(57)【要約】【課題】環境変動によるレーザ光の光軸の変動に起因する露光ムラを低減する。製造時の作業性を向上させる。【解決手段】ホログラム光学素子の製造において、遮光工程（Ｓ１）では、露光部を遮光部材によって遮光する。検出工程（Ｓ２）では、露光部の遮光状態で、レーザ光を検出部にて受光し、環境変動に応じて変動するレーザ光の光軸を検出する。判断工程（Ｓ３）では、検出されたレーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断する。調整工程（Ｓ４）では、判断工程での判断結果に応じてレーザ光の光軸を調整し、光軸が許容範囲内に位置するレーザ光を露光光束として取得する。配置工程（Ｓ５）では、調整工程が終了するまでに、遮光された露光部に感光材料を配置する。露光工程（Ｓ６）では、遮光を解除し、調整工程にて取得された露光光束を２光束に分岐して、感光材料を露光する。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光源から出射されるレーザ光を２光束に分岐して、露光部に配置される感光材料を露光することにより、ホログラム光学素子を作製するホログラム光学素子の製造方法であって、
前記露光部を、遮光部材によって遮光する遮光工程と、
前記遮光部材によって前記露光部を遮光した状態で、前記レーザ光を検出部にて受光して、環境変動に応じて変動する前記レーザ光の光軸を検出する検出工程と、
前記検出工程にて検出された前記レーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断する判断工程と、
前記判断工程での判断結果に応じて前記レーザ光の光軸を調整し、前記光軸が許容範囲内に位置するレーザ光を露光光束として取得する調整工程と、
前記調整工程が終了するまでに、前記遮光部材によって遮光された前記露光部に前記感光材料を配置する配置工程と、
前記遮光部材による遮光を解除し、前記調整工程にて取得された前記露光光束を前記２光束に分岐して、前記露光部に配置された前記感光材料を露光する露光工程とを有していることを特徴とするホログラム光学素子の製造方法。
【請求項２】
前記検出工程では、前記レーザ光源からの光路長の異なる位置に前記検出部を複数配置して、各検出部にて前記レーザ光を受光し、前記各検出部での検出結果に基づいて、前記レーザ光の光軸を検出することを特徴とする請求項１に記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項３】
前記複数の検出部は、前記レーザ光源と前記露光部とを結ぶ光路から分岐した位置にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２に記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項４】
前記判断工程では、前記複数の検出部の各受光面上で前記レーザ光の光軸と交差する位置と、前記各受光面上の基準位置とに基づいて、前記レーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断することを特徴とする請求項２または３に記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項５】
前記調整工程では、前記判断工程にて、前記レーザ光の光軸が許容範囲内に位置していると判断された場合は、前記レーザ光をそのまま前記露光光束とする一方、許容範囲外に位置していると判断された場合は、許容範囲内に位置するように前記レーザ光の光軸を調整して前記露光光束を取得することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項６】
前記調整工程では、前記判断工程での判断結果に応じて、前記レーザ光の光路を折り曲げる少なくとも１つのミラーの角度を調整することにより、前記レーザ光の光軸を調整することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項７】
前記調整工程では、前記検出工程での検出結果に基づいて、前記ミラーの駆動量を算出し、算出した前記駆動量に基づいて前記ミラーの角度を調整することを特徴とする請求項６に記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項８】
前記ミラーは、遠隔操作によって駆動可能なミラー保持器で保持されており、
前記調整工程では、前記ミラー保持器を駆動することにより、保持した前記ミラーの角度を調整することを特徴とする請求項６または７に記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項９】
前記遮光工程では、前記露光光束を前記２光束に分岐した後の各光路中に前記遮光部材をそれぞれ配置して、前記露光部を遮光することを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項１０】
前記検出部は、前記遮光部材よりも前記レーザ光の進行方向の上流側に位置していることを特徴とする請求項９に記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項１１】
前記検出部は、
前記露光光束を前記２光束に分岐するビームスプリッタよりも前記レーザ光の進行方向の上流側に位置する第１検出部と、
前記２光束の少なくとも一方の光路に対応して配置され、前記光路中の前記遮光部材よりも上流側に位置する少なくとも１個の第２検出部とを含むことを特徴とする請求項９または１０に記載のホログラム光学素子の製造方法。
【請求項１２】
前記レーザ光源は、異なる色のレーザ光を出射する複数の光源を含み、
前記露光工程は、全ての色のレーザ光について、前記検出工程、前記判断工程、前記調整工程を終えた後に実行されることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載のホログラム光学素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光材料を露光することによってホログラム光学素子を作製する、ホログラム光学素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ホログラム光学素子の原材料である感光材料の露光においては、イオンレーザなどのレーザ光源が用いられる。レーザ光源から出射されるレーザ光の光軸は、レーザ光源の設置環境および冷却水の温度変動（以下、環境変動とも称する）を受けて変化する。また、製造装置の内部に設置されたミラー等の光学部材についても環境変動の影響を受けるため、上記光学部材を介して感光材料に入射するレーザ光の光軸が環境変動に応じて変化する。
【０００３】
このような環境変動によるレーザ光の光軸の変化は、露光光束の強度分布のアンバランス（露光ムラ）を招き、作製されるホログラム光学素子の回折効率にムラ（ばらつき）を生じさせる。その結果、モノクロ、すなわち、単色の光を回折するホログラム光学素子においては、例えばそのホログラム光学素子を映像表示装置に適用したときに、表示画像の輝度が左右方向でアンバランスとなる輝度ムラが生じる。また、カラーのホログラム光学素子においては、画面内で赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の輝度比にムラが出る、いわゆるカラーバランスのムラが生じる。特に、画面全体を白表示した場合は、人の目でもカラーバランスのムラが認識されやすくなる。
【０００４】
このような不都合を回避するためには、ホログラム光学素子の作製時、つまり、感光材料の露光時に、環境変動によってレーザ光の光軸が変化しても、露光光束の強度分布のアンバランスが生じないように、つまり、感光材料を適切な光路で露光できるように、変動したレーザ光の光軸を調整することが必要となる。例えば、環境変動によるレーザ光の光軸の変化が検出されたときに、ビームエキスパンダーを支持するステージを駆動して、ビームエキスパンダーの位置または角度を変化させることにより、上記レーザ光の光軸を調整して感光材料を適切に露光することが可能となる。なお、上記のビームエキスパンダーは、レーザ光源から出射されたレーザ光の光束径を拡大する素子である。
【０００５】
ここで、環境変動によるレーザ光の光軸の変化を検出するにあたり、従来では、例えば、感光材料の露光前に、点検用の治具にセンサを装着して露光光束の光路中に挿入し、レーザ光の光軸の位置を検出していた。また、光軸の変化が検出されると、上述のようにして光軸の調整を行った後、光路中から治具とともにセンサを抜き、感光材料を露光部に配置するために露光部を一旦遮光していた。そして、露光部が遮光された状態で感光材料を露光部に配置し、その後、遮光を解除して、レーザ光を感光材料に照射し、ホログラム光学素子を製造していた。
【０００６】
一方、対象物の目標照射位置まで光を伝送する光伝送装置において、光軸調整を行う方法が、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１では、メインレーザを出射する第１の光源とは別に、光軸調整用のガイドレーザを出射する第２の光源を用いている。そして、メインレーザ用の光学系の光軸と同軸となるようにガイドレーザを出射し、光路中の２か所で反射して第２の光源側に戻ってくる反射光（戻り光）をセンサで受光することで光軸のズレを検出している。その後、検出した光軸のズレがなくなるように光路中のミラーの角度を調整することで、光学系の光軸を調整するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１５５２２０号公報（請求項１５、段落〔０００１〕、〔００７７〕〜〔００９７〕、図１等参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、上記した従来のホログラム光学素子の製造方法では、光軸の調整が完了した後、実際に露光を開始するまでの間に、露光部の遮光および露光部への感光材料の配置を行うため、光軸調整後、露光を開始するまでの期間が長い。このため、上記期間において、環境変動に応じてレーザ光の光軸が再度変動し、露光ムラが生じる。また、上記の製造方法では、ホログラム光学素子の作製に要する作業時間として、光軸調整に要する時間、および感光材料を露光する時間とは別に、露光部を遮光する時間や露光部に感光材料を配置する時間がそのまま加わるため、作業時間が長くなり、製造時の作業性が低下する。
【０００９】
なお、特許文献１は、単に、光学系の光軸を設計光軸に合わせるという一般的な光軸調整の一手法を開示しているに過ぎず、環境変動に応じてレーザ光の光軸が変動したときに、その変動した光軸を調整する方法については一切開示していない。
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、光軸調整後の環境変動によるレーザ光の光軸の変動に起因する露光ムラを低減するとともに、製造時の作業性を向上させることができるホログラム光学素子の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一側面に係るホログラム光学素子の製造方法は、レーザ光源から出射されるレーザ光を２光束に分岐して、露光部に配置される感光材料を露光することにより、ホログラム光学素子を作製するホログラム光学素子の製造方法であって、前記露光部を、遮光部材によって遮光する遮光工程と、前記遮光部材によって前記露光部を遮光した状態で、前記レーザ光を検出部にて受光して、環境変動に応じて変動する前記レーザ光の光軸を検出する検出工程と、前記検出工程にて検出された前記レーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断する判断工程と、前記判断工程での判断結果に応じて前記レーザ光の光軸を調整し、前記光軸が許容範囲内に位置するレーザ光を露光光束として取得する調整工程と、前記調整工程が終了するまでに、前記遮光部材によって遮光された前記露光部に前記感光材料を配置する配置工程と、前記遮光部材による遮光を解除し、前記調整工程にて取得された前記露光光束を前記２光束に分岐して、前記露光部に配置された前記感光材料を露光する露光工程とを有している。
【００１２】
前記検出工程では、前記レーザ光源からの光路長の異なる位置に前記検出部を複数配置して、各検出部にて前記レーザ光を受光し、前記各検出部での検出結果に基づいて、前記レーザ光の光軸を検出することが望ましい。
【００１３】
前記複数の検出部は、前記レーザ光源と前記露光部とを結ぶ光路から分岐した位置にそれぞれ配置されていることが望ましい。
【００１４】
前記判断工程では、前記複数の検出部の各受光面上で前記レーザ光の光軸と交差する位置と、前記各受光面上の基準位置とに基づいて、前記レーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断してもよい。
【００１５】
前記調整工程では、前記判断工程にて、前記レーザ光の光軸が許容範囲内に位置していると判断された場合は、前記レーザ光をそのまま前記露光光束とする一方、許容範囲外に位置していると判断された場合は、許容範囲内に位置するように前記レーザ光の光軸を調整して前記露光光束を取得してもよい。
【００１６】
前記調整工程では、前記判断工程での判断結果に応じて、前記レーザ光の光路を折り曲げる少なくとも１つのミラーの角度を調整することにより、前記レーザ光の光軸を調整してもよい。
【００１７】
前記調整工程では、前記検出工程での検出結果に基づいて、前記ミラーの駆動量を算出し、算出した前記駆動量に基づいて前記ミラーの角度を調整してもよい。
【００１８】
前記ミラーは、遠隔操作によって駆動可能なミラー保持器で保持されており、前記調整工程では、前記ミラー保持器を駆動することにより、保持した前記ミラーの角度を調整してもよい。
【００１９】
前記遮光工程では、前記露光光束を前記２光束に分岐した後の各光路中に前記遮光部材をそれぞれ配置して、前記露光部を遮光することが望ましい。
【００２０】
前記検出部は、前記遮光部材よりも前記レーザ光の進行方向の上流側に位置していることが望ましい。
【００２１】
前記検出部は、前記露光光束を前記２光束に分岐するビームスプリッタよりも前記レーザ光の進行方向の上流側に位置する第１検出部と、前記２光束の少なくとも一方の光路に対応して配置され、前記光路中の前記遮光部材よりも上流側に位置する少なくとも１個の第２検出部とを含んでいてもよい。
【００２２】
前記レーザ光源は、異なる色のレーザ光を出射する複数の光源を含み、前記露光工程は、全ての色のレーザ光について、前記検出工程、前記判断工程、前記調整工程を終えた後に実行されてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
上記の製造方法によれば、露光部が遮光部材で遮光された状態で、レーザ光の光軸の検出（検出工程）、検出した光軸が許容範囲内であるか否かの判断（判断工程）、その判断結果に基づく光軸調整（調整工程）が順に行われる。また、調整工程の完了までに、遮光された露光部に感光材料が配置され、露光に備えられる。これにより、調整工程が完了してから直ちに露光を開始することが可能となり、調整工程の完了から露光開始までの期間を短くすることができる。その結果、光軸調整後の上記期間での環境変動によるレーザ光の光軸変動に起因する露光ムラを低減することができる。また、光軸の検出および調整と、露光部への感光材料の配置（露光の準備）とを並行して行うことができるため、光軸調整後に露光部を遮光して感光材料を配置する場合に比べて、ホログラム光学素子の作製に要するトータルの作業時間を短くすることができ、製造時の作業性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本発明の実施の一形態に係るヘッドマウントディスプレイの上面図である。
【図１Ｂ】上記ヘッドマウントディスプレイの正面図である。
【図１Ｃ】上記ヘッドマウントディスプレイの下面図である。
【図２】上記ヘッドマウントディスプレイの正面側からの斜視図である。
【図３】上記ヘッドマウントディスプレイに適用される映像表示装置の概略の構成を示す断面図である。
【図４】上記実施の一形態に係る製造光学系の前提となる構成を示す説明図である。
【図５】上記実施の一形態に係る製造光学系の概略の構成を示す説明図である。
【図６】上記製造光学系の制御系の構成を示すブロック図である。
【図７】上記映像表示装置に適用されるホログラム光学素子の製造における各工程の順序の一例を示す説明図である。
【図８】上記製造光学系の第１検出部の受光面上の各点を示す説明図である。
【図９】上記製造光学系の第２検出部の受光面上の各点を示す説明図である。
【図１０】上記製造光学系の他の構成を示す説明図である。
【図１１】上記製造光学系のさらに他の構成を示す説明図である。
【図１２】上記製造光学系のさらに他の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。なお、本明細書において、数値範囲をａ〜ｂと表記した場合、その数値範囲に下限ａおよび上限ｂの値は含まれるものとする。また、本発明は、以下の内容に限定されるものではない。
【００２６】
〔ヘッドマウントディスプレイについて〕
本実施形態の後述する製法によって製造されるホログラム光学素子は、例えば観察者に映像（虚像）を観察させるとともに、外界をシースルーで観察させるヘッドマウントディスプレイ（以下、ＨＭＤと略称する）に適用可能である。以下、このＨＭＤについてまず説明する。
【００２７】
図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃは、本実施形態のＨＭＤ１の上面図、正面図、下面図であり、図２は、ＨＭＤ１の正面側からの斜視図である。なお、図１Ａ等では、必要に応じて、直交する３軸ＸＹＺの各方向を示す。ＸＹＺの各方向は、観察者の眼幅方向（左右方向）、前後方向、上下方向にそれぞれ対応している。
【００２８】
ＨＭＤ１は、映像表示装置２と、フレーム３と、レンズ４と、鼻当て５と、位置調整機構６とを有している。
【００２９】
フレーム３は、眼鏡のフレームに相当するものであり、観察者の頭部に装着され、映像表示装置２を支持する。このフレーム３は、観察者の左右の側頭部に当接するテンプルを含んでいる。
【００３０】
レンズ４は、観察者の右眼および左眼の眼前に配置される右眼用レンズ４Ｒおよび左眼用レンズ４Ｌを含んでいる。右眼用レンズ４Ｒおよび左眼用レンズ４Ｌは、右連結部７Ｒおよび左連結部７Ｌを介して、位置調整機構６と連結されている。右眼用レンズ４Ｒおよび左眼用レンズ４Ｌは、視力矯正用のレンズであってもよいし、視力矯正を行わない単なるダミーレンズであってもよい。
【００３１】
鼻当て５は、観察者の鼻と当接する右鼻当て５Ｒおよび左鼻当て５Ｌを含んでいる。右鼻当て５Ｒおよび左鼻当て５Ｌは、右連結部８Ｒおよび左連結部８Ｌを介して、位置調整機構６と連結されている。
【００３２】
位置調整機構６は、フレーム３に対して鼻当て５を観察者の眼幅方向に垂直な上下方向に相対的に移動させることにより、フレーム３で支持された映像表示装置２の上下方向の位置を調整する機構である。なお、位置調整機構６を設けることなく、レンズ４および鼻当て５をフレーム３に直接固定した構成としてもよい。
【００３３】
図３は、映像表示装置２の概略の構成を示す断面図である。映像表示装置２は、観察者に虚像を観察させるためのユニットであり、画像を生成する画像生成部１０と、観察光学系２０とを有している。画像生成部１０は、筐体２ａ（図１Ａ等参照）内に、光源１１、一方向拡散板１２、集光レンズ１３および表示素子１４を有している。
【００３４】
光源１１は、表示素子１４を照明するものであり、例えば、光強度のピーク波長および光強度半値の波長幅で４６２±１２ｎｍ（Ｂ光）、５２５±１７ｎｍ（Ｇ光）、６３５±１１ｎｍ（Ｒ光）となる３つの波長帯域の光を発するＲＧＢ一体型のＬＥＤで構成されている。一方向拡散板１２は、入射光をＸ方向に拡散する一方、Ｘ方向と垂直な方向には拡散しない拡散板である。集光レンズ１３は、入射光をＹＺ平面内で集光する光学系である。表示素子１４は、光源１１からの出射光を画像データに応じて変調して画像を表示するものであり、光が透過する領域となる各画素をマトリクス状に有する透過型の液晶表示素子（ＬＣＤ）で構成されている。なお、表示素子１４は、反射型の表示素子であってもよい。光源１１および表示素子１４への電源供給や、表示素子１４への画像データの伝送は、図示しないケーブルを介して行われる。
【００３５】
観察光学系２０は、接眼プリズム２１と、偏向プリズム２２と、ホログラム光学素子２３とを有している。ホログラム光学素子２３は、接眼プリズム２１の面２１ｄに形成されている。
【００３６】
例えば、接眼プリズム２１に偏向プリズム２２を接合せずに観察光学系２０を構成した場合、外界からの光（外光）は、接眼プリズム２１の下端部の面２１ｄを透過するときに屈折するので、接眼プリズム２１を介して観察される外界像に歪みが生じる。しかし、接眼プリズム２１に相補的な面２３を有する偏向プリズム２２を接合させて一体的な略平行平板を形成することにより、外光が面２１ｄを透過するときの屈折を偏向プリズム２２でキャンセルすることができる。その結果、シースルーで観察される外界像に歪みが生じるのを防止することができる。
【００３７】
ホログラム光学素子２３は、表示素子１４から出射される映像光（３原色に対応した波長の光）を回折反射して光学瞳Ｐに導く体積位相型で反射型のホログラムであり、例えば、回折効率のピーク波長および回折効率半値の波長幅で４６５±５ｎｍ（Ｂ光）、５２１±５ｎｍ（Ｇ光）、６３４±５ｎｍ（Ｒ光）の３つの波長域の光を回折（反射）させるように作製されている。
【００３８】
反射型のホログラム光学素子は、高い波長選択性を有しており、上記波長域（露光波長近辺）の波長の光しか回折反射しないので、回折反射される波長以外の波長を含む外光はホログラム光学素子を透過することになり、高い外光透過率を実現することができる。
【００３９】
上記の構成において、光源１１から出射されたＲＧＢの各光は、一方向拡散板１２にてＸ方向にのみ拡散され、集光レンズ１３にて集光された後、表示素子１４に入射する。表示素子１４では、入射光が画像データに応じて変調され、映像光となって観察光学系２０に入射する。
【００４０】
観察光学系２０では、表示素子１４からの映像光が面２１ａを介して接眼プリズム２１の内部に入射する。そして、互いに対向する面２１ｂ・２１ｃで映像光が少なくとも１回全反射されて内部を導光され、面２１ｄのホログラム光学素子２３に入射してそこで回折反射された後、面２１ｂを介して光学瞳Ｐの方向に向かう。したがって、光学瞳Ｐの位置に観察者の瞳を合わせると、観察者は、表示素子１４に表示された画像の拡大虚像を前方に観察することができる。
【００４１】
一方、接眼プリズム２１、偏向プリズム２２およびホログラム光学素子２３は、外光をほとんど全て透過させるので、観察者は外界像をシースルーで観察することができる。したがって、表示素子１４に表示された映像の虚像は、外界像の一部に重なって観察されることになる。
【００４２】
以上で説明したＨＭＤ１は、映像表示装置２の観察光学系２０を、レンズ４と別体で構成しているが、レンズ４として用いることも可能である。つまり、観察光学系２０をレンズ４と一体化した構成とすることも可能である。また、上記したＨＭＤ１は、片眼で映像（虚像）を観察するタイプであるが、映像表示装置２を両眼の眼前に配置して、観察者に両眼で映像（虚像）を観察させることも可能である。
【００４３】
〔ホログラム光学素子の製造方法について〕
上述したホログラム光学素子２３は、後述する製造光学系１００（図５参照）を用いて作製することができる。以下での説明の理解をしやすくするため、その製造光学系１００について説明する前に、製造光学系１００の前提となる構成についてまず説明する。
【００４４】
（前提となる製造光学系について）
図４は、製造光学系１００の前提となる製造光学系１００ａの構成を示す説明図である。製造光学系１００ａは、レーザ光源３１と、光源用シャッター３２と、ビームステアラー３３と、ビームエキスパンダー３４と、ミラー３５と、ダイクロイックミラー３６・３７と、ミラー３８と、ビームスプリッタ３９と、ミラー４０・４１・４２・４３と、露光部６０とを備えている。露光部６０は、感光材料２３ａに照射する２光束を所定の波面に整形して、感光材料２３ａを露光するための光学系である。感光材料２３ａは、接眼プリズム２１（図３参照）または基板（図示せず）で支持された状態で、露光部６０に配置される。
【００４５】
ここで、レーザ光源３１、光源用シャッター３２、ビームステアラー３３およびビームエキスパンダー３４は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応してそれぞれ設けられている。これらについて特にＲＧＢで区別したい場合には、部材番号の後にＲＧＢの文字を併記するものとする。
【００４６】
上記の構成において、レーザ光源３１Ｂから出射されたＢのレーザ光は、露光量を調整するための光源用シャッター３２Ｂを透過した後、ビームステアラー３３Ｂを構成する２枚のミラー３３Ｂ1・３３Ｂ2で順に反射され、ビームエキスパンダー３４Ｂにて光束径が拡大され、その後、ミラー３５にて反射偏向されてダイクロイックミラー３６に入射する。
【００４７】
レーザ光源３１Ｇから出射されたＧのレーザ光は、露光量を調整するための光源用シャッター３２Ｇを透過した後、ビームステアラー３３Ｇを構成する２枚のミラー３３Ｇ1・３３Ｇ2で順に反射され、ビームエキスパンダー３４Ｇにて光束径が拡大され、その後、ダイクロイックミラー３６にてＢのレーザ光と色合成され、ダイクロイックミラー３７に入射する。
【００４８】
レーザ光源３１Ｒから出射されるＲのレーザ光は、露光量を調整するための光源用シャッター３２Ｒを透過した後、ビームステアラー３３Ｒを構成する２枚のミラー３３Ｒ1・３３Ｒ2で順に反射され、ビームエキスパンダー３４Ｒにて光束径が拡大され、その後、ダイクロイックミラー３７にてＢおよびＧのレーザ光と色合成され、ミラー３８に入射する。
【００４９】
ミラー３８に入射したＲＧＢのレーザ光は、そこで反射された後、ビームスプリッタ３９に入射し、２光束に分離される。ここで、上記２光束のうち、一方の光束を物体光とし、他方の光束を参照光とする。物体光側の光路では、ビームスプリッタ３９から出射されたＲＧＢのレーザ光は、ミラー４０・４１にて順に反射された後、露光部６０に入射する。一方、参照光側の光路では、ビームスプリッタ３９から出射されたＲＧＢのレーザ光は、ミラー４２・４３にて順に反射された後、露光部６０に入射する。露光部６０では、ＲＧＢについての２光束（物体光、参照光）が所定の波面に整形されて感光材料２３ａに照射される。これにより、２光束干渉による干渉縞が感光材料２３ａに形成され、ホログラム光学素子２３が作製される。
【００５０】
このように、レーザ光源３１から出射されるレーザ光を用いて、露光部６０に配置される感光材料２３ａを露光することにより、ホログラム光学素子２３が作製される。なお、感光材料２３ａとしては、銀塩材料、重クロム酸ゼラチン、フォトポリマーなどを用いることができるが、特に、ホログラム光学素子２３をドライプロセスで容易に製造可能なフォトポリマーを用いることが望ましい。
【００５１】
本実施形態では、レーザ光源３１は、異なる色（ＲＧＢ）のレーザ光を出射する複数の光源（レーザ光源３１Ｒ・３１Ｇ・３１Ｂ）を含んでいる。これにより、感光材料２３ａをＲＧＢの各光で露光して、使用時にＲＧＢの各光を回折反射させるカラーのホログラム光学素子２３を作製することができる。なお、レーザ光源３１は、単色光を出射する光源のみ（例えばレーザ光源３１Ｇのみ）で構成されていてもよい。この場合は、使用時に単色光（例えばＧ光）を回折反射させるモノクロのホログラム光学素子２３を作製することができる。
【００５２】
（製造光学系の詳細について）
次に、本実施形態の製造光学系１００の詳細について説明する。図５は、製造光学系１００の概略の構成を示す説明図である。製造光学系１００は、上記した製造光学系１００ａの構成に加えて、ビームスプリッタＢＳ１・ＢＳ２と、検出部Ｄと、露光部用シャッターＳＨとをさらに備えている。
【００５３】
露光部用シャッターＳＨは、露光部６０を遮光したり、その遮光を解除するための遮光部材であり、物体光側および参照光側の光路中にそれぞれ配置される露光部用シャッターＳＨ１・ＳＨ２を含む。すなわち、露光部用シャッターＳＨ１は、ミラー４１と露光部６０との間の光路中に配置されており、露光部用シャッターＳＨ２は、ミラー４３と露光部６０との間の光路中に配置されている。
【００５４】
ビームスプリッタＢＳ１は、ミラー３８とビームスプリッタ３９との間の光路中に配置されており、入射光を２光束に分離する。ビームスプリッタＢＳ２は、ミラー４１と露光部用シャッターＳＨ１との間の光路中に配置されており、入射光を２光束に分離する。
【００５５】
検出部Ｄは、レーザ光源３１から出射されたレーザ光を受光するセンサであり、例えば２次元のエリアセンサで構成されている。上記エリアセンサとしては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などの撮像素子を用いることができる。検出部Ｄにてレーザ光を受光することにより、受光面上でレーザ光の光軸と交差する位置を検出することができる。ここで、レーザ光の光軸とは、例えば、レーザ光の強度分布の中心（強度が最も高い位置）を通る光線が進行する光路を指すが、強度分布の中心からずれた位置を通る光線を、レーザ光の光軸としてもよい。例えば、レーザ光の進行方向に垂直な平面内で強度分布（光量分布）の等高線を描いたときに、ある等高線で囲まれた領域の中心（重心）を通る光線を、レーザ光の光軸としてもよい。このときの上記等高線としては、例えば最大強度の８０％の強度を表す線を考えることができるが、上記８０％は他の値であってもよい。つまり、レーザ光の光軸は、検出部Ｄの受光面上で、入射するレーザ光の位置を特定できるように定義されればよい。
【００５６】
なお、検出部Ｄとしてラインセンサを用い、このラインセンサを、２次元の平面内でセンサが延びる方向と直交する方向に走査することにより、上記平面におけるレーザ光の光軸と交差する位置（例えば強度分布の中心の位置）を検出するようにしてもよい。
【００５７】
検出部Ｄは、レーザ光源３１と露光部６０とを結ぶ光路から分岐した位置にそれぞれ配置される検出部Ｄ１・Ｄ２を含む。検出部Ｄ１は、ビームスプリッタＢＳ１で分離されたレーザ光を受光する位置に配置されている。また、検出部Ｄ２は、ビームスプリッタＢＳ２で分離されたレーザ光を受光する位置に配置されている。したがって、検出部Ｄ１・Ｄ２は、レーザ光源３１からの光路長の異なる位置にそれぞれ配置されることになる。また、検出部Ｄ１・Ｄ２は、露光部用シャッターＳＨ１よりもレーザ光の進行方向の上流側にそれぞれ位置している。
【００５８】
また、図６は、製造光学系１００の制御系の構成を示すブロック図である。製造光学系１００は、制御部７１と、記憶部７２と、演算部７３と、ミラー保持器７４と、操作部７５と、計時部７６とをさらに備えている。制御部７１は、製造光学系１００の各部を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置（ＣＰＵ；Central Processing Unit）で構成されている。例えば、上述したレーザ光源３１のＯＮ／ＯＦＦ（レーザ光の出射／停止）、光源用シャッター３２のＯＮ／ＯＦＦ（レーザ光の遮光／解除）、ビームエキスパンダー３４における光束径の拡大率の調整、露光部用シャッターＳＨのＯＮ／ＯＦＦ（露光部６０の遮光／解除）、記憶部７２に対する各種情報の記憶や読み出し、演算部７３での各種演算、ミラー保持器７４の駆動、計時部７６での計時は、それぞれ制御部７１によって制御される。
【００５９】
記憶部７２は、検出部Ｄでの検出結果（受光面上でレーザ光の光軸と交わる位置）および受光面上での光軸の基準位置（正規の位置）を記憶するメモリである。上記検出結果および上記基準位置は、検出部Ｄの受光面内での２次元の座標として与えることができるため、これらの位置を示す各座標が記憶部７２に記憶される。このような記憶部７２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やハードディスクで構成することが可能である。
【００６０】
演算部７３は、記憶部７２に記憶された情報に基づいて、光軸のズレ量などの各種演算を行うブロックである。このような演算部７３は、例えばＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などの特定の演算処理を行う回路で構成することが可能である。
【００６１】
ミラー保持器７４は、製造光学系１００に配置されるミラーを保持し、保持したミラーの角度を調整する機構である。このようなミラーの角度の調整により、上記ミラーで反射されるレーザ光の光軸（位置、向き）を調整することが可能となる。本実施形態では、ミラー保持器７４は、保持したミラーを、例えば互いに直交する２軸を回転軸として回転させることにより、上記ミラーの角度およびレーザ光の光軸を調整することが可能である。なお、１軸を回転軸とするミラーの回転と、上記ミラーの平行移動とを組み合わせて、上記ミラーの角度およびレーザ光の光軸を調整してもよい。
【００６２】
ミラー保持器７４は、製造光学系１００中の全てのミラー（例えばビームステアラー３３を構成する２枚のミラーおよびミラー４０〜４３）の個々に対応して複数設けられてもよいし、そのうちの１枚のミラー（例えばミラー３３Ｒ1）のみに対応して１個のみ設けられてもよい。つまり、ミラー保持器７４の全体の個数は、保持するミラーの数に応じて決まるが、少なくとも１個であればよい。ミラー保持器７４の駆動は、制御部７１の制御に基づいて行われてもよいし、操作部７５による遠隔操作によって行われてもよい。
【００６３】
操作部７５は、製造光学系１００の各部を手動でＯＮ／ＯＦＦしたり、ミラー保持器７４を遠隔操作するための入力部である。この操作部７５は、指示を入力するためのボタンを備えた操作ペンダントで構成されてもよいし、キーボードやマウスなどで構成されてもよい。計時部７６は、ＲＧＢのレーザ光の露光時間を計時するタイマーである。
【００６４】
（ホログラム光学素子の製造方法）
上述した製造光学系１００を用いてホログラム光学素子２３を製造する方法について、図７に基づいて説明する。図７は、ホログラム光学素子２３の製造における各工程の順序の一例を示す説明図である。
【００６５】
本実施形態の製造方法は、以下で示す遮光工程（Ｓ１）、検出工程（Ｓ２）、判断工程（Ｓ３）、調整工程（Ｓ４）、配置工程（Ｓ５）および露光工程（Ｓ６）を少なくとも有している。なお、図７では、Ｓ５の配置工程は、Ｓ２の検出工程と並行して行われているが、Ｓ１の遮光工程の後で、かつ、Ｓ５の調整工程の終了前であれば、どのタイミングで行われてもよい。例えば、Ｓ５の配置工程は、Ｓ２の検出工程からＳ４の調整工程にまたがって行われてもよい。以下、製造方法の詳細について説明する。
【００６６】
＜Ｒについての光軸の検出および調整＞
オペレーターは、操作ペンダントを操作して、製造光学系１００における光軸の自動調整を有効にする。これにより、製造光学系１００は、制御部７１による自動調整モードに移行する。すなわち、製造光学系１００の各部の動作は、制御部７１の制御に基づいて自動的に行われる。
【００６７】
《光源の遮光工程》
まず、光源用シャッター３２Ｒを閉じ、所定のタイミングでレーザ光源３１ＲをＯＮにする。光源用シャッター３２Ｒが閉じているため、レーザ光源３１Ｒからのレーザ光は、光源用シャッター３２Ｒによって遮光される。
【００６８】
《露光部の遮光工程；Ｓ１》
続いて、露光部用シャッターＳＨによって露光部６０を遮光する遮光工程が行われる。つまり、物体光および参照光の各光路中にそれぞれ配置される露光部用シャッターＳＨ１・ＳＨ２を閉じ、露光部６０を遮光する。このような露光部６０の遮光により、露光部６０に感光材料２３ａを配置することが可能となる。
【００６９】
《検出工程；Ｓ２》
次に、光源用シャッター３２Ｒを開き、露光部用シャッターＳＨによって露光部６０を遮光した状態で、レーザ光源３１Ｒからのレーザ光を検出部Ｄにて受光して、環境変動に応じて変動するレーザ光の光軸を検出する検出工程が行われる。
【００７０】
すなわち、光源用シャッター３２Ｒを開くと、レーザ光源３１Ｒからのレーザ光（Ｒ光）が、上述した経路でミラー３８に入射し、そこでビームスプリッタ３９の方向に反射される。ミラー３８からビームスプリッタ３９に向かうレーザ光は、ビームスプリッタＢＳ１によって２光束に分離され、一方の光束は検出部Ｄ１に入射し、他方の光束はビームスプリッタ３９に入射し、そこでさらに２光束に分離される。
【００７１】
検出部Ｄ１では、入射した光束（レーザ光）を受光することにより、図８に示すように、受光面ｒ１上でレーザ光の光軸と交わる位置Ａが検出され、これにより、レーザ光の光軸が検出される。上記の位置Ａは、例えば受光面ｒ１内で互いに垂直なｘ方向およびｙ方向の座標（ｘ１，ｙ１）で表される。この座標（ｘ１，ｙ１）は、記憶部７２に記憶される。なお、記憶部７２には、検出部Ｄ１の受光面ｒ１における光軸の基準位置Ｏ1を示す座標（ｘａ，ｙａ）が予め記憶されているものとする。なお、座標（ｘａ，ｙａ）は、同図では、原点の座標（０，０）と一致しているが、原点以外の点の座標であってもよい。
【００７２】
ビームスプリッタ３９にて分離された２光束のうち、一方の光束（物体光）は、ミラー４０・４１にて順に反射された後、ビームスプリッタＢＳ２に入射し、そこで２光束に分離される。そして、分離された一方の光束は、検出部Ｄ２に入射し、他方の光束は露光部６０に向かって進行する。しかし、露光部用シャッターＳＨ１が閉じているため、上記他方の光束は遮断され、露光部６０には照射されない。
【００７３】
検出部Ｄ２では、入射した光束（レーザ光）を受光することにより、図９に示すように、受光面ｒ２上でレーザ光の光軸と交わる位置Ｂが検出され、これにより、レーザ光の光軸が検出される。上記の位置Ｂは、例えば受光面ｒ２内で互いに垂直なｘ方向およびｙ方向の座標（ｘ２，ｙ２）で表される。この座標（ｘ２，ｙ２）は、記憶部７２に記憶される。なお、記憶部７２には、検出部Ｄ２の受光面ｒ２における光軸の基準位置Ｏ2を示す座標（ｘｂ，ｙｂ）が予め記憶されているものとする。なお、座標（ｘｂ，ｙｂ）は、同図では、原点の座標（０，０）と一致しているが、原点以外の点の座標であってもよい。
【００７４】
一方、ビームスプリッタ３９にて分離された他方の光束（参照光）は、ミラー４２・４３にて順に反射された後、露光部６０に向かう。しかし、露光部用シャッターＳＨ２が閉じているため、上記他方の光束は遮断され、露光部６０には照射されない。
【００７５】
《判断工程；Ｓ３》
次に、上記の検出工程にて検出されたレーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断する判断工程が行われる。つまり、判断工程では、検出部Ｄ１・Ｄ２の各受光面ｒ１・ｒ２上でレーザ光の光軸と交差する位置Ａ・Ｂと、各受光面ｒ１・ｒ２上の基準位置Ｏ1・Ｏ2とに基づいて、レーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かが、制御部７１によって判断される。なお、上記の許容範囲とは、レーザ光を用いて感光材料２３ａを適切に露光できる光軸の範囲、つまり、感光材料２３ａを露光してホログラム光学素子２３を作製したときに、ホログラム光学素子２３にて所望の光学特性またはそれと同等の光学特性が得られるような、露光時のレーザ光の光軸の範囲を指す。また、許容範囲内とは、許容範囲の最大（境界）を含む。
【００７６】
例えば、位置Ａと基準位置Ｏ1とのｘ座標の差、つまり、（ｘ１−ｘａ）および（ｘ２−ｘｂ）の両方の値が閾値以下であり、かつ、ｙ座標の差、つまり、（ｙ１−ｙａ）および（ｙ２−ｙｂ）の両方の値が閾値以下である場合、制御部７１は、レーザ光の光軸が許容範囲内に位置していると判断する。一方、（ｘ１−ｘａ）、（ｘ２−ｘｂ）、（ｙ１−ｙａ）および（ｙ２−ｙｂ）の少なくともいずれかの値が閾値を超える場合、制御部７１は、レーザ光の光軸が許容範囲外に位置していると判断する。
【００７７】
《調整工程；Ｓ４》
次に、上記の判断工程での判断結果に応じて、レーザ光の光軸を調整し、光軸が許容範囲内に位置するレーザ光を露光光束として取得する調整工程が行われる。より具体的には、判断工程にて、制御部７１が、レーザ光の光軸が許容範囲内に位置していると判断した場合、光軸調整は不要であるとして、ミラー駆動部７４を駆動する制御を行わない。この場合、上記のレーザ光がそのまま、感光材料２３ａを露光する露光光束となる。一方、判断工程にて、制御部７１が、レーザ光の光軸が許容範囲外に位置していると判断した場合、光軸調整が必要であるとして、ミラー駆動部７４を駆動して、許容範囲内に位置するようにレーザ光の光軸を調整する。この結果、光軸調整後のレーザ光が露光光束として取得される。
【００７８】
ここで、レーザ光の光軸調整は、例えばビームステアラー３３Ｒを構成する２枚のミラー３３Ｒ1・３３Ｒ2を保持する各ミラー保持器７４を駆動することによって行うことができる。つまり、各ミラー保持器７４を駆動することにより、ミラー３３Ｒ1・３３Ｒ2の角度が調整されるため、ミラー３３Ｒ1・３３Ｒ2で反射されるレーザ光の光軸を調整することができる。このとき、（ｘ１−ｘａ）、（ｘ２−ｘｂ）、（ｙ１−ｙａ）および（ｙ２−ｙｂ）の全ての値が閾値以下となるようなミラー３３Ｒ1・３３Ｒ2の駆動量（＝各ミラー保持器７４の駆動量）を演算部７３にて演算し、演算した駆動量に基づいて各ミラー保持器７４を駆動することにより、レーザ光の光軸が許容範囲内に位置するように、ミラー３３Ｒ1・３３Ｒ2の角度を調整することが可能となる。なお、ミラー３３Ｒ1・３３Ｒ2の一方のみをミラー保持器７４によって保持し、一方のミラーの角度のみを調整して、光軸調整を行ってもよい。
【００７９】
次に、検出部Ｄ１・Ｄ２でのレーザ光の光軸の検出を再度行い、必要であれば、上記と同様の手法によって光軸調整を再度行う。レーザ光の光軸は、時間経過とともに環境変動によって変動するため、光軸調整を複数回行うことにより、レーザ光の光軸を許容範囲内に確実に位置させることが可能となる。また、再度の光軸検出により、光軸調整の効果や有効性を確認することもできる。なお、光軸調整の回数は、少なくとも１回であればよく、上記した再度の光軸調整を省略することも可能である。
【００８０】
調整工程が終了すると、制御部７１は、光源用シャッター３２Ｒを閉じ、Ｒについての光軸調整を終了する。
【００８１】
＜ＧおよびＢについての光軸の検出および調整＞
残りのＧおよびＢについても、露光部６０を遮光した状態で、上記と同様にして、レーザ光の光軸の検出（検出工程）、検出した光軸が許容範囲内であるか否かの判断（判断工程）、その判断結果に基づく光軸調整（調整工程）を行う。これによって、ＧおよびＢについて、感光材料を露光するための露光光束が取得される。
【００８２】
なお、単色のレーザ光、つまり、ＲＧＢのいずれかのレーザ光を用いて感光材料２３ａを露光し、単色のホログラム光学素子２３を作製する場合は、用いる単色のレーザ光についてのみ、上記の各工程を行えばよい。
【００８３】
＜感光材料の配置＞
《配置工程；Ｓ５》
上記の調整工程が終了するまでに、露光部用シャッターＳＨによって遮光された露光部６０に感光材料２３ａを配置する配置工程が行われる。なお、ＲＧＢのレーザ光について、上述の検出工程、判断工程、調整工程を順に行う場合、最終の調整工程（例えばＲＧＢの順に光軸調整を行う場合はＢについての調整工程）が終了するまでに、露光部６０に感光材料２３ａを配置すればよい。図７では、（例えばＲの）レーザ光の光軸の検出工程と並行して、露光部６０に感光材料２３ａを配置する例を示している。
【００８４】
＜感光材料の露光＞
《露光工程；Ｓ６》
上記のようにしてＲＧＢの全てについて調整工程が終了し、ＲＧＢの全てについて感光材料２３ａを適切に露光する露光光束が取得されると、露光部用シャッターＳＨによる遮光を解除し、調整工程にて取得された露光光束（例えばＲＧＢのレーザ光）を、ビームスプリッタ３９にて２光束に分岐して、露光部６０に配置された感光材料２３ａを露光する露光工程が行われる。つまり、上記の露光工程は、全ての色のレーザ光について、検出工程、判断工程、調整工程を終えた後に実行される。
【００８５】
感光材料２３ａの露光は、以下のシーケンスで行われる。すなわち、オペレーターによる露光開始指示を操作ペンダントにて受け付けると、露光シーケンスが開始される。すると、制御部７１は、光源用シャッター３２Ｒ・３２Ｇ・３２Ｂを開き、同時に、予め設定されたＲＧＢの露光時間のカウントダウンを計時部７６に開始させる。光源用シャッター３２Ｒ・３２Ｇ・３２Ｂを開くと、ＲＧＢのレーザ光（調整工程で取得された露光光束）は、前述した経路を辿り、ビームスプリッタ３９にて２光束に分岐された後、感光材料２３ａに照射される。ＲＧＢのうち、計時部７６での露光時間のカウントダウンが終了した色については、対応する色の光源用シャッターを閉じる。ＲＧＢの全てについて露光時間のカウントダウンが終了し、全ての光源用シャッター３２Ｒ・３２Ｇ・３２Ｂを閉じると、露光シーケンスが終了となる。このようなＲＧＢの露光光束による感光材料２３ａの露光により、カラーのホログラム光学素子２３が作製される。なお、光軸調整が終わり次第露光開始できるように、予め露光開始指示を入力できる（予約できる）実施形態であってもよい。
【００８６】
（まとめ）
以上のように、本実施形態の製造方法によれば、露光部６０を露光部用シャッターＳＨで遮光した状態で、レーザ光の光軸の検出（検出工程；Ｓ２）、検出した光軸が許容範囲内であるか否かの判断（判断工程；Ｓ３）、その判断結果に基づく光軸調整（調整工程；Ｓ４）が順に行われる。また、感光材料２３ａは、調整工程が終了するまでに、露光部用シャッターＳＨで遮光された露光部６０に配置される。これにより、検出工程、判断工程、調整工程の少なくともいずれかの工程と、露光部６０に感光材料２３ａを配置する配置工程とが並行して行われることになる。したがって、光軸調整、露光部の遮光、感光材料の配置、感光材料の露光をこの順で行う場合に比べて、光軸調整完了から露光開始までの期間を短くすることができる。その結果、上記期間での環境変動によるレーザ光の光軸変動に起因する露光ムラを低減することができ、露光品質を向上させることができる。
【００８７】
また、光軸調整完了から露光開始までの期間を短くできるため、ホログラム光学素子２３の作製に要するトータルの作業時間を短くすることができる。これにより、製造時の作業性を向上させるとともに、装置の稼働率を向上させることができる。また、露光部６０が遮光された状態で、感光材料２３ａを露光部６０に配置したり、露光済みの感光材料２３ａ（ホログラム光学素子２３）と未露光の感光材料２３ａとを交換することができるため、オペレーターは、レーザー防護手段（例えば眼を保護する保護メガネ）を装着することなく、感光材料２３ａの配置作業や交換作業を安全に行うことができる。
【００８８】
また、Ｓ２の検出工程では、レーザ光源３１からの光路長の異なる位置に複数の検出部Ｄ１・Ｄ２を配置して、各検出部Ｄ１・Ｄ２にてレーザ光を受光し、各検出部Ｄ１・Ｄ２での検出結果に基づいて、レーザ光の光軸を検出している。このように複数の検出部Ｄ１・Ｄ２を用いてレーザ光の光軸を検出することにより、環境変動による光軸のシフト（平行移動）および角度変動を検出することができ、光軸の検出精度を上げることができる。
【００８９】
例えば、各検出部Ｄ１・Ｄ２で検出された光軸位置と基準位置の座標から、（ｘ１−ｘａ）＝（ｘ２−ｘｂ）であれば、レーザ光の光軸が、環境変動によって設計光軸からｘ方向に対応する方向にシフトしており、（ｙ１−ｙａ）＝（ｙ２−ｙｂ）であれば、レーザ光の光軸が、環境変動によって設計光軸からｙ方向に対応する方向にシフトしていることを検出できる。また、（ｘ１−ｘａ）≠（ｘ２−ｘｂ）、または（ｙ１−ｙａ）≠（ｙ２−ｙｂ）であれば、レーザ光の光軸が、ｘ方向またはｙ方向と対応する方向おいて、環境変動によって設計光軸に対して傾いていることを検出できる。このように、光軸のシフトおよび角度変動を検出できるため、光軸の検出精度が向上する。これにより、検出した光軸が許容範囲内に位置しているか否かの判断を精度よく行うことができ、さらに、その判断結果に基づく光軸調整を精度よく行うことができる。
【００９０】
また、複数の検出部Ｄ１・Ｄ２は、レーザ光源３１と露光部６０とを結ぶ光路から分岐した位置にそれぞれ配置されている。これにより、各検出部Ｄ１・Ｄ２を常設できる。また、各検出部Ｄ１・Ｄ２を光路中に出し入れして、レーザ光の光軸を検出することも可能であるが、その場合は、各検出部Ｄ１・Ｄ２を光路中に出し入れするための駆動機構が必要となる。上記光路から分岐して各検出部Ｄ１・Ｄ２を配置することにより、そのような駆動機構は当然不要となり、製造光学系１００の構成の簡素化が図れる。
【００９１】
また、Ｓ３の判断工程では、制御部７１により、検出部Ｄ１・Ｄ２の各受光面ｒ１・ｒ２上でレーザ光の光軸と交差する位置Ａ・Ｂと、各受光面ｒ１・ｒ２上の基準位置Ｏ1・Ｏ2とに基づいて、レーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断している。このように複数の検出部Ｄ１・Ｄ２での検出結果をもとに、光軸の位置が許容範囲内であるか否かを判断することにより、その判断の精度を上げることができる。
【００９２】
また、Ｓ４の調整工程では、Ｓ３の判断工程にて、レーザ光の光軸が許容範囲内に位置していると判断された場合は、レーザ光をそのまま露光光束とする一方、許容範囲外に位置していると判断された場合は、許容範囲内に位置するようにレーザ光の光軸を調整して露光光束を取得している。これにより、最終的に、光軸の位置が許容範囲内にあるレーザ光を露光光束として取得して、感光材料２３ａを露光することが可能となる。
【００９３】
また、Ｓ４の調整工程では、Ｓ３の判断工程での判断結果に応じて、レーザ光の光路を折り曲げる少なくとも１つのミラー（例えばミラー３３Ｒ1）の角度を調整することにより、レーザ光の光軸を調整している。これにより、環境変動によってレーザ光の光軸が変動しても、上記ミラーよりもレーザ光の進行方向の下流側において、光軸の位置が許容範囲内にあるレーザ光（露光光束）を取得することができる。また、上記ミラーにおいても環境変動の影響を受けるが、ミラー自体を角度調整してレーザ光の光軸を調整することにより、ミラーの環境変動の影響を加味した光軸調整が可能となり、光軸調整の精度を向上させることができる。
【００９４】
また、Ｓ４の調整工程では、Ｓ２の検出工程での検出結果に基づいて、演算部７３により、上記ミラーの駆動量を算出し、算出した駆動量に基づいて、（制御部７１がミラー駆動部７４を駆動して）上記ミラーの角度を調整している。このようなミラーの角度調整により、上記ミラーによって反射されるレーザ光の光軸を、許容範囲内に確実に位置させることができる。
【００９５】
また、上記ミラーは、遠隔操作によって駆動可能なミラー保持器７４で保持されており、Ｓ４の調整工程では、ミラー保持器７４を駆動することにより、保持した上記ミラーの角度を調整している。ミラー保持器７４を用いることにより、ミラー保持器７４の遠隔操作によって上記ミラーの角度を調整することが可能となる。
【００９６】
また、Ｓ１の遮光工程では、露光光束をビームスプリッタ３９にて２光束（物体光、参照光）に分岐した後の各光路中に、遮光部材としての露光部用シャッターＳＨ１・ＳＨ２をそれぞれ配置して、露光部６０を遮光している。例えば光源用シャッター３２によってレーザ光が遮光されていても、その漏れ光が露光部６０に届くことがある。上記のように、２光束の各光路中に露光部用シャッターＳＨ１・ＳＨ２を配置して、露光部６０を遮光することにより、露光部６０への上記漏れ光の入射を確実に回避することができる。その結果、上記漏れ光によって、露光済みの感光材料２３ａが過剰に露光されたり、未露光の感光材料２３ａが不用意に露光されるのを確実に回避することができる。
【００９７】
また、検出部Ｄは、露光部用シャッターＳＨよりもレーザ光の進行方向の上流側に位置している。これにより、露光部用シャッターＳＨが、検出部Ｄでのレーザ光の受光を妨げることがなく、露光部６０を遮光することができる。
【００９８】
また、レーザ光源３１は、異なる色（例えばＲＧＢ）のレーザ光を出射する複数の光源（レーザ光源３１Ｒ・３１Ｇ・３１Ｂ）を含み、Ｓ６の露光工程は、全ての色のレーザ光について、上記検出工程、上記判断工程、上記調整工程を終えた後に実行されている。これにより、各色について光軸が許容範囲内に位置する露光光束を用いて感光材料２３ａを適切に露光し、各色について所望の光学特性（回折特性）を持つカラーのホログラム光学素子２３を作製することができる。
【００９９】
（製造光学系の他の構成）
＜他の構成１＞
図１０は、製造光学系１００の他の構成を示す説明図である。製造光学系１００において、物体光側の光路中にビームスプリッタＢＳ２を配置する代わりに、参照光側の光路中にビームスプリッタＢＳ３を配置してもよい。そして、ビームスプリッタＢＳ２で分岐される２光束の一方を受光する検出部Ｄ２の代わりに、ビームスプリッタＢＳ３で分岐される２光束の一方を受光する検出部Ｄ３を配置してもよい。この構成では、レーザ光源３１からの光路長の異なる位置に、複数の検出部Ｄ１・Ｄ３が配置されていることになる。なお、検出部Ｄ３は、レーザ光を受光する検出部Ｄに含まれる。
【０１００】
上記構成の製造光学系１００において、露光部用シャッターＳＨ１・ＳＨ２によって露光部６０を遮光し（遮光工程）、光源用シャッター３２を開くと、ビームスプリッタ３９にて分離された２光束のうち、一方の光束（物体光）は、ミラー４０・４１にて順に反射された後、露光部６０に向かう。しかし、露光部用シャッターＳＨ１が閉じているため、上記一方の光束は遮断され、露光部６０には照射されない。
【０１０１】
一方、ビームスプリッタ３９にて分離された他方の光束（参照光）は、ミラー４２・４３にて順に反射された後、ビームスプリッタＢＳ３に入射し、そこで２光束に分離される。そして、分離された一方の光束は、検出部Ｄ３に入射し、他方の光束は露光部６０に向かって進行する。しかし、露光部用シャッターＳＨ２が閉じているため、上記他方の光束は遮断され、露光部６０には照射されない。検出部Ｄ３では、入射した光束（レーザ光）を受光することにより、受光面上でレーザ光の光軸と交わる位置が検出される。これにより、レーザ光の光軸が検出される（検出工程）。したがって、それ以降は、上記と同様の判断工程および調整工程を実行することにより、感光材料２３ａを適切に露光する露光光束（必要に応じて光軸が調整された露光光束）を取得することができる。
【０１０２】
＜他の構成２＞
図１１は、製造光学系１００のさらに他の構成を示す説明図である。製造光学系１００は、図５および図１０を組み合わせた構成であってもよい。つまり、物体光側の光路中にビームスプリッタＢＳ２を配置するとともに、参照光側の光路中にビームスプリッタＢＳ３を配置してもよい。そして、ビームスプリッタＢＳ２で分岐される２光束の一方を受光する検出部Ｄ２と、ビームスプリッタＢＳ３で分岐される２光束の一方を受光する検出部Ｄ３とを配置してもよい。
【０１０３】
この構成では、検出部Ｄ１・Ｄ２でのレーザ光の受光により検出された光軸と、検出部Ｄ１・Ｄ３でのレーザ光の受光により検出された光軸とのいずれか一方または両方に基づいて、レーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断することができる。したがって、例えば、検出部Ｄ２・Ｄ３のうちの一方（例えば検出部Ｄ２）が何らかの原因によって破損し、光軸の検出ができなくなった場合でも、他方の検出部（例えば検出部Ｄ３）と、検出部Ｄ１とでレーザ光を受光し、光軸を検出して、その光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断できる。また、例えば、検出部Ｄ１・Ｄ２でのレーザ光の受光により検出された光軸は許容範囲内に位置しており、検出部Ｄ１・Ｄ３でのレーザ光の受光により検出された光軸は許容範囲外に位置していると判断された場合には、後者の判断に基づいて光軸調整を行うようにすることで、光軸調整の精度を上げることができる。
【０１０４】
＜他の構成３＞
図１２は、製造光学系１００のさらに他の構成を示す説明図である。製造光学系１００は、図１１の構成に加えて、ビームスプリッタＢＳ４・ＢＳ５と、検出部Ｄ４・Ｄ５とをさらに備えた構成であってもよい。ビームスプリッタＢＳ４は、物体光側の光路中において、ビームスプリッタＢＳ２と露光部用シャッターＳＨ１との間に配置されている。ビームスプリッタＢＳ５は、参照光側の光路中において、ビームスプリッタＢＳ３と露光部用シャッターＳＨ２との間に配置されている。また、検出部Ｄ４は、ビームスプリッタＢＳ４で分離されたレーザ光を受光する位置に配置されており、検出部Ｄ５は、ビームスプリッタＢＳ５で分離されたレーザ光を受光する位置に配置されている。なお、検出部Ｄ４・Ｄ５は、レーザ光を受光する検出部Ｄに含まれる。
【０１０５】
この構成では、ビームスプリッタ３９で分岐された物体光または参照光が進行する光学系の光軸を調整して、設計光軸に近づける、または一致させることが可能となる。つまり、ビームスプリッタ３９以降の光学系の光軸の設計光軸からのズレを補正することが可能となる。以下、上記光軸の調整の手法について説明する。なお、光軸調整の手法は、物体光側の光路および参照光側の光路で同じであるため、ここでは例として、物体光側の光路における光軸調整の手法について説明する。また、以下では、光軸調整に使用するレーザ光として、ＲＧＢのレーザ光のうち、ＲＧＢの波長のセンターに位置するＧのレーザ光を用いる場合について説明するが、ＲやＢのレーザ光を用いて同様の光軸調整を行うことも可能である。
【０１０６】
オペレーターは、操作ペンダントを操作して、製造光学系１００の物体光側光路における光軸の自動調整を有効にする。これにより、製造光学系１００は、制御部７１による物体光側光路の自動調整モードに移行する。すなわち、製造光学系１００の各部の動作は、制御部７１の制御に基づいて自動的に行われる。
【０１０７】
まず、光源用シャッター３２Ｇを閉じ、所定のタイミングでレーザ光源３１ＧをＯＮにする。光源用シャッター３２Ｇが閉じているため、レーザ光源３１Ｇからのレーザ光は、光源用シャッター３２Ｇによって遮光される。
【０１０８】
続いて、物体光および参照光の各光路中にそれぞれ配置される露光部用シャッターＳＨ１・ＳＨ２を閉じ、露光部６０を遮光する。
【０１０９】
次に、光源用シャッター３２Ｇを開く。すると、レーザ光源３１Ｇから出射されたＧのレーザ光は、光源用シャッター３２Ｇを透過した後、ミラー３３Ｇ1・３３Ｇ2で順に反射され、ビームエキスパンダー３４Ｇを介してダイクロイックミラー３６に入射する。ダイクロイックミラー３６に入射したレーザ光は、そこで反射され、ダイクロイックミラー３７を透過し、ミラー３８にて反射されて、ビームスプリッタ３９に向かう。上記レーザ光の一部は、ビームスプリッタ３９に入射する前に、ビームスプリッタＢＳ１で検出部Ｄ１の方向に反射され、残りの光はビームスプリッタＢＳ１を透過して、ビームスプリッタ３９に入射する。
【０１１０】
ビームスプリッタ３９に入射したレーザ光は、そこで物体光および参照光の２光束に分離される。そのうち、物体光は、ミラー４０・４１で順に反射された後、ビームスプリッタＢＳ２に入射し、そこで２光束に分離される。分離された一方の光束は、検出部Ｄ２に入射する。検出部Ｄ２では、入射した光束（レーザ光）を受光することにより、受光面上でレーザ光の光軸と交わる位置が検出され、これにより、レーザ光の光軸が検出される。なお、検出部Ｄ２の受光面での上記位置の座標は、記憶部７２に記憶される。
【０１１１】
一方、ビームスプリッタＢＳ２にて分離された他方の光束は、ビームスプリッタＢＳ４に入射し、そこでさらに２光束に分離される。分離された一方の光束は、検出部Ｄ４に入射する。検出部Ｄ４では、入射した光束（レーザ光）を受光することにより、受光面上でレーザ光の光軸と交わる位置が検出され、これにより、レーザ光の光軸が検出される。なお、検出部Ｄ４の受光面での上記位置の座標は、記憶部７２に記憶される。また、ビームスプリッタＢＳ４で分離された他方の光束は、露光部６０に向かうが、露光部用シャッターＳＨ１が閉じているため、露光部６０には照射されない。
【０１１２】
次に、制御部７１は、検出されたレーザ光の光軸が許容範囲内に位置しているか否かを判断する。この判断の手法は、上述したＳ３の判断工程と同様である。制御部７１は、レーザ光の光軸が許容範囲内に位置していると判断した場合、光軸調整は不要であるとして、ミラー駆動部７４を駆動する制御を行わない。一方、制御部７１は、レーザ光の光軸が許容範囲外に位置していると判断した場合、光軸調整が必要であるとして、ミラー駆動部７４を駆動して、許容範囲内に位置するようにレーザ光の光軸を調整する。
【０１１３】
ここで、上記の光軸の調整は、ミラー４０・４１を保持する各ミラー保持器７４を駆動することによって行われる。つまり、各ミラー保持器７４を駆動することにより、ミラー４０・４１の角度が調整されるため、ミラー４０・４１で反射されるレーザ光の光軸を調整することができる。なお、ミラー４０・４１の駆動量の演算については、上述したＳ４の調整工程と同様である。
【０１１４】
次に、検出部Ｄ２・Ｄ４でレーザ光を受光して、光軸の検出を再度行い、必要であれば、上記と同様の手法によって光軸調整を再度行う。なお、このような再度の光軸の検出および調整を省略することも可能である。
【０１１５】
上記の光軸調整によって、光軸が許容範囲内に位置すると、制御部７１は、光源用シャッター３２Ｇを閉じ、物体光側の光路についての光軸調整を終了する。
【０１１６】
以上のように、物体光側の光路に対応して複数の検出部Ｄ２・Ｄ４を配置する、つまり、上記光路中の露光部用シャッターＳＨ１よりも上流側に、複数の検出部Ｄ２・Ｄ４を配置することにより、これらの検出部Ｄ２・Ｄ４での検出結果に基づいて、ミラー４０・４１の角度を調整して、物体光側の光路（光学系）の光軸を調整することができる。同様に、参照光側の光路に対応して複数の検出部Ｄ３・Ｄ５を配置する、つまり、上記光路中の露光部用シャッターＳＨ２よりも上流側に、複数の検出部Ｄ３・Ｄ５を配置することにより、これらの検出部Ｄ３・Ｄ５での検出結果に基づいて、ミラー４２・４３の角度を調整して、参照光側の光路（光学系）の光軸を調整することができる。なお、物体光側および参照光側の各光路のいずれか一方に対応して複数の検出部Ｄを配置して、いずれか一方の光路のみ、光学系の光軸調整を行う構成としてもよい。
【０１１７】
図５、図１０〜図１２で示した製造光学系１００において、上記した検出部Ｄ１を第１の検出部とし、検出部Ｄ２〜Ｄ５をそれぞれ第２の検出部とすると、検出部Ｄは、以下のように表現することができる。すなわち、検出部Ｄは、露光光束を２光束に分岐するビームスプリッタ３９よりもレーザ光の進行方向の上流側に位置する第１検出部と、上記２光束の少なくとも一方の光路に対応して配置され、上記光路中の露光部用シャッターＳＨよりも上流側に位置する少なくとも１個の第２検出部とを含む。このような構成により、環境変動に応じて変動するレーザ光の光軸の調整を行うことができる。さらに、第２の検出部を上記２光束の各光路に対応して複数配置すれば、上記各光路を構成する光学系の光軸調整を行うこともできる。
【０１１８】
なお、図１２の構成において、ビームスプリッタＢＳ１および検出部Ｄ１の配置を省略した構成としてもよい。例えば、ビームスプリッタ３９からの光路長が同じになるように、物体光側の光路および参照光側の光路に対応して、検出部Ｄ２および検出部Ｄ３をそれぞれ配置し、かつ、ビームスプリッタ３９からの光路長が同じになるように、物体光側の光路および参照光側の光路に対応して、検出部Ｄ４および検出部Ｄ５をそれぞれ配置する構成としてもよい。ただし、検出部Ｄ４および検出部Ｄ５は、検出部Ｄ２および検出部Ｄ３よりも、光路下流側（露光部６０側）にそれぞれ位置するものとする。
【０１１９】
この構成では、例えば検出部Ｄ２・Ｄ４での検出結果に基づいて、物体光側の光路の光軸調整を行うことができ、検出部Ｄ３・Ｄ５での検出結果に基づいて、参照光側の光路の光軸調整を行うことができる。また、検出部Ｄ２で検出された光軸の位置（受光面との交点）の基準位置からのズレ量（ｘ方向、ｙ方向の両方向のズレ量）と、検出部Ｄ３で検出された光軸の位置（受光面との交点）の基準位置からのズレ量（ｘ方向、ｙ方向の両方向のズレ量）とが同じであれば、その位置ズレは、環境変動によるレーザ光の光軸の変動によるものと考えることができる。この場合は、ビームステアラー３３を構成する２枚のミラーを駆動して、上記レーザ光の光軸を調整することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１２０】
本発明は、例えば映像表示装置に用いられるホログラム光学素子の製造に利用可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
２３      ホログラム光学素子
２３ａ    感光材料
３１、３１Ｒ，３１Ｇ、３１Ｂ      レーザ光源
３３Ｒ1、３３Ｒ2      ミラー
３９      ビームスプリッタ
４０      ミラー
４１      ミラー
４２      ミラー
４３      ミラー
６０      露光部
７４      ミラー保持器
Ｄ        検出部
Ｄ１      検出部（第１検出部）
Ｄ２、Ｄ３，Ｄ４、Ｄ５      検出部（第２検出部）
ＳＨ、ＳＨ１、ＳＨ２      露光部用シャッター（遮光部材）
ｒ１、ｒ２      受光面
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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【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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