JP3355722B2 - How to create a diffraction grating pattern - Google Patents
How to create a diffraction grating patternInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、レーザー光線を用い、
その2光束干渉によってドット状の回折格子のパターン
を作成する方法に係り、特に任意な空間周波数の回折格
子パターンを容易に作成し得るようにした回折格子パタ
ーンの作成方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention uses a laser beam,
The present invention relates to a method of forming a dot-like diffraction grating pattern by the two-beam interference, and more particularly to a method of forming a diffraction grating pattern capable of easily forming a diffraction grating pattern having an arbitrary spatial frequency.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般的に、レーザー光源のようなコヒー
レントな光源を用いて、これからのレーザー光線を一度
2光束に分けたものを、再び感光材料上で同時に露光す
ると、干渉縞が記録(回折格子が作成)される。2. Description of the Related Art In general, when a coherent light source such as a laser light source is used and a laser beam to be split into two light beams is simultaneously exposed on a photosensitive material again, interference fringes are recorded (diffraction grating). Is created).
【0003】この干渉縞は、感光材料に入射する2光束
の角度の差によって、そのピッチ(空間周波数の逆数)
が変わり、その方向は2光束の入射する方向によって変
わり、その記録される濃さは光強度によって変わる。す
なわち、観察時には、干渉縞のピッチは見える色に、干
渉縞の方向は見える方向に、干渉縞の濃さは見える色の
輝度にそれぞれ関係する。The pitch of the interference fringes (the reciprocal of the spatial frequency) is determined by the difference between the angles of the two light beams incident on the photosensitive material.
The direction changes according to the incident direction of the two light beams, and the recorded density changes according to the light intensity. That is, during observation, the pitch of the interference fringes is related to the visible color, the direction of the interference fringes is related to the visible direction, and the density of the interference fringes is related to the luminance of the visible color.
【0004】さて、このように、2光束干渉によって回
折格子を形成して、回折格子パターンを有するディスプ
レイを作成する方法としては、例えば“特開昭60−1
56004号公報”、“特願昭63−222477号”
等の方法が提案されてきている。A method of forming a diffraction grating by two-beam interference and forming a display having a diffraction grating pattern is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-1.
No. 56004, "Japanese Patent Application No. 63-222577"
And other methods have been proposed.
【0005】すなわち、まず、前者の方法は、回折格子
露光ヘッドを用い、この回折格子露光ヘッドを移動する
ことによって、2光束干渉による微小な干渉縞(以下、
回折格子と称する)を、そのピッチ、方向、および光強
度を変化させて、感光材料に対して次々と露光し、任意
の位置に任意の回折格子を作成する方法である。That is, the former method uses a diffraction grating exposure head and moves the diffraction grating exposure head to produce minute interference fringes (hereinafter, referred to as interference fringes) caused by two-beam interference.
This is a method in which a photosensitive material is successively exposed to light by changing its pitch, direction, and light intensity, and an arbitrary diffraction grating is formed at an arbitrary position.
【0006】この方法を用いることにより、平面状の感
光材料と、その表面に形成された回折格子パターンとか
らなるディスプレイが得られる。そして、この回折格子
パターンは、回折格子により形成された複数の微小なド
ットから構成されているため、各ドットがそれぞれの色
にそれぞれの方向にそれぞれの強さで光って様々な模様
が描かれる。By using this method, a display comprising a planar photosensitive material and a diffraction grating pattern formed on the surface thereof can be obtained. And since this diffraction grating pattern is composed of a plurality of minute dots formed by the diffraction grating, each dot shines in each color in each direction in each direction and each pattern is drawn. .
【0007】また、後者の方法は、計算機から読み出し
た画像データにしたがって、X−Yステージ上の乾板
(感光材料を塗布したガラス等からなる)の対応位置
に、回折格子からなるドットを作成していく方法であ
る。In the latter method, dots formed of a diffraction grating are formed at corresponding positions on a dry plate (made of glass coated with a photosensitive material) on an XY stage in accordance with image data read from a computer. It is a way to go.
【0008】この方法を用いることにより、ほぼ完全に
均一な回折格子のパターンを有するディスプレイが得ら
れる。By using this method, a display having an almost completely uniform diffraction grating pattern can be obtained.
【0009】しかしながら、まず前者の作成方法におい
ては、次のような問題がある。However, the former method has the following problems.
【0010】すなわち、回折格子のピッチ、方向、光強
度を変化させる場合に、その都度回折格子露光ヘッドの
光学系を移動する必要がある。そして、このように光学
系を固定させることができないことから、振動に対して
弱く、外部からの振動の影響を受け易い。That is, it is necessary to move the optical system of the diffraction grating exposure head each time the pitch, direction, and light intensity of the diffraction grating are changed. Since the optical system cannot be fixed as described above, the optical system is weak against vibration and easily affected by external vibration.
【0011】従って、振動を十分に減衰させるために長
い待ち時間が必要となるばかりでなく、回折格子作成の
安定性も悪く、均一な(精度がよい)回折格子を作成す
ることができないという問題がある。Therefore, not only a long waiting time is required to sufficiently attenuate the vibrations, but also the stability of the diffraction grating is poor, and a uniform (high accuracy) diffraction grating cannot be formed. There is.
【0012】また、後者の作成方法においては、次のよ
うな問題がある。The latter method has the following problem.
【0013】すなわち、レーザー光線をいくつかに分岐
し、その中の一つを選択することによって、作成する回
折格子の空間周波数を決めていることから、光の利用効
率が非常に低いというという問題がある。That is, since the spatial frequency of the diffraction grating to be formed is determined by branching the laser beam into several parts and selecting one of them, there is a problem that the light utilization efficiency is extremely low. is there.
【0014】また、分岐されるレーザー光線の数も、光
学系の空間的な配置や光強度が弱くなることから、3本
程度が限界である。Also, the number of branched laser beams is limited to about three because the spatial arrangement of the optical system and the light intensity are weakened.
【0015】そのため、3種類程度の空間周波数を持っ
た回折格子しか作成することができない(回折格子の空
間周波数が3種類程度に限定されてしまっている)とい
う問題がある。Therefore, there is a problem that only a diffraction grating having about three kinds of spatial frequencies can be formed (the spatial frequency of the diffraction grating is limited to about three kinds).
【0016】そこで、上記のような問題を解消するため
の装置として、例えば“特願平3−231956号”等
の回折格子プロッターが、本出願人によって提案されて
きている。Therefore, as an apparatus for solving the above-mentioned problem, a diffraction grating plotter such as Japanese Patent Application No. 3-219556 has been proposed by the present applicant.
【0017】しかしながら、この種の回折格子プロッタ
ーにおいては、平面内を自由に移動可能なX−Y(−
θ)ステージに対して、2本のレーザー光線が所定の装
置構成を介して入射するような構成となっている。そし
て、これらのほとんどの場合、入射する側を移動、ある
いは回転させ得る可能性はなく、小型化を図ることが非
常に困難である。However, in this type of diffraction grating plotter, XY (-
θ) Two laser beams are incident on the stage via a predetermined device configuration. In most cases, there is no possibility that the incident side can be moved or rotated, and it is very difficult to reduce the size.
【0018】また、必要とするレーザー光線を1本ずつ
乾板の表面で交わるように調整しなければならないばか
りでなく、θステージの回転中心とレーザー光線の交差
位置とが同位置でなければならず、これら光学系の調整
も非常に困難である。Further, not only must the required laser beams be adjusted one by one on the surface of the dry plate, but also the intersection between the center of rotation of the θ stage and the laser beam must be the same. Adjustment of the optical system is also very difficult.
【0019】さらに、移動・回転可能とされる装置構成
の場合でも、回折格子露光装置(特開昭60−1560
04号公報)のように、比較的大きく複雑な構成であ
り、乾板上での2光束の位置合わせ等の調整は、非常に
困難である。Further, even in the case of an apparatus which can be moved and rotated, a diffraction grating exposure apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. 60-1560)
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 04-204, the configuration is relatively large and complicated, and it is very difficult to adjust the alignment of the two light beams on the dry plate.
【0020】そこで、最近では、このような問題を解消
するための装置として、例えば“特願平4−43056
号”等の回折格子プロッターが、本出願人によって提案
されてきている。Therefore, recently, as an apparatus for solving such a problem, for example, Japanese Patent Application No. 4-43056 has been proposed.
Grating plotters have been proposed by the applicant.
【0021】この装置は、1本のレーザー光線を回転可
能な2光束回折格子で回折して3本以上のレーザー光線
に分岐し、そのうちの2本のレーザー光線を選択して、
これらを平面内を任意に移動可能なX−Y(−θ)ステ
ージ上の乾板上に集光するように構成した装置である。In this apparatus, one laser beam is diffracted by a rotatable two-beam diffraction grating and split into three or more laser beams, and two of the laser beams are selected.
This is an apparatus configured to condense these on a dry plate on an XY (-θ) stage that can be arbitrarily moved in a plane.
【0022】しかしながら、このような回折格子プロッ
ターにおいては、乾板上に達する2本のレーザー光線の
間の角度がいつも一定になることから、乾板上に記録さ
れる回折格子の空間周波数を変化させることはできな
い。However, in such a diffraction grating plotter, since the angle between two laser beams reaching the dry plate is always constant, it is not possible to change the spatial frequency of the diffraction grating recorded on the dry plate. Can not.
【0023】このため、回折格子パターンを、例えばデ
ィスプレイに用いた場合、場所によって色を変化させる
ことが簡単には行なえなかった。For this reason, when a diffraction grating pattern is used for a display, for example, it is not easy to change the color depending on the location.
【0024】また、ホログラフィック光学素子(HO
E)作成の場合等のように、細かな空間周波数変化が必
要なものには利用することができなかった。Also, a holographic optical element (HO)
E) It cannot be used for a device requiring a fine spatial frequency change, such as in the case of creation.
【0025】[0025]
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
回折格子の作成装置においては、任意な空間周波数の回
折格子パターンを作成することが困難であるという問題
があった。As described above, the conventional apparatus for producing a diffraction grating has a problem that it is difficult to produce a diffraction grating pattern having an arbitrary spatial frequency.
【0026】本発明は上述のような問題を解決するため
に成されたもので、任意な空間周波数の回折格子パター
ンを容易に作成することが可能な回折格子パターンの作
成方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a method of forming a diffraction grating pattern capable of easily forming a diffraction grating pattern having an arbitrary spatial frequency. Aim.
【0027】[0027]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、レーザー光線を2光束に分割し、これらを感光材
料が塗布された乾板上の1点に同時に露光して干渉縞を
記録するにあたり、乾板の露光を行なう毎に、レーザー
光線を任意の方向,角度に分割して回折格子パターンを
作成する方法において、まず、請求項1に対応する発明
では、乾板面に対して平行な方向へ移動が可能な乾板を
照明する細いレーザー光線の光路の途中に、乾板と同一
方向へ移動が可能でレーザー光線を任意の方向、角度に
分割すると共に、ホログラム面に対して平行移動が可能
なホログラムレンズを配置し、またホログラムレンズを
乾板の乾板面に結像するような位置にレンズを固定して
配置し、乾板の露光を行なう時に、レーザー光線をホロ
グラムレンズの平行移動により、作成する回折格子の空
間周波数に応じた角度で0次の回折光と+1次の回折光
とに分割した後に、レンズで乾板上の1点に集光させて
回折格子を記録し、乾板の露光を行なう毎に、当該乾板
を作成される回折格子の直径に相当する距離だけ移動さ
せて、乾板の乾板面に回折格子パターンを作成するよう
にしている。In order to achieve the above object, a laser beam is divided into two light beams, which are simultaneously exposed to one point on a dry plate coated with a photosensitive material to record interference fringes. In the method of creating a diffraction grating pattern by dividing a laser beam into arbitrary directions and angles each time a dry plate is exposed, first, in the invention corresponding to claim 1, the laser beam is moved in a direction parallel to the dry plate surface. A hologram lens that can move in the same direction as the dry plate, divides the laser beam into any direction and angle, and moves parallel to the hologram surface is placed in the middle of the optical path of the thin laser beam that illuminates the dry plate The hologram lens is fixed at a position where the hologram lens forms an image on the surface of the hologram plate. After the movement, the light is divided into a 0th-order diffracted light and a + 1st-order diffracted light at an angle corresponding to the spatial frequency of the diffraction grating to be created, and then condensed at one point on a dry plate with a lens to record the diffraction grating. Each time a dry plate is exposed, the dry plate is moved by a distance corresponding to the diameter of the diffraction grating to be created, and a diffraction grating pattern is created on the dry plate surface of the dry plate.
【0028】また、請求項2に対応する発明では、乾板
面に対して平行な方向へ移動が可能な乾板を照明する細
いレーザー光線の光路の途中に、乾板と同一方向へ移動
が可能でレーザー光線を任意の方向、角度に分割すると
共に、ホログラム面に対して平行移動が可能なホログラ
ムレンズを配置し、またホログラムレンズを乾板の乾板
面に結像するような位置にレンズを固定して配置し、乾
板の露光を行なう時に、レーザー光線をホログラムレン
ズの平行移動により、作成する回折格子の空間周波数に
応じた角度で+1次の回折光と−1次の回折光とに分割
した後に、レンズで乾板上の1点に集光させて回折格子
を記録し、乾板の露光を行なう毎に、当該乾板を作成さ
れる回折格子の直径に相当する距離だけ移動させて、乾
板の乾板面に回折格子パターンを作成するようにしてい
る。Further, in the invention corresponding to claim 2, the laser beam which can move in the same direction as the dry plate is provided in the middle of the optical path of the thin laser beam which illuminates the dry plate which can move in the direction parallel to the surface of the dry plate. Divide into arbitrary directions and angles, arrange a hologram lens that can move in parallel to the hologram surface, and fix the lens at a position where the hologram lens forms an image on the dry plate surface of the dry plate, When exposing the dry plate, the laser beam is split into + 1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light at an angle corresponding to the spatial frequency of the diffraction grating to be created by parallel movement of the hologram lens, and then the lens is placed on the dry plate. The diffraction grating is recorded by condensing the light on one point, and every time the dry plate is exposed, the dry plate is moved by a distance corresponding to the diameter of the diffraction grating to be formed, and diffracted onto the dry plate surface of the dry plate. So that to create a child pattern.
【0029】[0029]
【作用】従って、本発明の回折格子パターンの作成方法
においては、レーザー光線を2光束に分割し、乾板上の
1点に同時に露光して回折格子を作成する場合に、乾板
の露光を行なう毎に、レーザー光線を任意の方向、角度
に分割(0次の回折光と+1次の回折光、または+1次
の回折光と−1次の回折光とに分割)することにより、
作成される回折格子の空間周波数を任意に変化させるこ
とができる。Accordingly, in the method of forming a diffraction grating pattern according to the present invention, when a laser beam is divided into two light beams and one point on the dry plate is simultaneously exposed to form a diffraction grating, each time the dry plate is exposed, By dividing the laser beam into arbitrary directions and angles (split into 0th-order diffracted light and + 1st-order diffracted light, or + 1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light),
The spatial frequency of the created diffraction grating can be arbitrarily changed.
【0030】これにより、従来の方法では作成できなか
った、任意な空間周波数の回折格子パターンを容易に作
成することが可能となり、ディスプレイや大型のHOE
を作成していく上で極めて有用である。As a result, a diffraction grating pattern having an arbitrary spatial frequency, which cannot be formed by the conventional method, can be easily formed, and a display or a large HOE can be formed.
It is extremely useful in creating.
【0031】また、回折格子パターンを作成するための
光学系としては、ホログラムレンズ、レンズ、細いレー
ザー光線のみで構成することにより、比較的小型でかつ
簡単な構成とすることができる。The optical system for creating the diffraction grating pattern can be made relatively small and simple by using only a hologram lens, a lens, and a thin laser beam.
【0032】[0032]
【実施例】本発明は、前述した回転可能な2光束回折格
子の代わりに、ホログラム面に対して平行移動が可能な
ホログラムレンズを用いることにより、作成される回折
格子の空間周波数を任意に変化できるようにするもので
ある。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention uses a hologram lens that can move in parallel to the hologram plane, instead of the above-described rotatable two-beam diffraction grating, so that the spatial frequency of the created diffraction grating can be changed arbitrarily. To make it possible.
【0033】すなわち、作成される回折格子の空間周波
数を任意に変化させるためには、前述の回転可能なグレ
ーティングに相当する部分で、分割するレーザー光線の
方向のみでなく、角度も任意に変化できるようにする必
要がある。That is, in order to arbitrarily change the spatial frequency of the diffraction grating to be formed, it is possible to arbitrarily change not only the direction of the laser beam to be divided but also the angle at a portion corresponding to the rotatable grating. Need to be
【0034】ホログラムレンズは、平行な光を集束(ま
たは発散)させる働きを持ったホログラムである。この
ホログラムレンズの一部に、細いレーザー光線を当てる
と、図4(a)〜(c)に示すように、ホログラムレン
ズの中心の方向(または反対方向)に、1次の回折光が
生じる。そして、この回折光の角度は、図5(a)およ
び(b)に示すように、ホログラムレンズの中心付近で
は小さく、周辺部では大きくなる。The hologram lens is a hologram having a function of converging (or diverging) parallel light. When a thin laser beam is applied to a part of the hologram lens, as shown in FIGS. 4A to 4C, a first-order diffracted light is generated in a direction toward (or opposite to) the center of the hologram lens. Then, as shown in FIGS. 5A and 5B, the angle of the diffracted light is small near the center of the hologram lens and is large near the periphery.
【0035】このため、ホログラムレンズ上の任意の位
置に細いレーザー光線を当てれば、回折光の方向は、中
心方向に向かう360度の間で任意に変化させることが
でき、また回折光の角度も、0度とホログラム周の回折
角度の間で任意に変化させることができることから、任
意な方向と角度にレーザー光線を分割することが可能に
なる。For this reason, if a thin laser beam is applied to an arbitrary position on the hologram lens, the direction of the diffracted light can be arbitrarily changed within 360 degrees toward the center, and the angle of the diffracted light is also changed. Since the laser beam can be arbitrarily changed between 0 degrees and the diffraction angle around the hologram, it becomes possible to divide the laser beam into arbitrary directions and angles.
【0036】そこで、前述の回転可能な2光束回折格子
が配置されていた部分に、ホログラムレンズを設置し
て、これをホログラム面に対して平行な方向に移動でき
るようにすれば、この部分で、任意の方向、角度にレー
ザー光線を分割することができるので、作成される回折
格子の方向と角度を任意に変化させることが可能であ
る。Therefore, if a hologram lens is installed in the portion where the above-mentioned rotatable two-beam diffraction grating is arranged so that it can be moved in a direction parallel to the hologram surface, this portion can be used. Since the laser beam can be divided into arbitrary directions and angles, it is possible to arbitrarily change the direction and angle of the diffraction grating to be formed.
【0037】以下、上記のような考え方に基づく本発明
の一実施例について、図面を参照して詳細に説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention based on the above-described concept will be described in detail with reference to the drawings.
【0038】本実施例による回折格子パターンは、次の
ようにして作成する。The diffraction grating pattern according to this embodiment is created as follows.
【0039】すなわち、まず、最初に、ホログラムレン
ズを作成する。That is, first, a hologram lens is prepared.
【0040】この操作は、例えば図2に示すような光学
系を用いて行なわれる。図2に示す光学系では、同一の
レーザー光源から生じたレーザー光線1が、ビームスプ
リッター2により2つのレーザー光線に分割される。This operation is performed using, for example, an optical system as shown in FIG. In the optical system shown in FIG. 2, a laser beam 1 generated from the same laser light source is split into two laser beams by a beam splitter 2.
【0041】一方のレーザー光線は、ミラー3により反
射してレンズ4で広げられた後、コリメーターレンズ5
で平行光になり、ハーフミラー6によって反射されて、
乾板7に達する。また、もう一方のレーザー光線は、ミ
ラー8により反射してレンズ9によって発散光になり、
上記ハーフミラー6を通過して乾板7に達する。そし
て、この2つの光の干渉によって、ホログラムが作成さ
れる。このホログラムは、撮影時と反対の方向から平行
光を入射した時に回折光が一点に集まる、ホログラムレ
ンズとなっている。One of the laser beams is reflected by the mirror 3 and expanded by the lens 4, and then is collimated by the collimator lens 5.
Becomes parallel light, and is reflected by the half mirror 6,
The dry plate 7 is reached. The other laser beam is reflected by the mirror 8 and diverged by the lens 9,
The light passes through the half mirror 6 and reaches the dry plate 7. Then, a hologram is created by interference between the two lights. This hologram is a hologram lens in which diffracted light converges at one point when parallel light is incident from a direction opposite to the time of shooting.
【0042】次に、このようにして作成したホログラム
レンズを用いて、例えば図1に示すような光学系を構成
して回折格子パターンを作成する。Next, using the hologram lens thus prepared, for example, an optical system as shown in FIG. 1 is formed to form a diffraction grating pattern.
【0043】図1に示す光学系では、乾板11は、乾板
面に対して平行な方向への移動が可能になっている。In the optical system shown in FIG. 1, the dry plate 11 can be moved in a direction parallel to the surface of the dry plate.
【0044】また、厚いホログラムレンズ12は、ホロ
グラム面に対して平行な方向、すなわち乾板11と同一
方向への移動が可能になっている。The thick hologram lens 12 can move in a direction parallel to the hologram surface, that is, in the same direction as the dry plate 11.
【0045】さらに、レンズ13は、その光軸が乾板1
1の乾板面とほぼ垂直になり、ホログラムレンズ12を
乾板11の乾板面の位置に結像するような位置に固定し
て配置されている。ここで、レンズ13としては、ガラ
スレンズまたはプラスチックレンズを用いている。Further, the optical axis of the lens 13 is
The hologram lens 12 is fixed to a position that is substantially perpendicular to the surface of the dry plate 1 and forms an image at the position of the dry plate surface of the dry plate 11. Here, a glass lens or a plastic lens is used as the lens 13.
【0046】このために、ホログラムレンズ12上の同
じ位置からでた光は、レンズ13によって一点に結像さ
れるため、その向きや角度によらず乾板11上では同じ
位置に集光することになる。For this reason, since the light emitted from the same position on the hologram lens 12 is imaged at one point by the lens 13, the light is focused on the same position on the dry plate 11 regardless of its direction and angle. Become.
【0047】そして、細いレーザー光線14は、シャッ
ター15を介して、ホログラムレンズ12、レンズ8を
通過した後に、乾板11の乾板面に到達するようになっ
ている。Then, the thin laser beam 14 passes through the hologram lens 12 and the lens 8 via the shutter 15 and then reaches the dry plate surface of the dry plate 11.
【0048】かかる光学系を用いて、以下のような手順
によって回折格子パターンを作成する。Using such an optical system, a diffraction grating pattern is created by the following procedure.
【0049】(a)シャッター15を開いた時に、ある
方向と角度の1次回折光が得られる場所にレーザー光が
当たるように、ホログラムレンズ12の位置を調整す
る。(A) When the shutter 15 is opened, the position of the hologram lens 12 is adjusted so that the laser beam shines on the place where the first order diffracted light of a certain direction and angle can be obtained.
【0050】(b)シャッター15を開き、露光を行な
う。この時、細いレーザー光線14は、ホログラムレン
ズ12により回折されて0次の回折光と+1次の回折光
とに分割された後、レンズ13で乾板11上の1点に集
光されて回折格子が作成される。(B) Open the shutter 15 and perform exposure. At this time, the thin laser beam 14 is diffracted by the hologram lens 12 and divided into the 0th-order diffracted light and the + 1st-order diffracted light. Created.
【0051】(c)シャッター15を閉じて、乾板11
を、作成される回折格子の直径に相当する距離だけ平行
移動させる。(C) The shutter 15 is closed and the dry plate 11 is closed.
Is translated by a distance corresponding to the diameter of the diffraction grating to be created.
【0052】上記(a)〜(c)の操作を何回も繰り返
して、乾板11の全面に回折格子を記録することによ
り、所望の方向と空間周波数の回折格子パターンが得ら
れる。By repeating the above operations (a) to (c) many times and recording a diffraction grating on the entire surface of the dry plate 11, a diffraction grating pattern in a desired direction and spatial frequency can be obtained.
【0053】上述したように、本実施例では、回折格子
パターンを作成する場合に、乾板面に対して平行な方向
へ移動が可能な乾板11を照明する細いレーザー光線1
4の光路の途中に、乾板11と同一方向へ移動が可能で
レーザー光線14を任意の方向、角度に分割する厚いホ
ログラムレンズ12を配置し、またホログラムレンズ1
2を乾板11の乾板面に結像するような位置にレンズ1
3を固定して配置し、乾板の露光を行なう時に、レーザ
ー光線14をホログラムレンズ12により、任意の方
向、角度に分割、すなわち0次の回折光と+1次の回折
光とに分割した後に、レンズ13で乾板11上の1点に
集光させて回折格子を記録し、乾板11の露光を行なう
毎に、乾板11を作成される回折格子の直径に相当する
距離だけ移動させて、乾板11の乾板面全面に回折格子
パターンを作成するようにしたものである。As described above, in the present embodiment, when forming a diffraction grating pattern, the thin laser beam 1 illuminating the dry plate 11 movable in a direction parallel to the dry plate surface is used.
4, a thick hologram lens 12 that can move in the same direction as the dry plate 11 and divides the laser beam 14 into arbitrary directions and angles is disposed.
The lens 1 is placed at a position where the image 2 is formed on the surface of the dry plate 11.
3 is fixed, and when the dry plate is exposed, the laser beam 14 is divided into arbitrary directions and angles by the hologram lens 12, that is, after being divided into 0th-order diffracted light and + 1st-order diffracted light. At 13, the diffraction grating is recorded by condensing light at one point on the dry plate 11, and every time the dry plate 11 is exposed, the dry plate 11 is moved by a distance corresponding to the diameter of the diffraction grating to be formed. A diffraction grating pattern is formed on the entire surface of the dry plate.
【0054】従って、レーザー光線を2光束に分割し、
乾板上の1点に同時に露光して回折格子を作成する場合
に、乾板の露光を行なう毎に、レーザー光線14を任意
の方向、角度に分割(0次の回折光と+1次の回折光と
に分割)するようにしているため、作成される回折格子
の空間周波数を任意に変化させることができる。Therefore, the laser beam is split into two light beams,
When a diffraction grating is created by simultaneously exposing one point on a dry plate, the laser beam 14 is divided into arbitrary directions and angles each time the dry plate is exposed (to a 0th-order diffracted light and a + 1st-order diffracted light). The spatial frequency of the created diffraction grating can be arbitrarily changed.
【0055】これにより、従来の方法では作成できなか
った、任意な空間周波数の回折格子パターンを容易に作
成することが可能となり、ディスプレイや大型のHOE
を作成していく上で極めて有用である。As a result, a diffraction grating pattern having an arbitrary spatial frequency, which cannot be formed by the conventional method, can be easily formed, and a display or a large HOE can be formed.
It is extremely useful in creating.
【0056】また、回折格子パターンを作成するための
光学系としては、ホログラムレンズ12、レンズ13、
細いレーザー光線14、シャッター15のみで構成して
いるため、比較的小型でかつ簡単な構成とすることが可
能となる。As an optical system for forming a diffraction grating pattern, a hologram lens 12, a lens 13,
Since it is composed of only the thin laser beam 14 and the shutter 15, it is possible to make the configuration relatively small and simple.
【0057】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、次のようにしても同様に実施できるものであ
る。It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be similarly implemented in the following manner.
【0058】(a)上記実施例では、レーザー光線を任
意の方向、角度に分割する場合に、0次の回折光と+1
次の回折光とに分割する場合について説明したが、これ
に限らず、レーザー光線を任意の方向、角度に分割する
場合に、+1次の回折光と−1次の回折光とに分割する
場合についても、本発明を同様に適用できるものであ
る。(A) In the above embodiment, when the laser beam is divided into arbitrary directions and angles, the 0th-order diffracted light and +1
The case where the laser beam is divided into the next diffracted light has been described. However, the present invention is not limited thereto. The present invention can be similarly applied to the present invention.
【0059】図3は、この種の回折格子パターンの作成
方法を実現するための光学系の構成例を示す概要図であ
り、図1と同一部分には同一符号を付して示している。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of an optical system for realizing this kind of method of forming a diffraction grating pattern. The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
【0060】すなわち、図3に示す実施例では、乾板面
に対して平行な方向へ移動が可能な乾板11を照明する
細いレーザー光線14の光路の途中に、乾板11と同一
方向へ移動が可能でレーザー光線14を任意の方向、角
度に分割する薄いホログラムレンズ16を配置し、また
ホログラムレンズ16を乾板11の乾板面に結像するよ
うな位置にレンズ13を固定して配置し、乾板11の露
光を行なう時に、レーザー光線14をホログラムレンズ
16により0次の回折光と+1次の回折光と−1次の回
折光とに分割し、さらにこれらのうち0次の回折光を遮
光板17により遮光した後に、+1次の回折光と−1次
の回折光とをレンズ13で乾板11上の1点に集光させ
て回折格子を記録し、乾板11の露光を行なう毎に、乾
板11を作成される回折格子の直径に相当する距離だけ
移動させて、乾板11の乾板面全面に回折格子パターン
を作成するようにしている。That is, in the embodiment shown in FIG. 3, it is possible to move in the same direction as the dry plate 11 in the optical path of the thin laser beam 14 illuminating the dry plate 11 which can move in the direction parallel to the dry plate surface. A thin hologram lens 16 that divides the laser beam 14 into arbitrary directions and angles is arranged, and the lens 13 is fixedly arranged at a position where the hologram lens 16 forms an image on the dry plate surface of the dry plate 11. Is performed, the laser beam 14 is divided by the hologram lens 16 into 0-order diffracted light, + 1st-order diffracted light, and -1st-order diffracted light, and the 0th-order diffracted light is shielded by the light shielding plate 17. Thereafter, the + 1st-order diffracted light and the -1st-order diffracted light are condensed by the lens 13 at one point on the dry plate 11 to record a diffraction grating, and each time the dry plate 11 is exposed, the dry plate 11 is created. It is moved by a distance corresponding to the diameter of the diffraction grating, and so as to create a diffraction grating pattern on the dry plate entire surface of the dry plate 11.
【0061】本実施例の作成方法においても、図1の実
施例の場合と同様に、任意な空間周波数の回折格子パタ
ーンを容易に作成することが可能であり、ディスプレイ
や大型のHOEを作成していく上で極めて有用である。In the method of this embodiment, as in the case of the embodiment of FIG. 1, a diffraction grating pattern of an arbitrary spatial frequency can be easily formed, and a display or a large HOE can be formed. It is extremely useful in going.
【0062】(b)本発明の回折格子パターンの作成方
法は、ホログラムディスプレイの分野での利用に限定さ
れるものではない。(B) The method of forming a diffraction grating pattern according to the present invention is not limited to use in the field of hologram displays.
【0063】例えば、大型のホログラフィック光学素子
(HOE)の作成方法の一つとして、大型のホログラム
を、適切な方向と空間周波数を有する多数の小さな回折
格子の集まりとして作成していく方法が提案されている
が、それを実現するための方法としても、本発明の方法
を利用することが可能である。For example, as one method of producing a large holographic optical element (HOE), a method of producing a large hologram as a collection of many small diffraction gratings having appropriate directions and spatial frequencies is proposed. However, the method of the present invention can be used as a method for realizing it.
【0064】この場合、大型のホログラフィック光学素
子に用いることを目的として、回折効率を高めるため
に、上記図1および図3の各実施例の方法で、薄いホロ
グラムとして回折格子パターンを作成した後に、コンタ
クトコピーの方法で厚い感光材料にコピーすることによ
って、回折格子パターンを厚いホログラム(体積型ホロ
グラム)として用いることが好ましい。In this case, in order to increase the diffraction efficiency for the purpose of use in a large holographic optical element, after forming a diffraction grating pattern as a thin hologram by the method of each embodiment of FIGS. 1 and 3, FIG. It is preferable to use the diffraction grating pattern as a thick hologram (volume hologram) by copying on a thick photosensitive material by a contact copy method.
【0065】その他、本発明はその要旨を変更しない範
囲で、種々に変形して実施できるものである。In addition, the present invention can be implemented in various modifications without departing from the scope of the invention.
【0066】[0066]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の回折格子
パターンの作成方法によれば、レーザー光線を2光束に
分割し、乾板上の1点に同時に露光して回折格子を作成
する場合に、乾板の露光を行なう毎に、レーザー光線を
任意の方向、角度に分割(0次の回折光と+1次の回折
光、または+1次の回折光と−1次の回折光とに分割)
するようにしているので、任意な空間周波数の回折格子
パターンを容易に作成することが可能となる。As described above, according to the method for forming a diffraction grating pattern of the present invention, when a laser beam is divided into two light beams and exposed to one point on a dry plate simultaneously to form a diffraction grating, Each time the dry plate is exposed, the laser beam is divided into arbitrary directions and angles (divided into 0th-order diffracted light and + 1st-order diffracted light, or + 1st-order diffracted light and -1st-order diffracted light)
Therefore, it is possible to easily create a diffraction grating pattern having an arbitrary spatial frequency.
【0067】これにより、従来の方法では作成できなか
った、任意な空間周波数の回折格子パターンを容易に作
成することが可能となり、ディスプレイや大型のHOE
を作成していく上で極めて有用である。As a result, a diffraction grating pattern having an arbitrary spatial frequency, which cannot be formed by the conventional method, can be easily formed, and a display or a large HOE can be formed.
It is extremely useful in creating.
【0068】また、回折格子パターンを作成するための
光学系としては、ホログラムレンズ、レンズ、細いレー
ザー光線のみで構成するようにしているので、比較的小
型でかつ簡単な構成とすることが可能となる。Further, since the optical system for forming the diffraction grating pattern is constituted only by the hologram lens, the lens, and the thin laser beam, it is possible to make the structure relatively small and simple. .
【図1】本発明による回折格子パターンの作成方法を実
現するための光学系の一実施例を示す概要図。FIG. 1 is a schematic diagram showing an embodiment of an optical system for realizing a method of forming a diffraction grating pattern according to the present invention.
【図2】同実施例に用いるホログラムレンズを作成する
ための光学系の構成例を示す概要図。FIG. 2 is a schematic diagram showing a configuration example of an optical system for creating a hologram lens used in the embodiment.
【図3】本発明による回折格子パターンの作成方法を実
現するための光学系の他の実施例を示す概要図。FIG. 3 is a schematic diagram showing another embodiment of the optical system for realizing the method of forming a diffraction grating pattern according to the present invention.
【図4】ホログラムレンズの一部に細いレーザー光線を
当てた時に回折光が生じる様子の一例を示す概念図。FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of how diffracted light is generated when a thin laser beam is applied to a part of a hologram lens.
【図5】ホログラムレンズの一部に細いレーザー光線を
当てた時に生じる回折光の角度の一例を示す概念図。FIG. 5 is a conceptual diagram showing an example of an angle of diffracted light generated when a thin laser beam is applied to a part of the hologram lens.
1…レーザー光線、2…ビームスプリッター、3…ミラ
ー、4…レンズ、5…コリメーターレンズ、6…ハーフ
ミラー、7…乾板、8…ミラー、9…レンズ、11…乾
板、12…厚いホログラムレンズ、13…レンズ、14
…細いレーザー光線、15…シャッター、16…ホログ
ラムレンズ、17…遮光板。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... laser beam, 2 ... beam splitter, 3 ... mirror, 4 ... lens, 5 ... collimator lens, 6 ... half mirror, 7 ... dry plate, 8 ... mirror, 9 ... lens, 11 ... dry plate, 12 ... thick hologram lens, 13 ... Lens, 14
... thin laser beam, 15 ... shutter, 16 ... hologram lens, 17 ... light shielding plate.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 5/18 G03H 1/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G02B 5/18 G03H 1/04
Claims (2)
を感光材料が塗布された乾板上の1点に同時に露光して
干渉縞を記録するにあたり、前記乾板の露光を行なう毎
に、前記レーザー光線を任意の方向,角度に分割して回
折格子パターンを作成する方法において、 乾板面に対して平行な方向へ移動が可能な乾板を照明す
る細いレーザー光線の光路の途中に、前記乾板と同一方
向へ移動が可能で前記レーザー光線を任意の方向、角度
に分割すると共に、ホログラム面に対して平行移動が可
能なホログラムレンズを配置し、また前記ホログラムレ
ンズを前記乾板の乾板面に結像するような位置にレンズ
を固定して配置し、 前記乾板の露光を行なう時に、前記レーザー光線をホロ
グラムレンズの平行移動により、作成する回折格子の空
間周波数に応じた角度で0次の回折光と+1次の回折光
とに分割した後に、前記レンズで乾板上の1点に集光さ
せて回折格子を記録し、 前記乾板の露光を行なう毎に、当該乾板を作成される回
折格子の直径に相当する距離だけ移動させて、前記乾板
の乾板面に回折格子パターンを作成するようにしたこと
を特徴とする回折格子パターンの作成方法。When a laser beam is divided into two light beams, and these are simultaneously exposed to one point on a dry plate coated with a photosensitive material to record interference fringes, the laser beam is applied each time the dry plate is exposed. In the method of creating a diffraction grating pattern by dividing into arbitrary directions and angles, moving in the same direction as the dry plate in the middle of the optical path of a thin laser beam that illuminates a dry plate that can move in a direction parallel to the dry plate surface It is possible to divide the laser beam into arbitrary directions and angles, arrange a hologram lens that can move in parallel to the hologram surface, and at a position where the hologram lens is imaged on the dry plate surface of the dry plate. When the lens is fixedly arranged, and when the exposure of the dry plate is performed, the laser beam is converted into a spatial frequency of a diffraction grating to be created by parallel movement of a hologram lens. After splitting into a 0th-order diffracted light and a + 1st-order diffracted light at the same angle, the lens focuses the light on one point on the dry plate to record a diffraction grating. A method of forming a diffraction grating pattern, wherein a dry plate is moved by a distance corresponding to a diameter of a diffraction grating to be formed, and a diffraction grating pattern is formed on a dry plate surface of the dry plate.
を感光材料が塗布された乾板上の1点に同時に露光して
干渉縞を記録するにあたり、前記乾板の露光を行なう毎
に、前記レーザー光線を任意の方向,角度に分割して回
折格子パターンを作成する方法において、 乾板面に対して平行な方向へ移動が可能な乾板を照明す
る細いレーザー光線の光路の途中に、前記乾板と同一方
向へ移動が可能で前記レーザー光線を任意の方向、角度
に分割すると共に、ホログラム面に対して平行移動が可
能なホログラムレンズを配置し、また前記ホログラムレ
ンズを前記乾板の乾板面に結像するような位置にレンズ
を固定して配置し、 前記乾板の露光を行なう時に、前記レーザー光線をホロ
グラムレンズの平行移動により、作成する回折格子の空
間周波数に応じた角度で+1次の回折光と−1次の回折
光とに分割した後に、前記レンズで乾板上の1点に集光
させて回折格子を記録し、 前記乾板の露光を行なう毎に、当該乾板を作成される回
折格子の直径に相当する距離だけ移動させて、前記乾板
の乾板面に回折格子パターンを作成するようにしたこと
を特徴とする回折格子パターンの作成方法。2. When dividing a laser beam into two light beams and simultaneously exposing them to one point on a dry plate coated with a photosensitive material to record interference fringes, the laser beam is applied every time the dry plate is exposed. In the method of creating a diffraction grating pattern by dividing into arbitrary directions and angles, moving in the same direction as the dry plate in the middle of the optical path of a thin laser beam that illuminates a dry plate that can move in a direction parallel to the dry plate surface It is possible to divide the laser beam into arbitrary directions and angles, arrange a hologram lens that can move in parallel to the hologram surface, and at a position where the hologram lens is imaged on the dry plate surface of the dry plate. When the lens is fixedly arranged, and when the exposure of the dry plate is performed, the laser beam is converted into a spatial frequency of a diffraction grating to be created by parallel movement of a hologram lens. After splitting into a + 1st-order diffracted light and a -1st-order diffracted light at the same angle, the lens collects a diffraction grating by condensing it at one point on the plate, and every time the plate is exposed, A method of forming a diffraction grating pattern, wherein the dry plate is moved by a distance corresponding to a diameter of a diffraction grating to be formed, and a diffraction grating pattern is formed on a dry plate surface of the dry plate.
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JP24154193A JP3355722B2 (en) | 1993-09-28 | 1993-09-28 | How to create a diffraction grating pattern |
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JPH0798405A JPH0798405A (en) | 1995-04-11 |
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