体積ホログラムの製造方法、及び体積ホログラム
【課題】製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラムを製造可能とする体積ホログラムの製造方法、及びその製造方法を用いて製造された体積ホログラムを提供すること。
【解決手段】第１入射光Ｌ１、及び第１入射光Ｌ１とは異なる方向からの第２入射光Ｌ２を用いた露光によって生じる干渉縞が記録材料２０に記録された体積ホログラムの製造方法であって、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２の少なくとも一方を二以上の光束に分離させる光分離工程と、光分離工程により分離された光束を用いた露光により、複数種類の間隔の干渉縞を記録材料２０に記録する露光工程と、を含む。
【解決手段】第１入射光Ｌ１、及び第１入射光Ｌ１とは異なる方向からの第２入射光Ｌ２を用いた露光によって生じる干渉縞が記録材料２０に記録された体積ホログラムの製造方法であって、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２の少なくとも一方を二以上の光束に分離させる光分離工程と、光分離工程により分離された光束を用いた露光により、複数種類の間隔の干渉縞を記録材料２０に記録する露光工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体積ホログラムの製造方法、及び体積ホログラム、特に、レーザ光を供給する光源装置に用いられる体積ホログラムの製造方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
体積ホログラムは、入射光を狭帯域化させる光学素子として知られている。体積ホログラムには、二方向から入射させた入射光によって生じた干渉縞が記録されている。体積ホログラムは、かかる干渉縞とブラッグ条件が合う光のみを、回折により選択的に反射させる。体積ホログラムは、複数の異なる間隔で干渉縞を記録することで、複数の波長の光を選択的に射出させることが可能となる。従来、複数の異なる間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムを製造するための技術は、例えば、特許文献１及び２に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７４０８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１５６５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術によると、複数の異なる間隔の干渉縞を記録するためには、入射光の角度を変化させながら複数回露光を行う多重露光が必要である。複数回の露光が必要であると、製造に長時間を要する上、製造工程が複雑化するという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラムを製造可能とする体積ホログラムの製造方法、及びその製造方法を用いて製造された体積ホログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の体積ホログラムの製造方法は、第１入射光、及び第１入射光とは異なる方向からの第２入射光を用いた露光によって生じる干渉縞が記録材料に記録された体積ホログラムの製造方法であって、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を二以上の光束に分離させる光分離工程と、光分離工程により分離された光束を用いた露光により、複数種類の間隔の干渉縞を記録材料に記録する露光工程と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
光分離工程により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることで、１回の露光によって複数回の露光による多重露光と同じことを行うことが可能となる。互いに異なる傾きをなす光束を用いた露光により、複数種類の間隔の干渉縞を記録材料に記録することができる。１回の露光によって複数の干渉縞の記録を行うことで、複数回の露光を行う場合よりも製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラムを製造することが可能となる。これにより、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラムを製造することができる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、回折格子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。また、機械的な駆動を不要とすることで、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、プリズム素子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、
互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。また、機械的な駆動を不要とすることで、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、複数の波長の光を分離させることが望ましい。これにより、光の波長差を用いて効果的に光を分離させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、音響光学素子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。また、機械的な駆動を不要とすることで、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。音響光学素子を用いることで電気的な制御によって光束の向き等を容易に制御でき、干渉縞の間隔を容易に調整できる。よって、正確な間隔で干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、光を反射させながら傾きを変化させる反射型光学素子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。反射型光学素子の傾きの電気的な制御によって光束の向き等を容易に制御でき、干渉縞の間隔を容易に調整できる。よって、正確な間隔で干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、記録材料上に配置された分散素子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。また、小型な構成によって記録材料の露光を行うことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、露光工程において、記録材料の特定の面に向けて第１入射光及び第２入射光を入射させることが望ましい。これにより、第１入射光及び第２入射光を用いた記録材料の露光を行うことができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、露光工程において、記録材料の第１面に向けて第１入射光を入射させ、記録材料の第１面とは反対側の第２面に向けて第２入射光を入射させることが望ましい。これにより、第１入射光及び第２入射光を用いた記録材料の露光を行うことができる。
【００１５】
さらに、本発明の体積ホログラムは、上記の体積ホログラムの製造方法を用いて製造されることを特徴とする。上記の製造方法を用いることで、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラムを製造することができる。これにより、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって製造可能な体積ホログラムを得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の実施例に係る製造方法によって製造された体積ホログラム７を備える光源装置１０の概略構成を示す。光源装置１０は、半導体レーザ１１を有する。半導体レーザ１１は、コヒーレント光であるレーザ光を供給する光源部であって、面発光型の半導体レーザである。半導体レーザ１１は、互いに並列させて設けられた４つの発光部１２を備える。
【００１８】
体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からのレーザ光の光路中に配置されている。体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からのレーザ光を共振させる外部共振器である。体積ホログラム７には、二方向から入射させた入射光によって生じた干渉縞が記録されている。かかる干渉縞は、高屈折率部分と低屈折率部分とが周期的に配列された周期構造として記録される。体積ホログラム７は、かかる干渉縞とブラッグ条件が合う光のみを、回折により選択的に反射させる。体積ホログラム７で反射したレーザ光は、半導体レーザ１１の方向へ進行する。
【００１９】
体積ホログラム７から半導体レーザ１１の方向へ進行したレーザ光は、半導体レーザ１１のミラー層（不図示）で反射する。ミラー層及び体積ホログラム７により反射されたレーザ光は、発光部１２から新たに射出されるレーザ光と共振して増幅される。体積ホログラム７は、半導体レーザ１１及び体積ホログラム７間で増幅されたレーザ光の一部を透過させ、光源装置１０外部へ射出させる。かかる構成により、レーザ光の高出力化及び狭帯域化が可能となる。体積ホログラム７としては、ニオブ酸リチウム等の結晶により形成された結晶型の体積ホログラムや、フォトポリマからなるフォトポリマ体積ホログラムを用いることができる。
【００２０】
半導体レーザ１１は、各発光部１２により、それぞれ異なる波長λ１、λ２、λ３、λ４（但し、λ１＜λ２＜λ３＜λ４）のレーザ光を射出させる。各波長λ１、λ２、λ３、λ４は、例えば１０ｎｍ程度の範囲内において分布している（λ４−λ１≦１０ｎｍ）。各波長の間隔λ２−λ１、λ３−λ２、λ４−λ３は任意であって、いずれも数ｎｍ程度とすることができる。このような波長のずれは、意図的に構成することにより、或いは製造誤差によって生じさせることが可能である。効果的なスペックルノイズの低減のために、各波長の間隔λ２−λ１、λ３−λ２、λ４−λ３を不規則なものとしても良い。体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からの各波長のレーザ光を選択的に反射させる。
【００２１】
体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からの各波長のレーザ光を選択的に反射させる素子である。図２は、半導体レーザ１１からの各波長のレーザ光を選択的に反射させるための構成について説明するものである。図２に示す干渉縞１５は、説明のために簡略化して表したものである。干渉縞１５のうち、図中実線で表す干渉縞１５ａは、間隔ｄ１で周期的に記録されている。間隔ｄ１は、波長λ１についてブラッグ条件を満足する。よって、干渉縞１５のうち間隔ｄ１で記録された干渉縞１５ａは、波長λ１の光を選択的に反射させる。また、干渉縞１５のうち図中一点鎖線で表す干渉縞１５ｂは、間隔ｄ１とは異なる間隔ｄ２で周期的に記録されている。間隔ｄ２は、波長λ２についてブラッグ条件を満足する。よって、干渉縞１５のうち間隔ｄ２で記録された干渉縞１５ｂは、波長λ２の光を選択的に反射させる。また、干渉縞１５のうち図中破線で表す干渉縞１５ｃは、間隔ｄ２とは異なる間隔ｄ３で周期的に記録されている。間隔ｄ３は、波長λ３についてブラッグ条件を満足する。よって、干渉縞１５のうち間隔ｄ３で記録された干渉縞１５ｃは、波長λ３の光を選択的に反射させる。
【００２２】
干渉縞１５には、波長λ４についても、それぞれブラッグ条件を満足する間隔の部分が存在する。干渉縞１５は、各波長λ１〜λ４に対応する間隔の縞を重畳させて構成されている。このように、体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からのレーザ光の各波長λ１〜λ４に対応させて複数種類の異なる間隔で記録された干渉縞１５により、各波長λ１〜λ４のレーザ光を選択的に反射させる。なお、干渉縞１５のうち間隔ｄ１で記録された干渉縞１５ａは、波長λ１の光のみを反射させる機能を果たし、波長λ２の光に対しては機能を果たさない。このように、各レーザ光に対して、干渉縞１５のうちレーザ光の波長に対応する間隔の部分のみが機能する。複数種類の異なる間隔の干渉縞１５が記録された体積ホログラム７は、複数の波長に対して波長選択性を持つ共振ミラーとして機能させることができる。各波長λ１〜λ４のレーザ光を共振させることで、光源装置１０は、各波長λ１〜λ４のレーザ光を射出させる。
【００２３】
光源装置１０の半導体レーザ１１は、複数の発光部１２により複数の波長のレーザ光を供給可能であれば良く、４つの発光部１２を備える構成に限られない。また、光源部は、面発光型の半導体レーザ１１に代えて、端面発光型の半導体レーザとしても良い。光源装
置１０は、レーザ光の波長を変換する波長変換素子、例えば、第二高調波発生（Second−Harmonic Generation、ＳＨＧ）素子を用いる構成としても良い。
【００２４】
図３は、体積ホログラム７の製造手順について説明するものである。体積ホログラム７は、感光体である記録材料２０に干渉縞を記録することによって形成される。干渉縞１５は、二方向から入射させた第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を干渉させることで生じる。露光工程において、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２は、いずれも記録材料２０の特定の面である第１面Ｓ１へ向けて入射させる。第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２は、いずれも単一波長の紫外レーザ光であって、同一の光源から射出されたレーザ光である。
【００２５】
光分離工程において、回折格子２１は、第１入射光Ｌ１を回折させ、０次光、±１次光、±２次光の各光束Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５に分離する。回折格子２１は、ガラス等の透明部材を用いた構成とすることができる。回折格子２１からの５つの光束Ｌ１１〜Ｌ１５は、互いに異なる傾きをなす。５つの光束Ｌ１１〜Ｌ１５に分離された第１入射光Ｌ１は、記録材料２０の第１面Ｓ１へ入射する。第２入射光Ｌ２は、１本の光束のまま第１面Ｓ１へ入射する。露光工程では、第２入射光Ｌ２に対して互いに異なる角度で入射する各光束Ｌ１１〜Ｌ１５、及び第２入射光Ｌ２による露光を行う。なお、回折格子２１は、入射光を透過させる構成とする他、入射光を反射させる構成としても良い。
【００２６】
記録材料２０における干渉縞１５の間隔は、二方向からの入射光間の角度に依存する。光束Ｌ１１は、第２入射光Ｌ２との干渉により、波長λ１についてブラッグ条件を満足する間隔の干渉縞１５を生じさせる。光束Ｌ１２は、第２入射光Ｌ２との干渉により、波長λ２についてブラッグ条件を満足する間隔の干渉縞１５を生じさせる。光束Ｌ１３は、第２入射光Ｌ２との干渉により、波長λ３についてブラッグ条件を満足する間隔の干渉縞１５を生じさせる。光束Ｌ１４は、第２入射光Ｌ２との干渉により、波長λ４についてブラッグ条件を満足する間隔の干渉縞１５を生じさせる。このように、露光工程において、記録材料２０には、複数種類の間隔の干渉縞１５が記録される。以上により、複数種類の間隔の干渉縞１５が記録された体積ホログラム７が形成される。
【００２７】
１回の露光によって複数の干渉縞１５の記録を行うことで、複数回の露光を行う場合よりも製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラム７を製造することが可能となる。これにより、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラム７を製造できるという効果を奏する。回折格子２１を用いる場合、機械的な駆動を不要とし、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。
【００２８】
回折格子２１の格子間隔δは、体積ホログラム７に記録する干渉縞１５の間隔ｄの範囲に基づいて決定することができる。例えば、波長範囲（λ４−λ１）０．５〜１０ｎｍに対応可能な体積ホログラム７については干渉縞１５の間隔ｄを０．２５〜５ｎｍとすることができる。これに対して、回折格子２１の格子間隔δは、例えば１６９μｍ〜３．４ｍｍと設定することができる。記録材料２０の特定面に向けて入射された入射光Ｌ１、Ｌ２による露光を経て形成された体積ホログラム７は、透過型ホログラムと呼ばれる。
【００２９】
光分離工程は、第１入射光Ｌ１を５つの光束Ｌ１１〜Ｌ１５に分離させる場合に限られない。光分離工程では、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２の少なくとも一方を二以上の光束に分離させれば良い。光分離工程での分離により生じさせる光束は例えば５つ以上であっても良く、また第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２をいずれも二以上の光束に分離させても良い。光分離工程における分離の態様は、体積ホログラム７に記録する干渉縞１５に応じて適宜決定することができる。
【００３０】
また、本発明の体積ホログラムの製造方法により製造される体積ホログラムは、図２に示す体積ホログラム７に限らない。すなわち、以下に示す体積ホログラム２〜６のいずれを製造することも可能である。
まず、体積ホログラム２には、図４に示すように、間隔ｄ１で記録された干渉縞１４ａと、間隔ｄ２で記録された干渉縞１４ｂと、間隔ｄ３で記録された干渉縞１４ｃとが記録されている。また、干渉縞１４ａ〜１４ｃの間隔ｄ１〜ｄ３はすべて等しい。また、干渉縞１４ａと干渉縞１４ｂとのなす角をθ１とし、干渉縞１４ｂと干渉縞１４ｃとのなす角をθ２とすると、角θ１と角θ２とが同じ角度である。
なお、角θ１と角θ２とは同じ角度としたが、必ずしも同じ角度でなくても良い。
【００３１】
また、複数の干渉縞群を有する体積ホログラム３を製造することも可能である。体積ホログラム３は、図５に示すように、干渉縞群Ａと干渉縞群Ｂとを有している。干渉縞群Ａには、干渉縞１４ａを基準に角度θ１をなして干渉縞１４ｂが記録され、干渉縞１４ｂと角度θ２をなして干渉縞１４ｃが一方向に記録されている。また、干渉縞群Ｂには、干渉縞１４Ａを基準に角度θ１をなして干渉縞１４Ｂが記録され、干渉縞１４Ｂと角度θ２をなして干渉縞１４Ｃが一方向と交差する他方向に記録されている。角θ１と角θ２とが同じ角度である。
また、干渉縞群Ａ及び干渉縞群Ｂのそれぞれの干渉縞１４ａ〜１４ｃ、１４Ａ〜１４Ｃの間隔はすべて同じである。
【００３２】
なお、干渉縞群Ａと干渉縞群Ｂとの干渉縞同士のなす角は同じであるとしたが、異なっていても良い。すなわち、干渉縞群Ｂにおけるなす角θ１，角θ２を角θ３，角θ４とし、干渉縞群Ａのなす角θ１，θ２と異なるように干渉縞１４Ａ〜１４Ｃを記録しても良い。なお、角θ１と角θ２とは同じ角度としたが、必ずしも同じ角度でなくても良く、間隔ｄ１〜ｄ３がすべて等しくなくても良い。
【００３３】
また、図６に示すように、第１面Ｓ１に干渉縞が形成されていない体積ホログラム４を製造することも可能である。
また、図７に示すように、入射する光Ｌの中心軸に対して略垂直な方向に干渉縞１４ａ，１４ｂ，１４ｃが記録されている体積ホログラム５であっても良い。この構成の場合、入射端面５ａから光を入射させることにより、ブラック条件を満足する特定の波長の光が回折（反射）し、それ以外の光が透過する。
また、図８に示すように、入射する光Ｌの中心軸に対して略平行な方向、すなわち、厚み方向に干渉縞１４ａ，１４ｂ，１４ｃが記録されているホログラム素子６であっても良い。この構成の場合、入射端面６ａから光を入射させることにより、ブラック条件を満足する特定の波長の光が回折し、それ以外の光が透過する。
以上より、体積ホログラム５では反射型ホログラムとして使用し、体積ホログラム６では透過型ホログラムとして使用することが可能とである。
【００３４】
以上説明した体積ホログラム２〜６を光源装置１０が備えていても良い。この構成では、外部共振器が、入射した光の光路と同一の光路を進行するように入射した光を反射させる反射ミラーを備えれば良い。
【００３５】
図９は、本実施例の変形例１に係る製造方法について説明するものである。本変形例で
は、光分離工程において、プリズム素子２３を用いて第１入射光Ｌ１を分離させる。プリズム素子２３は、ガラス等の透明部材を用いて構成された三角プリズムである。第１入射光Ｌ３は、それぞれ異なる５つの波長Λ１、Λ２、Λ３、Λ４、Λ５の光束よりなる。複数の波長の光は、比較的広いスペクトル幅を持つ光源により供給することができる。
【００３６】
第１入射光Ｌ３は、プリズム素子２３の界面において屈折する。プリズム素子２３における屈折率は波長に依存することから、第１入射光Ｌ３は、波長ごとの屈折率差により５つの光束Ｌ３１〜Ｌ３５に分離される。光束Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４、Ｌ３５は、それぞれ波長Λ１、Λ２、Λ３、Λ４、Λ５の光である。プリズム素子２３により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束Ｌ３１〜Ｌ３５を生じさせることができる。本変形例においても、複数種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムが形成される。プリズム素子２３を用いる場合も、機械的な駆動を不要とし、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。なお、プリズム素子２３は、屈折率差を利用して入射光を分離可能であれば良く、三角プリズムである場合に限られない。
【００３７】
光分離工程において複数の波長の光を分離させることで、光の波長差を用いて効果的に光を分離させることができる。図３を用いて説明した回折格子２１を用いた光分離工程においても、複数の波長の光を分離させることとしても良い。回折格子２１の構成に応じて、単一波長の光、又は複数の波長の光を分離可能とすることができる。複数の波長の光を分離させる場合、各波長差に応じて各光束Ｌ３１〜Ｌ３５間の角度は変化する。例えば波長間隔が５ｎｍである場合、干渉縞の間隔ｄを０．２５〜５ｎｍとするのに対して、回折格子２１の格子間隔δは、例えば１００μｍ〜５ｍｍと設定することができる。
【００３８】
図１０は、本実施例の変形例２に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、光分離工程において、音響光学素子２５を用いて第１入射光Ｌ１を分離させる。音響光学素子２５は、音響波を用いて光を分離させる。音響光学素子２５により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束Ｌ１１〜Ｌ１５を生じさせることができる。本変形例においても、複数種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムが形成される。音響光学素子２５を用いる場合も、機械的な駆動を不要とし、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。音響光学素子２５を用いることで電気的な制御によって光束の向き等を容易に制御でき、干渉縞の間隔を容易に調整できる。よって、正確な間隔で干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
【００３９】
音響光学素子２５の音響波の周波数は、体積ホログラムに記録する干渉縞の間隔ｄの範囲に基づいて決定することができる。光分離工程において回折格子２１（図３参照）を用いる場合の例と同様に、干渉縞の間隔ｄを０．２５〜５ｎｍとするのに対して、音響波の周波数は、およそ１〜２０ＭＨｚ、例えば１０〜２０ＭＨｚと設定することができる。
【００４０】
図１１は、本実施例の変形例３に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、光分離工程において、ＭＥＭＳミラー３０を用いて第１入射光Ｌ１を分離させる。ＭＥＭＳミラー３０は、光を反射させながら傾きを高速に変化させる反射型光学素子である。マイクロコンピュータ等を備える制御装置３２は、露光用光源３１及びミラー駆動部３３を制御する。露光用光源３１は、制御装置３２の制御に応じたパルス発光により、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を供給する。ミラー駆動部３３は、制御装置３２の制御により、露光用光源３１のパルス発光に同期させてＭＥＭＳミラー３０を駆動させる。
【００４１】
ＭＥＭＳミラー３０及び露光用光源３１の制御により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束Ｌ１１〜Ｌ１５を生じさせることができる。本変形例においても、複数種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムが形成される。ＭＥＭＳミラー３０の傾きの電気的
な制御によって光束の向き等を容易に制御でき、干渉縞の間隔を容易に調整できる。よって、正確な間隔で干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。反射型光学素子は、傾きを高速に変化させることが可能であれば良く、ＭＥＭＳミラー３０の他に、ピエゾ素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等を適用しても良い。
【００４２】
図１２は、本実施例の変形例４に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、光分離工程において、記録材料２０上に配置された分散素子３５を用いて第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を分離させる。第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２の照射に先立ち、記録材料２０の第１面Ｓ１上に分散素子３５を積層させる。分散素子３５としては、例えばフィルム状の回折格子、プリズム素子等を用いることができる。分散素子３５として回折格子を用いる場合、単一波長の第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２の他、複数の波長の第１入射光、第２入射光を用いても良い。分散素子３５としてプリズム素子を用いる場合、複数の波長の第１入射光、第２入射光を用いる。
【００４３】
分散素子３５により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。本変形例においても、複数種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムが形成される。記録材料２０上に配置された分散素子３５を用いることで、小型な構成によって記録材料２０の露光を行うことが可能となる。
特に、図６に示す体積ホログラム４を製造する場合、第１面Ｓ１上に分散素子３５を積層させることにより、第１面Ｓ１に干渉縞１４ａ〜１４ｃを記録させず、内部にのみ干渉縞１４ａ〜１４ｃを記録することができる。
【００４４】
図１３は、本実施例の変形例５に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、露光工程において、記録材料２０の第１面Ｓ１に向けて第１入射光Ｌ１を入射させ、記録材料２０の第１面Ｓ１とは反対側の第２面Ｓ２に向けて第２入射光Ｌ２を入射させる。光分離工程では、回折格子２１を用いて第１入射光Ｌ１を分離させる。本変形例の場合も、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を用いた記録材料２０の露光により、複数の種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
【００４５】
図１４は、本実施例の変形例６に係る製造方法について説明するものである。本変形例６では、第２入射光Ｌ２も回折素子２２を用いて分離させ、第２面Ｓ２から第２入射光Ｌ２を入射させる点において、上述した変形例５と異なる。本変形例６も変形例５と同様に、複数の種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
なお、回折素子２２に変えてプリズム素子、音響光学素子、分散素子を用いることも可能である。
【００４６】
図１５は、本実施例の変形例７に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、露光工程において、記録材料２０の第１面Ｓ１上方に第１回折素子４１及び第２回折素子４２が設けられている。まず、第１回折素子４１を用いて第１入射光Ｌ１を分離させ、第２回折素子４２を用いて第２入射光Ｌ２を分離させる。そして、記録材料２０の第１面Ｓ１に向けて第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を入射させることにより、複数の種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムを形成することができる。
なお、第１，第２回折素子４１，４２に変えてプリズム素子、音響光学素子、分散素子を用いることも可能である。
【００４７】
本変形例により製造される体積ホログラムは、リップマンホログラムと呼ばれる。リップマンホログラムは、上述の透過型ホログラムと比較して高い波長選択性を備える。例えば、厚さ６μｍの体積ホログラムについて、波長６３２ｎｍのレーザ光に対する波長選択幅は、透過型ホログラムであれば数百ｎｍであるのに対して、リップマンホログラムであれば数十ｎｍにまで狭めることが可能である。なお、本変形例において、光分離工程では回折格子２１を用いる他、上記のプリズム素子２３（図９参照）、音響光学素子２５（図１０参照）、反射型光学素子（図１１参照）、分散素子３５（図１２参照）のいずれかを用いることとしても良い。
【００４８】
本発明により製造された体積ホログラムは、プロジェクタ等の画像表示装置、モニタ装置、露光装置等の光源装置の外部共振器に適用することができる。この他、体積ホログラムは、記録媒体、計測機器、計算機等に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明に係る体積ホログラムの製造方法は、複数の波長の光を選択的に射出可能な体積ホログラムを製造する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】体積ホログラムを備える光源装置の概略構成を示す図。
【図２】各波長のレーザ光を選択的に反射させるための構成について説明する図。
【図３】体積ホログラムの製造手順について説明する図。
【図４】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図５】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図６】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図７】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図８】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図９】実施例の変形例１に係る製造方法について説明する図。
【図１０】実施例の変形例２に係る製造方法について説明する図。
【図１１】実施例の変形例３に係る製造方法について説明する図。
【図１２】実施例の変形例４に係る製造方法について説明する図。
【図１３】実施例の変形例５に係る製造方法について説明する図。
【図１４】実施例の変形例６に係る製造方法について説明する図。
【図１５】実施例の変形例７に係る製造方法について説明する図。
【符号の説明】
【００５１】
１０…光源装置、１１…半導体レーザ、１２…発光部、２，３，４，５，６，７…体積ホログラム、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…干渉縞、２０…記録材料、２１…回折格子、Ｌ１…第１入射光、Ｌ２…第２入射光、Ｌ１１〜Ｌ１５…光束、Ｓ１…第１面、２３…プリズム素子、Ｌ３…第１入射光、Ｌ３１〜Ｌ３５…光束、２５…音響光学素子、３０…ＭＥＭＳミラー、３１…露光用光源、３２…制御装置、３３…ミラー駆動部、３５…分散素子、Ｓ２…第２面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、体積ホログラムの製造方法、及び体積ホログラム、特に、レーザ光を供給する光源装置に用いられる体積ホログラムの製造方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
体積ホログラムは、入射光を狭帯域化させる光学素子として知られている。体積ホログラムには、二方向から入射させた入射光によって生じた干渉縞が記録されている。体積ホログラムは、かかる干渉縞とブラッグ条件が合う光のみを、回折により選択的に反射させる。体積ホログラムは、複数の異なる間隔で干渉縞を記録することで、複数の波長の光を選択的に射出させることが可能となる。従来、複数の異なる間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムを製造するための技術は、例えば、特許文献１及び２に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２７４０８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１５６５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の技術によると、複数の異なる間隔の干渉縞を記録するためには、入射光の角度を変化させながら複数回露光を行う多重露光が必要である。複数回の露光が必要であると、製造に長時間を要する上、製造工程が複雑化するという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラムを製造可能とする体積ホログラムの製造方法、及びその製造方法を用いて製造された体積ホログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の体積ホログラムの製造方法は、第１入射光、及び第１入射光とは異なる方向からの第２入射光を用いた露光によって生じる干渉縞が記録材料に記録された体積ホログラムの製造方法であって、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を二以上の光束に分離させる光分離工程と、光分離工程により分離された光束を用いた露光により、複数種類の間隔の干渉縞を記録材料に記録する露光工程と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
光分離工程により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることで、１回の露光によって複数回の露光による多重露光と同じことを行うことが可能となる。互いに異なる傾きをなす光束を用いた露光により、複数種類の間隔の干渉縞を記録材料に記録することができる。１回の露光によって複数の干渉縞の記録を行うことで、複数回の露光を行う場合よりも製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラムを製造することが可能となる。これにより、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラムを製造することができる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、回折格子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。また、機械的な駆動を不要とすることで、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、プリズム素子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、
互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。また、機械的な駆動を不要とすることで、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、複数の波長の光を分離させることが望ましい。これにより、光の波長差を用いて効果的に光を分離させることができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、音響光学素子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。また、機械的な駆動を不要とすることで、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。音響光学素子を用いることで電気的な制御によって光束の向き等を容易に制御でき、干渉縞の間隔を容易に調整できる。よって、正確な間隔で干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、光を反射させながら傾きを変化させる反射型光学素子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。反射型光学素子の傾きの電気的な制御によって光束の向き等を容易に制御でき、干渉縞の間隔を容易に調整できる。よって、正確な間隔で干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、光分離工程において、記録材料上に配置された分散素子を用いて、第１入射光及び第２入射光の少なくとも一方を分離させることが望ましい。これにより、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。また、小型な構成によって記録材料の露光を行うことが可能となる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、露光工程において、記録材料の特定の面に向けて第１入射光及び第２入射光を入射させることが望ましい。これにより、第１入射光及び第２入射光を用いた記録材料の露光を行うことができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、露光工程において、記録材料の第１面に向けて第１入射光を入射させ、記録材料の第１面とは反対側の第２面に向けて第２入射光を入射させることが望ましい。これにより、第１入射光及び第２入射光を用いた記録材料の露光を行うことができる。
【００１５】
さらに、本発明の体積ホログラムは、上記の体積ホログラムの製造方法を用いて製造されることを特徴とする。上記の製造方法を用いることで、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラムを製造することができる。これにより、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって製造可能な体積ホログラムを得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例】
【００１７】
図１は、本発明の実施例に係る製造方法によって製造された体積ホログラム７を備える光源装置１０の概略構成を示す。光源装置１０は、半導体レーザ１１を有する。半導体レーザ１１は、コヒーレント光であるレーザ光を供給する光源部であって、面発光型の半導体レーザである。半導体レーザ１１は、互いに並列させて設けられた４つの発光部１２を備える。
【００１８】
体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からのレーザ光の光路中に配置されている。体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からのレーザ光を共振させる外部共振器である。体積ホログラム７には、二方向から入射させた入射光によって生じた干渉縞が記録されている。かかる干渉縞は、高屈折率部分と低屈折率部分とが周期的に配列された周期構造として記録される。体積ホログラム７は、かかる干渉縞とブラッグ条件が合う光のみを、回折により選択的に反射させる。体積ホログラム７で反射したレーザ光は、半導体レーザ１１の方向へ進行する。
【００１９】
体積ホログラム７から半導体レーザ１１の方向へ進行したレーザ光は、半導体レーザ１１のミラー層（不図示）で反射する。ミラー層及び体積ホログラム７により反射されたレーザ光は、発光部１２から新たに射出されるレーザ光と共振して増幅される。体積ホログラム７は、半導体レーザ１１及び体積ホログラム７間で増幅されたレーザ光の一部を透過させ、光源装置１０外部へ射出させる。かかる構成により、レーザ光の高出力化及び狭帯域化が可能となる。体積ホログラム７としては、ニオブ酸リチウム等の結晶により形成された結晶型の体積ホログラムや、フォトポリマからなるフォトポリマ体積ホログラムを用いることができる。
【００２０】
半導体レーザ１１は、各発光部１２により、それぞれ異なる波長λ１、λ２、λ３、λ４（但し、λ１＜λ２＜λ３＜λ４）のレーザ光を射出させる。各波長λ１、λ２、λ３、λ４は、例えば１０ｎｍ程度の範囲内において分布している（λ４−λ１≦１０ｎｍ）。各波長の間隔λ２−λ１、λ３−λ２、λ４−λ３は任意であって、いずれも数ｎｍ程度とすることができる。このような波長のずれは、意図的に構成することにより、或いは製造誤差によって生じさせることが可能である。効果的なスペックルノイズの低減のために、各波長の間隔λ２−λ１、λ３−λ２、λ４−λ３を不規則なものとしても良い。体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からの各波長のレーザ光を選択的に反射させる。
【００２１】
体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からの各波長のレーザ光を選択的に反射させる素子である。図２は、半導体レーザ１１からの各波長のレーザ光を選択的に反射させるための構成について説明するものである。図２に示す干渉縞１５は、説明のために簡略化して表したものである。干渉縞１５のうち、図中実線で表す干渉縞１５ａは、間隔ｄ１で周期的に記録されている。間隔ｄ１は、波長λ１についてブラッグ条件を満足する。よって、干渉縞１５のうち間隔ｄ１で記録された干渉縞１５ａは、波長λ１の光を選択的に反射させる。また、干渉縞１５のうち図中一点鎖線で表す干渉縞１５ｂは、間隔ｄ１とは異なる間隔ｄ２で周期的に記録されている。間隔ｄ２は、波長λ２についてブラッグ条件を満足する。よって、干渉縞１５のうち間隔ｄ２で記録された干渉縞１５ｂは、波長λ２の光を選択的に反射させる。また、干渉縞１５のうち図中破線で表す干渉縞１５ｃは、間隔ｄ２とは異なる間隔ｄ３で周期的に記録されている。間隔ｄ３は、波長λ３についてブラッグ条件を満足する。よって、干渉縞１５のうち間隔ｄ３で記録された干渉縞１５ｃは、波長λ３の光を選択的に反射させる。
【００２２】
干渉縞１５には、波長λ４についても、それぞれブラッグ条件を満足する間隔の部分が存在する。干渉縞１５は、各波長λ１〜λ４に対応する間隔の縞を重畳させて構成されている。このように、体積ホログラム７は、半導体レーザ１１からのレーザ光の各波長λ１〜λ４に対応させて複数種類の異なる間隔で記録された干渉縞１５により、各波長λ１〜λ４のレーザ光を選択的に反射させる。なお、干渉縞１５のうち間隔ｄ１で記録された干渉縞１５ａは、波長λ１の光のみを反射させる機能を果たし、波長λ２の光に対しては機能を果たさない。このように、各レーザ光に対して、干渉縞１５のうちレーザ光の波長に対応する間隔の部分のみが機能する。複数種類の異なる間隔の干渉縞１５が記録された体積ホログラム７は、複数の波長に対して波長選択性を持つ共振ミラーとして機能させることができる。各波長λ１〜λ４のレーザ光を共振させることで、光源装置１０は、各波長λ１〜λ４のレーザ光を射出させる。
【００２３】
光源装置１０の半導体レーザ１１は、複数の発光部１２により複数の波長のレーザ光を供給可能であれば良く、４つの発光部１２を備える構成に限られない。また、光源部は、面発光型の半導体レーザ１１に代えて、端面発光型の半導体レーザとしても良い。光源装
置１０は、レーザ光の波長を変換する波長変換素子、例えば、第二高調波発生（Second−Harmonic Generation、ＳＨＧ）素子を用いる構成としても良い。
【００２４】
図３は、体積ホログラム７の製造手順について説明するものである。体積ホログラム７は、感光体である記録材料２０に干渉縞を記録することによって形成される。干渉縞１５は、二方向から入射させた第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を干渉させることで生じる。露光工程において、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２は、いずれも記録材料２０の特定の面である第１面Ｓ１へ向けて入射させる。第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２は、いずれも単一波長の紫外レーザ光であって、同一の光源から射出されたレーザ光である。
【００２５】
光分離工程において、回折格子２１は、第１入射光Ｌ１を回折させ、０次光、±１次光、±２次光の各光束Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３、Ｌ１４、Ｌ１５に分離する。回折格子２１は、ガラス等の透明部材を用いた構成とすることができる。回折格子２１からの５つの光束Ｌ１１〜Ｌ１５は、互いに異なる傾きをなす。５つの光束Ｌ１１〜Ｌ１５に分離された第１入射光Ｌ１は、記録材料２０の第１面Ｓ１へ入射する。第２入射光Ｌ２は、１本の光束のまま第１面Ｓ１へ入射する。露光工程では、第２入射光Ｌ２に対して互いに異なる角度で入射する各光束Ｌ１１〜Ｌ１５、及び第２入射光Ｌ２による露光を行う。なお、回折格子２１は、入射光を透過させる構成とする他、入射光を反射させる構成としても良い。
【００２６】
記録材料２０における干渉縞１５の間隔は、二方向からの入射光間の角度に依存する。光束Ｌ１１は、第２入射光Ｌ２との干渉により、波長λ１についてブラッグ条件を満足する間隔の干渉縞１５を生じさせる。光束Ｌ１２は、第２入射光Ｌ２との干渉により、波長λ２についてブラッグ条件を満足する間隔の干渉縞１５を生じさせる。光束Ｌ１３は、第２入射光Ｌ２との干渉により、波長λ３についてブラッグ条件を満足する間隔の干渉縞１５を生じさせる。光束Ｌ１４は、第２入射光Ｌ２との干渉により、波長λ４についてブラッグ条件を満足する間隔の干渉縞１５を生じさせる。このように、露光工程において、記録材料２０には、複数種類の間隔の干渉縞１５が記録される。以上により、複数種類の間隔の干渉縞１５が記録された体積ホログラム７が形成される。
【００２７】
１回の露光によって複数の干渉縞１５の記録を行うことで、複数回の露光を行う場合よりも製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラム７を製造することが可能となる。これにより、製造に要する時間を短くでき、簡易な製造工程によって体積ホログラム７を製造できるという効果を奏する。回折格子２１を用いる場合、機械的な駆動を不要とし、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。
【００２８】
回折格子２１の格子間隔δは、体積ホログラム７に記録する干渉縞１５の間隔ｄの範囲に基づいて決定することができる。例えば、波長範囲（λ４−λ１）０．５〜１０ｎｍに対応可能な体積ホログラム７については干渉縞１５の間隔ｄを０．２５〜５ｎｍとすることができる。これに対して、回折格子２１の格子間隔δは、例えば１６９μｍ〜３．４ｍｍと設定することができる。記録材料２０の特定面に向けて入射された入射光Ｌ１、Ｌ２による露光を経て形成された体積ホログラム７は、透過型ホログラムと呼ばれる。
【００２９】
光分離工程は、第１入射光Ｌ１を５つの光束Ｌ１１〜Ｌ１５に分離させる場合に限られない。光分離工程では、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２の少なくとも一方を二以上の光束に分離させれば良い。光分離工程での分離により生じさせる光束は例えば５つ以上であっても良く、また第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２をいずれも二以上の光束に分離させても良い。光分離工程における分離の態様は、体積ホログラム７に記録する干渉縞１５に応じて適宜決定することができる。
【００３０】
また、本発明の体積ホログラムの製造方法により製造される体積ホログラムは、図２に示す体積ホログラム７に限らない。すなわち、以下に示す体積ホログラム２〜６のいずれを製造することも可能である。
まず、体積ホログラム２には、図４に示すように、間隔ｄ１で記録された干渉縞１４ａと、間隔ｄ２で記録された干渉縞１４ｂと、間隔ｄ３で記録された干渉縞１４ｃとが記録されている。また、干渉縞１４ａ〜１４ｃの間隔ｄ１〜ｄ３はすべて等しい。また、干渉縞１４ａと干渉縞１４ｂとのなす角をθ１とし、干渉縞１４ｂと干渉縞１４ｃとのなす角をθ２とすると、角θ１と角θ２とが同じ角度である。
なお、角θ１と角θ２とは同じ角度としたが、必ずしも同じ角度でなくても良い。
【００３１】
また、複数の干渉縞群を有する体積ホログラム３を製造することも可能である。体積ホログラム３は、図５に示すように、干渉縞群Ａと干渉縞群Ｂとを有している。干渉縞群Ａには、干渉縞１４ａを基準に角度θ１をなして干渉縞１４ｂが記録され、干渉縞１４ｂと角度θ２をなして干渉縞１４ｃが一方向に記録されている。また、干渉縞群Ｂには、干渉縞１４Ａを基準に角度θ１をなして干渉縞１４Ｂが記録され、干渉縞１４Ｂと角度θ２をなして干渉縞１４Ｃが一方向と交差する他方向に記録されている。角θ１と角θ２とが同じ角度である。
また、干渉縞群Ａ及び干渉縞群Ｂのそれぞれの干渉縞１４ａ〜１４ｃ、１４Ａ〜１４Ｃの間隔はすべて同じである。
【００３２】
なお、干渉縞群Ａと干渉縞群Ｂとの干渉縞同士のなす角は同じであるとしたが、異なっていても良い。すなわち、干渉縞群Ｂにおけるなす角θ１，角θ２を角θ３，角θ４とし、干渉縞群Ａのなす角θ１，θ２と異なるように干渉縞１４Ａ〜１４Ｃを記録しても良い。なお、角θ１と角θ２とは同じ角度としたが、必ずしも同じ角度でなくても良く、間隔ｄ１〜ｄ３がすべて等しくなくても良い。
【００３３】
また、図６に示すように、第１面Ｓ１に干渉縞が形成されていない体積ホログラム４を製造することも可能である。
また、図７に示すように、入射する光Ｌの中心軸に対して略垂直な方向に干渉縞１４ａ，１４ｂ，１４ｃが記録されている体積ホログラム５であっても良い。この構成の場合、入射端面５ａから光を入射させることにより、ブラック条件を満足する特定の波長の光が回折（反射）し、それ以外の光が透過する。
また、図８に示すように、入射する光Ｌの中心軸に対して略平行な方向、すなわち、厚み方向に干渉縞１４ａ，１４ｂ，１４ｃが記録されているホログラム素子６であっても良い。この構成の場合、入射端面６ａから光を入射させることにより、ブラック条件を満足する特定の波長の光が回折し、それ以外の光が透過する。
以上より、体積ホログラム５では反射型ホログラムとして使用し、体積ホログラム６では透過型ホログラムとして使用することが可能とである。
【００３４】
以上説明した体積ホログラム２〜６を光源装置１０が備えていても良い。この構成では、外部共振器が、入射した光の光路と同一の光路を進行するように入射した光を反射させる反射ミラーを備えれば良い。
【００３５】
図９は、本実施例の変形例１に係る製造方法について説明するものである。本変形例で
は、光分離工程において、プリズム素子２３を用いて第１入射光Ｌ１を分離させる。プリズム素子２３は、ガラス等の透明部材を用いて構成された三角プリズムである。第１入射光Ｌ３は、それぞれ異なる５つの波長Λ１、Λ２、Λ３、Λ４、Λ５の光束よりなる。複数の波長の光は、比較的広いスペクトル幅を持つ光源により供給することができる。
【００３６】
第１入射光Ｌ３は、プリズム素子２３の界面において屈折する。プリズム素子２３における屈折率は波長に依存することから、第１入射光Ｌ３は、波長ごとの屈折率差により５つの光束Ｌ３１〜Ｌ３５に分離される。光束Ｌ３１、Ｌ３２、Ｌ３３、Ｌ３４、Ｌ３５は、それぞれ波長Λ１、Λ２、Λ３、Λ４、Λ５の光である。プリズム素子２３により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束Ｌ３１〜Ｌ３５を生じさせることができる。本変形例においても、複数種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムが形成される。プリズム素子２３を用いる場合も、機械的な駆動を不要とし、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。なお、プリズム素子２３は、屈折率差を利用して入射光を分離可能であれば良く、三角プリズムである場合に限られない。
【００３７】
光分離工程において複数の波長の光を分離させることで、光の波長差を用いて効果的に光を分離させることができる。図３を用いて説明した回折格子２１を用いた光分離工程においても、複数の波長の光を分離させることとしても良い。回折格子２１の構成に応じて、単一波長の光、又は複数の波長の光を分離可能とすることができる。複数の波長の光を分離させる場合、各波長差に応じて各光束Ｌ３１〜Ｌ３５間の角度は変化する。例えば波長間隔が５ｎｍである場合、干渉縞の間隔ｄを０．２５〜５ｎｍとするのに対して、回折格子２１の格子間隔δは、例えば１００μｍ〜５ｍｍと設定することができる。
【００３８】
図１０は、本実施例の変形例２に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、光分離工程において、音響光学素子２５を用いて第１入射光Ｌ１を分離させる。音響光学素子２５は、音響波を用いて光を分離させる。音響光学素子２５により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束Ｌ１１〜Ｌ１５を生じさせることができる。本変形例においても、複数種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムが形成される。音響光学素子２５を用いる場合も、機械的な駆動を不要とし、簡易な構成を用いて光を分離させることができる。音響光学素子２５を用いることで電気的な制御によって光束の向き等を容易に制御でき、干渉縞の間隔を容易に調整できる。よって、正確な間隔で干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
【００３９】
音響光学素子２５の音響波の周波数は、体積ホログラムに記録する干渉縞の間隔ｄの範囲に基づいて決定することができる。光分離工程において回折格子２１（図３参照）を用いる場合の例と同様に、干渉縞の間隔ｄを０．２５〜５ｎｍとするのに対して、音響波の周波数は、およそ１〜２０ＭＨｚ、例えば１０〜２０ＭＨｚと設定することができる。
【００４０】
図１１は、本実施例の変形例３に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、光分離工程において、ＭＥＭＳミラー３０を用いて第１入射光Ｌ１を分離させる。ＭＥＭＳミラー３０は、光を反射させながら傾きを高速に変化させる反射型光学素子である。マイクロコンピュータ等を備える制御装置３２は、露光用光源３１及びミラー駆動部３３を制御する。露光用光源３１は、制御装置３２の制御に応じたパルス発光により、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を供給する。ミラー駆動部３３は、制御装置３２の制御により、露光用光源３１のパルス発光に同期させてＭＥＭＳミラー３０を駆動させる。
【００４１】
ＭＥＭＳミラー３０及び露光用光源３１の制御により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束Ｌ１１〜Ｌ１５を生じさせることができる。本変形例においても、複数種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムが形成される。ＭＥＭＳミラー３０の傾きの電気的
な制御によって光束の向き等を容易に制御でき、干渉縞の間隔を容易に調整できる。よって、正確な間隔で干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。反射型光学素子は、傾きを高速に変化させることが可能であれば良く、ＭＥＭＳミラー３０の他に、ピエゾ素子、ガルバノミラー、ポリゴンミラー等を適用しても良い。
【００４２】
図１２は、本実施例の変形例４に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、光分離工程において、記録材料２０上に配置された分散素子３５を用いて第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を分離させる。第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２の照射に先立ち、記録材料２０の第１面Ｓ１上に分散素子３５を積層させる。分散素子３５としては、例えばフィルム状の回折格子、プリズム素子等を用いることができる。分散素子３５として回折格子を用いる場合、単一波長の第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２の他、複数の波長の第１入射光、第２入射光を用いても良い。分散素子３５としてプリズム素子を用いる場合、複数の波長の第１入射光、第２入射光を用いる。
【００４３】
分散素子３５により、互いに異なる傾きをなす二以上の光束を生じさせることができる。本変形例においても、複数種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムが形成される。記録材料２０上に配置された分散素子３５を用いることで、小型な構成によって記録材料２０の露光を行うことが可能となる。
特に、図６に示す体積ホログラム４を製造する場合、第１面Ｓ１上に分散素子３５を積層させることにより、第１面Ｓ１に干渉縞１４ａ〜１４ｃを記録させず、内部にのみ干渉縞１４ａ〜１４ｃを記録することができる。
【００４４】
図１３は、本実施例の変形例５に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、露光工程において、記録材料２０の第１面Ｓ１に向けて第１入射光Ｌ１を入射させ、記録材料２０の第１面Ｓ１とは反対側の第２面Ｓ２に向けて第２入射光Ｌ２を入射させる。光分離工程では、回折格子２１を用いて第１入射光Ｌ１を分離させる。本変形例の場合も、第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を用いた記録材料２０の露光により、複数の種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
【００４５】
図１４は、本実施例の変形例６に係る製造方法について説明するものである。本変形例６では、第２入射光Ｌ２も回折素子２２を用いて分離させ、第２面Ｓ２から第２入射光Ｌ２を入射させる点において、上述した変形例５と異なる。本変形例６も変形例５と同様に、複数の種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムを形成できる。
なお、回折素子２２に変えてプリズム素子、音響光学素子、分散素子を用いることも可能である。
【００４６】
図１５は、本実施例の変形例７に係る製造方法について説明するものである。本変形例では、露光工程において、記録材料２０の第１面Ｓ１上方に第１回折素子４１及び第２回折素子４２が設けられている。まず、第１回折素子４１を用いて第１入射光Ｌ１を分離させ、第２回折素子４２を用いて第２入射光Ｌ２を分離させる。そして、記録材料２０の第１面Ｓ１に向けて第１入射光Ｌ１及び第２入射光Ｌ２を入射させることにより、複数の種類の間隔の干渉縞が記録された体積ホログラムを形成することができる。
なお、第１，第２回折素子４１，４２に変えてプリズム素子、音響光学素子、分散素子を用いることも可能である。
【００４７】
本変形例により製造される体積ホログラムは、リップマンホログラムと呼ばれる。リップマンホログラムは、上述の透過型ホログラムと比較して高い波長選択性を備える。例えば、厚さ６μｍの体積ホログラムについて、波長６３２ｎｍのレーザ光に対する波長選択幅は、透過型ホログラムであれば数百ｎｍであるのに対して、リップマンホログラムであれば数十ｎｍにまで狭めることが可能である。なお、本変形例において、光分離工程では回折格子２１を用いる他、上記のプリズム素子２３（図９参照）、音響光学素子２５（図１０参照）、反射型光学素子（図１１参照）、分散素子３５（図１２参照）のいずれかを用いることとしても良い。
【００４８】
本発明により製造された体積ホログラムは、プロジェクタ等の画像表示装置、モニタ装置、露光装置等の光源装置の外部共振器に適用することができる。この他、体積ホログラムは、記録媒体、計測機器、計算機等に適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明に係る体積ホログラムの製造方法は、複数の波長の光を選択的に射出可能な体積ホログラムを製造する場合に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】体積ホログラムを備える光源装置の概略構成を示す図。
【図２】各波長のレーザ光を選択的に反射させるための構成について説明する図。
【図３】体積ホログラムの製造手順について説明する図。
【図４】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図５】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図６】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図７】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図８】体積ホログラムの変形例を示す図。
【図９】実施例の変形例１に係る製造方法について説明する図。
【図１０】実施例の変形例２に係る製造方法について説明する図。
【図１１】実施例の変形例３に係る製造方法について説明する図。
【図１２】実施例の変形例４に係る製造方法について説明する図。
【図１３】実施例の変形例５に係る製造方法について説明する図。
【図１４】実施例の変形例６に係る製造方法について説明する図。
【図１５】実施例の変形例７に係る製造方法について説明する図。
【符号の説明】
【００５１】
１０…光源装置、１１…半導体レーザ、１２…発光部、２，３，４，５，６，７…体積ホログラム、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…干渉縞、２０…記録材料、２１…回折格子、Ｌ１…第１入射光、Ｌ２…第２入射光、Ｌ１１〜Ｌ１５…光束、Ｓ１…第１面、２３…プリズム素子、Ｌ３…第１入射光、Ｌ３１〜Ｌ３５…光束、２５…音響光学素子、３０…ＭＥＭＳミラー、３１…露光用光源、３２…制御装置、３３…ミラー駆動部、３５…分散素子、Ｓ２…第２面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１入射光、及び前記第１入射光とは異なる方向からの第２入射光を用いた露光によって生じる干渉縞が記録材料に記録された体積ホログラムの製造方法であって、
前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を二以上の光束に分離させる光分離工程と、
前記光分離工程により分離された前記光束を用いた露光により、複数種類の間隔の前記干渉縞を前記記録材料に記録する露光工程と、を含むことを特徴とする体積ホログラムの製造方法。
【請求項２】
前記光分離工程において、回折格子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項３】
前記光分離工程において、プリズム素子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項４】
前記光分離工程において、複数の波長の光を分離させることを特徴とする請求項２又は３に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項５】
前記光分離工程において、音響光学素子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項６】
前記光分離工程において、光を反射させながら傾きを変化させる反射型光学素子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項７】
前記光分離工程において、前記記録材料上に配置された分散素子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項８】
前記露光工程において、前記記録材料の特定の面に向けて前記第１入射光及び前記第２入射光を入射させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項９】
前記露光工程において、前記記録材料の第１面に向けて前記第１入射光を入射させ、前記記録材料の前記第１面とは反対側の第２面に向けて前記第２入射光を入射させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の体積ホログラムの製造方法を用いて製造されることを特徴とする体積ホログラム。
【請求項１】
第１入射光、及び前記第１入射光とは異なる方向からの第２入射光を用いた露光によって生じる干渉縞が記録材料に記録された体積ホログラムの製造方法であって、
前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を二以上の光束に分離させる光分離工程と、
前記光分離工程により分離された前記光束を用いた露光により、複数種類の間隔の前記干渉縞を前記記録材料に記録する露光工程と、を含むことを特徴とする体積ホログラムの製造方法。
【請求項２】
前記光分離工程において、回折格子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項３】
前記光分離工程において、プリズム素子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項４】
前記光分離工程において、複数の波長の光を分離させることを特徴とする請求項２又は３に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項５】
前記光分離工程において、音響光学素子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項６】
前記光分離工程において、光を反射させながら傾きを変化させる反射型光学素子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項７】
前記光分離工程において、前記記録材料上に配置された分散素子を用いて、前記第１入射光及び前記第２入射光の少なくとも一方を分離させることを特徴とする請求項１に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項８】
前記露光工程において、前記記録材料の特定の面に向けて前記第１入射光及び前記第２入射光を入射させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項９】
前記露光工程において、前記記録材料の第１面に向けて前記第１入射光を入射させ、前記記録材料の前記第１面とは反対側の第２面に向けて前記第２入射光を入射させることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の体積ホログラムの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の体積ホログラムの製造方法を用いて製造されることを特徴とする体積ホログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２２５４４７（Ｐ２００８−２２５４４７Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３４２９９（Ｐ２００７−３３４２９９）
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２６日（２００７．１２．２６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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