JPS62124585A

JPS62124585A - 多層ホログラム

Info

Publication number: JPS62124585A
Application number: JP26572585A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kato; 雅之加藤; Tetsuo Iimura; 飯村　哲男; Fumio Yamagishi; 文雄山岸; Hiroyuki Ikeda; 池田　弘之; Takeshi Ishizuka; 剛石塚; Yasuo Yamagishi; 康男山岸
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-11-26
Filing date: 1985-11-26
Publication date: 1987-06-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕ホログラム記録媒体にホログラムを形成した後、その表
面に保護膜を形成し、更にホログラム記録媒体を塗布し
、第２のホログラムを形成することで、同じ向きのホロ
グラムを密着して作成可能とする。

〔産業上の利用分野〕

レーザディスク装置において、情報を光学的に読取る場
合に、光ピツクアップ用のレンズを高速移動させて読取
りが行なわれる。したがってレンズとしては、アクセス
時間を短縮したり、小型化するために、小型軽量である
ことが必要である。

このような要求に応え、かつ低価格化を図るために、従
来のレンズ等の代わりにホログラムを用いることが研究
されている。本発明は、このようなホログラムレンズに
おいて、ホログラムが複数の層構造になっている多層ホ
ログラムに関する。

〔従来の技術〕

第５図は従来の光学レンズを例示する側面図である。（
ａ）は１個のレンズ１を使用した単レンズ式であるが、
このようなレンズは屈折によって波面変換を行うため、
光線を大きく曲げる場合には、レンズの肉厚ｄを大きく
取らねばならず、重量的・体積的に不利である。重量的
な問題は、プラスチック単レンズの登場でいくぶん改善
されたが、肉厚の問題は原理的に限界にきている。

また収差補正のため、（ｂ）のように多数のレンズ２・
・・を組み合わた群レンズ構造にすると、占有スペース
や重量は、更に増大する。

そこで、光の回折効果を利用した軽量・小型のホログラ
ムレンズの研究がなされているが、従来の光学レンズと
同じインライン型のレンズをホログラムで実現する場合
には以下のような問題点がある。第６図は、１枚のホロ
グラム３でインライン型のレンズを実現したものであり
、４は基板、５は保護用のカバーグラスである。このよ
うに単にインライン型のホログラムレンズを形成しただ
けでは、光軸６付近の回折角が小さく効率が低い。

即ち０次透過光が強く、つつぬけの光が多くなってしま
い、光軸６近傍の光強度が低下する。

そこで第７図に示したように、基板７に形成された第１
のホログラムＨ１と、基板８に形成された第２のホログ
ラムＨ２を重ね合わせにしたものが提案されている。こ
のように２枚構造のホログラムレンズとすることで、光
を２度回折させて、見掛は上インライン型とする。この
図は平面波９を収束させるレンズを示しているが、第１
のホログラムＨＩは、垂直に入射する平面波９を所定の
角度βの方向へ回折させ、第２のホログラムＨ２は、入
射各βの平面波を収束させて、収束光１０とするもので
ある。

第１、第２のホログラムＨ＋、Ｈｚは、第８図のように
して作成される。すなわち第１のホログラムＨ８は、（
ａ）に示した方法で、第２のホログラムＨ２は（ｂ）ま
たは（Ｃ１に示した方法で作成することができ、両者を
接着することによりインライン型のホログラムレンズが
できあがる。（ａ）は、基（反７に垂直の平面光１１と
、斜めの平面光１２を照射して干渉縞を形成し、現像し
て作成される。（ｂ）は、前記平面光１２と同じ方向の
平面光１２と、垂直の発散光１３を照射することで、干
渉縞を形成し、現像される。（Ｃ）は、（ｂ）の基板８
°　とは反対側の面にホログラム記録媒体を設け、斜め
の平面光１２と基板８に垂直の収束光１４を照射し、現
像して作成される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

（ａｌの方法で作成されたホログラムＨ１とｒｃ）の方
法で作成されたホログラムＨ２を重ねる場合は、第９図
に示したように、接着剤をはさんで、ホログラム同士が
向かい合う２層構造にできる。この場合は、ホログラム
＋１．とＨ２間のギャップは極めて小さいため、２度の
回折による光軸ずれは接着層の厚み程度であり、レンズ
の直径（数鶴以上）と比べて無視できる。

しかし、第８図（Ｃ）の作成方法は、（ｂｌの方法と比
較して不利な点がある。それは、収束球面波１４を作り
出すために大口径のレンズ１５を要するという点である
。開口数の大きいホログラムレンズを作成する場合には
、開口数の大きな大口径レンズで、しかも収差のないも
のが要求される。こうしたレンズは、口径が大きいとい
うことだけで製造が極端に難しくなる。

これに対して、第８図（ｂｌのホログラムＨ２°を作成
する方法は、収束球面波を焦点ｆ位置で一度交差させる
ため、収束レンズ１６の口径は、（ｃ）の方法の場合に
比べて、大幅に小さくできる。またホログラムレンズ作
成時と使用時の波長が異なる場合に、特願昭６０−６４
８５９号で提案した手法により、色収差補正光学素子を
用いて色収差補正を行なうには、第８図（ｂｌの作成法
をとる必要が生じる。

しかしこの方法にも問題点が存在する。すなわちホログ
ラム１１．上にホログラム１１□゛を対向させることは
できず、第１０図に示したように、ホログラムＨ１とＨ
２’　を重ねる際に、両ホログラムの間にホログラムＨ
２１の基板８′が挾まれてしまう。

そのために、２度の回折により基板８′の厚み程度の光
軸ずれＸが生じてしまう。さらにホログラムＨｚ’保護
のためのカバーグラス５等が必要になる。

本考案の技術的課題は、従来の多層ホログラムにおける
このような問題を解消し、各ホログラム間に厚い基板を
介在させないで、極めて小さなギャップをおいて密着さ
せ得る多層ホログラムを実現することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明による多層ホログラムの基本原理を説明
する断面図である。１７は基板であり、その上のホログ
ラム記録媒体にホログラム■、が形成されている。そし
て該ホログラムＨ，の表面に保護膜１８を形成し、更に
その上にホログラム記録媒体を塗布し、第２のホログラ
ムｌｉ！’が形成されている。したがってホログラムＨ
，も１１□′　も、矢印ａ１で示す方向から作成光を照
射して、ホログラム作成されている。

〔作用〕

ホログラムＨ５もＨ２°　も、同じ方向から作成光を照
射して、ホログラム作成できるため、ホログラムＨ＋は
、第８図（ａｌの方法と全く同じ手法で作成される。ホ
ログラム］１□°　は、第８図（ｂ）の方法と全く同じ
手法で作成される。したがって２層めのホログラムＨ、
ｌ　を作成する場合に、第８図（ｂｌのように、口径が
小さなレンズ１６でホログラム作成でき、かつ色収差補
正も容易となる。

しかもホログラムＨ２とＨ２とのギャップは、保護膜１
８の厚さ分のみであり、基板の厚さに比べると極めて薄
い。その結果、２度の回折による光軸ずれも無視できる
程度に小さくなる。

〔実施例〕

次に本発明による多層ホログラムが実際上どのように具
体化されるかを実施例で説明する。第２図は本発明によ
る多層ホログラムの実施例と、製造方法を工程順に示す
断面図である。（ａｌはガラスあるいはプラスチック等
の透明基板１７（例えば、厚さ０．５ｍｍ）上にＰｖＣ
′ｚ系ホログラム記録媒体を塗布した後、第８図Ｔａ）
に示すように、作成光１１．１２により露光し、現像処
理を行なって平面波ホログラムＨ，を形成したものであ
る。

このホログラムＨ３上に、（１））のように、Ｓｉ系の
コーティング材を例えばスピンコーティングし、厚さ１
μｍ程度の保護膜１８を形成する。

さらにその上にＰＶＣｚ系ホログラム記録媒体を塗布し
、第８図（ｂ）に示した方法で、作成光１２．１３によ
り露光し、現像処理を行なって第２図（Ｃ）のように平
面波ホログラムＨ，ｌ　を形成する。ホログラムＨ２″
の現像過程における化学処理の影響は、Ｓｉ系コーティ
ング膜１８が存在するため、ホログラムＨ１まで及ぶこ
とはない。

以上によって２層のホログラムが作成され、２層間の距
離が１μｍ程度であるため、第１Ｏ図に示したような光
軸ずれＸも１μｍ程度となり、実質上完全なインライン
型レンズとみなして差支えない。

２層ホログラムレンズの保護を要する場合は、（ｄ）の
ように、さらにＳｉ系コーティング膜１９を形成し、接
着剤でカバー用透明薄板５を接着すればよい。ここでホ
ログラムＨ，ｌ上にＳｉ系コーティング膜１９を形成し
た理由は、ＰＶＣｚ系ホログラムは、ある種の有機溶剤
により消失する可能性があるため、カバー用透明薄板５
を接着するための接着剤の成分がホログラムＨｚ　’　
　（ＰＶＣｚ系ホログラム）に悪影響を与えるのを防止
するためである。したがってＰＶＣｚ系ホログラムに対
して悪影響のない接着剤を用いる場合は、ホログラムＨ
２°上にＳｔ系ココ−ティング膜形成する必要はない。

また、ホログラムＨ２゛上にＳｉ系コーティング膜１９
を形成しただけとし、カバー用透明薄板５を接着しない
構造でも、ホログラムレンズ表面の物理的強度はある程
度達成できる。

ＰＶＣｚ系ホログラムＨ，、Ｈ，°上にＳｉ系コーティ
ング膜１８．１９を形成する前に、エタノール、イソプ
ロパツールといった低級脂肪族アルコール、もしくはエ
ステルまたはこれらの水溶液にアクリル樹脂を溶解した
液に浸漬することにより、ＰＶＣｚ系ホログラムとＳｔ
系コート膜の接着力を向上させることができる。

以上、２層構造のホログラムについて述べたが、必要に
応じて上記工程を繰り返し、３層以上の多層ホログラム
素子を作成することも可能であることは言うまでもない
。

〔光使用効率の評価〕

本発明による２層ホログラムの光使用効率を調べるため
、第３図に示すように、Ｈｅ−Ｎｅレーザ光（波長６３
２．８ｎｍ）　２０を照射し、２度の回折を行わせるホ
ログラムを作成した。第１、第２のホログラムＨ，、Ｈ
，°の空間周波数は、それぞれ１２００本／龍、１３９
０本／龍とした。ホログラムＨ，、Ｈ２゛の作成は、第
４図（ａ）　（ｂ）に示すように、波長４８８ｎｍのＡ
ｒレーザ光で行なった。

ホログラムＨ１とＨ２”の空間周波数を異なる値にとっ
た理由は、２度の回折による出射光を、０次透過光と他
の高次回折光に分離するためである。Ｓｔ系コーティン
グ膜１８をはさんだ２層ホログラムを作成した結果、光
使用効率７０％の出射光２１が得られた。

〔発明の効果〕以上述べたように、本発明によると、光軸ずれのほどん
どない２層構造のインライン型ホログラムレンズが可能
となり、ホログラム作成光学系においても、製造が難し
い大口径レンズを用いる必要がなくなった。また、基板
枚数が必要最低限（カバー用を含めて２枚）ですむこと
、２回のホログラム露光にあたって、基板の位置合わせ
のみに注意すればよく、できあがったホログラム同士の
接着時に問題となる位置ずれがなくなる等の効果もある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多層ホログラムの基本原理を説明
する断面図、第２図は本発明の多層ホログラムの実施例
と製造工程を示す断面図、第３図は光使用効率の評価用
ホログラムにおける光路を示す側面図、第４図は同評価
用ホログラムの製造方法を示す側面図である。第５図は
従来の光学レンズの側面図、第６図は１枚のホログラム
によるインライン型レンズの側面図、第７図は２枚構造
のホログラムレンズの原理を示す分解側面図、第８図は
２枚構造ホログラムレンズの各ホログラムの作成方法を
示す側面図、第９図、第１０図は２枚構造ホログラムレ
ンズの実例を示す側面図である。図において、３、旧、１１２．１１２゛　はホログラム
、６は光軸、９は平面波、１０は収束光、１３は発散光
、１４は収束光、１５は大口径レンズ、１６は収束レン
ズ、１７は基板、１８．１９は保護膜をそれぞれ示す。特許出願人　　　　　富士通株式会社代理人　弁理士　　　青　柳　　　稔第１図ｖＩ！Ｌ倒ヒ製Ｉロー！第２図 λ−ｍｎ＊　　　　　　　　　　　　　　λ−ｍｎ屑（
ａ）　Ｈｔ作威涜　　　　　　　　　　　（し）　１４
作人決鋼拠紛ｍホロ７・ラムのｔｌＷｄｙ潰第４図（ｂン屏し〉；くｉ第５図第６図　　　　　第７図ホログラムＨ１・Ｈ２・Ｈ昼のイヤ威力法第８図（ａ）　　　　　　　　　（ｂ）第９図（ａ）　　　　　　　　（ｂ）２庸＼υクサムレ〉ス“ 第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）．ホログラム記録媒体に形成されたホログラム（
Ｈ＿１）の表面に、保護膜（１８）を介して別のホログ
ラム記録媒体を有し、該ホログラム記録媒体上にもホロ
グラム（Ｈ＿２´）を形成することで、ホログラム面（
Ｈ＿１）（Ｈ＿２´）が同じ向きのホログラム記録媒体
が保護膜（１８）を介して複数層形成されていることを
特徴とする多層ホログラム。
（２）．前記のホログラム記録媒体が、カルバゾール環
を有する重合体を主剤とする記録媒体であることを特徴
とする特許請求の範囲第（１）項記載の多層ホログラム
。
（３）．前記のカルバゾール環を有する重合体がポリビ
ニルカルバゾール（ＰＶＣｚ）であることを特徴とする
特許請求の範囲第（２）項記載の多層ホログラム。
（４）．前記の保護膜（１８）がシリコン系コーティン
グ膜であることを特徴とする特許請求の範囲第（２）項
および第（３）項記載の多層ホログラム。