JP2725913B2 - Hologram drawing device - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03H—HOLOGRAPHIC PROCESSES OR APPARATUS
- G03H1/00—Holographic processes or apparatus using light, infrared or ultraviolet waves for obtaining holograms or for obtaining an image from them; Details peculiar thereto
- G03H1/04—Processes or apparatus for producing holograms
- G03H1/0476—Holographic printer
- G03H2001/0482—Interference based printer
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はホログラム描画装置に係
わり、特に所定空間周波数分布をもつ干渉縞をホログラ
ム記録材料に感光記録するホログラム描画装置に関す
る。最近レ−ザプリンタ、バ−コ−ドリ−ダ等の普及に
より、光技術を利用した装置の需要が大きくなってお
り、それにつれて、レンズ等に比べ、特殊な収差波の発
生が容易なホログラム素子（Holographic Optical Elem
ents, HOE)が注目されている。ホログラム素子は、2つ
の光波またはそれ以上の光波の干渉によりホログラム記
録材料上に作られた周期構造を有する回折格子であり、
格子縞の間隔、すなわち空間周波数分布により種々の光
学特性を持たせることができる。ホログラム記録材料上
に所定の空間周波数分布の干渉縞を有する回折格子（ホ
ログラム）を描画するために、ホログラム描画装置が使
用される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a hologram drawing apparatus, and more particularly to a hologram drawing apparatus for photosensitively recording interference fringes having a predetermined spatial frequency distribution on a hologram recording material. Recently, with the spread of laser printers, bar code readers, and the like, the demand for devices utilizing optical technology has been increasing. As a result, holograms that can easily generate special aberration waves as compared with lenses, etc. Element (Holographic Optical Elem
ents, HOE) are attracting attention. The hologram element is a diffraction grating having a periodic structure made on the hologram recording material by interference of two light waves or more light waves,
Various optical characteristics can be provided depending on the interval between the lattice fringes, that is, the spatial frequency distribution. A hologram drawing apparatus is used to draw a diffraction grating (hologram) having interference fringes having a predetermined spatial frequency distribution on a hologram recording material.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、回折格子（ホログラム）を記録材
料上に高速に描画して露光記録するには、平行二光束の
干渉によりホログラムセル毎に異なる空間周波数と向き
を有する回折格子を描画し、これらを複数個配列して全
体的に所望の回折格子をホログラム記録材料上に描画し
て露光記録する。2. Description of the Related Art Conventionally, in order to draw and record a diffraction grating (hologram) on a recording material at high speed by exposure and recording, a diffraction grating having a different spatial frequency and direction for each hologram cell is drawn by interference of two parallel light beams. By arranging a plurality of these, a desired diffraction grating is drawn on the hologram recording material as a whole and is exposed and recorded.
【０００３】例えば、図９(a) に示すようにｆ1からｆ4
まで連続的に空間周波数が変化する回折格子（ホログラ
ム）を作成するには、平行二光束の干渉により、ホログ
ラム記録材料上のホログラムセルＳi（ｉ＝１，２，
３，・・）毎に異なる空間周波数ｆ1′，ｆ2′，ｆ3′
・・と格子の向きを持つ回折格子を描画して露光記録し
（図９(b)参照）、これら複数個のホログラムセルを並
設することにより作成している。すなわち、個々のホロ
グラムセル内に記録されるホログラムの空間周波数は一
定であるが、全体的に空間周波数は図９(c)の点線でに
示すように離散的に近似される。For example, from f 1 as shown in FIG. 9 (a) f 4
In order to create a diffraction grating (hologram) whose spatial frequency continuously changes up to, a hologram cell Si (i = 1, 2, 2) on a hologram recording material is generated by interference of two parallel light beams.
3) different spatial frequencies f 1 ′, f 2 ′, f 3 ′
The pattern is formed by drawing and recording a diffraction grating having the orientation of the grating (see FIG. 9B) and arranging a plurality of hologram cells in parallel. That is, the spatial frequency of the hologram recorded in each hologram cell is constant, but the spatial frequency is discretely approximated as a whole as shown by the dotted line in FIG. 9C.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる平行二
光束の干渉による従来のホログラム描画装置では、前述
のように個々のホログラムセル内に記録されるホログラ
ムの空間周波数は一定であるため連続的に変化せず、ホ
ログラムセルの境界で不連続となり、再生した波面に量
子化ノイズが発生し再生像が劣化する問題があった。However, in the conventional hologram drawing apparatus using the interference of two parallel light beams, the spatial frequency of the hologram recorded in each hologram cell is constant as described above, so that the hologram is continuously recorded. There is a problem in that the image does not change, becomes discontinuous at the boundary of the hologram cell, and quantization noise is generated in the reproduced wavefront to deteriorate the reproduced image.
【０００５】以上から本発明の目的は、空間周波数が連
続的に変化するホログラムを作成できるホログラム描画
装置を提供することである。本発明の別の目的は、種々
の空間周波数分布と向きを有するホログラムを簡単に作
成できるホログラム描画装置を提供することである。本
発明の更に別の目的は、記録材料上の任意の位置に所望
の空間周波数と向きを有するホログラムを作成できるホ
ログラム描画装置を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide a hologram drawing apparatus capable of producing a hologram whose spatial frequency changes continuously. Another object of the present invention is to provide a hologram drawing apparatus that can easily create holograms having various spatial frequency distributions and directions. Still another object of the present invention is to provide a hologram drawing apparatus capable of forming a hologram having a desired spatial frequency and direction at an arbitrary position on a recording material.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。１１はコヒ−レントの光源である半導体レ−
ザ、１２はコヒ−レントの光束を分割して再び重畳する
ための第１のレンズ系であり、光束を分割するビ−ムス
プリッタ１２ａ、分割された第１、第２の光束を反射す
るミラ−１２ｂ，１２ｃを有している。１３は光ビ−ム
の光束を球面波に変換するための第２のレンズ系で、集
光レンズとピンホ−ルで構成されたスペ−シャルフイル
タ１３ａ，１３ｂを有している。１４はホログラム記録
材料（乾板）、１５は所定の大きさ、形状（例えば矩形
状）の開口１５ａを備え、ホログラム記録材料の手前に
配置される遮光マスク、１６は遮光マスクの開口１５ａ
に対向するホログラムセル内の干渉縞の空間周波数を可
変するための空間周波数可変機構、１７はホログラム記
録材料を回転する回転機構、２０はホログラム記録材料
を左右方向に移動させる直線移動機構である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention. Reference numeral 11 denotes a semiconductor laser which is a coherent light source.
Reference numeral 12 denotes a first lens system for splitting the coherent light beam and superimposing it again, and a beam splitter 12a for splitting the light beam, and a mirror for reflecting the first and second split light beams. −12b and 12c. Reference numeral 13 denotes a second lens system for converting the light beam of the light beam into a spherical wave, and has special filters 13a and 13b each composed of a condenser lens and a pinhole. 14 is a hologram recording material (dry plate), 15 is a light-shielding mask disposed in front of the hologram recording material, having an opening 15a of a predetermined size and shape (for example, rectangular shape), and 16 is an opening 15a of the light-shielding mask.
Is a spatial frequency varying mechanism for varying the spatial frequency of the interference fringes in the hologram cell facing the hologram cell, 17 is a rotating mechanism for rotating the hologram recording material, and 20 is a linear moving mechanism for moving the hologram recording material in the left-right direction.
【０００７】[0007]
【作用】２つの点光源からホログラム記録材料１４に入
射する球面波の入射角をθ1，θ2とすると、入射位置に
描画される格子縞の空間周波数ｆは光の波長をλとする
と ｆ＝（sinθ1＋sinθ2)／λ となる。そこで、半
導体レ−ザ１１から発生するコヒ−レントのレ−ザ光を
第１のレンズ系１２で２分割し、それぞれを第２のレン
ズ系１３で球面波に変換し、各球面波がホログラム記録
材料上のＰ点（遮光マスク１５の一端に対応する）に入
射角θ1，θ2で入射し、Ｑ点（遮光マスク１５の他端に
対応）で入射角θ1′，θ2′で入射して、Ｐ点からＱ点
までのホログラムセル（描画セル）内に空間周波数がｆ
からｆ′に連続的に変化する格子縞のホログラムを形成
する。この場合、ホログラムセル内に形成される空間周
波数分布を変更するには、空間周波数可変機構１６によ
り点光源となるスペ−シャル１３ａの位置を光軸方向に
移動させる。When the incident angles of the spherical waves incident on the hologram recording material 14 from the two point light sources are θ 1 and θ 2 , the spatial frequency f of the lattice fringe drawn at the incident position is f = (Sin θ 1 + sin θ 2 ) / λ. Therefore, the coherent laser light generated from the semiconductor laser 11 is divided into two by the first lens system 12, and each is converted into a spherical wave by the second lens system 13, and each spherical wave is converted into a hologram. The light enters the point P (corresponding to one end of the light shielding mask 15) on the recording material at incident angles θ 1 , θ 2 , and the point Q (corresponds to the other end of the light shielding mask 15) incident angles θ 1 ′, θ 2 ′. And the spatial frequency is f within the hologram cell (drawing cell) from point P to point Q.
To form a hologram of lattice fringes continuously changing from f to f '. In this case, in order to change the spatial frequency distribution formed in the hologram cell, the position of the special 13a serving as a point light source is moved in the optical axis direction by the spatial frequency variable mechanism 16.
【０００８】このように２つの球面波をホログラムセル
内で、それぞれの入射角が可変となるように入射して重
畳するから、ホログラムセル内で空間周波数が連続的に
変化し、かつ所定の空間周波数分布を有するホログラム
を作成することができる。又、ホログラム記録材料１４
を直線移動機構２０により遮光マスク１５に対して移動
すれば、任意のホログラム記録材料上の位置に所定の空
間周波数を有し、かつ空間周波数が連続的に変化する格
子縞のホログラムを形成することができ、しかも、回転
機構１７により、ホログラム記録材料１４を回転すれば
所望の向きを有する格子縞を形成することができる。As described above, since two spherical waves are incident and superimposed on the hologram cell so that their respective incident angles are variable, the spatial frequency continuously changes in the hologram cell and the predetermined space is obtained. A hologram having a frequency distribution can be created. Also, the hologram recording material 14
Is moved with respect to the light-shielding mask 15 by the linear moving mechanism 20, a hologram of a grid pattern having a predetermined spatial frequency at an arbitrary position on the hologram recording material and having a continuously changing spatial frequency can be formed. In addition, if the hologram recording material 14 is rotated by the rotation mechanism 17, lattice fringes having a desired direction can be formed.
【０００９】更に、遮光マスク１５の開口１５ａの位置
をホログラム記録材料１４に対して移動させると、ホロ
グラムセルに入射する光の入射角を変化でき、該ホログ
ラムセル内の干渉縞の空間周波数を変更することがで
き、又、点光源となるスペ−シャルフイルタとホログラ
ム記録材料間に所定の光学特性を備えた付加光学素子を
配置すれば、ホログラムセルセル内の干渉縞の空間周波
数を変更することができる。Further, when the position of the opening 15a of the light shielding mask 15 is moved with respect to the hologram recording material 14, the angle of incidence of light incident on the hologram cell can be changed, and the spatial frequency of interference fringes in the hologram cell can be changed. If an additional optical element having predetermined optical characteristics is arranged between a special filter serving as a point light source and a hologram recording material, the spatial frequency of interference fringes in the hologram cell can be changed. it can.
【００１０】更に、コヒ−レントの光束を球面波に変換
するためのレンズ系からの出射光の一部を反射し、該反
射光とレンズ系からの直接光とホログラム記録材料上で
重畳するように構成すれば、点光源を１つにでき簡単な
構成で空間周波数が連続的に変化するホログラムを作成
できる。Further, a part of light emitted from a lens system for converting a coherent light beam into a spherical wave is reflected, and the reflected light and the direct light from the lens system are superimposed on the hologram recording material. With this configuration, a single point light source can be used, and a hologram whose spatial frequency changes continuously can be created with a simple configuration.
【００１１】[0011]
(a) 本発明の第１実施例全体の構成 図２は本発明の第１の実施例の構成図である。図中、１
１はコヒ−レント光であるレ−ザ光を発生する半導体レ
−ザ（例えば、He-Cd、Arレ-ザ)、１２はコヒ−レント
の光束を分割して再び重畳するための第１のレンズ系，
１３は第１のレンズ系で２分割された光束をそれぞれ球
面波に変換するための第２のレンズ系、１４はホログラ
ム記録材料（乾板）、１５は所定の大きさ、形状（例え
ば矩形状）の開口１５ａを備え、ホログラム記録材料の
他の部分の感光を防止するための遮光マスク、１６は遮
光マスクの開口１５ａに対応する形状、大きさを有する
ホログラムセル（描画セル）内の干渉縞の空間周波数を
可変するための空間周波数可変機構、１７はホログラム
記録材料を回転するモ−タ等で構成された回転機構、１
８は回転テ−ブル、１９は回転テ−ブル上に左右方向に
移動可能に載置された移動テ−ブル、２０は回転テ−ブ
ル上で移動テ−ブルを左右方向に移動させるボ−ルスク
リュ−、モ−タ等で構成された直線移動機構、２１は露
光時間を調整するためのシャッタ、２２は露光量を調整
するためのＮＤフィルタである。(a) Overall configuration of the first embodiment of the present invention FIG. 2 is a configuration diagram of the first embodiment of the present invention. In the figure, 1
Reference numeral 1 denotes a semiconductor laser (for example, He-Cd, Ar laser) that generates laser light that is a coherent light, and 12 denotes a first laser for splitting a coherent light flux and superimposing it again. Lens system,
Reference numeral 13 denotes a second lens system for converting each of the light beams split into two by the first lens system into spherical waves, reference numeral 14 denotes a hologram recording material (dry plate), and reference numeral 15 denotes a predetermined size and shape (for example, a rectangular shape). A light-shielding mask for preventing exposure of other portions of the hologram recording material, and 16 is a light-shielding mask for interference fringes in a hologram cell (drawing cell) having a shape and size corresponding to the opening 15a of the light-shielding mask. A spatial frequency variable mechanism for varying the spatial frequency; 17 a rotating mechanism composed of a motor for rotating the hologram recording material;
8 is a rotary table, 19 is a movable table mounted on the rotary table so as to be movable in the left-right direction, and 20 is a ball for moving the movable table on the rotary table in the left-right direction. Reference numeral 21 denotes a shutter for adjusting an exposure time, and reference numeral 22 denotes an ND filter for adjusting an exposure amount.
【００１２】第１、第２のレンズ系 第１のレンズ系１２は、半導体レ−ザ１１から入射する
コヒ−レントの光束を分割するビ−ムスプリッタ１２ａ
と、分割された第１、第２の光束を反射するミラ−１２
ｂ，１２ｃと、位相調整用の位相調整器１２ｄと、偏光
を回転するための偏光子１２ｅ，１２ｆを有している。 First and second lens systems A first lens system 12 is a beam splitter 12a for splitting a coherent light beam incident from a semiconductor laser 11.
And a mirror 12 for reflecting the divided first and second light beams
b, 12c, a phase adjuster 12d for phase adjustment, and polarizers 12e and 12f for rotating polarized light.
【００１３】２つの光束の光路差により干渉縞の位相が
決まる。そこで、一方の光路に挿入された位相調整器
（例えば、プリズム、ソレイユバビネ位相板）１２ｄに
より、あるいはミラ−１２ｂ，１２ｃの位置調整によ
り、２光束の相対的な光路長を調整して干渉縞の位相を
決定する。なお、ホログラム記録材料１４に対する２つ
の球面波（作製波）のなす角度によりホログラム干渉縞
の方向が決まる。The phase of the interference fringe is determined by the optical path difference between the two light beams. Therefore, the relative light path length of the two light beams is adjusted by a phase adjuster (for example, a prism or a Soleil-Babinet phase plate) 12d inserted into one of the optical paths or by adjusting the positions of the mirrors 12b and 12c. Is determined. The direction of the hologram interference fringes is determined by the angle between two spherical waves (production waves) with respect to the hologram recording material 14.
【００１４】又、ホログラム角度によりレ−ザ光の偏光
方向とのずれが生じて可干渉性が低下する場合がある。
これを防止するために、偏光子１２ｅ，１２ｆが光路中
に設けられ偏光を回転するようにしている。尚、偏光子
としては、例えばλ／２板、旋光子、ファラディ回転子
が使用できる。Further, there is a case where a deviation from the polarization direction of the laser beam occurs due to the hologram angle, and the coherence is reduced.
To prevent this, polarizers 12e and 12f are provided in the optical path to rotate the polarized light. As the polarizer, for example, a λ / 2 plate, an optical rotator, and a Faraday rotator can be used.
【００１５】第２レンズ系１３は、２つに分割された光
束をそれぞれ球面波に変換するための２つのスペ−シャ
ルフイルタ１３ａ，１３ｂを有している。各スペ−シャ
ルフィルタは集光レンズ（対物レンズ）13a-1,13b-1と
ピンホ−ル13a-2,13b-2で構成され、点光源として機能
する。The second lens system 13 has two special filters 13a and 13b for converting the two split light beams into spherical waves, respectively. Each special filter is composed of condensing lenses (objective lenses) 13a-1, 13b-1 and pinholes 13a-2, 13b-2, and functions as a point light source.
【００１６】全体の動作 図３に示すように、２つの点光源Ｌ１，Ｌ２からホログ
ラム記録材料１４に入射する球面波の入射角をθ1，θ2
とすると、入射位置に描画される格子縞の空間周波数ｆ
は光の波長をλとすると次式 ｆ＝（sinθ1＋sinθ2)／λ (1) となり、入射角をθ1′，θ2′とすると、空間周波数
ｆ′は ｆ′＝（sinθ1′＋sinθ2′)／λ (2) となる。 Overall Operation As shown in FIG. 3, the incident angles of spherical waves incident on the hologram recording material 14 from the two point light sources L1 and L2 are θ 1 and θ 2.
Then, the spatial frequency f of the lattice fringe drawn at the incident position
Is the following formula f = (sin θ 1 + sin θ 2 ) / λ (1) where λ is the wavelength of light, and if the incident angles are θ 1 ′ and θ 2 ′, the spatial frequency f ′ is f ′ = (sin θ 1 ′) + Sin θ 2 ′) / λ (2)
【００１７】従って、半導体レ−ザ１１（図２）から発
生するコヒ−レントのレ−ザ光を第１のレンズ系１２で
２分割し、それぞれを第２のレンズ系１３で球面波に変
換し、各球面波がホログラム記録材料上のＰ点に入射角
θ1，θ2で入射し、Ｑ点で入射角θ1′，θ2′で入射す
るようにすれば、Ｐ点からＱ点までの範囲内（ホログラ
ムセル内）で空間周波数がｆからｆ′まで連続的に変化
する格子縞のホログラムを形成できる。Accordingly, the coherent laser light generated from the semiconductor laser 11 (FIG. 2) is divided into two by the first lens system 12, and each is converted into a spherical wave by the second lens system 13. Then, when each spherical wave is incident on the point P on the hologram recording material at the incident angles θ 1 and θ 2 and incident on the point Q at the incident angles θ 1 ′ and θ 2 ′, the points from the point P to the point Q (Hologram cell), a hologram of a lattice fringe whose spatial frequency continuously changes from f to f 'can be formed.
【００１８】記録位置の制御 格子縞の記録位置を変えたい場合には、直線移動機構２
０によりホログラム記録材料１４を遮光マスク１５に対
して移動して、遮光マスク１５の開口１５ａをホログラ
ム記録材料１４の任意の位置に対向させ開口範囲内（ホ
ログラムセル内）において空間周波数が連続的に変化す
る格子縞のホログラムを形成する。[0018] If you want to change the recording position of the control plaid recording position, the linear movement mechanism 2
0, the hologram recording material 14 is moved with respect to the light-shielding mask 15 so that the opening 15a of the light-shielding mask 15 faces an arbitrary position of the hologram recording material 14, and the spatial frequency is continuously changed within the opening range (in the hologram cell). A hologram of changing lattice fringes is formed.
【００１９】格子縞の向きの制御 ホログラム記録材料１４上に記録する回折格子における
格子縞の向きを制御するには、回転機構１７によりホロ
グラム記録材料１４を遮光マスク１５の開口１５ａに対
して回転する。これにより、格子縞の向きを３６０0内
の任意の方向に向けることが可能となる。 Control of the direction of lattice fringes In order to control the direction of lattice fringes in the diffraction grating recorded on the hologram recording material 14, the hologram recording material 14 is rotated with respect to the opening 15 a of the light-shielding mask 15 by a rotation mechanism 17. Thus, it is possible to direct the plaid orientation in any direction within 360 0.
【００２０】空間周波数の制御 ホログラムセル内に形成される格子縞の空間周波数分布
は、(1)式及び(2)式で与えられる。従って、入射角
θ1，θ2；θ1′，θ2′を変更できれば、空間周波数分
布を可変にできる。そこで、本発明では、空間周波数可
変機構１６により点光源となるスペ−シャルフィルタ１
３ａ(スペ−シャルフィルタ１３ｂでもよい）の位置を
光軸方向に移動させて入射角度θ1，θ1′を変更し、空
間周波数分布を可変制御する。 Control of Spatial Frequency The spatial frequency distribution of the lattice fringes formed in the hologram cell is given by equations (1) and (2). Therefore, if the incident angles θ 1 , θ 2 ; θ 1 ′, θ 2 ′ can be changed, the spatial frequency distribution can be changed. Therefore, in the present invention, the special filter 1 serving as a point light source is
The position of 3a (or the special filter 13b) may be moved in the direction of the optical axis to change the incident angles θ 1 , θ 1 ′ and variably control the spatial frequency distribution.
【００２１】図４は入射角により周波数分布が変化する
様子を説明するものであり、同図(a)は点光源Ｌ１，Ｌ
２（図３参照）がそれぞれＰ１、Ｐ２の対象点に位置し
ている時のホログラムセル内の周波数分布、同図(b)は
点光源Ｌ２のみをポイントＰ２′に移動させた時の周波
数分布、同図(c)はいくつかの隣接ホログラムセル内に
周波数分布が連続するように回折格子を記録した時の全
体の周波数分布である。尚、点光源Ｌ１のみをポイント
Ｐ１′に移動させた時の周波数分布は図４(b)の場合と
逆なる。FIG. 4 illustrates how the frequency distribution changes according to the incident angle. FIG. 4A shows point light sources L1 and L2.
2 (see FIG. 3) is the frequency distribution in the hologram cell when located at the target points of P1 and P2, respectively, and FIG. 2B is the frequency distribution when only the point light source L2 is moved to the point P2 '. FIG. 3C shows the entire frequency distribution when a diffraction grating is recorded so that the frequency distribution is continuous in some adjacent hologram cells. Note that the frequency distribution when only the point light source L1 is moved to the point P1 'is opposite to that in the case of FIG.
【００２２】以上から、空間周波数可変機構１６、回転
機構１７、直線移動機構２０をそれぞれ制御することに
より、ホログラム記録材料１４上の任意の位置に所望の
空間周波数分布、向きを有する回折格子を順次描画して
露光記録できる。この場合、隣接セルの境界点における
回折格子の位相合わせは、干渉縞の明暗位置を顕微鏡等
を用いた観察光学系でモニタしながら位相調整器等によ
り行う。尚、回折格子の空間周波数がホログラムセルの
大きさ（セルアレイ周期構造のもつ空間周波数）に対し
十分高ければ、再生時に所望の信号とサンプリングノイ
ズは空間的に分離できる。As described above, by controlling the spatial frequency variable mechanism 16, the rotating mechanism 17, and the linear moving mechanism 20, a diffraction grating having a desired spatial frequency distribution and direction is sequentially arranged at an arbitrary position on the hologram recording material 14. Exposure can be recorded by drawing. In this case, the phase adjustment of the diffraction grating at the boundary point between the adjacent cells is performed by a phase adjuster or the like while monitoring the light and dark positions of the interference fringes with an observation optical system using a microscope or the like. If the spatial frequency of the diffraction grating is sufficiently higher than the size of the hologram cell (the spatial frequency of the cell array periodic structure), a desired signal and sampling noise can be spatially separated during reproduction.
【００２３】以上では、光源であるスペ−シャルフィル
タを光軸方向に移動させて入射角を変更したが、スペ−
シャルフィルタ１３ａ，１３ｂのピンホ−ル13a-2,13b-
2とホログラム記録材料間の垂直距離、あるいは各光源
間の水平距離のうち一方のみを調整して入射角を変更す
るようにも構成できる。In the above, the incident angle is changed by moving the special filter as the light source in the optical axis direction.
Pinholes 13a-2, 13b- of the char filters 13a, 13b
It is also possible to adjust the incident angle by adjusting only one of the vertical distance between 2 and the hologram recording material or the horizontal distance between the light sources.
【００２４】又、レ−ザ光を２光束に分離した後にスペ
−シャルフィルタを配置したが、まずレ−ザ光をスペ−
シャルフィルタに入射し、スペ−シャルフィルタの後方
にビ−ムスプリッタを配置し、これにより２光束に分離
する構成も可能である。A special filter is arranged after the laser light is separated into two light beams.
It is also possible to adopt a configuration in which the light enters the partial filter and a beam splitter is disposed behind the special filter, thereby separating the light into two light beams.
【００２５】(b) 本発明の第２の実施例 図５は空間周波数分布を変更するための別の実施例構成
図であり、Ｌ１，Ｌ２は対称に配置された２つの点光源
（図２のスペ−シャルフィルタ１３ａ，１３ｂに対
応）、１４はホログラム記録材料，１５は遮光マスク、
１５ａは開口、２０はホログラム記録材料１４を移動さ
せる直線移動機構、５１は遮光マスク１５の位置を移動
させるマスク移動機構である。(B) Second Embodiment of the Present Invention FIG. 5 is a block diagram showing another embodiment for changing the spatial frequency distribution. L1 and L2 are two point light sources (FIG. Corresponding to the special filters 13a and 13b), 14 is a hologram recording material, 15 is a light shielding mask,
15a is an opening, 20 is a linear moving mechanism for moving the hologram recording material 14, and 51 is a mask moving mechanism for moving the position of the light shielding mask 15.
【００２６】遮光マスク１５の開口１５ａの位置をホロ
グラム記録材料１４に対して矢印方向に移動させると、
開口に対応するホログラムセルに入射する光の入射角を θ1，θ2→θ1′，θ2′→θ1″，θ2″ と変化でき、(1)式に従って該ホログラムセル内の干渉
縞の空間周波数を変更することができる。When the position of the opening 15a of the light shielding mask 15 is moved in the direction of the arrow with respect to the hologram recording material 14,
The incident angle of light incident on the hologram cell corresponding to the aperture can be changed as θ 1 , θ 2 → θ 1 ′, θ 2 ′ → θ 1 ″, θ 2 ″, and interference in the hologram cell according to the equation (1) The spatial frequency of the fringes can be changed.
【００２７】図６(a)は開口１５ａが図５のＡに存在す
る場合のホログラムセルにおける空間周波数分布、図６
(b)は開口１５ａが図５のＢの対象位置に存在する場合
のホログラムセルにおける空間周波数分布、図６(c)は
開口１５ａが図５のＣに存在する場合のホログラムセル
における空間周波数分布でり、開口１５ａがＡの対称位
置に存在する場合には、空間周波数分布はセル中心に対
称となり、中心で空間周波数が最も高くなり、端に行く
程単調に低くなる分布となる。FIG. 6A shows the spatial frequency distribution in the hologram cell when the opening 15a is present in FIG.
FIG. 6B shows the spatial frequency distribution in the hologram cell when the opening 15a is located at the target position in FIG. 5B, and FIG. 6C shows the spatial frequency distribution in the hologram cell when the opening 15a is present in FIG. When the opening 15a is located at the symmetrical position of A, the spatial frequency distribution is symmetrical with respect to the center of the cell, the spatial frequency becomes highest at the center, and monotonically decreases toward the end.
【００２８】以上から、回転機構１７（図２）、直線移
動機構２０、マスク移動機構５１により遮光マスク１５
の開口１５ａをホログラム記録材料１４上の任意の位置
に移動させ、該位置のホログラムセルに所望の空間周波
数分布、向きを有する回折格子を描画して露光記録す
る。From the above, the light shielding mask 15 is controlled by the rotating mechanism 17 (FIG. 2), the linear moving mechanism 20, and the mask moving mechanism 51.
Is moved to an arbitrary position on the hologram recording material 14, and a diffraction grating having a desired spatial frequency distribution and direction is drawn and recorded on the hologram cell at the position.
【００２９】(c) 本発明の第３の実施例 図７は空間周波数分布を変更するための別の実施例構成
図であり、Ｌ１，Ｌ２は対称に配置された２つの点光源
（図２のスペ−シャルフィルタ１３ａ，１３ｂに対
応）、１４はホログラム記録材料，１５は遮光マスク、
１５ａは開口、６１、６２は付加光学素子である。付加
光学素子６１、６２は例えば、レンズ、プリズム、回折
格子であり、それぞれ点光源Ｌ１．Ｌ２の後方の光路中
に挿入され、これらの光学特性（レンズの焦点距離、プ
リズムの頂角、回折格子の空間周波数）と位置を変える
ことにより、ホログラムセルに入射する球面波の入射角
を変更できる。(C) Third Embodiment of the Present Invention FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment for changing the spatial frequency distribution. L1 and L2 denote two symmetrically arranged point light sources (FIG. 2). Corresponding to the special filters 13a and 13b), 14 is a hologram recording material, 15 is a light shielding mask,
15a is an opening, 61 and 62 are additional optical elements. The additional optical elements 61 and 62 are, for example, a lens, a prism, and a diffraction grating, and each of the point light sources L1. It is inserted in the optical path behind L2 and changes the optical characteristics (focal length of lens, prism apex angle, spatial frequency of diffraction grating) and position, thereby changing the incident angle of the spherical wave incident on the hologram cell. it can.
【００３０】従って、所定の光学特性を有する付加光学
素子６１，６２を選択して、所定の光路中に挿入固定す
れば、ホログラムセルに所望の空間周波数分布を有する
回折格子を描画して露光記録できる。Therefore, when the additional optical elements 61 and 62 having predetermined optical characteristics are selected and inserted and fixed in a predetermined optical path, a diffraction grating having a desired spatial frequency distribution is drawn and recorded on the hologram cell. it can.
【００３１】(d) 本発明の第４の実施例 図８は本発明のホログラム描画装置の別の実施例構成図
であり、図２と同一部分には同一符号を付している。図
中、１１はコヒ−レント光であるレ−ザ光を発生する半
導体レ−ザ、１３ａはレ−ザビ−ムの光束を球面波に変
換するためのスペ−シャルフイルタであり、集光レンズ
13a-1とピンホ−ル13a-2で構成され、点光源として機能
する。１４はホログラム記録材料（乾板）、１５は所定
の大きさ、形状（例えば矩形状）の開口１５ａを備えた
遮光マスク、１７はホログラム記録材料を回転する回転
機構、１８は回転テ−ブル、１９は回転テ−ブル上に左
右方向に移動可能に載置された移動テ−ブル、２０は回
転テ−ブル上で移動テ−ブルを左右方向に移動させる直
線移動機構、２１は露光時間を調整するためのシャッ
タ、２２は露光量を調整するためのＮＤフィルタであ
る。(D) Fourth Embodiment of the Present Invention FIG. 8 is a block diagram of another embodiment of the hologram drawing apparatus of the present invention, and the same parts as those of FIG. In the figure, reference numeral 11 denotes a semiconductor laser for generating laser light which is coherent light, and 13a denotes a special filter for converting a light beam of a laser beam into a spherical wave.
13a-1 and a pinhole 13a-2 function as a point light source. 14 is a hologram recording material (dry plate), 15 is a light-shielding mask provided with an opening 15a of a predetermined size and shape (for example, rectangular), 17 is a rotating mechanism for rotating the hologram recording material, 18 is a rotating table, 19 Is a moving table mounted on the rotating table so as to be movable in the left-right direction, 20 is a linear moving mechanism for moving the moving table in the left-right direction on the rotating table, 21 is adjusting the exposure time. And an ND filter 22 for adjusting the amount of exposure.
【００３２】また、７１はスペ−シャルフィルタ１３ａ
からの出射光の一部を反射し、該スペ−シャルフィルタ
からの直接光とホログラムセル上で重畳するミラ−、７
２はミラ−７１を左右あるいは上下に移動させるミラ−
移動機構であり、空間周波数可変機構として機能する。
ミラ−７１の位置を変えると、該ミラ−７１で反射して
ホログラムセルに入射する球面波の入射角が変化し、空
間周波数が(1)式により変化する。Reference numeral 71 denotes a special filter 13a.
Mirror 7 that reflects a part of the light emitted from the hologram cell and reflects a part of the light emitted from the hologram cell with the direct light from the special filter.
2 is a mirror for moving the mirror 71 left and right or up and down.
It is a moving mechanism and functions as a spatial frequency variable mechanism.
When the position of the mirror 71 is changed, the angle of incidence of the spherical wave reflected by the mirror 71 and incident on the hologram cell changes, and the spatial frequency changes according to the equation (1).
【００３３】従って、ミラ−移動機構７２によりミラ−
７１の位置を制御して空間周波数分布を所望の空間周波
数分布にし、かつ回転機構１７、直線移動機構２０によ
り開口１５ａをホログラム記録材料１４上の任意の位置
に移動させ、該位置でホログラムセルに所望の空間周波
数分布、向きを有する回折格子を描画して露光記録す
る。この実施例によれば、ミラ−だけで光束を２分割し
て重畳することができ、しかも点光源としてのスペ−シ
ャルフィルタが１つで良いため、ホログラム描画装置の
構成を簡単にできる。Therefore, the mirror moving mechanism 72 causes the mirror to move.
By controlling the position of 71, the spatial frequency distribution is changed to a desired spatial frequency distribution, and the opening 15a is moved to an arbitrary position on the hologram recording material 14 by the rotating mechanism 17 and the linear moving mechanism 20. A diffraction grating having a desired spatial frequency distribution and direction is drawn and recorded by exposure. According to this embodiment, the luminous flux can be divided into two by the mirror alone and superimposed, and only one special filter as a point light source is required, so that the configuration of the hologram drawing apparatus can be simplified.
【００３４】以上、本発明を実施例により説明したが、
本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々
の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するもので
はない。The present invention has been described with reference to the embodiments.
The present invention can be variously modified in accordance with the gist of the present invention described in the claims, and the present invention does not exclude these.
【００３５】[0035]
【発明の効果】以上本発明によれば、２つの球面波をホ
ログラムセル内で、それぞれの入射角が可変となるよう
に入射して重畳するように構成したから、ホログラムセ
ル内で空間周波数が連続的に変化し、かつ所定の空間周
波数分布を有するホログラムを作成することができる。As described above, according to the present invention, two spherical waves are incident and superimposed in the hologram cell so that their respective incident angles are variable. A hologram that changes continuously and has a predetermined spatial frequency distribution can be created.
【００３６】又、本発明によれば、ホログラム記録材料
を遮光マスクの開口に対して移動可能なように構成した
から、任意の記録材料上の位置に所定の空間周波数を有
し、かつ空間周波数が連続的に変化するホログラムを作
成することができ、しかも、回転機構によりホログラム
記録材料を遮光マスクの開口に対して回転するように構
成したから、任意の記録材料上の位置に所定の空間周波
数及び向きを有するホログラムを作成することができ
る。Further, according to the present invention, the hologram recording material is configured to be movable with respect to the opening of the light-shielding mask. The hologram recording material can be continuously changed, and the hologram recording material is rotated by the rotation mechanism with respect to the opening of the light shielding mask. And a hologram having an orientation.
【００３７】更に、本発明によれば、点光源位置を移動
させ、あるいは遮光マスクの開口位置をホログラム記録
材料に対して移動させ、あるいは点光源となるスペ−シ
ャルフイルタとホログラム記録材料間に所定の光学特性
を備えた付加光学素子を配置して、ホログラムセルに入
射する光の入射角を変化して、該ホログラムセル内の干
渉縞の空間周波数を変更するように構成したから、簡単
に空間周波数分布を制御することができ、しかも数千本
／mm高い空間周波数分布のホログラムを短時間で作成す
ることができる。Further, according to the present invention, the position of the point light source is moved, or the opening position of the light-shielding mask is moved with respect to the hologram recording material, or the predetermined position is set between the special filter serving as the point light source and the hologram recording material. Since an additional optical element having the following optical characteristics is arranged to change the incident angle of light incident on the hologram cell and to change the spatial frequency of the interference fringes in the hologram cell, the spatial frequency can be easily changed. The frequency distribution can be controlled, and a hologram having a spatial frequency distribution higher by several thousand lines / mm can be created in a short time.
【００３８】又、本発明によれば、コヒ−レントの光束
を球面波に変換するためのレンズ系からの出射光の一部
を反射し、該反射光とレンズ系からの直接光とホログラ
ム記録材料上で重畳するように構成したから、ミラ−だ
けで光束を２分割して重畳することができ、しかも点光
源を１つにでき、簡単な構成で空間周波数が連続的に変
化するホログラムを描画して露光記録することができ
る。According to the present invention, a part of light emitted from a lens system for converting a coherent light beam into a spherical wave is reflected, and the reflected light, direct light from the lens system and hologram recording are reflected. Since it is configured to be superimposed on the material, the luminous flux can be divided into two by the mirror alone and superimposed, and a single point light source can be used. Exposure can be recorded by drawing.
【図１】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram illustrating the principle of the present invention.
【図２】本発明の実施例構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of an embodiment of the present invention.
【図３】空間周波数制御の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of spatial frequency control.
【図４】入射角による周波数分布の説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a frequency distribution according to an incident angle.
【図５】空間周波数分布を変更するための別の実施例構
成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of another embodiment for changing a spatial frequency distribution.
【図６】開口位置による周波数分布の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a frequency distribution depending on an aperture position.
【図７】空間周波数分布を変更するための別の実施例構
成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of another embodiment for changing a spatial frequency distribution.
【図８】本発明のホログラム描画装置の別の実施例構成
図である。FIG. 8 is a configuration diagram of another embodiment of the hologram drawing apparatus of the present invention.
【図９】従来の問題点説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional problem.
１１・・半導体レ−ザ １２・・第１のレンズ系 １２ａ・・ビ−ムスプリッタ １３・・第２のレンズ系 １３ａ，１３ｂ・・スペ−シャルフイルタ １４・・ホログラム記録材料（乾板） １５・・遮光マスク １５ａ・・開口 １６・・空間周波数可変機構 １７・・回転機構 ２０・・直線移動機構 11. Semiconductor laser 12. First lens system 12a. Beam splitter 13. Second lens system 13a, 13b. Special filter 14. Hologram recording material (dry plate) 15.・ Shading mask 15a ・ ・ Opening 16 ・ ・ Spatial frequency variable mechanism 17 ・ ・ Rotating mechanism 20 ・ ・ Linear moving mechanism
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長谷川 信也 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−108209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−63902（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−124803（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−229001（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−91302（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−206401（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−287204（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−5754（ＪＰ，Ｕ) ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shinya Hasegawa 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited (56) References JP-A-62-108209 (JP, A) JP-A-64-63902 (JP, A) JP-A-1-124803 (JP, A) JP-A-60-229001 (JP, A) JP-A-60-91302 (JP, A) JP-A-3-206401 (JP, A) 62-287204 (JP, A) 2-5754 (JP, U)
Claims (2)
グラム記録材料に感光記録するホログラム描画装置にお
いて、 コヒ−レントの光源(11)と、 コヒ−レントの光束を分割して再び重畳するためのレン
ズ系(12)と、 コヒ−レントの光束を球面波に変換するためのレンズ系
(13)と、 所定の大きさ、形状の開口(15a)を備え、ホログラム記
録材料(14)の手前に配置される遮光マスク(15)と、遮光マスク(15)のホログラム記録材料(14)に対する位置
を変更することにより遮光マスクの開口位置に応じたホ
ログラムセルに入射する光の入射角を変更して該ホログ
ラムセル内の干渉縞の空間周波数を変更する空間周波数
可変手段（51)と、 ホログラム記録材料を遮光マスクに対して移動する移動
手段(20)を有し、 ホログラム記録材料の所定位置におけるホログラムセル
上に所定周波数分布を有する干渉縞を記録することを特
徴とするホログラム描画装置。A hologram drawing apparatus for photosensitively recording an interference fringe having a predetermined spatial frequency distribution on a hologram recording material, comprising: a light source (11) for coherent light; a light beam for coherent light; A lens system (12) and a lens system for converting a coherent light beam into a spherical wave
(13), a light-shielding mask (15) having an opening (15a) of a predetermined size and shape and arranged in front of the hologram recording material (14), and a hologram recording material (14) of the light-shielding mask (15) Position relative to
By changing the position of the light-shielding mask.
The hologram by changing the incident angle of light
Spatial frequency that changes the spatial frequency of the interference fringes in the ram cell
And varying means (51) has a moving means (20) to move against the hologram recording material in the light-shielding mask, to record interference fringes having a predetermined frequency distribution on the hologram cell at a predetermined position of the hologram recording material A hologram drawing apparatus characterized by the following.
グラム記録材料に感光記録するホログラム描画装置にお
いて、 コヒ−レントの光源(11)と、 コヒ−レントの光束を球面波に変換するための１つのレ
ンズ系(13a)と、 該レンズ系からの出射光の一部を反射し、反射光とレン
ズ系からの直接光とを重畳するミラ−(71)と、 所定の大きさ、形状の開口(15a)を備え、ホログラム記
録材料(14)の手前に配置される遮光マスク(15)と、 前記ミラーの位置を変えることにより前記遮光マスクの
開口位置に応じたホログラムセルに対する前記反射光の
入射角を変更して該ホログラムセル内の干渉縞の空間周
波数を変更する空間周波数可変手段(72)と、 ホログラム記録材料を遮光マスクに対して移動する移動
手段(20)を有し、 ホログラム記録材料の所定位置におけるホログラムセル
上に所定周波数分布を有する干渉縞を記録することを特
徴とするホログラム描画装置。 2. The method according to claim 1, wherein the interference fringes having a predetermined spatial frequency distribution are hollow.
A hologram lithography system that performs photosensitive recording on gram recording materials
A coherent light source (11) and one laser for converting the coherent light beam into a spherical wave.
Lens system (13a) and a part of the light emitted from the lens system , and reflects the reflected light and the lens.
A mirror (71) for superimposing direct light from a storage system and an opening (15a) of a predetermined size and shape
A light-shielding mask (15) disposed in front of the recording material (14) and a light-shielding mask by changing the position of the mirror.
Of the reflected light to the hologram cell according to the aperture position
Change the angle of incidence to change the spatial circumference of the interference fringes in the hologram cell.
Spatial frequency variable means (72) for changing the wave number, and movement for moving the hologram recording material with respect to the light shielding mask
Means (20), a hologram cell at a predetermined position of the hologram recording material
Recording interference fringes having a predetermined frequency distribution
A hologram drawing device.
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