(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム原版から体積型ホログラム感光材料中に体積型ホログラムを複製する体積型ホログラム複製方法において、
ホログラム原版と体積型ホログラム感光材料とを密着配置で複製したときに複製された体積型ホログラムの回折効率のピークを示す入射光の入射角と回折光の回折角のホログラム原版に対するそれぞれ入射光の入射角と回折光の回折角の差の平均値をとることで回折効率のピークを示す角度のシフト量を算出し、その回折効率のピークを示す角度のシフト量を補償する角度だけホログラム原版と体積型ホログラム感光材料との間を相互に角度をなすように配置し、その状態でホログラム原版に複製用照明光を照射し、ホログラム原版に入射する入射光あるいは透過した０次透過光と１次回折光を体積型ホログラム感光材料中で干渉させることを特徴とする体積型ホログラム複製方法。
【請求項２】
ホログラム原版と体積型ホログラム感光材料との間が角度をなすように、両者の間に所定の頂角のウエッジプリズムを介在させて複製を行うことを特徴とする請求項１記載の体積型ホログラム複製方法。
【請求項３】
ホログラム原版と体積型ホログラム感光材料との間が角度をなすように、両者の間に屈折率整合液又は空気を介在させて複製を行うことを特徴とする請求項１記載の体積型ホログラム複製方法。
【請求項４】
ホログラム原版の透過側に体積型ホログラム感光材料を配置し、ホログラム原版側から複製用照明光を照射し、ホログラム原版を透過した０次透過光と１次回折光を体積型ホログラム感光材料中で干渉させて体積型透過ホログラムを複製することを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の体積型ホログラム複製方法。
【請求項５】
ホログラム原版の入射側に体積型ホログラム感光材料を配置し、体積型ホログラム感光材料側から複製用照明光を照射し、ホログラム原版に入射する入射光と１次回折光を体積型ホログラム感光材料中で干渉させて体積型反射ホログラムを複製することを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載の体積型ホログラム複製方法。
【請求項６】
体積型ホログラム感光材料がフォトポリマーからなることを特徴とする請求項１から５の何れか１項記載の体積型ホログラム複製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、体積型ホログラム複製方法に関し、特に、複製後の体積型ホログラムの回折特性が原版と異なるのを補正する体積型ホログラム複製方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原版ホログラムからそれと同じ回折特性のホログラムを作製するのにホログラム複製法が利用されている。作製しようとするホログラムが体積型透過ホログラムの場合は、図４（ａ）に示すように、体積型透過ホログラムやレリーフ型ホログラム、あるいは、電子線描画によって干渉縞を描画してなる電子線描画ホログラムからなる原版１０にフォトポリマー等の体積型のホログラム感光材料１１を密着するかあるいは屈折率整合液を介して密着させて、原版１０側から再生照明光１２を所定の角度θで入射させて、原版１０を透過した０次透過光１３と１次回折光１４とを同時にホログラム感光材料１１中に入射させその中で干渉させてホログラム感光材料１１に原版１０を複製している。
【０００３】
また、作製しようとするホログラムが体積型反射ホログラムの場合は、図４（ｂ）に示すように、体積型反射ホログラムからなる原版２０にフォトポリマー等の体積型のホログラム感光材料２１を密着するかあるいは屈折率整合液を介して密着させて、ホログラム感光材料２１側から原版２０に再生照明光２２を所定の角度θで入射させて、ホログラム感光材料２１に入射した入射光２２と原版２０からの１次回折光２４とをホログラム感光材料１１中で干渉させてホログラム感光材料２１に原版２０を複製している（図４（ｂ）中、符号２３は０次透過光である。）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなホログラム複製法を用いた場合、原版１０、２０と同様な回折角特性を持つホログラムが得られるはずであるが、実際には、特に、ホログラム感光材料１１、２１としてフォトポリマーを用いる場合、複製されたホログラムのピーク回折角度特性が原版１０、２０のそれからずれてしまうことがある。その原因は必ずしも明らかでないが、現象的には感光材料の増感プロセスで干渉縞の傾き角変化してしまうことにより発生するものと考えられる。
【０００５】
このような変化分を考慮して原版１０、２０を作製することも考えられるが、ホログラム原版１０、２０は面内の均一性等高い精度が要求されるため、高価であり作製にも時間を要することから実際上容易ではなく、また、上記の複製による特性変化はホログラム感光材料のロットによっても異なるため、原版１０、２０を作製しなおすことによってこの問題は解決することは困難である。
【０００６】
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複製後の体積型ホログラムの回折特性が原版の回折特性あるいは複製時の２光束の角度と異なるのを補正する体積型ホログラム複製方法を提供すうことである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の体積型ホログラム複製方法は、ホログラム原版から体積型ホログラム感光材料中に体積型ホログラムを複製する体積型ホログラム複製方法において、
複製された体積型ホログラムの回折効率のピークを示す角度が複製時の干渉する２光束の入射角度と異なるのを補正するために、予めその回折効率のピークを示す角度のシフト量を補償する角度だけホログラム原版と体積型ホログラム感光材料との間を相互に角度をなすように配置し、その状態でホログラム原版に複製用照明光を照射し、ホログラム原版に入射する入射光あるいは透過した０次透過光と１次回折光を体積型ホログラム感光材料中で干渉させることを特徴とする方法である。
【０００８】
この場合、ホログラム原版と体積型ホログラム感光材料との間が角度をなすように、両者の間に所定の頂角のウエッジプリズムを介在させて複製を行ってもよく、あるいは、両者の間に屈折率整合液又は空気を介在させて複製を行ってもよい。
【０００９】
この方法は、ホログラム原版の透過側に体積型ホログラム感光材料を配置し、ホログラム原版側から複製用照明光を照射し、ホログラム原版を透過した０次透過光と１次回折光を体積型ホログラム感光材料中で干渉させて体積型透過ホログラムを複製する場合にも、ホログラム原版の入射側に体積型ホログラム感光材料を配置し、体積型ホログラム感光材料側から複製用照明光を照射し、ホログラム原版に入射する入射光と１次回折光を体積型ホログラム感光材料中で干渉させて体積型反射ホログラムを複製する場合にも適用できる。
【００１０】
なお、本発明の複製方法は、体積型ホログラム感光材料としてはフォトポリマーを使用する場合に好適な方法である。
【００１１】
本発明においては、複製された体積型ホログラムの回折効率のピークを示す角度が複製時の干渉する２光束の入射角度と異なるのを補正するために、予めその回折効率のピークを示す角度のシフト量を補償する角度だけホログラム原版と体積型ホログラム感光材料との間を相互に角度をなすように配置し、その状態でホログラム原版に複製用照明光を照射し、ホログラム原版に入射する入射光あるいは透過した０次透過光と１次回折光を体積型ホログラム感光材料中で干渉させるので、簡単な複製配置の変更だけで複製された体積型ホログラムの回折効率のピークを示す角度を複製時に干渉する２光束のホログラム原版に対する角度と略同じにすることができ、同じ回折特性のものを安定して簡単に複製法により作製することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の体積型ホログラム複製方法を実施例に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、具体的な体積型透過ホログラム原版１とそれから複製された体積型透過ホログラム５の特性を示す図であり、図１（ａ）に示すように、ホログラム原版１は入射角０°で入射する波長５３２ｎｍの入射光２に対して回折角３８°（媒体内の角度）で回折光４として回折するものであり、入射角０°と回折角３８°に回折のピークを有する特性を持っている。なお、０次透過光は符号３で示してある。
【００１４】
このようなホログラム原版１を用い、体積型ホログラム感光材料としてデュポン社製  Ｏｍｎｉｄｅｘ  ８０１を用いて、図４（ａ）のような密着配置でホログラム複製すると、図１（ｂ）に示すように、複製された体積型透過ホログラム５は、波長５３２ｎｍの光に対して、入射角−６．２°（媒体内の角度）の入射光６が入射したとき、回折角３２．１°（媒体内の角度）で回折光８として回折するものとなり、入射角−６．２°と回折角３２．１°に回折のピークを有する特性を持つものとなる。０次透過光は符号７で示してある。
【００１５】
このことから、図４（ａ）のような密着配置で体積型透過ホログラムの複製を行うと、この例の場合、回折のピークを示す角度が、入射角が０°から−６．２°に、回折角が３８°から３２．１°にシフトしてしまうことになる。入射角のシフト量−６．２°と回折角のシフト量−５．９°の平均は−６．１°となる。
【００１６】
そこで、本発明では、図２（ａ）に示すように、体積型透過ホログラム原版１とそれを複製する体積型ホログラム感光材料１１との間の角度が、密着の場合の０°からこの平均シフト角度を補うような角度、具体的には６．１°になるように、屈折率整合液３２を介して頂角６．１°の屈折率が原版１及び感光材料１１と略同じ屈折率のウエッジプリズム３１を両者の間に介在させる。このような配置で、ホログラム原版１に波長５３２ｎｍの入射光２を入射角０°で入射させると、０次透過光３は入射角６．１°（媒体内の角度）で、また、回折光４は入射角４４．１°（媒体内の角度）でホログラム感光材料１１に入射して両者は干渉する。
【００１７】
その後、露光済みのホログラム感光材料１１に所定の紫外線照射とベーク処理を施すと、図２（ｂ）に示すように、波長５３２ｎｍの光に対して、入射角０．１°（媒体内の角度）の入射光６が入射したとき、回折光８として回折角３８．２°（媒体内の角度）で効率のピークを示しながら回折する体積型透過ホログラム５となり、図１に示すホログラム原版１と略同じ回折角特性を持つ体積型透過ホログラム５が得られたことになる。
【００１８】
図２（ａ）の場合は、体積型透過ホログラム原版１と体積型ホログラム感光材料１１との間にウエッジプリズム３１を介在させているが、その代わりに屈折率整合液３２だけでもよく、また、屈折率が両者と整合しない空気間隔にしてもよい。その場合には、ホログラム感光材料１１内での０次透過光３の入射角が６．１°、回折光４の入射角が４４．１°となるように、ホログラム原版１とホログラム感光材料１１との間の角度を調整する。
【００１９】
以上は、体積型透過ホログラムを原版から複製する場合に回折のピークを示す入射光の入射角、回折光の回折角がシフトしてしまうのを、複製のときのホログラム原版とホログラム感光材料との間に角度をつけて配置することによって補償する場合であったが、体積型反射ホログラムを原版から複製する場合についても同様に適用することができる。図３（ａ）は、体積型反射ホログラム原版４１の回折のピークを示す入射光４２の入射角θ1 と、回折光４４の回折角θ2 を示すが（符号４３は０次透過光である。）、このホログラム原版４１を用い、図１の場合と同様の体積型ホログラム感光材料を用いて図４（ｂ）のような密着配置でホログラム複製すると、複製された体積型透過ホログラム４５は、同じ波長の光に対して、入射角が複製のときの入射角θ1 よりΔθ1 大きく、回折角が複製のときの回折光４４の入射角θ2 よりΔθ2 小さくなるときに回折のピークを示すようになる。すなわち、入射光４２の入射角のシフト量が−Δθ1 で、回折光の回折角のシフト量が−Δθ2 で、平均のシフト角度−Δθ＝−（Δθ1 ＋Δθ2 ）／２となる。
【００２０】
そこで、この場合も、図３（ｂ）に示すように、体積型反射ホログラム原版４１とそれを複製する体積型ホログラム感光材料２１との間の角度が、密着の場合の０°からこの平均シフト角度−Δθを補うような角度Δθになるように、屈折率整合液３２を介して頂角Δθの屈折率が原版４１及び感光材料２１と略同じ屈折率のウエッジプリズム３１を両者の間に介在させる。このような配置で、ホログラム原版４１に入射光４２を入射角θ1 で入射させると、その入射光４２はホログラム感光材料２１にθ1 −Δθ（媒体内の角度）で、また、回折光４４は入射角θ2 ＋Δθ（媒体内の角度）で入射して両者は干渉する。
【００２１】
その後、露光済みのホログラム感光材料２１に所定の紫外線照射とベーク処理を施すと、図３（ａ）に示すように、同じ波長の光に対して、入射角が略θ1 （媒体内の角度）の入射光４２が入射したとき、回折角が略θ2 （媒体内の角度）の回折光４４として効率のピークを示しながら回折する体積型反射ホログラム４５となり、体積型反射ホログラム原版４１と略同じ回折角特性を持つ体積型透過ホログラム４５が得られたことになる。
【００２２】
この場合も、体積型ホログラム感光材料２１と体積型反射ホログラム原版４１との間にウエッジプリズム３１を介在させているが、その代わりに屈折率整合液３２だけでもよく、また、屈折率が両者と整合しない空気間隔にしてもよい。その場合には、ホログラム感光材料２１内での入射光４２の入射角がθ1 −Δθ、回折光４４の入射角がθ2 ＋Δθとなるように、ホログラム感光材料２１とホログラム原版４１との間の角度を調整する。
【００２３】
なお、以上の本発明の体積型ホログラム複製方法は、体積型ホログラムであればどのようなホログラムの複製方法にも適用できるが、例示として、体積型透過型ホログラムとしては、ホログラムカラーフィルター等に用いる均一な体積型回折格子、透過型ホログラム拡散板、体積型反射ホログラムとしては、反射型ホログラム拡散板、反射型ホログラムカラーフィルター、グラフィックアート用の反射ホログラムの複製に適用できる。
【００２４】
以上、本発明の体積型ホログラム複製方法を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施例に限定されず種々の変形が可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の体積型ホログラム複製方法によると、複製された体積型ホログラムの回折効率のピークを示す角度が複製時の干渉する２光束の入射角度と異なるのを補正するために、予めその回折効率のピークを示す角度のシフト量を補償する角度だけホログラム原版と体積型ホログラム感光材料との間を相互に角度をなすように配置し、その状態でホログラム原版に複製用照明光を照射し、ホログラム原版に入射する入射光あるいは透過した０次透過光と１次回折光を体積型ホログラム感光材料中で干渉させるので、簡単な複製配置の変更だけで複製された体積型ホログラムの回折効率のピークを示す角度を複製時に干渉する２光束のホログラム原版に対する角度と略同じにすることができ、同じ回折特性のものを安定して簡単に複製法により作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】１つの具体例の体積型透過ホログラム原版とそれから密着複製法により得られる体積型透過ホログラムの特性を示す図である。
【図２】本発明により図１の例の場合に適用されるホログラム複製配置とそれにより得られた体積型透過ホログラムの特性を示す図である。
【図３】体積型反射ホログラム原版とそれから密着複製法により得られる体積型透過ホログラムの特性を示す図、及び、その場合に本発明を適用したホログラム複製配置を示す図である。
【図４】従来の体積型ホログラム複製方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１…体積型透過ホログラム原版
２…入射光
３…０次透過光
４…回折光
５…体積型透過ホログラム
６…入射光
７…０次透過光
８…回折光
１０…透過ホログラム原版
１１…体積型ホログラム感光材料
１２…再生照明光
１３…０次透過光
１４…１次回折光
２０…体積型反射ホログラム原版
２１…体積型ホログラム感光材料
２２…再生照明光
２３…０次透過光
２４…１次回折光
３１…ウエッジプリズム
３２…屈折率整合液
４１…体積型反射ホログラム原版
４２…入射光
４３…０次透過光
４４…回折光
４５…体積型透過ホログラム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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