JP4533169B2

JP4533169B2 - 干渉露光装置

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Publication number: JP4533169B2
Application number: JP2005023998A
Authority: JP
Inventors: 一也宮垣; 正典小林; 浩之杉本; 広義船戸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2005-01-31
Filing date: 2005-01-31
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2025-01-31
Also published as: JP2006209003A

Description

本発明は、回折格子（ホログラム）を作製するための光モニター制御部を備えた干渉露光装置に関し、さらには、原版回折格子（マスターホログラム）を用いて回折格子（ホログラム）を複製するための光モニター制御部を備えた干渉露光装置に関する。

従来、回折格子（ホログラム）を作製する方法の一つに二光束干渉露光法がある。この二光束干渉露光法は、同一光源（例えばレーザ光源）からの光束を分離して２つの光束とし、これら２つの光束を干渉させて干渉縞を発生させ、感光材からなる記録材料に干渉縞を露光して記録した後、現像することにより回折格子（ホログラム）を得る方法である（例えば特許文献１参照）。

二光束干渉露光法を用いて回折格子（ホログラム）を作製する場合に用いられる構成の一例としては、図１０に示すような露光光学系を備えた構成がある（例えば特許文献２）。
図１０に示す構成においては、露光用レーザ光源１０１とスペイシャルフィルタ１０２，１０３と、コリメートレンズ１０４と、ハーフミラー１０５と、ミラー１０６ａ，１０６ｂと、記録材料１０７と、モニター用光源１０８と、受光器１０９とを備えている。また、スペイシャルフィルタは対物レンズ１０２とアパーチャ１０３で構成され、レーザ出射光のノイズ（高次の横モード）をカットするために用いられる。

図１０に示す構成においては、光源からのレーザ光はコリメートレンズ１０４によって平行光束化され、ハーフミラー１０５で二光束に分離される。この二光束をミラー１０６ａ，１０６ｂを用いて再び重ね合わせると、レーザ波長と二光束のなす角によって決まる干渉縞が発生する。この干渉縞に記録材料１０７を配置させると、干渉縞の光強度の強弱によって記録材料に凹凸や位相差を記録することができる。
記録材料はフォトレジストやフォトポリマーなどの感光材が用いられる。図１０に示した構成において記録（露光）波長は５１４．５ｎｍ、モニター光は６３２．８ｎｍが使用されている。

ところで、二光束干渉露光中にどの程度回折格子が作製されているかをモニターする要求もある。このとき、露光波長と同じ波長でモニターするとこのモニター光によって記録材料が露光されてしまい、所望の回折格子を作製することができない。また、露光波長と異なっても記録材料の吸収を無視できない波長でモニターする場合は、モニター光による露光のため効率の低い回折格子しか作製できないことがある。
モニターしながら露光する方法としては再生波長と同じモニター光を用い、再生波長では記録しない（吸収しない）が露光波長で記録できる（吸収する）記録材料にする方法が考えられる。
例えば図１０において、露光用レーザ１０１を青色レーザ（アルゴンレーザ）とし、モニター用の光源１０８は赤色のヘリウムネオンレーザとする。そして、記録材料１０７に青色の光で記録でき、青色より長波長の赤色で記録できない材料を選ぶことによってモニター光によって回折格子作製に悪影響しないようにできる。

また、二光束干渉露光法を用いて特定の偏光のみ回折する回折格子（ホログラム）を作製する場合に、モニター光の影響を受けないようにする構成としては、例えば非特許文献１に記載のモニター付き露光光学系を備えた構成がある。
この非特許文献１に記載のホログラフィックＰＤＬＣ素子は、Ｐ偏光のみを回折する回折格子（ホログラム）を有する素子である。この素子を作製する際のモニター用光源は露光用光源と異なる発振波長であり、かつ、モニター光源の波長では記録材料は感度が無いためモニター光源で記録材料は露光されない。従って、露光波長とモニター波長が異なっていても問題が無ければ、非常に有効なモニター付き露光光学系である。

特開平１０−３９１２５号公報特開２００２−６０４２９号公報 "Property of Polarization Dependent Holographic Polymer Dispersed Liquid Crystal Device and its Application for Information Display", Ogiwara et al. IDW’02 Digest P.161のFig.1

図１０に示すような構成の干渉露光装置において、露光波長とモニター波長を同波長帯域とすると、モニター光によって記録材料が露光されるためモニター光を短パルス光にしたり、低パワー密度に減衰させてから記録材料に照射する必要があった。このために、モニターの感度（モニターレベル）が低下し適切な露光量で露光を終了させることが困難であった。
そこで本発明者らは、露光ビームによる回折格子からの回折光のうち、０次と＋１次以外の次数のわずかに発生する回折光をモニター光として用いることを創案した。
しかし、非特許文献１に記載のホログラムのように、Ｐ偏光で回折しＳ偏光は回折しない素子では、干渉露光系の露光ビームにＳ偏光を用いるために回折光をモニターすることができない。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）を二光束干渉露光で作製する場合にも、モニター露光を行うことができる構成の干渉露光装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）をモニター露光する場合に、モニター光による記録材料のべた露光を低減させることができる構成の干渉露光装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、光源１台のみを使い、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）を二光束干渉露光で作製する場合にも、モニター露光を行うことができる構成の干渉露光装置を提供することを目的とする。
さらにまた、本発明は、光源１台のみを使い、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）をモニター露光する場合に、モニター光による記録材料のべた露光を低減させることができる構成の干渉露光装置を提供することを目的とする。
さらにまた、本発明は、原版回折格子（マスターホログラム）を用いて、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）を複製する場合にも、モニター露光を行うことができる構成の干渉露光装置を提供することを目的とする。
さらにまた、本発明は、光源１台のみを使い、原版回折格子（マスターホログラム）を用いて、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）を複製する場合にも、モニター露光を行うことができる構成の干渉露光装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下のような技術的手段を採っている。

本発明の第１の手段は、可干渉性を有する光源からの出射光を複数の光束に分岐し、一方の偏光でのみ回折する記録材料に対して前記複数の光束を所定の方位、所定の入射角で照射することによって干渉縞を発生させ、該干渉縞で前記記録材料を露光することにより所望の回折格子を作製する干渉露光装置において、前記複数の光束数はＭ個（Ｍ≧３の自然数）であり、（Ｍ−１）個の光束は各々所定の方位と所定の入射角度で合波して記録材料を露光し、かつ、残りの１つの光束は偏光面を９０度回転させ、前記記録材料に照射して回折光強度をモニターし、所定の光強度が得られたとき、または、所定の光強度を超えた時に前記光源からの光を遮断させる光モニター制御部を備えたことを特徴とするものである（請求項１）。
本発明の第２の手段は、第１の手段の干渉露光装置において、回折格子によって前記光源からの出射光を複数の光束に分岐し、０次光の偏光面を９０度回転させることを特徴とするものである（請求項２）。
また、本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の干渉露光装置において、前記残りの１つの光束の光を前記記録材料に短パルス光で照射する、もしくは、前記（Ｍ−１）個の光束のパワー密度に比べて小さいパワー密度で照射することを特徴とするものである（請求項３）。

本発明の第４の手段は、可干渉性を有する光源からの光を第１の回折格子に入射し、前記第１の回折格子からの透過回折１次光と０次光によって発生する干渉縞で一方の偏光でのみ回折する記録材料を露光することにより所望の回折格子を作製する干渉露光装置において、前記光源からの光束を２つの光束に分岐し、一方の光束は前記第１の回折格子に照射し、他方の光束は偏光振動面を９０度回転させてから前記記録材料に照射して回折光強度をモニターし、所定の光強度が得られたとき、または、所定の光強度を超えた時に前記光源からの光を遮断させる光モニター制御部を備えたことを特徴とするものである（請求項４）。

本発明の第５の手段は、第１乃至第４のいずれか一つの手段の干渉露光装置において、前記一方の偏光でのみ回折する記録材料としてホログラフィックポリマー分散型液晶を用いることを特徴とするものである（請求項５）。
本発明の第６の手段は、第１乃至第５のいずれか一つの手段の干渉露光装置において、前記記録材料のダミー領域を含む回折格子領域を露光し、かつ、前記モニター用の光束は前記ダミー領域のみを照射することを特徴とするものである（請求項６）。

第１、第２の手段の干渉露光装置では、可干渉性を有する光源からの出射光をＭ個（Ｍ≧３の自然数）の光束に分岐し、（Ｍ−１）個の光束は各々所定の方位と所定の入射角度で合波して記録材料を露光し、かつ、残りの１つの光束は偏光面を９０度回転させ、前記記録材料に照射して回折光強度をモニターし、所定の光強度が得られたとき、または、所定の光強度を超えた時に前記光源からの光を遮断させる光モニター制御部を備えたことにより、例えばＰ偏光でのみ回折する回折格子を露光する時に、干渉露光系の露光ビームにＳ偏光を用いた場合にも、モニター光にはＰ偏光を用いるため、モニター露光を可能にすることができ、また、モニター光と露光ビームとによる干渉縞が発生せず、回折格子への悪影響を低減することができ、さらには、１台の光源のみでモニター付き露光装置を実現することができる。

第３の手段の干渉露光装置では、第１または第２の手段の構成に加え、前記残りの１つの光束の光を前記記録材料に短パルス光で照射する、もしくは、前記（Ｍ−１）個の光束のパワー密度に比べて小さいパワー密度で照射することにより、例えばＰ偏光でのみ回折する回折格子を露光する時に、干渉露光系の露光ビームにＳ偏光を用いた場合にも、モニター光にはＰ偏光を用いるため、モニター露光を可能にすることができ、また、モニター光と露光ビームとによる干渉縞が発生せず、さらに、短パルス光、または低パワー密度の光でモニターするため、モニター光による記録材料のべた露光を最小限に抑えることができ、さらには、１台の光源のみでモニター付き露光装置を実現することができる。

第４の手段の干渉露光装置では、可干渉性を有する光源からの光を第１の回折格子に入射し、前記第１の回折格子からの透過回折１次光と０次光によって発生する干渉縞で一方の偏光でのみ回折する記録材料を露光することにより所望の回折格子を作製する際に、前記光源からの光束を２つの光束に分岐し、一方の光束は前記第１の回折格子に照射し、他方の光束は偏光振動面を９０度回転させてから前記記録材料に照射して回折光強度をモニターし、所定の光強度が得られたとき、または、所定の光強度を超えた時に前記光源からの光を遮断させる光モニター制御部を備えたことにより、例えばＰ偏光でのみ回折する回折格子を複製露光する時に、干渉露光系の露光ビームにＳ偏光を用いた場合にも、モニター光にはＰ偏光を用いるため、モニター露光を可能にすることができ、また、モニター光と露光ビームとによる干渉縞が発生せず、回折格子への悪影響を低減することができ、さらには、１台の光源のみでモニター付き複製露光装置を実現することができる。

第６の手段の干渉露光装置では、第１乃至第５のいずれか一つの手段の構成に加え、作製する回折格子にダミー領域を設けて、このダミー領域にモニター光を照射するため、回折格子として利用する領域はモニター光によるべた露光の影響を受けないようにすることができ、モニター光による悪影響を防止したモニター付き露光装置を構築することができる。

以下、本発明の構成、動作および作用を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

［実施例１］
図１は本発明の第１の実施例を説明するための干渉露光装置の概略構成図である。図１において、第１のレーザ光源１１ａからの出射ビームはスペイシャルフィルタ１２でビームの横モードを０次とし、スペイシャルフィルタ１２からの発散光をコリメートレンズ１３で平行光束にする。この平行光束をハーフミラー１４で二分し、各々のビームをミラー１５ａ，１５ｂを用いて所定の入射角で記録材料１６に照射する。
スペイシャルフィルタ１２は対物レンズとピンホール（図示せず）で構成されている。また、記録材料１６は後述するものを利用することができる。

モニター光としては、露光用の第１のレーザ光源１１ａとほぼ同じ発振波長の第２のレーザ光源１１ｂからの出射ビームを記録材料１６に照射する。ただし、第１のレーザ光源１１ａの偏光振動面が図１の紙面に垂直な方向（すなわち、記録材料面ではＳ偏光）であるのに対して、モニター用の第２のレーザ光源１１ｂの偏光振動面は紙面に平行（すなわち、記録材料面ではＰ偏光）に設定する。

記録材料１６としては、前述の非特許文献１に記載されているようなホログラフィックＰＤＬＣ（ポリマー分散型液晶）を用いることができる。図２にホログラフィックＰＤＬＣの断面構造の一例を示す。このホログラフィックＰＤＬＣ２０は、図２に示すようにポリマー層２２と液晶層２３が周期的に形成されており、ポリマー層２２の屈折率と液晶層２３の常光屈折率がほぼ等しい。液晶はポリマー層２２の壁に垂直となるように配向している。したがって、Ｓ偏光はポリマー層２２と液晶層２３の屈折率差を感じることがなく、回折しない。しかし、Ｐ偏光２４はポリマー層２２と液晶層２３の異常光屈折率との差を感じるために、回折格子の機能を発現し回折される。このようなホログラフィックＰＤＬＣ２０は、光重合性モノマーと光非重合性液晶との混合液を２枚のガラス基板２１間に挟み、干渉露光することにより作製される。

図１に示す構成の干渉露光装置では、記録材料１６の干渉露光中に第２のレーザ光源１１ｂからモニター光を照射し、その回折光を受光素子１７で受光し、その光強度が所定の値となった時、または、所定の値を越えた時に、光モニター制御部（例えばマイクロコンピュータ、メモリ、入出力回路、電磁シャッタ駆動回路等からなる制御回路）１８を介して第１のレーザ光源１１ａのレーザ光を遮蔽する信号を電磁シャッタ１９に送り、露光用レーザ光を遮断する。

ところで、図１に示す２光束によってブラッグ回折格子が作製されるとすると、モニター用のビームはブラッグの条件を満たす入射光とすることができない。すなわち、記録材料１６の第１のレーザ光源１１ａ側からは、第２のレーザ光源１１ｂの出射光を２光束のどちらのビームにも一致させることができず、反対の面からも、回折光が第１のレーザ光源１１ａのどちらかの光束と進行方向が１８０°異なり、ビームが重なるため、受光素子１７を配置できない。このため、モニター光はブラッグ角からはずれた入射角とする必要がある。しかし、ブラッグ角からのずれ量と回折効率の関係は、Kogelnikの理論などから予測がつく。一例として、回折効率が形成されていくパラメータとして、図３に示すように、回折格子の屈折率変調（振幅）を横軸にとり、縦軸に回折効率をとる。図２に示すようなホログラフィックＰＤＬＣ２０では、屈折率変調（振幅）はポリマー層２２と液晶層２３との屈折率差の半分の値に相当する。露光開始直後はモノマーと液晶が混ざり合っているため屈折率変調（振幅）は０で、露光されるにしたがって値は大きくなる。図３ではブラッグの条件が成り立つ入射角の効率を符号３１の曲線、ブラッグの入射角から２０°外れた光線（モニター光と仮定）の効率を符号３２の曲線でプロットしている。回折格子が完成していくに従ってモニター光の強度は符号３２の曲線で示すようになる。例えばモニター光の回折効率が１％となる受光量で露光を中断すれば、回折効率９０％の回折格子が作製できる。もちろん、制御系のタイムラグを考慮して、その分、早く露光を中止させれば所望の回折格子の特性が得られる。

なお、本実施例では２光束の干渉露光系としているが、２光束以上の露光ビームなら本発明を用いることができる。また、平行光束（コリメート光）で干渉縞を発生させているが、収束光や発散光の球面波としても本発明の効果に影響を与えない。

［実施例２］
図４は本発明の第２の実施例を説明するための干渉露光装置の概略構成図である。図４において図１と同じ構成部材には同じ符号を付して図示している。
本実施例では、第２のレーザ光源１１ｂと記録材料１６との間に光強度変調器４１を配置する。また、記録材料１６へのモニター光の偏光は紙面に平行（Ｐ偏光）とする。
光強度変調器４１は、例えばツイストネマチック液晶を用い、そのツイストネマチック液晶の出射側に偏光板を配置した構成としており、液晶層に電界を印加し、その電界の大きさを調節することで出射光の光強度を制御することができる。また、電界をパルス状に印加すると、パルス幅でミリ秒オーダー程度までの光パルスを発生することができる。

第２のレーザ光源１１ｂからのモニター光が露光波長と同程度である場合には、記録材料１６のモニター光が照射された部分のべた露光が問題となる場合があるが、本実施例の構成では、光強度変調器４１によってモニター光のパワー密度を小さくする、または、光パルスとして照射することができるので、べた露光を最小限に抑えることができる。
なお、第２のレーザ光源１１ｂからのモニター光をミリ秒よりさらに短い光パルスとするには、電気光学結晶を用いた光強度変調器を利用することができる。また、第２のレーザ光源１１ｂ自体を、パルス発振するレーザ装置とすれば、光強度変調器４１は省略することができる。

［実施例３］
図５は本発明の第３の実施例を説明するための干渉露光装置の概略構成図である。この干渉露光装置は、レーザ光源５１、電磁シャッタ１９、スペイシャルフィルタ１２、コリメートレンズ１３、光分岐素子５２、ミラー５３ａ，５３ｂ、λ／２板５４、記録材料５５、受光素子５６、光モニター制御部１８で構成されている。
光分岐素子５２はレーザ光束を３つに分波するために用いられ、例えば、回折格子を用いることができる。この光分岐素子５２で＋１次回折光、−１次回折光を所定の回折角で分離し、０次光はλ／２板５４に入射させる。レーザ光はもともと、紙面に垂直な直線偏光（Ｓ偏光）であるが、λ／２板５４の遅相軸をレーザ光の振動面から４５°傾けて配置すると、λ／２板５４からの出射光は紙面に平行な直線偏光（Ｐ偏光）となる。

光分岐素子５２により分波された３つの光は、ミラー５３ａ，５３ｂによって記録材料５５で重ね合わされる。しかし、紙面に平行となった偏光（Ｐ偏光）は残りの２つの光（Ｓ偏光）と干渉しない。このため、記録材料５５ではミラー５３ａ，５３ｂで偏向された２つのビームの干渉縞と、３つ目のビーム強度がＤＣ成分として足し算された強度分布となる。

記録材料５５として実施例１に記載のＰ偏光で回折するタイプのものを用いれば、紙面に平行な振動となったビーム（モニター光）の回折光をモニターすることによって、回折光の作製状況を知ることができる。なお、モニター光を受光素子５６で受光し、その光強度が所定の値となった時、または、所定の値を越えた時に露光を中止する制御手順に付いては実施例１で述べた通りであるため、ここでは説明を省略する。

本実施例の構成によれば、露光用の１つの光源５１のみでモニター光も生成することができ、かつ、そのモニター光と露光ビームによる不要な干渉縞を発生させないので、回折格子への悪影響を低減することができ、１台の光源のみでモニター付き露光装置を実現することができる。

なお、本実施例では３つのビームに分岐し、２光束で干渉露光系を構築しているが、４光束以上に分岐して３光束以上の露光ビームを用いる構成としても本発明の効果は影響されない。また、平行光束（コリメート光）で干渉縞を発生させているが、収束光や発散光の球面波としても本発明の効果に影響を与えない。さらに、λ／２板５４を用いているが、それ以外にも、λ／２以外の位相差量の位相差板で楕円偏光にして、紙面に平行な偏光のみを偏光板や、グラントムソンプリズムなどの偏光プリズムを使って取り出す構成としても良い。

［実施例４］
図６は本発明の第４の実施例を説明するための干渉露光装置の概略構成図である。本実施例では、実施例３のλ／２板５４を光強度変調器６０に置き変えている。図７は光強度変調器６０の構成例を説明するための図である。図７に示す光強度変調器６０では、ネマチック液晶７２を２枚の透光性基板７１で挟持している。透光性基板７１の液晶層側には、図示しないＩＴＯ（透明電極）と配向膜が形成されており、配向処理によってツイストネマチック液晶モードとしている。ツイストネマチック液晶の出射側には偏光板７２を配置し、紙面に平行方向に透過軸を合わせる。この光強度変調器６０では、透明電極への印加電圧量によって出射光の光強度を制御することができ、また、印加電圧をパルス状にすればミリ秒程度の光パルスを生成することが可能である。

このような光強度変調器６０を用いれば、図６においてＰ偏光にしたビームのパワー密度の制御が簡便になる。このモニター光のパワー密度を小さくする、もしくは、光パルス化することによって、露光中のＤＣ的に加算される露光量を小さくすることができ、液晶の屈折率変調のコントラスト低下分を抑えることができる。言い換えると、モニター光によるべた露光成分を低減させることができ、回折効率の高い回折格子の作製に寄与することができる。

［実施例５］
図８は本発明の第５の実施例を説明するための干渉露光装置の概略要部構成図である。図８では、第１の回折格子（原版回折格子）８１と記録材料８２とこれらの近傍のみを図示しており、露光用の第１のレーザ光源や、モニター用の第２のレーザ光源の図示は省略している。
図８において、図示しない第１のレーザ光源から出射された第１のレーザ光８３が第１の回折格子８１に入射する。第１の回折格子８１は透過光（０次光）８４と回折１次光８５をほぼ１：１で発生させ、この２つの光束が交わる部分（回折格子領域）８８に干渉縞が形成される。この干渉縞領域に記録材料８２を設置して干渉縞を露光し、第１の回折格子８１を記録材料８２に複製する。なお、図示しないが、必要に応じて、第１のレーザ光源と第１の回折格子８１の間の光路にスペイシャルフィルタ、コンデンサレンズなどを配置し、レーザ光８３を所望の波面にしてから第１の回折格子８１に入射させる。

図示しない第１のレーザ光源と同等の発振波長を有する図示しない第２のレーザ光源からのレーザ光８６をＰ偏光（紙面に平行な振動面）に設定し、モニター光として記録材料８２に照射する。このレーザ光８６は露光波長と同等であるため、ビーム面内でもべた露光される。したがって、モニター光８６は回折格子領域８８と同じ、もしくは、それ以上に設定する。なぜなら、回折格子領域８８より小さなモニター光にすると、モニター光の照射された部分の回折格子のみ回折効率が変化してしまうからである。

なお、本実施例ではモニター光８６を第１の回折格子８１とは反対側から入射させているため、記録材料８２からの回折光８７が第１の回折格子８１に入射して、一部が回折される。そして、この回折光８７を図示しない受光素子で検出する。
この回折の割合は第１の回折格子のＰ偏光回折効率に依存する。このため、第１の回折格子８１の回折光８７の入射光に対する透過率を考慮する必要がある。例えば、モニター光の回折効率Ｂ［％］で露光を中断するには、第１の回折格子８１のＰ偏光の回折効率をＡ［％］、モニター光８６の光強度をＰ０［ｍＷ］とすると、受光素子によるモニター光の受光強度Ｐ１が、
Ｐ１＝Ｐ０×Ｂ／１００×Ａ／１００
となった時、もしくは、この値を超えた瞬間に、電磁シャッタ（図示せず）を閉じれば良い。
なお、図８ではモニター光８６を第１の回折格子８１とは反対側から入射させているが、モニター光は第１の回折格子側から照射しても良い。

本実施例の構成によれば、原版回折格子（第1の回折格子）８１を用いて記録材料８２に複製露光し、特に、Ｐ偏光で回折効果を有する回折格子の複製露光をする際に、回折格子の作製状況を露光波長と同等の波長でモニターすることができる。

［実施例６］
実施例５の変形として、光分岐素子を用いて露光用レーザ光を２つに分岐し、一つは図８の露光用ビーム８３に用い、他方をミラーやλ／２板等を介して偏光面を９０°回転させてモニター光８６として用いる構成としても良い。この場合、露光用レーザ光８３とモニター光８６は同じレーザ光源からのビームであるが、偏光面が直交しているため、透過光（０次光）８４とモニター光８６、および、回折１次光８５とモニター光８６で、それぞれ干渉縞は発生しない。したがって、１台のレーザ光源のみを使用して、Ｐ偏光で回折効率の高い回折格子の複製露光時に不要な干渉縞を発生させること無く、モニター露光することができる。

［実施例７］
図９は本発明の第７の実施例を説明するための干渉露光装置の概略要部構成図である。図９では、記録材料９１の近傍のみを図示しており、露光用の第１のレーザ光源や、モニター用の第２のレーザ光源等の図示は省略している。
図９において、記録材料９１に露光する図示しないレーザ光源からの露光ビーム９４ａ，９４ｂは、回折格子を利用するときの格子領域９２以外にもダミー領域９３も含めて露光する。モニター光９５は記録材料９１に対してＰ偏光となっており、ダミー領域９３を照射して、その回折光を受光素子９６で受光する。

なお、本実施例は、既に述べた実施例１〜６に適用でき、モニター光９５としては、図１や図４のように、露光波長と同等のモニター用の第２のレーザ光源を用いる構成としても良く、また、図５や図６のように、露光用のレーザ光源からの出射光を分岐して利用する構成としても良い。また、露光ビーム９４ａ，９４ｂは２光束以上であれば良く、その光束数が本発明の効果に影響することはない。さらに、原版回折格子を用いた露光でも良い。

本実施例によれば、モニター光９５による記録材料９１のべた露光が、作製される回折格子の特性に悪影響を与える（例えば、回折効率がモニター光照射のために減少する）場合には特に効果を発揮する。すなわち、記録材料９１のダミー領域９３は回折格子の作製後には利用しないから、モニター光を低パワー密度や光パルス化する必要が無くなるという利点がある。

以上説明したように、本発明によれば、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）を二光束干渉露光で作製する場合にも、モニター光による悪影響を低減して、モニター露光を行うことができる構成の干渉露光装置を実現することができる。また、本発明では、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）をモニター露光する場合に、モニター光による記録材料のべた露光を低減させることができる。
さらに本発明では、光源１台のみを使い、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）を二光束干渉露光で作製する場合にも、モニター光による悪影響を低減して、モニター露光を行うことができる構成の干渉露光装置を実現することができる。また、本発明では、光源１台のみを使い、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）をモニター露光する場合に、モニター光による記録材料のべた露光を低減させることができる。
さらにまた、本発明では、原版回折格子（マスターホログラム）を用いて、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）を複製する場合にも、モニター光による悪影響を低減して、モニター露光を行うことができる構成の干渉露光装置を実現することができる。
また、本発明では、光源１台のみを使い、原版回折格子（マスターホログラム）を用いて、一方の偏光（Ｐ偏光またはＳ偏光）でのみ回折する回折格子（ホログラム）を複製する場合にも、モニター光による悪影響を低減して、モニター露光を行うことができる構成の干渉露光装置を実現することができる。
従って本発明の干渉露光装置を利用することにより、モニター露光を行う場合にもその悪影響を低減でき、高回折効率の回折格子（ホログラム）を作製もしくは複製することができる。
そして、本発明の干渉露光装置により作製もしくは複製された回折格子（ホログラム）は回折効率が高く、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタルバーサタイルディスク（ＤＶＤ）、高密度ＤＶＤ等の種々の光ディスク用の光ヘッド（光ピックアップ）や、光磁気ディスク用の光ヘッド（光ピックアップ）などに好適に利用でき、また、この他、画像表示装置の照明光学系や分光器などの様々な分野に利用することができる。

本発明の第１の実施例を説明するための干渉露光装置の概略構成図である。記録材料の一例を示すホログラフィックＰＤＬＣの要部断面図である。回折格子の屈折率変調（振幅）に対するブラッグ角の効率とモニター光の回折効率を示す図である。本発明の第２の実施例を説明するための干渉露光装置の概略構成図である。本発明の第３の実施例を説明するための干渉露光装置の概略構成図である。本発明の第４の実施例を説明するための干渉露光装置の概略構成図である。図６の干渉露光装置で用いる光強度変調器の構成例を説明するための図である。本発明の第５の実施例を説明するための干渉露光装置の概略要部構成図である。本発明の第７の実施例を説明するための干渉露光装置の概略要部構成図である。従来技術の一例を示す干渉露光装置の概略構成図である。

符号の説明

１１ａ：第１のレーザ光源
１１ｂ：第２のレーザ光源
１２：スペイシャルフィルタ
１３：コリメートレンズ
１４：ハーフミラー
１５ａ，１５ｂ：ミラー
１６：記録材料
１７：受光素子
１８：光モニター制御部
１９：電磁シャッタ
２０：ホログラフィックＰＤＬＣ
２１：ガラス基板
２２：ポリマー層
２３：液晶層
４１：光強度変調器
５１：レーザ光源
５２：光分岐素子
５３ａ，５３ｂ：ミラー
５４：λ／２板
５５：記録材料
５６：受光素子
６０：光強度変調器
７１：透光性基板
７２：ネマチック液晶
７３：偏光板
８１：第１の回折格子（原版回折格子）
８２：記録材料
９１：記録材料
９２：格子領域
９３：ダミー領域

Claims

可干渉性を有する光源からの出射光を複数の光束に分岐し、一方の偏光でのみ回折する記録材料に対して前記複数の光束を所定の方位、所定の入射角で照射することによって干渉縞を発生させ、該干渉縞で前記記録材料を露光することにより所望の回折格子を作製する干渉露光装置において、
前記複数の光束数はＭ個（Ｍ≧３の自然数）であり、（Ｍ−１）個の光束は各々所定の方位と所定の入射角度で合波して記録材料を露光し、かつ、残りの１つの光束は偏光面を９０度回転させ、前記記録材料に照射して回折光強度をモニターし、所定の光強度が得られたとき、または、所定の光強度を超えた時に前記光源からの光を遮断させる光モニター制御部を備えたことを特徴とする干渉露光装置。
請求項１に記載の干渉露光装置において、
回折格子によって前記光源からの出射光を複数の光束に分岐し、０次光の偏光面を９０度回転させることを特徴とする干渉露光装置。
請求項１または２に記載の干渉露光装置において、
前記残りの１つの光束の光を前記記録材料に短パルス光で照射する、もしくは、前記（Ｍ−１）個の光束のパワー密度に比べて小さいパワー密度で照射することを特徴とする干渉露光装置。
可干渉性を有する光源からの光を第１の回折格子に入射し、前記第１の回折格子からの透過回折１次光と０次光によって発生する干渉縞で一方の偏光でのみ回折する記録材料を露光することにより所望の回折格子を作製する干渉露光装置において、
前記光源からの光束を２つの光束に分岐し、一方の光束は前記第１の回折格子に照射し、他方の光束は偏光振動面を９０度回転させてから前記記録材料に照射して回折光強度をモニターし、所定の光強度が得られたとき、または、所定の光強度を超えた時に前記光源からの光を遮断させる光モニター制御部を備えたことを特徴とする干渉露光装置。
請求項１乃至４のいずれか一つに記載の干渉露光装置において、
前記一方の偏光でのみ回折する記録材料としてホログラフィックポリマー分散型液晶を用いることを特徴とする干渉露光装置。
請求項１乃至５のいずれか一つに記載の干渉露光装置において、
前記記録材料のダミー領域を含む回折格子領域を露光し、かつ、前記モニター用の光束は前記ダミー領域のみを照射することを特徴とする干渉露光装置。