JP2654941B2

JP2654941B2 - ホログラムの作成方法

Info

Publication number: JP2654941B2
Application number: JP60294778A
Authority: JP
Inventors: 信也長谷川; 俊二北川; 淳尼子; 雅之加藤; 智司前田; 文雄山岸; 弘之池田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-12-25
Filing date: 1985-12-25
Publication date: 1997-09-17
Anticipated expiration: 2012-09-17
Also published as: JPS62150378A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕ホログラム記録媒体上に対する光軸角度が異なる複数
の光波を使用してホログラム光学素子を作成する際に、
ホログラム媒体上に設定される光軸の照射位置に予めピ
ンホールが開けられたマスクを配置して、マスクのピン
ホールと、このピンホールに対応する光波の光軸とをそ
れぞれ位置合わせ調整することで、光軸の位置出しを正
確かつ容易に行えるようにするとともに、調整後は、各
光波を共にホログラム記録媒体に照射して各光波の干渉
により生ずる干渉縞を露光することによってホログラム
光学素子を作成することで、ホログラム光学素子を高精
度かつ簡単に作成できるようにする。

〔産業上の利用分野〕

レーザから出射した発散光をコリメートしたり、平行
光を収束したりするのに、従来の光学レンズに代わっ
て、小型、軽量で安価なホログラム光学素子が研究され
ている。本発明は、このようなホログラム光学素子を製
造する際に使用する複数の光波の、ホログラム記録媒体
上での各光軸の位置出しと、各光波（ホログラム作成
光）のホログラム記録媒体への照射方法に関する。

〔従来の技術〕

第６図はホログラムを使用したレーザプリンタの斜視
図である。半導体レーザから発生したレーザ光１は、収
差補正用のホログラムレンズ２およびホログラムディス
ク３で、記録媒体４上に収束される。またホログラムデ
ィスク３の回転によって、記録媒体４の一端から他端に
向けて回折させることで、直線走査が行なわれる。そし
て走査のタイミングに同期して、レーザ光出力をオン・
オフ変調することで、記録媒体４上におけるドット印字
位置を選択し、ドットの組み合わせで、文字などの記録
を行なう。

ホログラムレンズ２を作成するには、参照波と物体波
をホログラム記録媒体に照射し、干渉縞を露光、現像す
る。ホログラムの再生に使用される半導体レーザを使用
して、ホログラムの作成を行なうことができればよい
が、再生用半導体レーザは、波長λ２が780〜800nmと長
いので、この波長帯で高い回折効率をもつホログラム記
録媒体の材料は一般にない。そのため、ホログラム記録
媒体としては、波長λ１が632.8nmのHe−Neレーザ光
や、488nmのArレーザ光に敏感に感光するホログラム記
録媒体が使用される。

そこで、この波長比も考慮して、第７図に示すよう
に、ホログラムレンズ２の作成時に、逆方向の収差を有
する光L2を補助光学系５を利用して発生させ、参照波L3
と共にホログラム記録媒体2aに照射することで、収差補
正用のホログラムレンズ２を作成することが、本発明の
出願人により、特願昭60−168830号として提案されてい
る。こうして予め収差を与えたホログラムレンズ２を通
して、ホログラムディスク３に再生波を入射すると、両
ホログラム２、３で収差が打ち消され、記録媒体４上
に、細いビームが照射される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ここで、ホログラムの作成時には、作成用レーザ光の
ホログラム記録媒体上での位置合わせを行う必要があ
る。

また、上記のような収差補正用のホログラム２を作成
する際に、補助光学系５を用いて、入射光L1とは異なっ
た、収差を伴った物体波L2を発生させるが、このような
ホログラム作成時には特に補助光学系の位置合わせ調整
が困難である。

本発明の技術的課題は、ホログラム作成時におけるこ
のような問題を解消して、ホログラム作成用レーザ光の
ホログラム記録媒体上での位置合わせ並びに補助光学系
を用いる場合の各光学素子の位置合わせを、正確かつ容
易に行えるようにするとともに、各光波（ホログラム作
成光）のホログラム記録媒体への照射を高精度かつ簡単
に行えるようにすることにある。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明によるホログラム作成方法の基本原理
を説明する側面図である。６はマスクであり、予め複数
のピンホールＡ、Ｂ、Ｃが所定位置に開けられている。
例えば収差補正用のホログラムレンズを作成する場合で
あれば、中央のピンホールＢは、参照波L3の光軸l3位置
に、片方のピンホールＡは、収束球面波L1の光軸l1位置
に、また他方のピンホールＣは、補助光学系の光軸l5位
置にそれぞれ開けられている。

そしてこのマスク６を、ホログラム作成位置に置い
て、該マスク６のそれぞれのピンホールＡ、Ｂ、Ｃに光
軸l1、l3、l5を位置合わせし、各ピンホールＡ、Ｂ、Ｃ
の通過後の光パワーが最大となる位置に光軸が来るよう
に、各光軸の位置を調整する。このとき、ピンホール
Ａ、Ｂ、Ｃの背部にパワーメータ等を置いて、それぞれ
のピンホールＡ、Ｂ、Ｃの通過後の光パワーが最大とな
るように調整することで、各光軸を対応するピンホール
位置に容易に位置合わせできる。

総ての光軸位置調整を終えると、該マスク６を取外し
て、同じ位置にホログラム記録媒体を載置し、参照波と
物体波を照射し、露光・現像する。

収差補正用のホログラムレンズを作成するに当って
は、物体波を、光軸l5の位置合わせを行った補助光学系
を通過させた光波とし、この光波と参照波を照射する。

〔作用〕

ホログラム記録媒体の設置位置に、予め所定位置にピ
ンホールＡ、Ｂ、Ｃが開けられたマスク６を設置し、各
ピンホールＡ、Ｂ、Ｃを、対応する光軸l1、l3、l5が透
過するように、各光軸l1、l3、l5が位置合わせされる。
しかも、マスク６の各ピンホールＡ、Ｂ、Ｃの位置、す
なわちホログラム記録媒体上に光線が来る座標は、ホロ
グラムの設計に基づいて計算機シュミレーションにより
わかるので、これらのピンホールＡ、Ｂ、Ｃに各光の光
軸l1、l3、l5が位置合わせされることで、各光軸l1、l
3、l5が正確に所定位置に位置合わせされることにな
る。

位置合わせ終了後、マスク６を除去して、同じ位置に
ホログラム記録媒体を設置し、前記の光軸l1、l3の位置
から、参照波と物体波を照射したり、光軸l5の位置合わ
せを行なった補助光学系を光軸l1上に配置することで、
設計どおりのホログラムが得られる。

〔実施例〕

次に本発明によるホログラム作成方法が実際上どのよ
うに具体化されるかを実施例で説明する。第２図〜第４
図は、本発明の方法を、第７図の収差補正用のホログラ
ム作成法に実施した例である。第７図は、実際に作成光
が来る時の様子を示すものであり、２つの交点８、９を
もつ収差波L2を物体波とし、参照波L3と共に、基板2b上
のホログラム記録媒体2aに照射することで、収差補正用
のホログラムレンズ２がが得られる。このような物体波
L2を得るには、波長λ１の球面収束波L1を、凹レンズか
ら成る補助光学系５を透過させ、この物体波L2と参照波
L3をホログラム記録面に位置合わせして照射し、干渉縞
を形成する。

このように収差を有する物体波でホログラムを作成す
るには、参照波L3の光軸l3と、収束球面波L1の光軸l1
と、収差を有する物体波L2の光軸l2と、補助光学系５の
光軸l5のそれぞれを、ホログラム記録媒体2a上の所定位
置に位置決めする必要がある。

使用される作成波や、補助光学系５などによって、ホ
ログラム記録媒体2a上における各光軸l1、l3、l5の位置
は予め計算できるため、第２図〜第４図のように計算値
に従って所定位置に10〜100μｍ径の３つのピンホール
Ａ、Ｂ、Ｃの開いたフォトマスク6aを用意する。基板6b
上のフォトマスク6aは、基板2b上のホログラム記録媒体
2aの面と同じ位置に来るような、基板厚となっている。

第２図はホログラム作成装置の側面図であり、収束球
面波L1を得るために、波長の長い作成波を発生するレー
ザ10、コリメート用レンズ11および収束用レンズ12が配
設されている。そして更に補助光学系５を配設すること
で、第７図における収差波L2を得る。

次に本発明によるホログラムの作成方法を工程順に説
明する。

まずホログラム作成位置に、前記のピンホールＡ、
Ｂ、Ｃの開いたマスク６を配置し、参照波L3をピンホー
ルＢに位置合わせする。そのために、コリメートレンズ
14を除去して、レーザ15から出射するビーム位置に、ピ
ンホールＢが来るように、フォトマスク６を移動させ、
かつピンホールＢの下に配置したパワーメータ7bで、光
出力が最大となるように、光軸l3を調整する。

参照波L3および収束球面波L1の光軸の角度は予め設計
値にしたがって設定されている。そのため、参照波L3の
光軸l3位置に、ピンホールＢが合うように、フォトマス
ク6a側を移動させることになる。

補助光学径５の無い状態で、レンズ12から出射した収
束球面波L1の光軸l1をピンホールＡに位置合わせする。
そのために、レンズ11、12も除去した状態で、短波長の
レーザ10のビームをピンホールＡに照射し、背部のパワ
ーメータ7aで監視し、光出力が最大となるように、レー
ザ10からのビームをフォトマスク面と平行移動させる。

次いで、光軸l1上にレンズ11、12を挿入して収束球面
波L1とする。そしてレンズ12を光軸l1に沿って移動し、
収束点13とフォトマスク6a間の距離ｄが設計値になるよ
うに調整する。

収束球面波成形用レンズ11、12を除去し、収差発生用
の補助光学系５の光軸を出す。そのために、第３図のよ
うに、ホログラム作成波と異なるレーザ例えばHe−Neレ
ーザ16を用い、その光軸ｌが、設計値による角度θとな
るようにする。そして該レーザ16からのビームを、フォ
トマスク面と平行に移動させ、背部のパワーメータ7cの
出力が最大となるように、光軸l5をピンホールＣに位置
合わせする。

光軸l5中に補助光学系５を挿入し、その光軸を前記レ
ーザ光の光軸l5に位置合わせする。

補助光学系５の光軸がレーザ光のそれと一致した状態
で、第４図のように、補助光学系５を光軸l5に沿って移
動させ、補助光学系５を透過後の物体波光軸l2が中央の
ピンホールＢに入射するように位置合わせする。これ
は、ピンホールＢの背部のパワーメータ7bで監視しなが
ら、行なう。

以上で各光軸の位置合わせが終了するので、第２図の
ように、収束球面波形成用のレンズ11、12を光軸l1上に
戻し、収束球面波L1を形成する。また光軸l3上にコリメ
ートレンズ14を挿入して参照波L3を形成することで、第
７図のように、ホログラム作成可能状態となる。

マスク６を除去し、代わりにホログラム記録媒体2aを
設置し、収差をもった物体波L2と参照波L3を照射するこ
とで、収差補正用のホログラム２が得られる。

〔別の実施例〕

ピンホールＡ、Ｂ、Ｃが形成されたフォトマスク6aに
代えて、ピンホールが開けられた薄板を使用してもよ
い。

また、光軸位置合わせ用のレーザビームが太い場合
は、第５図のように、正確に光軸を合わせたレンズ17、
18を挿入して、ビームを絞ると、より正確に位置合わせ
できる。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、予め計算でわかってい
るホログラム記録媒体面上の光軸位置にピンホールを設
けておき、マスクのピンホールと光軸を一致させること
で、光軸の位置合わせを行っている。そのため、ホログ
ラム作成時の作成光の光抽の位置合わせを正確かつ容易
に行うことができる。

また、複数の光軸角度が異なる光波のうち第１の光波
の光路上に該光波に所定の収差を発生させる補助光学系
を配置し、第１の光波および第２の光波をホログラム記
録媒体に照射してホログラム光学素子を作成するに当っ
て、ホログラムが作成される位置における第２の光波の
光軸と補助光学系を通過した状態の第１の光波の光軸と
が照射されるべき位置と、補助光学系を通過していない
状態の第１の光波の光軸が照射されるべき位置とのそれ
ぞれに予めピンホールが開けられたマスクを、ホログラ
ム作成位置に配置し、マスクの各ピンホールと、これら
各ピンホールに対応する各光波の光軸とをそれぞれ位置
合わせ調整した後、マスクを取り外し、ホログラム作成
位置にホログラム記録媒体を配置して、第１の光波を補
助光学系を通過させた光波と、第２の光波とを共にホロ
グラム記録媒体に照射し、各光波の干渉により生ずる干
渉縞を露光させるようにしたので、収差補正用の補助光
学系を用いてホログラム光学素子（HOE）を作成するに
際し、光抽が複雑に入り組んでいても光軸位置合わせが
容易となり、ホログラム光学素子を高精度かつ簡単に作
成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるホログラムの作成方法の基本原理
を説明する側面図、第２図〜第４図は本発明方法の実施例を示す図で、第２
図はホログラム作成装置の側面図、第３図は参照波、物体波および補助光学系の光軸合わせ
工程を示す側面図、第４図は収差波の光軸合わせ工程を示す側面図、第５図は光軸の位置合わせ精度を上げるための実施例を
示す側面図、第６図は収差補正用のホログラムを使用したレーザプリ
ンタを示す斜視図、第７図は収差補正用ホログラムの作成方法を示す側面図
である。図において、LDは再生用の半導体レーザ、２は収差補正
用ホログラム（レンズ）、５は補助光学系（凹レン
ズ）、６はマスク、6aはフォトマスク、Ａ、Ｂ、Ｃはピ
ンホール、L1は収束球面波、l1は収束球面波の光軸、L2
は収差波、l2は収差波の光軸、L3は参照波、l3は参照波
の光軸、l5は補助光学系の光軸、7a、7b、7cはパワーメ
ータをそれぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者尼子淳川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者加藤雅之川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者前田智司川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者山岸文雄川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者池田弘之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55−133566（ＪＰ，Ａ) 特開昭54−139461（ＪＰ，Ａ) 実開昭56−134013（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ホログラム記録媒体に対する光軸角度が異
なる複数の光波をホログラム記録媒体に照射するホログ
ラム光学素子の作成方法において、ホログラム記録媒体上に設定される光軸の照射位置に予
めピンホールが開けられたマスクを、ホログラム作成位
置に配置する工程と、マスクのピンホールと、ピンホールに対応する各光波の
光軸とを位置合わせ調整する工程と、マスクを取外し、ホログラム作成位置にホログラム記録
媒体を配置する工程と、各光波を共にホログラム記録媒
体に照射し、各光波の干渉により生ずる干渉縞を露光さ
せる工程とを有することを特徴とするホログラム光学素
子の作成方法。
【請求項２】複数の光軸角度が異なる光波のうち第１の
光波の光路上に該光波に所定の収差を発生させる補助光
学系を配置し、第１の光波および第２の光波をホログラ
ム記録媒体に照射してホログラム光学素子を作成するホ
ログラム光学素子の作成方法において、前記ホログラムが作成される位置における第２の光波の
光軸と前記補助光学系を通過した状態の前記第１の光波
の光軸とが照射されるべき位置と、前記補助光学系を通
過していない状態の前記第１の光波の光軸が照射される
べき位置とのそれぞれに予めピンホールが開けられたマ
スクを、ホログラム作成位置に配置する工程と、マスクの各ピンホールと、これら各ピンホールに対応す
る各光波の光軸とをそれぞれ位置合わせ調整する工程
と、マスクを取り外し、ホログラム作成位置にホログラム記
録媒体を配置する工程と、前記第１の光波を補助光学系を通過させた光波と、前記
第２の光波とを共にホログラム記録媒体に照射し、各光
波の干渉により生ずる干渉縞を露光させる工程とを有す
ることを特徴とするホログラム光学素子の作成方法。