the above method has interference fringes with V and T of dl as shown in Figure 3 (8). As shown in FIG. 3(b), light rays 22 and 2 from two directions at an angle φ2 to form interference fringes 20 are
If 2' is incident, a hologram with interference fringes satisfying the Bragg condition can be obtained during use. There is a specific relationship between dl and d2 in equations (1) and (2), but if we set dl=d2 here for simplicity, then equations (1) and (
2) According to the formula, φtooth is S stone φ=((λz/Ns)/(λ
s/Nt))mφt−・(3) is determined. Since 1st gallery is still φ21×1, μ;(λ2/N
*)/(λ1/N i ) as 1 μ・Rang φ11 × 1
need to be satisfied.

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っても、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シ、使用時に各点に
おいてブラッグ条件を満足し且つ所定の方向に回折光を
生せ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 light beams are incident on each point of the hologram sensitive material from appropriate directions when producing the hologram. In particular, 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λ凰の平行光束26がホログラム基板28に
入射しホログラム29で略100チ回折され、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となってディスク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 of λ0 enters a hologram substrate 28, is diffracted by approximately 100 degrees by a hologram 29, passes through a cover glass or protective film 30, is emitted into the air, becomes a convergent light beam 27, and is directed to a disk 31. The light is focused on the back surface 31' of.

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
2重の参照波光束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ってホログラム
使用時に第4図の如き回折によシ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、レンズ系を用いる方法
又は計算機ホログラム(CGH)を用いる方法、更には
これら2つを組合せた方法等がある。
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 double wavelengths are made incident on a hologram sensitive material 32. Here, the reference wave beam 33 and the object wave beam 34 are 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. Methods for producing such a light beam include a method using a lens system, a method using a computer generated hologram (CGH), and a method combining these two.

以下、CGHKよる方法全説明する。The entire method using CGHK will be explained below.

従来CGHを作製するにはX−Yプロッターによる拡大
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シ込み、特に高N
Aのホログラムでは十分満足すべき性能をもったCGH
が得られなかった。
Conventionally, in order to produce a CGH, an enlarged hologram is produced using an X-Y plotter, and the hologram is optically reduced and exposed. However, with this method, errors such as errors in the optical system and its arrangement are introduced into the reduction process, especially when the N is high.
CGH with sufficiently satisfactory performance in hologram A
was not obtained.

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)法によシ微細加工を行うことが可能
となった。このEB露光法を用いればホログラム感材に
微細・!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
IK光CGH用の感材としては、Iリーメチルメタクリ
レー) (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 )等があシ、サブミクロンll中のグ
レーティングを作製スルコとができる。
However, in recent years, with improvements in semiconductor integrated circuit manufacturing technology, it has become possible to perform fine processing using electron beam exposure (EB exposure). If you use this EB exposure method, you can create fine details on hologram sensitive materials! Since turns can be formed and reduction using an optical system is not necessary, a high-performance CGH can be obtained. EB
Sensitive materials for IK optical CGH include I-methyl methacrylate (P-MMA), poly-t-butyl methacrylate (P-BMA), and poly-methacrylic anhydride (P-MMA).
P-MA・AN) etc. can be used to fabricate submicron gratings.

この様なCGH’を用いることによシ目的とする光束を
得ることができる。この様なCGHi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。
By using such a CGH', a desired luminous flux can be obtained. An example of such a hologram production optical system using CGHi is shown in FIG.

図において、38及び40はレーデ光源からの光束ヲビ
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
部であシ、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シ出して示したもので
あシ、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4
3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となシ、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となシ
、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だめのマスクである
。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3
7に設けられたマスクであシ、従って不要な光はホログ
ラム感材32には達することがない。
In the figure, numerals 38 and 40 are parts of the light beams from a Radhe light source that are made into parallel light beams using a beam expander, etc., and are incident on holograms 42 and 43 formed on a substrate 37, respectively. These two parallel light beams 38 and 40 are shown as a part of one parallel light beam.The parallel light beam 38 represents the light beam incident on the reference wave hologram 42, and the parallel light beam 40 represents the object wave. hologram 4
represents the luminous flux incident on 3. A portion of the light beam incident on the reference wave hologram 42 becomes a transmitted light beam 39, and a portion 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 that allows the light beam to enter only a predetermined portion of the hologram 36 or the hologram sensitive material 32. Further, 35' is a substrate 3 for blocking unnecessary transmitted light beams 39 and 41 and higher-order diffraction 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ッチやその方向は格子
方程式によっ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2軸
をとシ、入射光束及び射出光束の方向余弦をそれぞれ(
1K + ml a nl )及び(t2 + m2 
* 12 )とし、格子のy方向及び2方向のピッチを
それぞれPy及びP3とすると、以下の関係が成立する
The required hologram grating pitch and its direction can be determined by a grating equation. The coordinate axes are the X axis in the direction perpendicular to the hologram surface, the y axis in the in-plane direction, and the direction cosines of the incident and exit light beams (
1K + ml a nl ) and (t2 + m2
*12) and the pitches of the grating in the y direction and two directions are Py and P3, respectively, then the following relationship holds true.

Py=λe/(町−町) ・・・・・・・・・・・・・
・・(4)Pz=λc/(n鵞−れ1) ・・・・・・
・・・・・・・・・(5)ここで、λ。はレーザ光の波
長である。(4)式及び(5)式によシボログラム上の
各点における格子ピッチカ定まる。この格子ピッチはホ
ログラ・ム上の任意の点について算出可能であシ、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。
Py=λe/(Town - Town) ・・・・・・・・・・・・・・・
・・・(4) Pz=λc/(n鵞-re1) ・・・・・・
・・・・・・・・・(5) Here, λ. is the wavelength of the laser beam. The lattice pitch at each point on the cibologram is determined by equations (4) and (5). This grating 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 f x軸方向から観察した様子を示す。
FIG. 7 shows the hologram 36 f used in the optical system of FIG. 6 observed from the x-axis direction.

44は座僚原点であシ、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26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はブレ・−ティングのピッチ0.6〜13
0μm本数50oO本、大きさ4X4mであシ、参照波
用ホログラム42はグレーティングのピッチ1.7〜,
6μm本数5600本、大きさ12X1.4鰭であシ、
いずれもEB露光によるCGHで達成可能な数値である
Reference numeral 44 is the origin of the staff member, and 42 and 43 are a reference wave hologram and an object wave hologram, respectively. This hologram can be created with a wavelength of 0 in an optical system as shown in FIG.
.. In order to manufacture a hologram 29 that is used by making an incident parallel light beam 26 of 78 μm incident at an incident angle of 75 degrees, the wavelength of 0.488 μm is set in the manufacturing optical system as shown in FIG.
This is used when the incident light beams 38 and 40 of 2 are incident at an incident angle of 40 degrees. In this design example, the object wave hologram 43 has a bracing pitch of 0.6 to 13.
The number of 0μm lines is 50oO, the size is 4 x 4m, and the reference wave hologram 42 has a grating pitch of 1.7~,
6 μm number of 5600 fins, size 12 x 1.4 fins,
Both values are achievable with CGH using EB exposure.

上記の如き本発明の実施例によれば、マスク35′によ
fi CGHからの不要な回折光を遮光し得るので、イ
ースト像を除去できることに加えて、更に光学系の配置
の自由度が増加するという利点が得られる。即ち、高次
回折光と1次回折光とのなす角Irr、0次透過光と1
次回折光とのなす角に比例するので、不便な高次回折光
をホログラム感材に入射させないためKは0次透過光と
1次回折光とのなす角をできるだけ大きくすればよい。
According to the embodiment of the present invention as described above, unnecessary diffracted light from the fi CGH can be blocked by the mask 35', so in addition to being able to remove yeast images, the degree of freedom in arranging the optical system is further increased. You get the advantage of doing so. That is, the angle Irr between the higher-order diffracted light and the first-order diffracted light, and the angle Irr between the 0th-order transmitted light and 1
Since K is proportional to the angle between the 0th-order transmitted light and the 1st-order diffracted light, in order to prevent inconvenient higher-order diffracted light from entering the hologram sensitive material, K should be as large as possible to the angle between the 0th-order transmitted light and the 1st-order diffracted light.

しかし、このためにはCGHの格子ピッチを極めて小さ
くせねばならず、回折効率の低下やCGH作製時の描画
時間の長時間化t−まねく。そこで、上記実施例の如く
、マスク35′ヲ設けるととKよシ高次回折光を遮光す
ることができるので、CGHの格子ピッチは大きくても
よく、且つCGHの配電もかな多自由になる。
However, for this purpose, the grating pitch of the CGH must be made extremely small, which leads to a decrease in diffraction efficiency and an increase in the drawing time during CGH production. Therefore, if the mask 35' is provided as in the embodiment described above, it is possible to block higher-order diffraction light than K, so the grating pitch of the CGH may be large, and the power distribution of the CGH can be made more flexible.

CGHの格子の最小ピッチは0次透過光と1次回折光と
が最も大きな角度をなす点において生ずるのであるから
、最小ピッチを大きくするためには、たとえば第6図に
おける参照波用CGH42の下縁部における一次回折角
を小さくシ、物体波用CGH43の上縁部における一次
回折角を小さくする様な光学系を用いればよい。この様
な光学系の一例を第8図に示す。図において入射光束4
7は集光レンズ51t−用いて集束せしめられ参照波用
CGH42に入射し、その0次透過光束48がマスク3
5′の面上に集光して遮光され、1次回折光束33のみ
が参照光としてホログラム感材32に入射する。同様に
して、入射光束49は集光レンズ52を用いて集束せし
められ物体波用CGH43に入射し、七00次透過光束
50がマスク35′の面上に集光して遮光され、1次回
折光束34のみが物体光としてホログラム感材32に入
射する。これによ、9 CGH42及び43の全面にわ
たって格子ピッチ、を大きくし0次透過光と1次回折光
とのなす角を小さくしてもゴースト像が記録されること
はない。
Since the minimum pitch of the CGH grating occurs at the point where the 0th-order transmitted light and the 1st-order diffracted light make the largest angle, in order to increase the minimum pitch, for example, the lower edge of the reference wave CGH 42 in FIG. An optical system may be used that reduces the primary diffraction angle at the upper edge of the object wave CGH 43. An example of such an optical system is shown in FIG. In the figure, the incident light beam 4
7 is focused using the condensing lens 51t and enters the reference wave CGH 42, and the zero-order transmitted light beam 48 is transmitted to the mask 3.
The light is focused on the surface 5' and is blocked, and only the first-order diffracted light beam 33 enters the hologram sensitive material 32 as a reference light. Similarly, the incident light beam 49 is focused using the condensing lens 52 and enters the object wave CGH 43, and the 700th-order transmitted light beam 50 is focused on the surface of the mask 35' and blocked, and the 1st-order diffraction Only the light beam 34 enters the hologram sensitive material 32 as object light. As a result, even if the grating pitch is increased over the entire surface of the 9CGHs 42 and 43 and the angle between the 0th-order transmitted light and the 1st-order diffracted light is decreased, a ghost image will not be recorded.

この様に、本実施例によれば全面にわたシ均一で比較的
大きなピッチのCGHt−使用することができるので、
CGH作製において描画時間が短縮され作製が容易とな
る上に、CGHの回折効率が向上し且つCGH全面にお
いて回折効率が均一化するのでホログラム作製上極めて
有利である。
In this way, according to this embodiment, it is possible to use CGHt uniformly over the entire surface and with a relatively large pitch.
In CGH production, drawing time is shortened and production is facilitated, and the diffraction efficiency of the CGH is improved and the diffraction efficiency is made uniform over the entire surface of the CGH, which is extremely advantageous for hologram production.

尚、本実施例においては入射光束47と49とで別個の
集光レンズ51及び52を用いたが、2光束を単一の集
光レンズを用いてそれぞれ集光することもできる。
In this embodiment, separate condensing lenses 51 and 52 are used for the incident light beams 47 and 49, but the two light beams can also be condensed using a single condensing lens.

上記実施例においては、参照波用ホログラム及び物体波
用ホログラムを同一平面上に配置し、更に遮光用マスク
も参照波用と物体波用とを同一平面上に配置した例を示
したが、本発明においては参照波用ホログラムと物体波
用ホログラムとを態別の基板上に配設し、更に遮光用マ
スクも参照波用と物体波用とで別々に設けることができ
、更にこれらをホログラム感材面に対し斜設することも
できる。
In the above embodiment, the reference wave hologram and the object wave hologram are arranged on the same plane, and the light shielding mask for the reference wave and the object wave is also arranged on the same plane. In the invention, the hologram for the reference wave and the hologram for the object wave are disposed on different substrates, and the light-shielding masks can also be provided separately for the reference wave and the object wave, and furthermore, these can be used to create a hologram effect. It can also be installed obliquely to the material surface.

〔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、作製ホ
ログラムにゴースト像が記録されることがない。
According to the hologram manufacturing method of the present invention as described above, no ghost image is recorded on the manufactured hologram.

また、本発明方法においては、使用される参照波用ホロ
グラム及び物体波用ホログラムの設計の自由度が増加し
、更にその作製も容易になる
In addition, in the method of the present invention, the degree of freedom in designing the reference wave hologram and object wave hologram used increases, and furthermore, their production becomes easier.

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

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プラ、
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図はポロダラムレ
ンズの使用時の光学系を示す図であ)、第5図、第6図
及び第8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。 l:レーザ光源、7.15:顕微鏡対物レンズ、8.1
6:ビンホール、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
ーションレンズ、17仕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゜357:マスク、36:ホログラム、37
:基板、42:参照波用ホログラム、43:物1体波用
ホログラム、51,52:集光レンズ、107 、11
0゜113ニーrxり、108,111:基板、109
:参照波用水qグラム、112:物体波用ホロクラム。 第2図 第3図 (a) (b) 第4図
FIGS. 1 and 2 are diagrams showing a conventional hologram production optical system. Figure 3(a) shows a hologram-based light beam.
FIG. 3(b) is a diagram showing hologram production by light interference. Fig. 4 is a diagram showing the optical system when using the Polodaram lens), Figs. 5, 6, and 8 are diagrams showing the optical system during its manufacture;
This figure is a plan view of a computer-generated hologram used in the optical system of FIG. 6. l: Laser light source, 7.15: Microscope objective lens, 8.1
6: Bin hole, 9: Parallel plate, 10: Hologram substrate, 11: Hologram or hologram sensitive material, 17: Collimation lens, 17-section cylindrical lens, 28:
Hologram substrate, 29: Hologram, 32: Hologram sensitive material, 35° 357: Mask, 36: Hologram, 37
: Substrate, 42: Reference wave hologram, 43: Object one-body wave hologram, 51, 52: Condensing lens, 107, 11
0°113 knee rx, 108, 111: board, 109
: water qgram for reference wave, 112: hologram for object wave. Figure 2 Figure 3 (a) (b) Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (リ 物体光及び参照光として第1及び第2のホログラ
ムの再生光を用いるホログラムの作製法において、第1
及び第2のホログラムとホログラム感材との間にそれぞ
れ該第1及びWJ2のホログラムからの光のうち物体光
又は参照光以外の光を遮光するためのマスクを設けるこ
とを特徴とする、ホログラムの作製法。
(Li) In a method for producing a hologram using reproduction beams of the first and second holograms as an object beam and a reference beam, the first
and a mask is provided between the second hologram and the hologram sensitive material for blocking light other than the object light or the reference light among the light from the first and WJ2 holograms, respectively. Fabrication method.
JP22983683A 1983-12-07 1983-12-07 Preparation of hologram Granted JPS60122981A (en)

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