JPS6261959B2 - - Google Patents

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JPS6261959B2
JPS6261959B2 JP60238523A JP23852385A JPS6261959B2 JP S6261959 B2 JPS6261959 B2 JP S6261959B2 JP 60238523 A JP60238523 A JP 60238523A JP 23852385 A JP23852385 A JP 23852385A JP S6261959 B2 JPS6261959 B2 JP S6261959B2
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JP
Japan
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film
hologram
water
saponification
phase hologram
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JP60238523A
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English (en)
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JPS61165783A (ja
Inventor
Chiaki Kojima
Hidetoshi Shimizu
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Sony Corp
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Sony Corp
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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
    • G03H1/18Particular processing of hologram record carriers, e.g. for obtaining blazed holograms

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Photosensitive Polymer And Photoresist Processing (AREA)
  • Holo Graphy (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、体積型位相ホログラム及びその製法
に係わる。
一般に、ホログラムの干渉縞記録形態から考え
ると記録媒体の光路長が記録すべき光波の干渉縞
に従つて空間的に変調を受ける所謂位相ホログラ
ムは、他の吸収形ホログラムに比較して回折効率
が高いこと、また2次元的平面型よりも体積型位
相ホログラムの方がブラツグ効果により著しく回
折効率が高くなることが良く知られている。この
ような体積型位相ホログラムは画像再生に際して
明るい像が得られ、又ブラツグ回折特有の鋭い角
度選択性を利用してホログラム小片に画像の多重
記録及び再生が可能となり実用的に有用である。
従来、屈折率の空間的変化として位相ホログラ
ムを形成する材料としては、例えば(a)漂白法を用
いる銀塩材料、(b)重クロム酸アンモニウム
(ADC)を添加したゼラチン、(c)光損傷効果を利
用した強誘電体結晶例えば鉄(Fe)などの遷移
金属を添加したニオブ酸リチウム(LiNbO3)など
が知られている。然し乍ら、上記(a)及び(b)の材料
の場合には、そのホログラム作成のために、干渉
光を照射した後に湿式プロセスを必要としその管
理に十分な注意が払われなければならないこと、
又銀塩粒子やゼラチン膜中のボイドやクラツクな
どによる光散乱が著しくホログラム再生時のS/
Nが低下すること、さらにゼラチン膜が吸湿性を
有するために十分な防湿処理が必要であること等
の欠点があつた。又、上記(c)の材料の場合には光
学的に均質な単結晶が必要であり例えば大量、大
面積のホログラム材料を安価に供給することが困
難であつた。
本発明は、上述の点に鑑み光学的に均質で光散
乱が少なく、耐湿性にすぐれ経時変化が少なく、
しかも大量、大面積のものを容易且つ安価に生産
できるようにした新規な体積型位相ホログラム及
びその製法を提供するものである。
本発明は、重クロム酸塩、例えば重クロム酸ア
ンモニウム(NH42Cr2O7(以下ADCと略称す
る)を含む低ケン化度のポリビニールアルコール
樹脂(以下PVA樹脂と略称する)中に光の干渉
縞を屈折率の空間的変化として記録し高回折効率
の体積型位相ホログラムを構成するものである。
即ちこの場合の位相ホログラム材料、例えば
PVA−ADC系材料は光架橋反応による屈折率変
化を利用して成るものである。
PVA−ADC系材料は、レリーフパターン形成
用のホトレジスタとして広く用いられ、高ケン化
PVA樹脂(ケン化度90%)にADCを添加して成
る塗膜にマスクを介して光照射を行うと、未露光
領域が現象液である水によつて溶出除去され所定
パターンが形成される。然るに、本発明者等は、
このPVA−ADC系材料の塗膜に干渉光を照射す
るのみで、上記のような現象プロセスを行わなく
ても情報を記録し、又再生させることができるこ
とを見出した。この場合の情報記録は、光の干渉
縞を塗膜中の光架橋密度の空間的変化によつて得
られる空間的な屈折率分布の形で記録する位相ホ
ログラムである。
本発明の位相ホログラムに用いるPVA材料と
しては、ポリ酢酸ビニル(PVAc)のアセチル基
COOCH3を水酸基OHで置換するケン化反応によ
つて得られる部分ケン化PVAcが有効である。こ
れは、逆にPVAをアセチル化反応によつて作る
ことができる。この場合、PVAはいわゆるケン
化度によつて分類することができる。ケン化度は
その構造式 により ケン化度≡n/−n+m×100(%) で与えられる。このケン化度によつてPVAの物
理的化学的性質は異なり低ケン化程親油性(疎水
性)を帯び例えばケン化度約70%以下のPVAは
水に対して不溶である。従つて低ケン化PVAか
ら成る位相ホログラムは耐水性において良好であ
る。この低ケン化PVA樹脂を第1図に示すよう
にガラス基板1上に塗布し、自然乾燥によつて厚
さ約50μmの試料膜2を形成する。このPVA−
ADC樹脂膜2に図示の如き光学系、即ちアルゴ
ンレーザ装置3よりビームスプリツター4にて分
割され夫々ミラー5及び6で反射せしめた例えば
波長0.488μmの2本のアルゴンレーザビーム7
a及び7b(ビーム照射強度は約1ワツト/cm2
を数秒以上照射する。これと同時に試料膜2中の
アルゴンレーザビーム7a及び7bの照射領域
に、他のHe−Neレーザ装置9よりの1本のHe−
Neレーザビーム8(例えば波長0.6328μm)を
ガラス基板1の裏面より所定のブラツグ入射角
O4(10は法線を示す)で入射させておくと、
その領域から1次のブラツグ回折光11が次第に
その強度を増しながら発生して来ることが認めら
れ、ほぼ100%の回折効率ηが得られる。
η≡P/−P+P 但し、P0は0次の回折光12の強度、P1は1次の
回折光11の強度である。図中13は1次回折光
の強度を検出する光検出器である。試料膜2中に
膜面に垂直な平行平面の格子群即ち屈折率の高低
の分布からなるホログラムが記録される。
次に、重クロム酸塩を含むPVA樹脂を用いて
成る本発明の位相ホログラムの製法の実施例を示
す。
例えばケン化度が70%以下の低ケン化PVAは
疎水性であるために適当な有機溶媒を用いる必要
がある。この有機溶媒としては、例えばジメチル
スルフオキシド(DMSO)等の如き強極性で且つ
水と相溶する有機溶剤、メチルアルコール/水、
アセトン等の水と相溶する溶媒が適当である。重
合度としては200〜3000の任意の重合度のPVAを
用いることができる。
実施例 ポリビニールアルコール(ケン化度36%)
100重量部 ジメチルスルフオキシド 900重量部 重クロム酸アンモニウム(10%水溶液)
30重量部 上記の組成の感光液を光学的に透明なガラス基
板上に所定量注入し、これが熱的暗反応がほとん
ど起きない範囲内で、例えば60℃以下で3〜8時
間の真空乾燥すると、最終的に膜厚50μm程度の
ホログラム素材が得られる。このようにして得ら
れるホログラム素材は乾燥度が90〜95%で光学的
には均質である。このホログラム素材に対して前
述の如きホログラム記録を行うと容易に95%以上
の回折効率が得られる。この場合、急激な乾燥は
発泡、ゆず肌などの光学的欠陥を発生させるので
不適当である。その意味では低沸点系のメチルア
ルコール/水、又はアセトンは、これを用いると
乾燥速度が早く、上記の如き光学的欠陥をもつ光
学的に不均質な膜になり波面記録を行うホログラ
ム素材としては不適当である。ジメチルスルフオ
キシドは沸点が156℃と比較的高く、本発明では
良好なホログラム膜を形成するために極めて有効
である。第2図は実施例即ちジメチルスルフオキ
シドを用いた真空乾燥時(真空度10mmHg)の乾
燥度(%)及び乾燥時間(時間)の関係を示す。
曲線()は60℃で乾燥した場合、曲線()は
45℃で乾燥した場合である。ジメチルスルフオキ
シドとADCの相互作用はPH条件によつて異な
り、例えば感光液として用いられるPH3〜6でほ
とんど認められず感光液として1週間以上保存で
きる。しかし、PH<1では両者の相互作用が認め
られジメチルスルフオキシドがADCによつて酸
化を受け保存性も劣化する。
次に、PVA−ADC系材料を用いた位相ホログ
ラム素材の特性について述べる。屈折率変化を得
るべく、PVA樹脂を光架橋させるためには、重
クロム酸塩例えばADCを添加すればよい。第3
図の曲線はケン化度36%、重合度1700の部分ケ
ン化PVAに重量比1%のADCを添加して前述の
方法によつて作成した乾燥度95%程度で厚さ55μ
mの感光膜の分光吸収率である。この分光吸収率
がら分るように、ホログラムを形成するための有
効な光源としては、例えばアルゴンレーザ(波長
0.4579μm,0.488μm,0.5145μm等)、クリプ
トンレーザ(波長0.4762μm,0.530μm等)、ヘ
リウムガドミウムレーザ(波長0.4416μm)等が
ある。波長0.488μmのアルゴンレーザビームを
用いて第1図の光学系でホログラム記録を行い、
波長0.6328μmのHe−Neレーザビームで再生し
たところ、ブラツグ回折の効率はADC添加量に
対して第4図の曲線()に示すような結果を得
た。従つて、この例では3重量%以上のADCを
添加すれば、100%の回折効率が得られることが
分る。又、この材料の分解能は、高い。
一方、第3図に示したように、PVA−ADC系
の感光膜は可視域短波長から紫外域にわたつて有
効な分光感度をもつ。又、記録後のホログラム膜
中、光の干渉縞の暗領域に相当する部分には、未
反応の光活性なADC(即ちHCrO4 -イオン)が残
留している。従つて、記録後のホログラムを上記
の分光感度波長域を含む光にさらすと、ホログラ
ム記録時の暗領域の光架橋が進行し、従つてホロ
グラムとして有用な位相コントラストが低下し回
折効率の劣化をもたらす恐れがある。従つてホロ
グラム記録の後にホログラムの機能を維持したま
ま適当な方法によつて感光性を除去する必要があ
る。本発明者等は重クロム酸塩例えばADCを含
むPVA樹脂を用いた上述の位相ホログラムの定
着法として加熱処理による乾式定着法及び所定の
液例えば水、又は還元剤を含む水、又は水と有機
溶媒の混合液、又は還元剤を含む水と有機溶媒の
混合液等に浸漬する湿式定着法が有効であるを見
出した。
先ず、加熱処理による乾式定着法について述べ
る。ホログラム記録を終了したPVA−ADC膜を
例えば80℃〜120℃の温度範囲内で5〜15分間保
持すると容易に未反応の残留ADC(HCrO4 -イオ
ン)を光に対して不活性な状態にすることができ
る。例えば重合度1700の低ケン化PVA(ケン化
度36%)の樹脂に2〜3重量%のADCを添加し
前述の方法で作成した膜に第1図の光学系で波長
0.488μm、照射強度600ミリワツト/cm2のアルゴ
ンレーザビーム7a及び7bによりホログラム記
録を行う。次に未処理のまま、これらのホログラ
ム膜を第1図の光学系で記録用アルゴンレーザビ
ームの中の1本のみを使つて上記照射強度で一様
に照射すると(所謂後露光)、第5図の曲線Aに
示すようにブラツグ回折されるHe−Neレーザ
(波長0.6328μm)ビーム強度が時間と共に低下
しホログラムの劣化が生じることが分る。他方、
上記試料と同一条件で作成したホログラムを120
℃で15分間保持したものは、上記と同様の後露光
を行つても第5図の曲線Bのように回折強度に変
化が認められず、定着が行われたことを示してい
る。この熱処理による定着のメカニズムとしては
ADCとPVAの間の熱酸化反応によつて光活性な
ADC(HCrO4 -イオン)が失われるものであると
考えられる。
次に、湿式定着法について述べる。ホログラム
記録後のPVA−ADC膜を水等の液体中に浸し、
干渉縞の暗領域中の光活性なHCrO4 -イオンを抽
出除去することができる。又、水にNa2S2O3(ハ
イポ)などの還元剤を添加して膜中にこれを拡散
せしめ、ADCを還元して光活性を消失させても
よい。低ケン化PVAに対しては、例えば3% Na2S2O3水溶液に室温で120分浸漬することによ
り定着可能であり、さらに膨潤しない範囲で短時
間の定着を行うためには水をアセトン、ジメチル
スルフオキシド等で置換してもよい。このように
して処理されたホログラムは上記の乾式定着法に
おいて説明したと同様の後露光を行つても第5図
の曲線Bと同様に回折効率の劣化が認められなか
つた。
上述せる本発明によれば、PVA材料が工業的
に安価に生産されるのでこの種の体積型位相ホロ
グラムが安価に提供できる。又適当な溶媒を用い
てホログラム膜を塗布することにより大量、大面
積の位相ホログラムが容易に形成できる。又ホロ
グラム膜が光学的に均質で光散乱が小さいのでホ
ログラム再生時のS/Nの劣化がない。さらに、
耐湿性に優れ経時変化が小さい。例えば9ヶ月以
上の保存期間でも回折効率に変化が認められなか
つた。
特に、先に本出願人においては光学的信号記録
再生装置(所謂ビデオデイスク)において、その
光学系の構成の簡単化並びに光学系の機能の増大
を図るべく例えばレーザ光を微小なスポツトとし
て収束し得る対物レンズ等にホログラムを利用す
ることを提案したが、本発明はこのようなビデオ
デイスク用のホログラムに適用して好適ならしめ
るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はホログラム記録及びホログラム再生の
光学系を示す略図、第2図は本発明の実施例で示
す乾燥法を用いてホログラム素材を作成する場合
の乾燥度と乾燥時間の関係を示す特性曲線図、第
3図は本発明の説明に供するホログラム素材の分
光吸収率を示す曲線図、第4図は本発明によるホ
ログラム素材のADCの添加量に対する回折効率
の関係を示す特性曲線図、第5図は本発明による
定着法を用いた場合と、定着処理しない場合の後
露光におけるブラツグ回折されるレーザビーム強
度の関係を示す特性曲線図である。 1はガラス基板、2はホログラム素材、3はア
ルゴンレーザ装置、7a,7bはアルゴンレーザ
ビーム、8はHe−Neレーザビーム、11は1次
回折光、12は0次回折光、13は光検出器であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 重クロム酸塩を含む、ケン化度が約70%以下
    の低ケン化型ポリビニールアルコール樹脂を強極
    性で且つ水と相溶する有機溶剤に溶解せしめた後
    乾燥された膜に干渉光を照射し、干渉縞を前記膜
    中の光架橋密度の空間的変化によつて得られる空
    間的な屈折率分布の形で記録して定着させた体積
    型位相ホログラム。 2 有機溶剤としてジメチルスルフオキシドを用
    いる特許請求の範囲第1項記載の体積型位相ホロ
    グラム。 3 重クロム酸塩を含むケン化度が約70%以下の
    低ケン化型ポリビニールアルコール樹脂を強極性
    で且つ水と相溶する有機溶剤に溶解せしめた後乾
    燥させて膜を形成する工程と、該膜に干渉光を照
    射して干渉縞を前記膜中の光架橋密度の空間的変
    化によつて得られる空間的な屈折率分布の形で記
    録する工程と、不要な上記重クロム酸塩を光不活
    性化又は除去する定着工程とから成る体積型位相
    ホログラムの製法。 4 定着工程として加熱処理を用いる特許請求の
    範囲第3項記載の体積型位相ホログラムの製法。 5 定着工程として水又は水と有機溶媒の混合液
    に浸漬する処理を用いる特許請求の範囲第3項記
    載の体積型位相ホログラムの製法。 6 定着工程として還元剤を含む水又は還元剤を
    含む水と有機溶媒の混合液に浸漬する処理を用い
    る特許請求の範囲第3項記載の体積型位相ホログ
    ラムの製法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50125722A (ja) * 1974-03-20 1975-10-03

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6439456U (ja) * 1987-08-31 1989-03-09

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