(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生照明光の入射角が空気とホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質との界面における臨界角θC よりも大きいホログラムの光学特性の測定方法において、
前記ホログラム作製中のエッチング工程中にホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の側面から単一波長の測定光を入射させて、ホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の中で全反射により測定光を測定領域へガイドし、測定領域から空気中に出射された回折光強度の角度分布を測定することを特徴とするホログラムの光学特性測定方法。ただし、前記臨界角θC は、θC ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）；ｎはホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の屈折率である。
【請求項２】
測定領域から空気中に出射された回折光強度の角度分布データをスネルの法則に基づいてホログラムの出射側媒質内での回折光強度の角度分布データに変換することを特徴とする請求項１記載のホログラムの光学特性測定方法。
【請求項３】
前記側面がホログラム面に対して傾斜したテーパ面になっていることを特徴とする請求項１又は２記載のホログラムの光学特性測定方法。
【請求項４】
前記ホログラムがホログラムカラーフィルターであることを特徴とする請求項１から３の何れか１項記載のホログラムの光学特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホログラムの光学特性測定方法に関し、特に、ホログラムあるいはそれを支持する媒質の臨界角より大きな入射角で照明する必要があるホログラムの光学特性測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、特開平６−３０８３３２号等において、液晶表示素子とホログラムカラーフィルターからなる画像表示装置に関して多くの出願をしている。
【０００３】
このホログラムカラーフィルターは、例えば透明基板に設けたフォトポリマー等のホログラム感光層に記録した干渉縞に透明基板側から平行な照明光を入射させ、その照明光を干渉縞で回折させてホログラム感光層の上に設けた透明媒体側に波長分散させて集光させるものであるが、干渉縞で照明光中のＳ偏光成分を殆ど回折させ、Ｐ偏光成分を殆ど回折させない偏光分離機能を発現させたり、最適な波長選択性を得るため等の理由で、照明光をホログラムカラーフィルターの透明基板の臨界角θC よりも大きい入射角で入射させる場合がある。
【０００４】
また、その他のホログラムにおいても、ホログラム基板あるいはホログラム感光層の臨界角θC よりも大きい入射角で再生照明光あるいは照明光を入射させる必要がある場合がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
再生照明光の入射角が空気とホログラム基板の界面における臨界角θC よりも大きいホログラムの回折効率の測定のためには、入射光入射側の屈折率を、実際の撮影時とある程度等しくする必要がある。そのため、従来は、ホログラムの入射側に所望の屈折率を有するプリズムを密着させるか、あるいは、所望の屈折率を有する液体中に浸して測定する等の方法が用いられていた。
【０００６】
しかし、これら従来の方法は全て接触式であり、測定時間やコストの負担が大きく、測定後にホログラムを洗浄する必要があるという欠点があった。また、ホログラムを損傷する危険性もあった。
【０００７】
本発明は従来技術のこ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、ホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の臨界角より大きな入射角で照明する必要があるホログラムの光学特性を非接触で測定する方法を提供することである。
【０００８】
【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ホログラムの光学特性測定方法は、再生照明光の入射角が空気とホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質との界面における臨界角θC よりも大きいホログラムの光学特性の測定方法において、
ホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の側面から測定光を入射して、ホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の中で全反射により測定光を測定領域へガイドし、測定領域から空気中に出射された回折光強度若しくはその角度分布を測定することを特徴とする方法である。ただし、前記臨界角θC は、θC ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）；ｎはホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の屈折率である。
【０００９】
この場合、測定領域から空気中に出射された回折光強度の角度分布データをスネルの法則に基づいてホログラムの出射側媒質内での回折光強度の角度分布データに変換することが望ましい。
【００１０】
また、その側面がホログラム面に対して傾斜したテーパ面になっているようにしてもよい。
【００１１】
また、そのホログラムがホログラムカラーフィルターであってもよい。
【００１２】
本発明においては、ホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の側面から測定光を入射して、ホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の中で全反射により測定光を測定領域へガイドし、測定領域から空気中に出射された回折光強度若しくはその角度分布を測定するので、ホログラムに非接触でその回折効率若しくはその角度分布が測定できるため、例えばレリーフ型計算機ホログラム、振幅型計算機ホログラム等の作製において、エッチング工程中に光学特性をモニタリングでき、歩留り・特性の向上に寄与することができる。また、測定時間の短縮、測定装置の簡易化、測定後の洗浄が不要となる。さらに、ホログラムを損傷する危険性がないため、特に原版とするホログラムの測定に有効な方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のホログラムの光学特性測定方法の原理と実施例を説明する。
【００１４】
本発明の基本原理は、図１に示すように、ホログラムの干渉縞１を支持している平行平板の透明基板２の側面３から測定光４を入射させて、透明基板２の干渉縞１と反対側の面５で少なくとも１回全反射させ、干渉縞１に臨界角θC （θC ＝ｓｉｎ-1（１／ｎ）；ｎは透明基板２の屈折率）より大きな入射角θで測定光４を入射させて、干渉縞１で空気中に回折角θR で回折された回折光６の強度をレンズ８を介して光検出器７で検出する方法であり、ホログラムの干渉縞１に非接触で所望の入射角条件を満足するように測定光４を入射させることができる方法である。
【００１５】
そして、上記のようにして非接触で測定された回折光６のデータは、空気中への回折光のデータであり、その回折角をスネルの法則に基づいて実際の回折側の透明媒体への回折角に変換することにより、従来の方法で得られるデータと同様の回折効率特性データが得られるものである。
【００１６】
以下、具体的な測定の実施例について説明する。図２に、非測定物としてのホログラムカラーフィルターの層構成を示す。このホログラムは、ガラス基板（１７３７無アルカリガラス：コーニング社製  厚さ１．１ｍｍ）１２上に、順に、ホログラム感光層（厚さ３μｍ）１１、保護層（ポリビニルアルコール  厚さ５μｍ）２１を塗布して構成したものである。構成材料の屈折率は、全て１．５２である。ホログラム感光層１１には、ホログラムカラーフィルターの干渉縞が記録されている。
【００１７】
このホログラムカラーフィルターの照明光の入射角の設計値は７０°、波長５４３ｎｍ、Ｓ偏光であり、その回折効率測定の配置を図３に示す。ガラス基板１２の側面１３はガラス基板１２の面と垂直になっており、側面１３に対して３１．３°の入射角で波長５４３ｎｍ、Ｓ偏光の測定光４を入射すると、ガラス基板１２中ではガラス基板１２の面に対して７０°の入射角度となる。
【００１８】
このような配置で、ガラス基板１２内を全反射を繰り返しながら測定光４が進み、ホログラム感光層１１に入射した測定光４はその中に記録された干渉縞により回折されて空気中へ出射され、回折光１６となる。この回折光１６の回折角に依存した強度特性を図１の配置と同様にして測定した結果を図４に示す。
【００１９】
ここで、回折光１６の実際のホログラムカラーフィルターの出射側媒質内での出射角度をθa 、空気中での出射角度をθb とすると、スネルの法則より、
θa ＝ｓｉｎ-1（ｓｉｎθb ／ｎ）
の関係が成り立つ。ただし、ｎはホログラムカラーフィルターの出射側媒質の屈折率であり、ここでは、ｎ＝１．５２としている。
【００２０】
この式に基づいて、ホログラム感光層１１から空気中へ出射された図４の回折光データを、ホログラムカラーフィルターの出射側媒質中における回折角に変換すると図５のようになり、これが求める回折効率測定データとなる。図５中、回折角−２０°〜２０°の範囲は１次回折光のデータであり、２０°〜４０°の範囲は２次回折光のデータである。
【００２１】
以上のようにして、実際のホログラムカラーフィルターの回折効率特性を、非接触で接触測定と同様の測定結果を得ることができた。
【００２２】
なお、上記において、ガラス基板１２の側面１３はテーパ加工しておき、そのテーパ面に略垂直に測定光４を入射するようにしてもよい。
【００２３】
また、測定対象のホログラムは、透過型でも反射型でもよく、さらには、体積型ホログラム、レリーフ型計算機ホログラム、振幅型計算機ホログラム等、何れのタイプのホログラムでもよい。
【００２４】
以上、本発明のホログラムの光学特性測定方法を実施例の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、本発明のホログラムの光学特性測定方法によると、ホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の側面から測定光を入射して、ホログラム媒質あるいはそれを支持する媒質の中で全反射により測定光を測定領域へガイドし、測定領域から空気中に出射された回折光強度若しくはその角度分布を測定するので、ホログラムに非接触でその回折効率若しくはその角度分布が測定できるため、例えばレリーフ型計算機ホログラム、振幅型計算機ホログラム等の作製において、エッチング工程中に光学特性をモニタリングでき、歩留り・特性の向上に寄与することができる。また、測定時間の短縮、測定装置の簡易化、測定後の洗浄が不要となる。さらに、ホログラムを損傷する危険性がないため、特に原版とするホログラムの測定に有効な方法である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基本原理を説明するための図である。
【図２】本発明の１実施例の非測定物のホログラムカラーフィルターの層構成を示す図である。
【図３】本発明の１実施例の光学特性測定の配置を示す図である。
【図４】図４の配置で得られた測定結果を示す図である。
【図５】図４の回折光データをホログラムカラーフィルターの出射側媒質中における回折角に変換した結果を示す図である。
【符号の説明】
１…ホログラムの干渉縞
２…透明基板
３…透明基板の側面
４…測定光
５…透明基板の干渉縞と反対側の面
６…回折光
７…光検出器
８…レンズ
１１…ホログラム感光層
１２…ガラス基板
１３…ガラス基板の側面
１６…回折光
２１…保護層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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