(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向から入射する特定波長の光を第１方向とは異なる少なくとも二つの方向に分離する光分離機能および少なくとも二つの方向から入射する特定波長の光を前記第１方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子の製造方法であって、
少なくとも二つのレーザ光源から発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材に同時に入射させて、前記感光材に干渉縞を記録する工程を含み、
前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる少なくとも一のレーザ光源から発生されるレーザ光の波長は前記特定波長とは異なり、
前記一のレーザ光源から発生されるレーザ光を分離して得られた第１光および第２光の前記感光材への入射方向は、
前記第１光の前記感光材への入射方向と前記第２光の前記感光材への入射方向とによってなされる角の二等分線が前記第１方向となす角度と、前記二等分線が前記第１方向とは異なる前記少なくとも二つの方向のうちの一の方向となす角度と、が同一となり、且つ、
前記二等分線が前記第１光の前記感光材への入射方向となす角度θ１、前記二等分線が前記第１方向となす角度θ、前記一のレーザ光源から発生されるレーザ光の波長λ１、および、前記特定波長λが、以下の式を満たす、
（ｓｉｎθ）／λ＝（ｓｉｎ（θ１））／（λ１）
ように決定されている、
ことを特徴とするホログラフィック光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されるレーザ光の波長は、前記特定の波長とは異なる、
ことを特徴とする請求項１に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されるレーザ光を分離して得られた第１光および第２光の前記感光材への入射方向は、
前記第１光の前記感光材への入射方向と前記第２光の前記感光材への入射方向とによってなされる角の二等分線が前記第１方向となす角度と、前記二等分線が前記第１方向とは異なる前記少なくとも二つの方向のうちのいずれか一つの方向となす角度と、が同一となり、且つ、
前記二等分線が前記第１光の前記感光材への入射方向となす角度θｎ、前記二等分線が前記第１方向となす角度θ、前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる各レーザ光源から発生されるレーザ光の波長λｎ、および、前記特定波長λが、以下の式を満たす、
（ｓｉｎθ）／λ＝（ｓｉｎ（θｎ））／（λｎ）
ように、前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる各レーザ光源から発生されるレーザ光毎に、決定されている、
ことを特徴とする請求項２に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの同一のレーザ光源から発生されたレーザ光を分離して得られた前記複数の光が干渉してなる干渉縞のみが記録される、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源から発生された第１レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源とは異なる他のレーザ光源から発生された第２レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、を前記感光材に同時に入射させ、
前記第１レーザ光の前記第１光、前記第１レーザ光の前記第２光、前記第２レーザ光の前記第１光、および、前記第２レーザ光の前記第２光は、互いに異なる方向から、前記感光材に入射する、
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記干渉縞を記録する工程において、
前記第１レーザ光の前記第１光と前記第１レーザ光の前記第２光とが干渉してなる第１干渉縞と、前記第２レーザ光の前記第１光と前記第２レーザ光の前記第２光とが干渉してなる第２干渉縞と、が前記感光材に記録され、
前記第１レーザ光の前記第２光と前記第２レーザ光の前記第２光とが干渉してなる干渉縞は、前記感光材に記録されない、
ことを特徴とする請求項５に記載のホログラフィック光学素子の製造方法。
【請求項７】
第１方向から入射する特定波長の光を第１方向とは異なる少なくとも二つの方向に分離する光分離機能および少なくとも二つの方向から入射する特定波長の光を前記第１方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子であって、
前記特定波長とは異なる波長のレーザ光を発生させる少なくとも一のレーザ光源を含んだ少なくとも二つのレーザ光源から発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材に同時に入射させることによって記録された干渉縞を備え、
前記干渉縞は、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの同一のレーザ光源から発生されたレーザ光を分離して得られた複数の光が干渉してなる干渉縞のみを含み、
前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されるレーザ光を分離して得られた第１光および第２光を、
前記第１光の前記感光材への入射方向と前記第２光の前記感光材への入射方向とによってなされる角の二等分線が前記第１方向となす角度と、前記二等分線が前記第１方向とは異なる前記少なくとも二つの方向のうちのいずれか一つの方向となす角度と、が同一となり、且つ、
前記二等分線が前記第１光の前記感光材への入射方向となす角度θｎ、前記二等分線が前記第１方向となす角度θ、前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる各レーザ光源から発生されるレーザ光の波長λｎ、および、前記特定波長λが、以下の式を満たす、
（ｓｉｎθ）／λ＝（ｓｉｎ（θｎ））／（λｎ）
ように、前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる各レーザ光源から発生されたレーザ光毎に、決定された入射方向から、前記感光材へ入射させることによって、前記干渉縞は記録されている、
ことを特徴とするホログラフィック光学素子。
【請求項８】
前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生された、前記特定波長とは異なる波長のレーザ光を、前記感光材に入射させることによって、前記干渉縞は記録されている、
ことを特徴とする請求項７に記載のホログラフィック光学素子。
【請求項９】
前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源から発生された第１レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源とは異なる他のレーザ光源から発生された第２レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、を前記感光材に同時に入射させることによって、前記干渉縞は記録されており、
前記干渉縞は、
前記感光材に入射した前記第１レーザ光の前記第１光と、前記第１レーザ光の前記第１光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第１レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる第１干渉縞と、
前記第１レーザ光の前記第１光および前記第１レーザ光の前記第２光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第２レーザ光の前記第１光と、前記第１レーザ光の前記第１光、前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第１光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第２レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる第２干渉縞と、を含む、
ことを特徴とする請求項７または８に記載のホログラフィック光学素子。
【請求項１０】
前記第１レーザ光の前記第１光または前記第１レーザ光の前記第２光と、前記第２レーザ光の前記第１光または前記第２レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる干渉縞は、前記感光材に記録されていない、
ことを特徴とする請求項９に記載のホログラフィック光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方向から入射する光を少なくとも二方向に分離する光分離機能および少なくとも二方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子、および、ホログラフィック光学素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ光源やＬＥＤ光源等の狭波長帯域の光を発生させる光源を含んだ光学アプリケーションが、種々の分野において使用されている。また、このような光学アプリケーションとともに、ホログラフィック光学素子が利用されている。
【０００３】
ホログラフィック光学素子は、例えば特許文献１に開示されているようにホログラフィー技術を用いて作製された素子（ホログラム）であり、特定波長の光を高効率で回折することができる。したがって、ホログラフィック光学素子を光学アプリケーションとの組み合わせで使用することによって、光学アプリケーションからの狭波長帯域の光を有効に用いることができる。
【０００４】
このようなホログラフィック光学素子として、例えば特許文献２や特許文献３に、光分離機能および光合成機能を有した光学素子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６０−３５７０１号公報
【特許文献２】特開昭６０−７６７０５号公報
【特許文献３】特開平６−３０９６９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子は、ホログラフィック光学素子をなすようになる感光材を、合成光の進行方向と平行な方向および各分離光の進行方向と平行な方向から露光して、感光材に干渉縞を記録することにより、作製され得る。この際、合成光の進行方向に進む露光光と、各分離光の進行方向に進む露光光と、が干渉することによって形成された干渉縞によって、合成光の進行方向に進む光が各分離光の進行方向に回折し、あるいは、各分離光の進行方向に進む光が合成光の進行方向に回折するようになる。
【０００７】
しかしながら、合成光の進行方向に進む露光光と、複数の分離光の進行方向にそれぞれ進む複数の露光光と、を同時に感光材へ入射させた場合、複数の分離光の進行方向にそれぞれ進む複数の露光光の間での干渉に起因した干渉縞も、感光材に記録される。この場合、光が不要な方向へ回折し、光の利用効率が低下するといった不具合が生じる。さらには、意図しない方向への光の回折により、アプリケーションがもはや意図した機能を果たさなくなることさえもある。
【０００８】
また、高出力のレーザ光源から発生されるレーザ光の波長は、特定の波長に限られている。その上、干渉縞が記録されるようになる感光材は、一般的に、すべての波長の光に対して高い感度を呈するのではなく、特定の波長の光に対してのみ高い感度を呈するようになる。このようなことから、特許文献１に開示されているように、使用中にホログラフィック光学素子に入射するようになる光の波長とは異なる波長を有した光を用いて、ホログラフィック光学素子をなすようになる感光材に干渉縞を記録することが多くある。この場合、使用中におけるホログラフィック光学素子への光の入射方向および出射方向とは異なる方向であって、干渉縞の記録に用いるレーザ光が、作製しようとしている干渉縞のブラッグ回折条件を、満たすようになる入射方向から、感光材を露光する。このような露光方法によれば、感光材に干渉縞を短時間で明瞭に（濃く）記録することができ、量産時におけるホログラフィック光学素子の生産効率を向上させる上で極めて有効である。
【０００９】
しかしながら、このような露光方法を用いて光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子を作製しようとすると、以下の理由から、感光材への露光光の入射方向の数が増大してしまう。すなわち、この露光方法では、一つの分離光の進行方向と合成光の進行方向との間での回折作用を及ぼす干渉縞を記録するために、ブラッグの回折条件を満たすように決定された、当該一つの分離光の進行方向と当該合成光方向とは異なる二つの方向から、感光材を露光することになる。この結果、感光材に記録すべき干渉縞の数に応じて、すなわち、分離光の数に応じて、露光方向が、一つずつではなく、二つずつ増えていくことになる。
【００１０】
したがって、光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子に使用中に入射するようになる光の波長と同じ波長を有した光を用いて感光材を露光する場合と比較して、光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子に使用中に入射するようになる光の波長とは異なる波長を有した光を用いて感光材を露光する場合には、露光方向が増大し、その分、上述した不要な干渉縞が多く記録されてしまうことなる。すなわち、使用中にホログラフィック光学素子に入射するようになる光の波長とは異なる波長を有した光を用いて感光材を露光し、光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子を作製した場合、ホログラフィック光学素子の回折効率が著しく低下してしまう。
【００１１】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子であって、高い回折効率で光を回折することができ且つ優れた生産効率で生産され得るホログラフィック光学素子を提供することを目的とする。また、本発明は、光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子であって、高い回折効率で光を回折することができる且つ優れた生産効率で生産することができるホログラフィック光学素子を製造する方法を提供することを目的とする。
【００１２】
なお、特許文献２には、複数の分離光の進行方向にそれぞれ平行な複数の方向からの露光光の間での干渉を防止するため、複数の分離光の進行方向とそれぞれ平行な複数の方向からの露光を、一つずつ順次行っていく方法が開示されている。しかしながら、順次露光により同一の感光材に複数の干渉縞を順次形成していく場合、単に作製工程数が増加しこれにともなって光学素子の製造コストが増加してしまうだけでなく、回折効率を調節するための感光材の調整や露光条件の最適化が著しく困難となってしまう。したがって、本発明によるホログラフィック光学素子が、同時露光で複数の干渉縞のみを形成されるようになっていれば、生産効率、これにともなって製造コスト、さらには、光学特性の面において、非常に好ましい。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法は、
第１方向から入射する特定波長の光を第１方向とは異なる少なくとも二つの方向に分離する光分離機能および少なくとも二つの方向から入射する特定波長の光を前記第１方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子の製造方法であって、
少なくとも二つのレーザ光源から発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材に同時に入射させて、前記感光材に干渉縞を記録する工程を含み、
前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる少なくとも一のレーザ光源から発生されるレーザ光の波長は前記特定波長とは異なる。
【００１４】
本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法において、
前記一のレーザ光源から発生されるレーザ光を分離して得られた第１光および第２光の前記感光材への入射方向は、
前記第１光の前記感光材への入射方向と前記第２光の前記感光材への入射方向とによってなされる角の二等分線が前記第１方向となす角度と、前記二等分線が前記第１方向とは異なる前記少なくとも二つの方向のうちの一の方向となす角度と、が同一となり、且つ、
前記二等分線が前記第１光の前記感光材への入射方向となす角度θ１、前記二等分線が前記第１方向となす角度θ、前記一のレーザ光源から発生されるレーザ光の波長λ１、および、前記特定波長λが、以下の式を満たす、
（ｓｉｎθ）／λ＝（ｓｉｎ（θ１））／（λ１）
ように決定されてもよい。
【００１５】
また、本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法において、前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されるレーザ光の波長は、前記特定の波長とは異なっていてもよい。このような本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法において、前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されるレーザ光を分離して得られた第１光および第２光の前記感光材への入射方向は、
前記第１光の前記感光材への入射方向と前記第２光の前記感光材への入射方向とによってなされる角の二等分線が前記第１方向となす角度と、前記二等分線が前記第１方向とは異なる前記少なくとも二つの方向のうちのいずれか一つの方向となす角度と、が同一となり、且つ、
前記二等分線が前記第１光の前記感光材への入射方向となす角度θｎ、前記二等分線が前記第１方向となす角度θ、前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる各レーザ光源から発生されるレーザ光の波長λｎ、および、前記特定波長λが、以下の式を満たす、
（ｓｉｎθ）／λ＝（ｓｉｎ（θｎ））／（λｎ）
ように、前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる各レーザ光源から発生されるレーザ光毎に、決定されてもよい。
【００１６】
さらに、本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの同一のレーザ光源から発生されたレーザ光を分離して得られた前記複数の光が干渉してなる干渉縞のみが記録されてもよい。
【００１７】
さらに、本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源から発生された第１レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源とは異なる他のレーザ光源から発生された第２レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、を前記感光材に同時に入射させ、
前記第１レーザ光の前記第１光、前記第１レーザ光の前記第２光、前記第２レーザ光の前記第１光、および、前記第２レーザ光の前記第２光は、互いに異なる方向から、前記感光材に入射するようにしてもよい。このような本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法の前記干渉縞を記録する工程において、前記第１レーザ光の前記第１光と前記第１レーザ光の前記第２光とが干渉してなる第１干渉縞と、前記第２レーザ光の前記第１光と前記第２レーザ光の前記第２光とが干渉してなる第２干渉縞と、が前記感光材に記録され、前記第１レーザ光の前記第２光と前記第２レーザ光の前記第２光とが干渉してなる干渉縞は、前記感光材に記録されないようにしてもよい。
【００１８】
本発明の一態様によるホログラフィック光学素子は、
第１方向から入射する特定波長の光を第１方向とは異なる少なくとも二つの方向に分離する光分離機能および少なくとも二つの方向から入射する特定波長の光を前記第１方向に合成する光合成機能を有したホログラフィック光学素子であって、
前記特定波長とは異なる波長のレーザ光を発生させる少なくとも一のレーザ光源を含んだ少なくとも二つのレーザ光源から発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材に同時に入射させることによって記録された干渉縞を備え、
前記干渉縞は、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの同一のレーザ光源から発生されたレーザ光を分離して得られた複数の光が干渉してなる干渉縞のみを含んでいる。
【００１９】
本発明の一態様によるホログラフィック光学素子において、前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生された、前記特定波長とは異なる波長のレーザ光を、前記感光材に入射させることによって、前記干渉縞は記録されていてもよい。
【００２０】
また、本発明の一態様によるホログラフィック光学素子において、前記少なくとも二つのレーザ光源の各々から発生されるレーザ光を分離して得られた第１光および第２光を、
前記第１光の前記感光材への入射方向と前記第２光の前記感光材への入射方向とによってなされる角の二等分線が前記第１方向となす角度と、前記二等分線が前記第１方向とは異なる前記少なくとも二つの方向のうちのいずれか一つの方向となす角度と、が同一となり、且つ、
前記二等分線が前記第１光の前記感光材への入射方向となす角度θｎ、前記二等分線が前記第１方向となす角度θ、前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる各レーザ光源から発生されるレーザ光の波長λｎ、および、前記特定波長λが、以下の式を満たす、
（ｓｉｎθ）／λ＝（ｓｉｎ（θｎ））／（λｎ）
ように、前記少なくとも二つのレーザ光源に含まれる各レーザ光源から発生されたレーザ光毎に、決定された入射方向から、前記感光材へ入射させることによって、前記干渉縞が記録されていてもよい。
【００２１】
さらに、本発明の一態様によるホログラフィック光学素子において、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源から発生された第１レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、前記少なくとも二つのレーザ光源のうちの前記一のレーザ光源とは異なる他のレーザ光源から発生された第２レーザ光を分離して得られた第１光および第２光と、を前記感光材に同時に入射させることによって、前記干渉縞は記録されており、
前記干渉縞は、
前記感光材に入射した前記第１レーザ光の前記第１光と、前記第１レーザ光の前記第１光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第１レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる第１干渉縞と、
前記第１レーザ光の前記第１光および前記第１レーザ光の前記第２光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第２レーザ光の前記第１光と、前記第１レーザ光の前記第１光、前記第１レーザ光の前記第２光および前記第２レーザ光の前記第１光とは異なる方向から前記感光材に入射した前記第２レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる第２干渉縞と、を含むようにしてもよい。このような本発明の一態様によるホログラフィック光学素子の製造方法において、前記第１レーザ光の前記第１光または前記第１レーザ光の前記第２光と、前記第２レーザ光の前記第１光または前記第２レーザ光の前記第２光と、が干渉してなる干渉縞は、前記感光材に記録されていないようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、高い回折効率で光を回折することが可能な光分離機能および光合成機能を有し、且つ、優れた生産効率で生産され得るホログラフィック光学素子が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態におけるホログラフィック光学素子およびその光分離作用を説明するための図である。
【図２】図２は、図１のホログラフィック光学素子の光合成作用を説明するための図である。
【図３】図３は、図１および図２に示すホログラフィック光学素子の第１干渉縞による光学的作用を説明するための図である。
【図４】図４は、図１および図２に示すホログラフィック光学素子の第２干渉縞による光学的作用を説明するための図である。
【図５】図５は、図１および図２のホログラフィック光学素子の第１干渉縞を記録する方法を説明するための図である。
【図６】図６は、図１および図２のホログラフィック光学素子の第２干渉縞を記録する方法を説明するための図である。
【図７】図７は、図１および図２のホログラフィック光学素子の製造方法および製造に用いられる光学系を説明するための図である。
【図８】図８は、二つのレーザ光源から発生されるレーザ光の干渉の有無を調査した光学系を示す図である。
【図９】図９は、マッハツェンダー干渉法で干渉の有無を調査した他の光学系を示す図である。
【図１０】図１０は、図８の光学系でスクリーンに投影された光の像を示す図である。
【図１１】図１１は、図９の光学系でスクリーンに投影された光の像を示す図である。
【図１２】図１２は、図１に対応する図であって、ホログラフィック光学素子の一変形例およびその光分離作用を説明するための図である。
【図１３】図１３は、図２に対応する図であって、図１２のホログラフィック光学素子の光合成作用を説明するための図である。
【図１４】図１４は、図５および図６に対応する図であって、図１および図２のホログラフィック光学素子の干渉縞を記録する方法を説明するための図である。
【図１５】図１５は、図７に対応する図であって、図１２および図１３のホログラフィック光学素子の製造方法および製造に用いられる光学系を説明するための図である。
【図１６】図１６は、図１に対応する図であって、ホログラフィック光学素子の他の変形例およびその光分離作用を説明するための図である。
【図１７】図１７は、図２に対応する図であって、図１６のホログラフィック光学素子の光合成作用を説明するための図である。
【図１８】図１８は、図５および図６に対応する図であって、図１６および図１７のホログラフィック光学素子の干渉縞を記録する方法を説明するための図である。
【図１９】図１９は、図７に対応する図であって、図１６および図１７のホログラフィック光学素子の製造方法および製造に用いられる光学系を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００２５】
図１〜図７は、本発明の一実施の形態におけるホログラフィック光学素子およびホログラフィック光学素子の製造方法を説明するための図である。このうち、図１〜図４は、ホログラフィック光学素子およびその作用を説明するための図であって、図５〜図７は、ホログラフィック光学素子の製造方法を説明するための図である。
【００２６】
以下に説明するホログラフィック光学素子１０は、一方向から入射する特定波長の光を少なくとも二方向に分離する光分離機能および少なくとも二方向から入射する特定波長の光を一方向に合成する光合成機能を有した素子である。このホログラフィック光学素子１０は、ホログラム、より詳細には、図３および図４に示すように複数の干渉縞１１ａ，１１ｂが記録された体積型ホログラムから構成されている。とりわけ、本実施の形態において、ホログラフィック光学素子１０は、反射型体積ホログラム（リップマンホログラム）から構成されている。
【００２７】
一例として、図１および図２に示すように、ホログラフィック光学素子１０は、狭波長帯域の光を発生させるＬＥＤ光源やレーザ光源等の光源２ａ，２ｂを有したアプリケーション１ａ，１ｂとともに使用される。
【００２８】
図１に示す例においては、一つの光源２ａを有するアプリケーション１ａとともに、ホログラフィック光学素子１０が用いられている。一方、図２に示す例においては、二つの光源２ｂを有するアプリケーション１ｂとともに、ホログラフィック光学素子１０が用いられている。
【００２９】
図３および図４に示すように、ホログラフィック光学素子１０をなす体積型ホログラムは、ブラッグの回折条件を満たす入射光を、干渉縞１１ａ，１１ｂによって高い回折効率で回折する。図３に示す例においては、アプリケーション１ａから第１方向ｄ１に沿ってホログラフィック光学素子１０に入射する特定の波長を有した光Ｌ３１が、第１干渉縞１１ａにて高い回折効率で回折され、第２方向ｄ２へ反射されるようになる。同様に、図示はしないものの、アプリケーション１ｂから第２方向ｄ２に沿ってホログラフィック光学素子１０に入射する特定の波長を有した光（図３に示された光Ｌ３１と反対向きに進む光）が、第１干渉縞１１ａにて高い回折効率で回折され、第１方向ｄ１へ反射されるようになる。また、図４に示す例においては、アプリケーション１ａから第１方向ｄ１に沿ってホログラフィック光学素子１０に入射する特定の波長を有した光Ｌ４１が、第２干渉縞１１ｂにて高い回折効率で回折され、第３方向ｄ３へ反射されるようになる。同様に、図示はしないものの、アプリケーション１ｂから第３方向ｄ３に沿ってホログラフィック光学素子１０に入射する特定の波長を有した光（図４に示された光Ｌ４１と反対向きに進む光）が、第２干渉縞１１ｂにて高い回折効率で回折され、第１方向ｄ１へ反射されるようになる。
【００３０】
図１に示す例においては、アプリケーション１ａから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ１１が、ホログラフィック光学素子１０をなすホログラムに記録された複数の干渉縞１１ａ，１１ｂのブラッグ回折条件を同時に満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子１０へ入射し、当該光束Ｌ１１は、複数の干渉縞１１ａ，１１ｂによって、複数の方向に反射される。具体的には、第１方向ｄ１から入射した光束Ｌ１１が、第２方向ｄ２へ回折された第１の分離光束Ｌ１２と、第３方向ｄ３へ回折された第２の分離光束Ｌ１３と、に分離されるようになる。すなわち、ホログラフィック光学素子１０は光分離機能を発揮している。
【００３１】
また、図２に示す例においては、アプリケーション１ｂの各光源２ｂから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ２２，Ｌ２３が、ホログラフィック光学素子１０をなすホログラムに記録された各干渉縞１１ａ，１１ｂのブラッグ回折条件を満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子１０へ入射している。具体的には、光束Ｌ２２，Ｌ２３は、図１に示された光束Ｌ１２，１３と平行且つ逆向きに進んで、それぞれホログラフィック素子１０に入射している。この結果、複数の光束Ｌ２２，Ｌ２３は、それぞれ対応する干渉縞１１ａ，１１ｂによってある一つの方向に反射されるようになる。より詳細には、各光束Ｌ２２，Ｌ２３は、対応する干渉縞１１ａ，１１ｂで反射されて、図１に示された光束Ｌ１１と平行且つ逆向きに進むようになる。すなわち、図２に示す例では、第２方向ｄ２から入射した光Ｌ２２および第３方向ｄ３から入射した光Ｌ２３が、ともに第１方向ｄ１へ反射され、合成光Ｌ２１として合成されるようになる。すなわち、ホログラフィック光学素子１０は光合成機能を発揮している。
【００３２】
本実施の形態によるホログラフィック光学素子１０には、以下に説明するその製造方法に起因して、不要な干渉縞が記録されていない。このため本実施の形態によるホログラフィック光学素子１０によれば、光が不要な方向に回折されることを効果的に防止することができる。これにより、入射光を期待した方向へ極めて高い回折効率で回折することができ、アプリケーション１ａ，１ｂからの光の利用効率を効果的に上昇させることができる。また、不要な干渉縞によって、入射光が、意図しない方向へ回折されることが防止されるので、アプリケーション１ａ，１ｂの予定した光学的機能を安定して確保することができる。
【００３３】
次に、以上のようなホログラフィック光学素子１０を製造する方法の一例について説明する。以下に説明する方法では、複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂを含んだ光学系（露光装置）２０を用いて、反射型体積ホログラムからなるホログラフィック光学素子１０を作製する。
【００３４】
まず、ホログラフィック光学素子１０に用いられる光学系（露光装置）２０について説明する。光学系２０は、複数のレーザ光源、より詳細には、光分離機能を有したホログラフィック光学素子１０で分離される光（分離光）の出射方向の数、言い換えると、光合成機能を有したホログラフィック光学素子１０で合成されるようになる光（分離光）の入射方向の数と同数のレーザ光源を有している。したがって、図１および図２に示すホログラフィック光学素子１０を作製する光学系２０は、図７に示すように、二つのレーザ光源（第１レーザ光源２１ａおよび第２レーザ光源２１ｂ）を含んでいる。
【００３５】
光学系２０に含まれる複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂには、アプリケーション１ａ，１ｂの光源２ａ，２ｂから発生される光Ｌ１１，Ｌ２２，Ｌ２３の波長とは異なる波長のレーザ光を発生させるレーザ光源が少なくとも一つ含まれている。とりわけ本実施の形態においては、光学系２０に含まれる第１レーザ光源２１ａおよび第２レーザ光源２１ｂは、互いに同一の波長のレーザ光を発振させるようになっている。すなわち、光学系２０に含まれる複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂは、互いに同一な波長を有したレーザ光を発生させ、当該レーザ光の波長は、使用時にホログラフィック光学素子１０に入射するようになる光Ｌ１１，Ｌ２２，Ｌ２３の波長とは異なる波長となっている。
【００３６】
以上のようなレーザ光源２１ａ，２１ｂとして、種々の公知のレーザ光源を用いることができる。例えば、レーザ光源２１ａ，２１として、高出力でレーザ光を発振させることができる、ヘリウム−ネオンレーザー、アルゴンイオンレーザー、クリプトンイオンレーザー、ネオジウムヤグレーザー、半導体レーザー等を用いることができる。
【００３７】
図７に示すように、光学系（露光装置）２０は、各レーザ光源２１ａ，２１ｂから発生されるレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材１３に入射させるように構成されている。このため、光学系（露光装置）２０は、各レーザ光源２１ａ，２１ｂからのレーザ光を分離させるビームスプリッタＢＳ、各レーザ光源２１ａ，２１ｂからのレーザ光を反射させるためのミラーＭ、各レーザ光源２１ａ，２１ｂからのレーザ光を広げるためのスペイシャルフィルタＳＦ、および、スペイシャルフィルタＳＦによって広げられたレーザ光を平行光化するレンズＣ等を含んでいる。
【００３８】
なお、感光材１３としては、種々の公知の感光材を用いることができる。例えば、感光材１３として、フォトポリマー、銀塩乳剤、重クロム酸ゼラチン、フォトレジスト等を用いることができる。
【００３９】
次に、このような光学系（露光装置）２０を用いてホログラフィック光学素子１０を作製する方法について、説明する。
【００４０】
図７に示すように、光学系（露光装置）２０の第１レーザ光源２１ａから発生された第１レーザ光Ｌ７１は、ミラーＭで反射されることによって、進行方向を変更しながら進む。第１レーザ光Ｌ７１は、ビームスプリッタＢＳによって、所望の光量比で第１光Ｌ７１ａおよび第２光Ｌ７１ｂの二つの光に分離される。第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａおよび第２光Ｌ７１ｂは、スペイシャルフィルタＳＦおよびレンズＣによって、感光材１３の所望の領域の全域へ入射し得る程度まで広げられた平行光束として、感光材１３へ入射する。この結果、図５に示すように、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａと第１レーザ光Ｌ７１の第２光Ｌ７１ｂとの干渉による第１の干渉縞１１ａが、感光材１３の所望の領域に記録されるようになる。ここで記録される第１干渉縞１１ａは、図５に示すように、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａの感光材１３への入射方向ｄａ１と、第１レーザ光Ｌ７１の第２光Ｌ７１ｂの感光材１３への入射方向ｄａ２と、によって画成される角の二等分線ｌａと平行な方向に延びるようになる。
【００４１】
同様に、光学系（露光装置）２０の第２レーザ光源２１ｂから発生された第２レーザ光Ｌ７２も、第１レーザ光源２１ａから発生された第１レーザ光Ｌ７１同様にして、感光材１３へ入射するようになる。すなわち、第２レーザ光Ｌ７２は、ミラーＭで反射されることによって、進行方向を変更しながら進む。第２レーザ光Ｌ７２は、ビームスプリッタＢＳによって、所望の光量比で第１光Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７２ｂの二つの光に分離される。第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７２ｂは、スペイシャルフィルタＳＦおよびレンズＣによって、感光材１３の所望の領域の全域へ入射し得る程度まで広げられた平行光束として、感光材１３へ入射する。この結果、図６に示すように、第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａと第１レーザ光Ｌ７２の第２光Ｌ７２ｂとの干渉による第２の干渉縞１１ｂが、感光材１３の所望の領域に記録されるようになる。ここで記録される第２干渉縞１１ｂは、図６に示すように、第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａの感光材１３への入射方向ｄｂ１と、第２レーザ光Ｌ７２の第２光Ｌ７２ｂの感光材１３への入射方向ｄｂ２と、によってなされる角の二等分線ｌｂと平行な方向に延びるようになる。
【００４２】
ところで上述したように、本実施の形態においては、使用中にホログラフィック光学素子１０に入射するようになる光、すなわち、アプリケーション１ａ，１ｂの光源２ａ，２ｂから発生される光Ｌ３１，Ｌ４１の波長とは異なる波長を有したレーザ光Ｌ７１，Ｌ７２が第１レーザ光源２１ａおよび第２レーザ光源２１ｂから発生され、このレーザ光Ｌ７１，Ｌ７２によって感光材１３を露光することによって、感光材１３に干渉縞１１ａ，１１ｂを記録するようになっている。これは以下に説明するように、記録時に用いた光の波長とは異なる波長を有する光であっても、ブラッグの回折条件を満たす入射角度でホログラフィック光学素子１０に入射すれば、当該光を高い回折効率で回折されるようになる、といったホログラフィック光学素子１０をなすホログラムに記録された干渉縞１１ａ，１１ｂの特性を利用している。
【００４３】
一般的に、干渉縞に入射する光は、ブラッグの回折条件として次の式（１）を満たす場合、当該干渉縞において、高い回折効率で回折されるようになる。  
２×ｄ×ｓｉｎθ＝λ  ・・・  式（１）
ここで、ｄは、干渉縞の間隔であり、θは、干渉縞が延びる方向に対して光の入射方向がなす角度であり、λは、干渉縞へ入射する光の波長である。一具体例として、図１〜図４に示すようにアプリケーション１ａ，１ｂからの光を、第１方向ｄ１から第２方向ｄ２へ回折させる又は第２方向ｄ２から第１方向ｄ１へ回折させる、反射型体積ホログラムを構成する第１干渉縞１１ａについて検討する。図３に示すように、この第１干渉縞１１ａの間隔をｄａとすると、アプリケーション１ａ，１ｂからの光Ｌ３１の波長λとは異なる波長λ１を有した光Ｌ３２が、次の式（２）を満たすようにして、第１方向ｄ１および第２方向ｄ２とは異なる方向ｄａ１から第１干渉縞１１ａに入射した場合に、当該第１干渉縞１１ａにおいて高い回折効率で回折されるようになる。  
２×ｄａ＝λ／（ｓｉｎθａ）＝（λ１）／（ｓｉｎ（θ１））
・・・式（２）
式（２）中におけるθａは、光Ｌ３１の入射方向（第１方向ｄ１）および回折方向（第２方向ｄ２）が第１干渉縞１１ａの長手方向となす角度であり、θ１は、光Ｌ３２の入射方向（方向ｄａ１）および回折方向（方向ｄａ２）が第１干渉縞１１ａの長手方向となす角度である。このような第１干渉縞１１ａは、波長λ１のレーザ光を発生させる一のレーザ光源から発生された第１光および第２光を、それぞれ、方向ｄａ１および方向ｄａ２に沿って、互いに逆の側から感光材１３へ入射させることによって、感光材１３に記録され得る。
【００４４】
同様に、図１〜図４に示すようにアプリケーション１ａ，１ｂからの光を、第１方向ｄ１から第３方向ｄ３へ回折させる又は第３方向ｄ３から第１方向ｄ１へ回折させる、反射型体積ホログラムを構成する第２干渉縞１１ｂについて検討する。図４に示すように、この第２干渉縞１１ｂの間隔をｄｂとすると、アプリケーション１ａ，１ｂからの光Ｌ４１の波長λとは異なる波長λ２を有した光Ｌ４２が、次の式（３）を満たすようにして、第１方向ｄ１および第３方向ｄ３とは異なる方向ｄ１ｂから第２干渉縞１１ｂに入射した場合に、当該第２干渉縞１１ｂにおいて高い回折効率で回折されるようになる。
２×ｄｂ＝λ／（ｓｉｎθｂ）＝（λ２）／（ｓｉｎ（θ２））
・・・  式（３）
式（３）中におけるθｂは、光Ｌ４１の入射方向（第１方向）および回折方向（第３方向ｄ３）が第２干渉縞１１ｂの長手方向となす角度であり、θ２は、光Ｌ４２の入射方向（方向ｄｂ１）および回折方向（方向ｄｂ２）が第２干渉縞１１ｂの長手方向となす角度である。このような第２干渉縞１１ｂは、波長λ２のレーザ光を発生させる一のレーザ光源から発生された第１光および第２光を、それぞれ、第ｂ１方向ｄｂ１および第ｂ２方向ｄｂ２に沿って、互いに逆の側から感光材１３へ入射させることによって、感光材１３に記録され得る。
【００４５】
以上のような特性を利用して、図５〜図７に示すように、ホログラフィック光学素子１０が実際に使用される際に当該ホログラフィック光学素子１０に入射する光とは異なる波長を有する光を用い、感光材１３に干渉縞１１ａ，１１ｂを記録することができる。以下、図１〜４を用いて説明したホログラフィック光学素子１０を作製する場合を例にあげながら、ホログラフィック光学素子の製造方法での製造条件を決定する際の具体的な手順を説明する。
【００４６】
まず、ホログラフィック光学素子１０を使用する際に、当該ホログラフィック光学素子１０に入射する光の波長λ、並びに、当該ホログラフィック光学素子１０への入射方向ｄ１（ｄ２，ｄ３）および回折されるべき方向ｄ２，ｄ３（ｄ１）を、特定する。具体的には、ホログラフィック光学素子１０の使用時に、波長λの光Ｌ３１，Ｌ４１がホログラフィック光学素子１０へ第１方向ｄ１から入射し、当該ホログラフィック光学素子１０によって第２方向ｄ２および第３方向ｄ３へ回折される。
【００４７】
次に、感光材１３へ干渉縞１１ａ，１１ｂを記録する際に用いるレーザ光Ｌ７１，Ｌ７２の波長を決定する。上述したように、高出力でレーザ光を発振することができるレーザ光源は限られている。生産効率を考慮して、高出力でレーザ光を発振するレーザ光源のうちの一つを選択することが好ましい。
【００４８】
次に、干渉縞１１ａ，１１ｂを感光材１３に記録する際における、レーザ光Ｌ７１，Ｌ７２の入射方向を決定する。なお、上述したように、また、図７に示すように、本実施の形態では、一つのレーザ光源から発生されるレーザ光を第１光と第２光との二つの光に分離し、分離によって得られた二つの光の干渉を利用して、各干渉縞１１ａ，１１ｂを形成するようにする。そして、二つのレーザ光源２１ａ，２１ｂの各々から発生されるレーザ光Ｌ７１，Ｌ７２を分離して得られた第１光Ｌ７１ａ，Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７１ｂ，Ｌ７２ｂの感光材１３への入射方向は、それぞれ、以下の条件１および条件２を満たすようにして決定される。
【００４９】
図３および図４に示すように、干渉縞１１ａ，１１ｂによって、高い回折効率で回折される光の入射方向および回折方向は、干渉縞１１ａ，１１ｂへの法線方向を中心として、対称な方向となる。また、図５および図６に示すように、二つのコヒーレントな光を干渉させた際の干渉縞は、当該二つのコヒーレントな光の感光材１３への入射方向によって画成される角を二等分する方向、すなわち、当該二つのコヒーレントな光の感光材１３への入射方向によって画成される二等分線と平行な方向へ延びる。したがって、条件１として、各第１光の感光材１３への入射方向と当該第１光に対応する各第２光の感光材１３への入射方向とによってなされる角の二等分線が、第１方向ｄ１となす小さい方の角度と、当該二等分線が第１方向ｄ１とは異なる第２方向ｄ２および第３方向ｄ３の二つの方向のうちのいずれか一つの方向となす小さい方の角度と、が同一となるように、レーザ光Ｌ７１，Ｌ７２を分離して得られた第１光Ｌ７１ａ，Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７１ｂ，Ｌ７２ｂの感光材１３への入射方向ｄａ１，ｄａ２，ｄｂ１，ｄｂ２を決定する。言い換えると、各第１光の感光材１３への入射方向と当該第１光に対応する各第２光の感光材１３への入射方向とによってなされる角の二等分線、並びに、第１方向ｄ１に沿った使用時における光の入射方向（または回折方向）と、第１方向ｄ１とは異なる第２方向ｄ２および第３方向ｄ３の二つの方向のうちのいずれか一つの方向に沿った使用時における光の回折方向（または入射方向）と、によってなされる角の二等分線が、互いに平行となるように、レーザ光Ｌ７１，Ｌ７２を分離して得られた第１光Ｌ７１ａ，Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７１ｂ，Ｌ７２ｂの感光材１３への入射方向ｄａ１，ｄａ２，ｄｂ１，ｄｂ２を決定する。
【００５０】
具体的には、第１の干渉縞１１ａについては、図５に示すように、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａの感光材１３への入射方向ｄａ１と第１レーザ光Ｌ７１の第２光Ｌ７１ｂの感光材１３への入射方向ｄａ２とによってなされる角の二等分線ｌａが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θａと、当該二等分線ｌａが第２方向ｄ２となす小さい方の角度θａと、が同一の角度となるように、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａの感光材１３への入射方向ｄａ１と第１レーザ光Ｌ７１の第２光Ｌ７１ｂの感光材１３への入射方向ｄａ２とを決定する。同時に、第２の干渉縞１１ｂについては、図６に示すように、第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａの感光材１３への入射方向ｄｂ１と第２レーザ光Ｌ７２の第２光Ｌ７２ｂの感光材１３への入射方向ｄｂ２とによってなされる角の二等分線ｌｂが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｂと、当該二等分線ｌｂが第３方向ｄ３となす小さい方の角度θｂと、が同一の角度となるように、第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａの感光材１３への入射方向ｄｂ１と第２レーザ光Ｌ７２の第２光Ｌ７２ｂの感光材１３への入射方向ｄｂ２とを決定する。
【００５１】
次に、レーザ光Ｌ７１ａ，Ｌ７２ａ，Ｌ７１ｂ，Ｌ７２ｂを入射させることによって感光材１３に記録される干渉縞１１ａ，１１ｂにおいて、アプリケーション１ａ，１ｂからの光Ｌ３１，Ｌ４１が、高い回折効率で、回折されるように設計しておく必要がある。そこで、条件２として、干渉縞と平行に延びる前記二等分線が第１光の感光材１３への入射方向となす角度θｎ、干渉縞と平行に延びる前記二等分線が第１方向ｄ１となす角度θ、二以上のレーザ光源の各々から発生されるレーザ光の波長λｎ、および、アプリケーション１ａ，１ｂからの光（使用時にホログラフィック光学素子１０へ入射する光）Ｌ３１，Ｌ４１の波長λが、次の式（４）を満たすように、レーザ光Ｌ７１，Ｌ７２を分離して得られた第１光Ｌ７１ａ，Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７１ｂ，Ｌ７２ｂの感光材１３への入射方向ｄａ１，ｄａ２，ｄｂ１，ｄｂ２を決定する。  
（ｓｉｎθ）／λ＝（ｓｉｎ（θｎ））／（λｎ）  ・・・  式（４）
【００５２】
具体的には、第１の干渉縞１１ａについては、図５に示すように、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａの入射方向ｄａ１および第２光Ｌ７１ｂの入射方向ｄａ２によってなされる角の二等分線ｌａであって第１干渉縞１１ａと平行に延びる二等分線ｌａが、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａの感光材１３への入射方向ｄａ１となす小さい方の角度θ１、当該二等分線ｌａが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θａ、第１レーザ光源２１ａによって発生される第１レーザ光Ｌ７１の波長λ１、および、アプリケーション１ａ，１ｂからの光（使用時にホログラフィック光学素子１０へ入射する光）Ｌ３１の波長λが、以下の式（５）を満たすように、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａの感光材１３への入射方向ｄａ１と第１レーザ光Ｌ７１の第２光Ｌ７１ｂの感光材１３への入射方向ｄａ２とを決定する。第２の干渉縞１１ｂについては、図６に示すように、第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａの入射方向ｄｂ１および第２光Ｌ７２ｂの入射方向ｄｂ２によってなされる角の二等分線ｌｂであって第２干渉縞１１ｂと平行に延びる二等分線ｌｂが、第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａの感光材１３への入射方向ｄｂ１となす小さい方の角度θ２、当該二等分線ｌｂが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｂ、第２レーザ光源２１ｂによって発生される第２レーザ光Ｌ７２の波長λ２、および、アプリケーション１ａ，１ｂからの光（使用時にホログラフィック光学素子１０へ入射する光）Ｌ４１の波長λが、以下の式（６）を満たすように、第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａの感光材１３への入射方向ｄｂ１と第２レーザ光Ｌ７２の第２光Ｌ７２ｂの感光材１３への入射方向ｄｂ２とを決定する。  
（ｓｉｎθａ）／λ＝（ｓｉｎ（θ１））／（λ１）  ・・・  式（５）
（ｓｉｎθｂ）／λ＝（ｓｉｎ（θ２））／（λ２）  ・・・  式（６）
【００５３】
なお、上述したように、本実施の形態において、ホログラフィック光学素子１０は、反射型体積ホログラムとして構成されている。したがって、第１干渉縞１１ａを形成する第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａおよび第２光Ｌ７１ｂを、互いに異なる側から、シート状の感光材１３に入射させる。同様に、第２干渉縞１１ｂを形成する第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７２ｂを、互いに異なる側から、シート状の感光材１３に入射させる。
【００５４】
以上のようにしてそれぞれ決定された各入射方向ｄａ１，ｄａ２，ｄｂ１，ｄｂ２から感光材１３へ、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａおよび第２光Ｌ７１ｂ並びに第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７２ｂを、入射させることにより、複数の干渉縞１１ａ，１１ｂを感光材１３に記録することができる。干渉縞の記録工程が終了すると、その後、後処理工程が感光材１３に施され、反射型体積ホログラムからなるホログラフィック光学素子１０が得られるようになる。なお、後処理の内容は、感光材１３をなす材料によって異なるが、一例として、紫外線照射および加熱処理が、一連の後処理として感光材１３に実施され得る。
【００５５】
ところで、本実施の形態においては、第１レーザ光源２１ａからの第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａおよび第２光Ｌ７１ｂと、第２レーザ光源２１ｂからの第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７２ｂと、を感光材１３に同時に入射させている。このように同時露光によって感光材１３に複数の干渉縞１１ａ，１１ｂを形成することにより、ホログラフィック光学素子１０を短時間で形成することができる。また、煩雑な作業を伴う光学系２０の準備を、複数回行う必要がない。さらに、各光Ｌ７１ａ，Ｌ７１ｂ，Ｌ７２ａ，Ｌ７２ｂの光量を調節するといった簡易な操作により、各干渉縞１１ａ，１１ｂでの回折効率を調節することができる。すなわち、所望の光学特性を有する干渉縞１１ａ，１１ｂが精度良く形成されたホログラフィック光学素子１０を、安価に形成することができる。
【００５６】
またさらに、上述した方法で製造されたホログラフィック光学素子１０が、図１〜図４を参照して説明した光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いられる場合に、非常に優れた回折効率を呈すること、が確認された。これは、ホログラフィック光学素子１０をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されていないことに起因している。
【００５７】
図７に示すように感光材１３を四つの方向ｄａ１，ｄａ２，ｄｂ１，ｄｂ２から同時露光した場合、複数の方向からそれぞれ入射する複数の光束の間での干渉が生じ、多数の干渉縞が感光材に記録されることになる。例えば、上述した第１干渉縞１１ａや第２干渉縞１１ｂ以外にも、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａと第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａとによる干渉縞、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａと第２レーザ光Ｌ７２の第２光Ｌ７２ｂとによる干渉縞、第１レーザ光Ｌ７１の第２光Ｌ７２ｂと第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａとによる干渉縞、第１レーザ光Ｌ７１の第２光Ｌ７２ｂと第２レーザ光Ｌ７２の第２光Ｌ７２ｂとによる干渉縞等が、感光材１３に記録され得る。
【００５８】
しかしながら、本実施の形態においては、上述したように、複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂから発生されたレーザ光Ｌ７１，Ｌ７２がそれぞれ第１光Ｌ７１ａ，Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７１ｂ，Ｌ７２ｂの二つの光に分離され、その後、各レーザ光Ｌ７１，Ｌ７２の第１光Ｌ７１ａ，Ｌ７２ａおよび第２光Ｌ７１ｂ，Ｌ７２ｂが感光材１３に同時に入射している。そして、異なるレーザ光源から発振されたレーザ光の干渉性は、レーザ光がたとえ互いに同一な波長を有していたとしても、極めて低くなる。上述したホログラフィック光学素子１０の製造方法は、このようなレーザ光の干渉に関する特性に基づいて、発明されたものである。
【００５９】
なお、図８〜図１１には、本件発明者が、同一のレーザ光源２３ｃから発生されたレーザＬ９１光を分離してなる分離光Ｌ９１ａ，Ｌ９１ｂ間での干渉と、異なる二つのレーザ光源２３ａ，２３ｂから発生されたレーザ光Ｌ８１，Ｌ８２の間での干渉と、を調査した結果が示されている。図８に示すように、異なる二つのレーザ光源２３ａ，２３ｂから発振された二つのレーザ光Ｌ８１，Ｌ８２を、ハーフミラーＨＭで合成して、その後スペイシャルフィルタＳＦによって広げ、スクリーン２５上に投影した。この場合、図１０に示すように、スクリーン２５上の、スペイシャルフィルタＳＦによる拡散方向に対応する略円形領域に、光２７が投影されており、明暗縞からなる干渉模様は観察されなかった。一方、図９に示すように、単一のレーザ光源２３ｃから発生されたレーザ光Ｌ９１を、ビームスプリッタＢＳでいったん分離した後に分離光Ｌ９１ａ，Ｌ９１ｂをハーフミラーＨＭで再度合成し、その後スペイシャルフィルタＳＦによって広げ、スクリーン２５上に投影した。この場合、図１１に示すように、スクリーン２５上の、スペイシャルフィルタＳＦによる拡散方向に対応する円形領域内に、光２８が縞状に投影され、明暗縞からなる干渉模様が明瞭に観察された。すなわち、図８〜図１１に示す実験によっても、異なるレーザ光源２３ａ，２３ｂから発振された同一波長のレーザ光Ｌ８１，Ｌ８２の干渉性が著しく低くなることが確認された。なお、図８〜図１１に示す実験においては、波長が５３２ｎｍのレーザ光を発振する市販されている半導体励起固体（DPSS: Diode pumped Solid State）レーザーをレーザ光源２３ａ，２３ｂ，２３ｃとして用いた。
【００６０】
このようなレーザ光の干渉特性に基づき、複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂを用いた同時露光によれば、複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂのうちの、同一のレーザ光源から発生されて、その後、分離された光（すなわち、同一レーザ光源から発振されたレーザ光を分離してなる第1光および第２光）の間での干渉縞１１ａ，１１ｂのみが、感光材１３に記録されるようになる。すなわち、複数のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光がそれぞれ二つの光に分離される場合、感光材１３には、レーザ光源の数と同じ数の干渉縞のみが形成されるようになる。
【００６１】
したがって、図７の例において、第１レーザ光Ｌ７１と第２レーザ光Ｌ７２との間での干渉縞は形成されず、結果として、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａと第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａとが干渉してなる干渉縞、第１レーザ光Ｌ７１の第１光Ｌ７１ａと第２レーザ光Ｌ７２の第２光Ｌ７２ｂとが干渉してなる干渉縞、第１レーザ光Ｌ７１の第２光Ｌ７２ｂと第２レーザ光Ｌ７２の第１光Ｌ７２ａとが干渉してなる干渉縞、第１レーザ光Ｌ７１の第２光Ｌ７２ｂと第２レーザ光Ｌ７２の第２光Ｌ７２ｂとが干渉してなる干渉縞等は、感光材１３に記録されない。
【００６２】
以上のような本実施の形態によれば、ホログラフィック光学素子１０をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されることを防止することができる。これにより、不要な干渉縞によって入射光が意図しない方向に回折されてしまうことを防止することができ、ホログラフィック光学素子１０が高い回折効率を呈するようになる。したがって、ホログラフィック光学素子１０を光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いた場合に、光の利用効率を顕著に上昇させることができる。また、このホログラフィック光学素子１０は、同時露光により、干渉縞が記録されているので、安価に且つかつ高精度に製造され得るとともに、光学特性を容易に調節され得る。
【００６３】
さらに、本実施の形態によれば、使用中にホログラフィック光学素子１０に入射するようになる光、すなわち、アプリケーション１ａ，１ｂからの光Ｌ３１，Ｌ４１の波長とは異なる波長を有したレーザ光Ｌ７１，Ｌ７２が第１レーザ光源２１ａおよび第２レーザ光源２１ｂから発生され、このレーザ光Ｌ７１，Ｌ７２によって感光材１３を露光することによって、感光材１３に干渉縞１１ａ，１１ｂを記録するようになっている。すなわち、使用時にホログラフィック光学素子１０に入射する光の波長に拘束されることなく、高出力のレーザ光源を用いて或いは感光材１３に適したレーザ光源を用いて、当該ホログラフィック光学素子１０を製造することが可能となる。これにより、感光材１３に干渉縞１１ａ，１１ｂを短時間で明瞭に記録することができ、量産時におけるホログラフィック光学素子１０の生産効率を効果的に向上させることができる。
【００６４】
以上、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。以下に、変形の一例を説明する。
【００６５】
（変形例１）
例えば、上述した実施の形態において、ホログラフィック光学素子１０が反射型体積ホログラムとして形成されている例を示したが、これに限られない。図１２〜図１５に示すように、ホログラフィック光学素子１０が透過型体積ホログラムとして構成されていてもよい。なお、図１２〜図１５において、上述した実施の形態と同一に構成され得る部分については、図１〜図１１において用いた符号と同一の符号を付している。
【００６６】
図１２に示す例においては、一つの光源２ａを有するアプリケーション１ａとともに、ホログラフィック光学素子１１０が用いられている。ホログラフィック光学素子１１０をなす透過型体積ホログラムは、ブラッグの回折条件を満たす入射光を、干渉縞１１１ａ，１１１ｂ（図１４参照）によって高い回折効率で回折する。そして、図１２に示す例においては、アプリケーション１ａから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ１２１が、ホログラフィック光学素子１１０をなすホログラムに記録された複数の干渉縞１１１ａ，１１１ｂのブラッグ回折条件を同時に満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子１１０へ入射し、当該光束Ｌ１２１は、複数の干渉縞１１１ａ，１１１ｂによって、複数の方向に回折されて、それぞれホログラフィック光学素子１１０を透過する。この結果、図１２に示す例では、第１方向ｄ１から入射した光束Ｌ１２１が、第２方向ｄ２へ回折されてホログラフィック光学素子１１０を透過する第１の分離光束Ｌ１２２と、第３方向ｄ３へ回折されてホログラフィック光学素子１１０を透過する第２の分離光束Ｌ１２３と、に分離されるようになる。したがって、図１２に示されたホログラフィック光学素子１１０は光分離機能を発揮している。
【００６７】
一方、図１３に示す例においては、二つの光源２ｂを有するアプリケーション１ｂとともに、ホログラフィック光学素子１１０が用いられている。図１３に示す例においては、アプリケーション１ｂの各光源２ｂ，２ｂから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ１３２，Ｌ１３３が、ホログラフィック光学素子１１０をなすホログラムに記録された各干渉縞１１１ａ，１１１ｂのブラッグ回折条件を満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子１１０へ入射している。具体的には、光束Ｌ１３２，Ｌ１３３は、図１２に示された光束Ｌ１２２，１２３と平行且つ逆向きに進んで、それぞれホログラフィック素子１１０に入射している。この結果、複数の光束Ｌ１３２，Ｌ１３３は、それぞれ対応する干渉縞１１１ａ，１１１ｂによってある一つの方向に回折されて、ホログラフィック光学素子１１０を透過するようになる。より詳細には、各光束Ｌ１３２，Ｌ１３３は、対応する干渉縞１１１ａ，１１１ｂで回折されてホログラフィック光学素子１１０を透過し、図１２に示された光束Ｌ１２１と平行且つ逆向きに進むようになる。すなわち、図１３に示す例では、第２方向ｄ２から入射した光Ｌ１３２および第３方向ｄ３から入射した光Ｌ１３３が、ともに第１方向ｄ１へ回折され、合成光Ｌ１３１として合成されるようになる。したがって、図１３に示されたホログラフィック光学素子１１０は光合成機能を発揮している。
【００６８】
図１２および図１３に示された光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子１１０は、上述した実施の形態におけるホログラフィック光学素子１０と概ね同様にして、干渉縞１１１ａ，１１１ｂを感光材１３に記録することによって、形成され得る。図１５に示すように、ホログラフィック光学素子１１０は、使用中にホログラフィック光学素子１１０に入射するようになる光、すなわち、アプリケーション１ａ，１ｂからの光Ｌ１２１，Ｌ１３２，Ｌ１３３の波長とは異なる波長を有したレーザ光Ｌ１５１，Ｌ１５２を発生させる少なくとも二つのレーザ光源２１ａ，２１ｂから発生されるレーザ光Ｌ１５１，Ｌ１５２を、それぞれ複数の光Ｌ１５１ａ，Ｌ１５１ｂ，Ｌ１５２ａ，Ｌ１５２ｂに分離した後、感光材１３に同時に入射させて、感光材１３に干渉縞１１１ａ，１１１ｂを記録することによって、製造され得る。
【００６９】
この際、第１レーザ光Ｌ１５１を分離してなる第１光Ｌ１５１ａおよび第２光Ｌ１５１ｂ並びに第２レーザ光Ｌ１５２を分離してなる第１光Ｌ１５２ａおよび第２光Ｌ１５２ｂの感光材１３への入射方向ｄｃ１，ｄｃ２，ｄｄ１，ｄｄ２は、上記実施の形態と同様にして、上述した条件１および条件２に基づいて、決定される。
【００７０】
具体的には、条件１として、第１の干渉縞１１１ａについては、図１４および図１５に示すように、第１レーザ光Ｌ１５１の第１光Ｌ１５１ａの感光材１３への入射方向ｄｃ１と第１レーザ光Ｌ１５１の第２光Ｌ１５１ｂの感光材１３への入射方向ｄｃ２とによってなされる角の二等分線ｌａが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｃと、当該二等分線ｌａが第２方向ｄ２となす小さい方の角度θｃと、が同一の角度となるように、第１レーザ光Ｌ１５１の第１光Ｌ１５１ａの感光材１３への入射方向ｄｃ１と第１レーザ光Ｌ１５１の第２光Ｌ１５１ｂの感光材１３への入射方向ｄｃ２とを決定する。同時に、第２の干渉縞１１１ｂについては、図１４および図１５に示すように、第２レーザ光Ｌ１５２の第１光Ｌ１５２ａの感光材１３への入射方向ｄｄ１と第２レーザ光Ｌ１５２の第２光Ｌ１５２ｂの感光材１３への入射方向ｄｄ２とによってなされる角の二等分線ｌｂが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｄと、当該二等分線ｌｂが第３方向ｄ３となす小さい方の角度θｄと、が同一の角度となるように、第２レーザ光Ｌ１５２の第１光Ｌ１５２ａの感光材１３への入射方向ｄｄ１と第２レーザ光Ｌ１５２の第２光Ｌ１５２ｂの感光材１３への入射方向ｄｄ２とを決定する。
【００７１】
あわせて、条件２として、第１の干渉縞１１１ａについては、図１４および図１５に示すように、第１レーザ光Ｌ１５１の第１光Ｌ１５１ａの入射方向ｄｃ１および第２光Ｌ１５１ｂの入射方向ｄｃ２によってなされる角の二等分線ｌａであって第１干渉縞１１１ａと平行に延びる二等分線ｌａが、第１レーザ光Ｌ１５１の第１光Ｌ１５１ａの感光材１３への入射方向ｄｃ１となす小さい方の角度θ１、当該二等分線ｌａが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｃ、第１レーザ光源２１ａによって発生される第１レーザ光Ｌ１５１の波長λ１、および、アプリケーション１ａ，１ｂからの光（使用時にホログラフィック光学素子１０へ入射する光）Ｌ１２１，Ｌ１３２，Ｌ１３３の波長λが、以下の式（７）を満たすように、第１レーザ光Ｌ１５１の第１光Ｌ１５１ａの感光材１３への入射方向ｄｃ１と第１レーザ光Ｌ１５１の第２光Ｌ１５１ｂの感光材１３への入射方向ｄｃ２とを決定する。同時に、第２の干渉縞１１１ｂについては、図１４および図１５に示すように、第２レーザ光Ｌ１５２の第１光Ｌ１５２ａの入射方向ｄｄ１および第２光Ｌ１５２ｂの入射方向ｄｄ２によってなされる角の二等分線ｌｂであって第２干渉縞１１１ｂと平行に延びる二等分線ｌｂが、第２レーザ光Ｌ１５２の第１光Ｌ１５２ａの感光材１３への入射方向ｄｄ１となす小さい方の角度θ２、当該二等分線ｌｂが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｄ、第２レーザ光源２１ｂによって発生される第２レーザ光Ｌ１５２の波長λ２、および、アプリケーション１ａ，１ｂからの光（使用時にホログラフィック光学素子１０へ入射する光）Ｌ１２１，Ｌ１３２，Ｌ１３３の波長λが、以下の式（８）を満たすように、第２レーザ光Ｌ１５２の第１光Ｌ１５２ａの感光材１３への入射方向ｄｄ１と第２レーザ光Ｌ１５２の第２光Ｌ１５２ｂの感光材１３への入射方向ｄｄ２とを決定する。  
（ｓｉｎθｃ）／λ＝（ｓｉｎ（θ１））／（λ１）  ・・・  式（７）
（ｓｉｎθｄ）／λ＝（ｓｉｎ（θ２））／（λ２）  ・・・  式（８）
【００７２】
なお、上述したように、本変形例において、ホログラフィック光学素子１１０は、透過型体積ホログラムとして構成されている。したがって、第１干渉縞１１１ａを形成する第１レーザ光Ｌ１５１の第１光Ｌ１５１ａおよび第２光Ｌ１５１ｂを、互いに同一の側から、シート状の感光材１３に入射させている。同様に、第２干渉縞１１１ｂを形成する第２レーザ光Ｌ１５２の第１光Ｌ１５２ａおよび第２光Ｌ１５２ｂを、互いに同一の側から、シート状の感光材１３に入射させている。
【００７３】
以上のようにしてそれぞれ決定された各入射方向ｄｃ１，ｄｃ２，ｄｄ１，ｄｄ２から感光材１３へ、第１レーザ光Ｌ１５１の第１光Ｌ１５１ａおよび第２光Ｌ１５１ｂ並びに第２レーザ光Ｌ１５２の第１光Ｌ１５２ａおよび第２光Ｌ１５２ｂを、入射させることにより、複数の干渉縞１１１ａ，１１１ｂを感光材１３に記録することができる。干渉縞１１１ａ，１１１ｂが記録された感光材１３に後処理を施すことにより、透過型体積ホログラムからなるホログラフィック光学素子１１０を作製することができる。
【００７４】
このようにして得られたホログラフィック光学素子１１０には、第１レーザ光Ｌ１５１の第１光Ｌ１５１ａと第１レーザ光Ｌ１５１の第２光Ｌ１５１ｂとが干渉してなる第１干渉縞１１１ａと、第２レーザ光Ｌ１５２の第１光Ｌ１５２ａと第２レーザ光Ｌ１５２の第２光Ｌ１５２ｂとが干渉してなる第２干渉縞１１１ｂと、が含まれている。ただし、第１レーザ光源２１ａから発生された第１レーザ光Ｌ１５１と、第１レーザ光源２１ａとは異なる第２レーザ光源２１ｂから発生された第２レーザ光Ｌ１５２と、が干渉してなる干渉縞は感光材１３に形成されない。
【００７５】
したがって、本変形例によっても上述した実施の形態と同一の作用効果を得ることができる。すなわち、ホログラフィック光学素子１１０をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されることを防止することができる。これにより、不要な干渉縞によって入射光が意図しない方向に回折されてしまうことを防止することができ、ホログラフィック光学素子１１０が高い回折効率を呈するようになる。したがって、ホログラフィック光学素子１１０を光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いた場合に、光の利用効率を顕著に上昇させることができる。また、このホログラフィック光学素子１１０は、同時露光により、干渉縞が記録されているので、安価に且つかつ高精度に製造され得るとともに、光学特性を容易に調節され得る。
【００７６】
さらに、使用中にホログラフィック光学素子１１０に入射するようになる光の波長とは異なる波長を有したレーザ光Ｌ１５１，Ｌ１５２が第１レーザ光源２１ａおよび第２レーザ光源２１ｂから発生され、このレーザ光Ｌ１５１，Ｌ１５２によって感光材１３を露光することによって、感光材１３に干渉縞１１１ａ，１１１ｂを記録するようになっている。したがって、使用時にホログラフィック光学素子１１０に入射する光の波長に拘束されることなく、高出力のレーザ光源を用いて或いは感光材１３に適したレーザ光源を用いて、当該ホログラフィック光学素子１１０を作製することが可能となる。これにより、感光材１３に干渉縞１１１ａ，１１１ｂを短時間で明瞭に記録することができ、量産時におけるホログラフィック光学素子１１０の生産効率を効果的に向上させることができる。
【００７７】
（変形例２）
また、図１６〜図１９に示すように、ホログラフィック光学素子１０が反射兼透過型体積ホログラムとして構成されていてもよい。なお、図１６〜図１９において、上述した実施の形態または上述した変形例と同一に構成され得る部分については、図１〜図１５において用いた符号と同一の符号を付している。
【００７８】
図１６に示す例においては、一つの光源２ａを有するアプリケーション１ａとともに、ホログラフィック光学素子２１０が用いられている。ホログラフィック光学素子２１０をなす反射兼透過型体積ホログラムは、ブラッグの回折条件を満たす入射光を、干渉縞２１１ａ，２１１ｂ（図１８参照）によって、高い回折効率で回折する。そして、図１６に示す例においては、アプリケーション１ａからの特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ１６１が、ホログラフィック光学素子２１０をなすホログラムに記録された複数の干渉縞２１１ａ，２１１ｂのブラッグ回折条件を同時に満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子２１０へ入射し、当該光束Ｌ１６１は、複数の干渉縞２１１ａ，２１１ｂによって、複数の方向に回折されて、それぞれホログラフィック光学素子２１０で反射またはホログラフィック光学素子２１０を透過する。この結果、図１６に示す例では、第１方向ｄ１から入射した光束Ｌ１６１が、第２方向ｄ２へ反射された第１の分離光束Ｌ１６２と、第３方向ｄ３へ回折されてホログラフィック光学素子２１０を透過する第２の分離光束Ｌ１６３と、に分離されるようになる。したがって、図１６に示されたホログラフィック光学素子２１０は光分離機能を発揮している。
【００７９】
一方、図１７に示す例においては、二つの光源２ｂを有するアプリケーション１ｂとともに、ホログラフィック光学素子２１０が用いられている。図１７に示す例においては、アプリケーション１ｂの各光源２ｂ，２ｂから発生される特定波長を中心とする狭波長帯域内の波長を有する光束Ｌ１７２，Ｌ１７３が、ホログラフィック光学素子２１０をなすホログラムに記録された各干渉縞２１１ａ，２１１ｂのブラッグ回折条件を満たす入射角度で、ホログラフィック光学素子２１０へ入射している。具体的には、光束Ｌ１７２，Ｌ１７３は、図１６に示された光束Ｌ１６２，１６３と平行且つ逆向きに進んで、それぞれホログラフィック素子２１０に入射している。この結果、複数の光束Ｌ１７２，Ｌ１７３は、それぞれ対応する干渉縞２１１ａ，２１１ｂによって、ある一つの方向に進むように、ホログラフィック光学素子２１０で反射またはホログラフィック光学素子２１０を透過する。より詳細には、各光束Ｌ１７２，Ｌ１７３は、対応する干渉縞２１１ａ，２１１ｂで回折されて、図１６に示された光束Ｌ１６１と平行且つ逆向きに進むようになる。すなわち、図１７に示す例では、第２方向ｄ２から入射した光Ｌ１７２および第３方向ｄ３から入射した光Ｌ１７３が、ともに第１方向ｄ１へ回折され、合成光Ｌ１７１として合成されるようになる。したがって、図１７に示されたホログラフィック光学素子２１０は光合成機能を発揮している。
【００８０】
図１６および図１７に示された光分離機能および光合成機能を有したホログラフィック光学素子２１０は、上述した実施の形態および変形例１におけるホログラフィック光学素子１０と概ね同様にして、干渉縞２１１ａ，２１１ｂを感光材１３に記録することによって、形成され得る。図１９に示すように、ホログラフィック光学素子２１０は、使用中にホログラフィック光学素子２１０に入射するようになる光、すなわち、アプリケーション１ａ，１ｂからの光Ｌ１６１，Ｌ１７２，Ｌ１７３の波長とは異なる波長を有したレーザ光Ｌ１９１，Ｌ１９２を発生させる少なくとも二つのレーザ光源２１ａ，２１ｂから発生されるレーザ光Ｌ１９１，Ｌ１９２を、それぞれ複数の光Ｌ１９１ａ，Ｌ１９１ｂ，Ｌ１９２ａ，Ｌ１９２ｂに分離した後、感光材１３に同時に入射させて、感光材１３に干渉縞２１１ａ，２１１ｂを記録することによって、製造され得る。
【００８１】
この際、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａおよび第２光Ｌ１９１ｂ並びに第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａおよび第２光Ｌ１９２ｂの感光材１３への入射方向ｄｅ１，ｄｅ２，ｄｆ１，ｄｆ２は、上記実施の形態および変形例１と同様にして、上述した条件１および条件２に基づいて、決定される。
【００８２】
具体的には、条件１として、第１の干渉縞２１１ａについては、図１８および図１９に示すように、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａの感光材１３への入射方向ｄｅ１と第１レーザ光Ｌ１９１の第２光Ｌ１９１ｂの感光材１３への入射方向ｄｅ２とによってなされる角の二等分線ｌａが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｅと、当該二等分線ｌａが第２方向ｄ２となす小さい方の角度θｅと、が同一の角度となるように、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａの感光材１３への入射方向ｄｅ１と第１レーザ光Ｌ１９１の第２光Ｌ１９１ｂの感光材１３への入射方向ｄｅ２とを決定する。同時に、第２の干渉縞２１１ｂについては、図１８および図１９に示すように、第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａの感光材１３への入射方向ｄｆ１と第２レーザ光Ｌ１９２の第２光Ｌ１９２ｂの感光材１３への入射方向ｄｆ２とによってなされる角の二等分線ｌｂが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｆと、当該二等分線ｌｂが第３方向ｄ３となす小さい方の角度θｆと、が同一の角度となるように、第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａの感光材１３への入射方向ｄｆ１と第２レーザ光Ｌ１９２の第２光Ｌ１９２ｂの感光材１３への入射方向ｄｆ２とを決定する。
【００８３】
あわせて、条件２として、第１の干渉縞２１１ａについては、図１８および図１９に示すように、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａの入射方向ｄｅ１および第２光Ｌ１９１ｂの入射方向ｄｅ２によってなされる角の二等分線ｌａであって第１干渉縞２１１ａと平行に延びる二等分線ｌａが、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａの感光材１３への入射方向ｄｅ１となす小さい方の角度θ１、当該二等分線ｌａが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｅ、第１レーザ光源２１ａによって発生される第１レーザ光Ｌ１９１の波長λ１、および、アプリケーション１ａ，１ｂからの光（使用時にホログラフィック光学素子１０へ入射する光）Ｌ１６１，Ｌ１７２，Ｌ１７３の波長λが、以下の式（９）を満たすように、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａの感光材１３への入射方向ｄｅ１と第１レーザ光Ｌ１９１の第２光Ｌ１９１ｂの感光材１３への入射方向ｄｅ２とを決定する。同時に、第２の干渉縞２１１ｂについては、図１８および図１９に示すように、第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａの入射方向ｄｆ１および第２光Ｌ１９２ｂの入射方向ｄｆ２によってなされる角の二等分線ｌｂであって第２干渉縞２１１ｂと平行に延びる二等分線ｌｂが、第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａの感光材１３への入射方向ｄｆ１となす小さい方の角度θ２、当該二等分線ｌｂが第１方向ｄ１となす小さい方の角度θｆ、第２レーザ光源２１ｂによって発生される第２レーザ光Ｌ１９２の波長λ２、および、アプリケーション１ａ，１ｂからの光（使用時にホログラフィック光学素子１０へ入射する光）Ｌ１６１，Ｌ１７２，Ｌ１７３の波長λが、以下の式（１０）を満たすように、第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａの感光材１３への入射方向ｄｆ１と第２レーザ光Ｌ１９２の第２光Ｌ１９２ｂの感光材１３への入射方向ｄｆ２とを決定する。  
（ｓｉｎθｅ）／λ＝（ｓｉｎ（θ１））／（λ１）  ・・・  式（９）
（ｓｉｎθｆ）／λ＝（ｓｉｎ（θ２））／（λ２）  ・・・  式（１０）
【００８４】
なお、上述したように、本変形例において、ホログラフィック光学素子２１０は、反射兼透過型体積ホログラムとして構成されている。そして、図示する変形例において第１干渉縞２１１ａを形成する第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａおよび第２光Ｌ１９１ｂを、互いに逆の側から、シート状の感光材１３に入射させている。同様に、第２干渉縞２１１ｂを形成する第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａおよび第２光Ｌ１９２ｂを、互いに同一の側から、シート状の感光材１３に入射させている。
【００８５】
以上のようにしてそれぞれ決定された各入射方向ｄｅ１，ｄｅ２，ｄｆ１，ｄｆ２から感光材１３へ、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａおよび第２光Ｌ１９１ｂ並びに第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａおよび第２光Ｌ１９２ｂを、入射させることにより、複数の干渉縞２１１ａ，２１１ｂを感光材１３に記録することができる。干渉縞２１１ａ，２１１ｂが記録された感光材１３に後処理を施すことにより、反射兼透過型体積ホログラムからなるホログラフィック光学素子２１０を作製することができる。
【００８６】
このようにして得られたホログラフィック光学素子２１０には、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａと第１レーザ光Ｌ１９１の第２光Ｌ１９１ｂとが干渉してなる第１干渉縞２１１ａと、第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａと第２レーザ光Ｌ１９２の第２光Ｌ１９２ｂとが干渉してなる第２干渉縞２１１ｂと、が含まれている。ただし、第１レーザ光源２１ａから発生された第１レーザ光Ｌ１９１と、第１レーザ光源２１ａとは異なる第２レーザ光源２１ｂから発生された第２レーザ光Ｌ１９２と、が干渉してなる干渉縞は感光材１３に形成されない。
【００８７】
したがって、本変形例によっても上述した実施の形態と同一の作用効果を得ることができる。すなわち、ホログラフィック光学素子２１０をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されることを防止することができる。これにより、不要な干渉縞によって入射光が意図しない方向に回折されてしまうことを防止することができ、ホログラフィック光学素子２１０が高い回折効率を呈するようになる。したがって、ホログラフィック光学素子２１０を光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いた場合に、光の利用効率を顕著に上昇させることができる。また、このホログラフィック光学素子２１０は、同時露光により、干渉縞が記録されているので、安価に且つかつ高精度に製造され得るとともに、光学特性を容易に調節され得る。
【００８８】
さらに、使用中にホログラフィック光学素子２１０に入射するようになる光の波長とは異なる波長を有したレーザ光Ｌ１９１，Ｌ１９２が第１レーザ光源２１ａおよび第２レーザ光源２１ｂから発生され、このレーザ光Ｌ１９１，Ｌ１９２によって感光材１３を露光することによって、感光材１３に干渉縞２１１ａ，２１１ｂを記録するようになっている。したがって、使用時にホログラフィック光学素子２１０に入射する光の波長に拘束されることなく、高出力のレーザ光源を用いて或いは感光材１３に適したレーザ光源を用いて、当該ホログラフィック光学素子２１０を製造することが可能となる。これにより、感光材１３に干渉縞２１１ａ，２１１ｂを短時間で明瞭に記録することができ、量産時におけるホログラフィック光学素子２１０の生産効率を効果的に向上させることができる。
【００８９】
なお、本変形例においては、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａと第１レーザ光Ｌ１９１の第２光Ｌ１９１ｂとが、互いに逆の側から、感光材１３に入射し、第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａと第２レーザ光Ｌ１９２の第２光Ｌ１９２ｂとが、同一の側から、感光材１３に入射する例を説明したが、これに限られない。第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａと第１レーザ光Ｌ１９１の第２光Ｌ１９１ｂとが、同一の側から、感光材１３に入射し、第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａと第２レーザ光Ｌ１９２の第２光Ｌ１９２ｂとが、互いに逆の側から、感光材１３に入射するようにしてもよい。この場合、第１レーザ光Ｌ１９１の第１光Ｌ１９１ａと第１レーザ光Ｌ１９１の第２光Ｌ１９１ｂとの干渉による第１干渉縞２１１ａが透過型体積ホログラムを構成し、第２レーザ光Ｌ１９２の第１光Ｌ１９２ａと第２レーザ光Ｌ１９２の第２光Ｌ１９２ｂとの干渉による第２干渉縞２１１ｂが反射型体積ホログラムを構成するようになる。
【００９０】
（変形例３）
上述した実施の形態において、ホログラフィック光学素子１０が、一方向から入射する光を二方向に分離する光分離機能および二方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有するように作製されている例を示したが、これに限られない。例えば、ホログラフィック光学素子１０が、一方向から入射する光を三以上の方向に分離する光分離機能および三以上の方向から入射する光を一方向に合成する光合成機能を有するように作製されていてもよい。さらに、ホログラフィック光学素子１０が、二以上の方向から入射する光を、入射方向よりも多い三以上の方向に分離する光分離機能、および、三以上の方向から入射する光を、入射方向よりも少ない二以上の方向に合成する光合成機能を有するように作製されていてもよい。
【００９１】
これらのような変形例３に係るホログラフィック光学素子は、上述した実施の形態と同様にして、作製することができる。すなわち、三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光を、それぞれ複数の光に分離した後、感光材１３に同時に入射させて、感光材１３に干渉縞を記録する。この際、三以上のレーザ光源の各々から発生されたレーザ光を、それぞれ、例えば第１光および第２光の二つの光に分離する。複数のレーザ光の第１光および第２光の感光材への入射方向を、それぞれ、上記実施の形態および変形例において説明したように、条件１および条件２を満たすように決定する。複数のレーザ光の第１光および第２光を、決定された入射方向に沿って、感光材に入射させる。これにより、変形例３に係るホログラフィック光学素子を得ることができる。
【００９２】
変形例３によっても、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、ホログラフィック光学素子をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されることを防止することができる。これにより、不要な干渉縞によって入射光が意図しない方向に回折されてしまうことを防止することができ、ホログラフィック光学素子が高い回折効率を呈するようになる。したがって、ホログラフィック光学素子を光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いた場合に、光の利用効率を顕著に上昇させることができる。また、このホログラフィック光学素子は、同時露光により、干渉縞が記録されているので、安価に且つかつ高精度に製造され得るとともに、光学特性を容易に調節され得る。
【００９３】
さらに、使用中にホログラフィック光学素子に入射するようになる光の波長とは異なる波長を有したレーザ光が第１レーザ光源および第２レーザ光源から発生され、このレーザ光によって感光材を露光することによって、感光材に干渉縞を記録する場合、上述した実施の形態と同様に、以下の作用効果を得ることができる。すなわち、使用時にホログラフィック光学素子に入射する光の波長に拘束されることなく、高出力のレーザ光源を用いて或いは感光材に適したレーザ光源を用いて、当該ホログラフィック光学素子を製造することが可能となる。これにより、感光材に干渉縞を短時間で明瞭に記録することができ、量産時におけるホログラフィック光学素子の生産効率を効果的に向上させることができる。
【００９４】
なお、この変形例３は、上述した実施の形態だけでなく、変形例１または変形例２に対しても適用可能である。
【００９５】
（変形例４）
上述した実施の形態において、光学系２０に含まれる複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂが、使用中にホログラフィック光学素子１０に入射する光の波長とは異なる波長を有したレーザ光であって、且つ、互いに同一な波長のレーザ光を発生させる例を説明したが、これに限れない。光学系２０に含まれる複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂが、互いに異なる波長を有したレーザ光を発生させるようにしてもよい。このような変形例によっても、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、ホログラフィック光学素子をなすホログラムに不要な干渉縞が記録されることを防止することができる。これにより、不要な干渉縞によって入射光が意図しない方向に回折されてしまうことを防止することができ、ホログラフィック光学素子が高い回折効率を呈するようになる。したがって、ホログラフィック光学素子を光分離用光学素子または光合成用光学素子として用いた場合に、光の利用効率を顕著に上昇させることができる。また、このホログラフィック光学素子は、同時露光により、干渉縞が記録されているので、安価に且つかつ高精度に製造され得るとともに、光学特性を容易に調節され得る。
【００９６】
さらに、光学系２０に含まれる複数のレーザ光源２１ａ，２１ｂのうちの少なくとも一のレーザ光源が、使用中にホログラフィック光学素子１０に入射する光の波長とは異なる波長を有したレーザ光を発生させる場合、上述した実施の形態と同様に、以下の作用効果を得ることができる。すなわち、使用時にホログラフィック光学素子に入射する光の波長に拘束されることなく、高出力のレーザ光源を用いて或いは感光材に適したレーザ光源を用いて、ホログラフィック光学素子を製造することが可能となる。これにより、感光材に干渉縞を短時間で明瞭に記録することができ、量産時におけるホログラフィック光学素子の生産効率を効果的に向上させることができる。
【００９７】
なお、この変形例４は、上述した実施の形態だけでなく、変形例１〜３のいずれかに対しても適用可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１ａ，１ｂ  アプリケーション
２ａ，２ｂ  光源
１０，１１０，２１０  ホログラフィック光学素子
１１ａ，１１ｂ，１１１ａ，１１１ｂ，２１１ａ，２１１ｂ  干渉縞
１３  感光材
２１ａ，２１ｂ  レーザ光源  
【図１】
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【図２】
0005526682.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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