ホログラム光学素子およびその製造方法
【課題】感光性記録層を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性が得られるホログラム光学素子およびその製造方法、を提供する。
【解決手段】ホログラム光学素子１０は、透光性を有する基板１１０と、基板１１０上に設けられ、干渉縞が形成される感光性記録層１２０と、感光性記録層１２０に対して基板１１０の反対側に設けられ、透光性を有する基板１４０と、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する密着層１３０とを備える。密着層１３０の屈折率と、感光性記録層１２０の屈折率とは略同じである。
【解決手段】ホログラム光学素子１０は、透光性を有する基板１１０と、基板１１０上に設けられ、干渉縞が形成される感光性記録層１２０と、感光性記録層１２０に対して基板１１０の反対側に設けられ、透光性を有する基板１４０と、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する密着層１３０とを備える。密着層１３０の屈折率と、感光性記録層１２０の屈折率とは略同じである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ホログラム光学素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のホログラム光学素子に関して、たとえば、特開平８−２１１８２２号公報には、干渉縞記録時におけるホログラム感光材料の変形を防止し、回折効率が高く、かつホログラムの製造を容易にすることを目的としたホログラム感光材料が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたホログラム感光材料においては、基板フィルムの表側面に、ホログラムを形成するための感光層が形成されている。基板フィルムの裏側面には、ホログラム感光材料の湾曲を防止できる程度に感光層と等しい収縮率と膨張率とを有する湾曲防止層が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１１８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ホログラム光学素子は、高密度記録素子としてだけでなく、３次元ディスプレイもしくは光変調素子としての利用が考えられており、盛んにその研究が行なわれている。
【０００５】
図３３から図３６は、ホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。ホログラム光学素子の製造方法について簡単に説明すると、まず、基板５６０上に感光性材料を塗布し、これを乾燥させることにより感光性記録層５２０を得る（図３３）。乾燥工程の後、別の基板５１０を、感光性記録層５２０が基板５１０と基板５６０との間で挟まれるように配置する（図３４）。
【０００６】
基板５１０および基板５６０は、記録用の可干渉光５７０が透過可能なように透明でなければならない。可干渉光５７０を用い、感光性記録層５２０に対して二光束干渉露光を実施する。この露光工程により、感光性記録層５２０の露光領域５２１に干渉縞を形成する（図３５）。可干渉性を有しないポストキュア光５７１を用い、露光領域５２１以外の部分に対して露光することでポストキュアを行なう。（図３６）。ポストキュア光５７１としては、たとえば、ランプ光もしくはＬＥＤ（Light Emitting Diode）光が利用される。以上の工程により、ホログラム光学素子が完成する。
【０００７】
しかしながら、上記のホログラム光学素子の製造方法においては、基板５６０上に塗布した感光性材料を乾燥させる際に、感光性材料が熱や力などによって収縮する。この収縮の影響が大きい場合、収縮に伴う感光性材料の変形が、ホログラム光学素子の性能にまで影響することになる。
【０００８】
すなわち、図３３および図３４中に示すように、基板５６０上に塗布した感光性材料を乾燥させる際、溶媒の蒸発および重合の進行によって、感光性記録層５２０の面内には圧縮応力５８０が残存する。図３５中に示すように、この状態で感光性記録層５２０に対して露光工程を実施すると、露光領域５２１においてのみ圧縮応力５８０が解放される。その結果、露光領域５２１が周囲の露光されていない部分から圧縮されることにより、感光性記録層５２０が変形する。この場合、ホログラム光学素子の回折効率が低下したり、回折光や透過光の波面が歪んだりする懸念が生じるため、ホログラム光学素子の性能上好ましくない。また、湾曲した感光性記録層５２０によって，ホログラム光学素子の取り扱いに支障を来す場合がある。
【０００９】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、感光性記録層を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性が得られるホログラム光学素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に従ったホログラム光学素子は、透光性を有する第１基板と、第１基板上に設けられ、干渉縞が形成される感光性記録層と、感光性記録層に対して第１基板の反対側に設けられ、透光性を有する第２基板と、感光性記録層と第２基板との間に設けられ、透光性を有する緩衝層とを備える。緩衝層の屈折率と、感光性記録層の屈折率とは略同じである。
【００１１】
このように構成されたホログラム光学素子によれば、ホログラム光学素子の製造時、緩衝層に、感光性記録層と第２基板との間に隙間を設けることなく両者を密着させる機能を持たせたり、感光性記録層に発生する内部応力を吸収する機能を持たせたりすることができる。この際、緩衝層の屈折率と感光性記録層の屈折率とが略同じであるため、緩衝層と感光性記録層との境界で光が反射することを抑制できる。結果、感光性記録層を形成するための感光性材料の乾燥に伴って生じる弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【００１２】
また好ましくは、ホログラム光学素子は、第１基板上に設けられ、第１基板と感光性記録層との間に配置され、干渉縞が形成される別の感光性記録層と、別の感光性記録層と感光性記録層との間に設けられ、透光性を有する別の緩衝層とをさらに備える。別の緩衝層の屈折率と、別の感光性記録層の屈折率とは、緩衝層および感光性記録層の屈折率と略同じである。
【００１３】
このように構成されたホログラム光学素子によれば、上記効果を奏しつつ、単一のホログラム光学素子に、波長の異なる光による複数の干渉縞を形成することが可能となる。
【００１４】
また好ましくは、第１基板および第２基板は、感光性記録層よりも高いガスバリア性を有する。このように構成されたホログラム光学素子によれば、基板を透過した酸素に起因して、感光性記録層の露光時に干渉縞の形成が阻害されたり、基板を透過した水分に起因して、感光性記録層が劣化したりすることを抑制できる。
【００１５】
また好ましくは、第１基板および第２基板は、感光性記録層よりも高い硬度を有する。このように構成されたホログラム光学素子によれば、ホログラム光学素子の機械的強度を確保することにより、耐衝撃性や耐擦傷性を高めることができる。
【００１６】
この発明に従ったホログラム光学素子の製造方法は、仮基板上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層を形成する工程と、第１基板を、仮基板と第１基板との間に感光性記録層が配置されるように設ける工程と、可干渉光の照射によって、感光性記録層に干渉縞を形成する工程と、感光性記録層に干渉縞を形成する工程の後、感光性記録層から仮基板を剥離する工程と、透光性を有する緩衝層および第２基板を準備し、仮基板が剥離された感光性記録層の表面上に、緩衝層を介して第２基板を重ね合わせる工程とを備える。仮基板の熱膨張係数と、感光性材料の熱膨張係数とは略同じである。
【００１７】
このように構成されたホログラム光学素子の製造方法によれば、仮基板の熱膨張係数と、感光性材料の熱膨張係数とが略同じであるため、仮基板上に塗布した感光性材料を乾燥させる際に、感光性材料の温度変化に伴う変形に追随させて仮基板を変形させることができる。これにより、感光性記録層に内部応力が発生することを抑制できる。
【００１８】
また、仮基板が剥離された感光性記録層の表面上に、緩衝層を介して第２基板を積層することにより、感光性記録層と第２基板との間に隙間を設けることなく、感光性記録層に対して第２基板を重ね合わせることができる。この際、緩衝層を介して第２基板を重ね合わせる工程を、感光性記録層に干渉縞を形成する工程の後に実施するため、可干渉光の照射によって変形した感光性記録層の形状に追随させて緩衝層を設けることができる。
【００１９】
したがって、感光性記録層を形成するための感光性材料の乾燥に伴って生じる弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上に説明したように、この発明に従えば、感光性記録層を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性が得られるホログラム光学素子およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第５工程を示す断面図である。
【図７】基板材料の種類と、回折効率およびビームパターンの測定結果とを示す表である。
【図８】比較例１において、露光領域の様子を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第５工程を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第６工程を示す断面図である。
【図１８】図１１中のホログラム光学素子の変形例を示す断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第１工程を示す断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第２工程を示す断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第３工程を示す断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第４工程を示す断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第５工程を示す断面図である。
【図２４】この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図２６】この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図２７】この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図２８】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子を示す断面図である。
【図２９】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図３０】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図３１】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図３２】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図３３】ホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図３４】ホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図３５】ホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図３６】ホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子を示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態におけるホログラム光学素子１０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、密着層１３０と、スペーサ１５１とを有する。
【００２４】
基板１１０および基板１４０は、互いに間隔を設けて配置されている。基板１１０および基板１４０は、それぞれ、各基板が有する複数の側面のうち最も大きい面積を有する側面として、主表面１１０ａおよび主表面１４０ａを有する。基板１１０および基板１４０は、主表面１１０ａと主表面１４０ａとが向かい合わせとなるように配置されている。
【００２５】
感光性記録層１２０は、基板１１０上に設けられている。感光性記録層１２０は、基板１１０の主表面１１０ａに設けられている。感光性記録層１２０は、基板１１０と基板１４０との間に配置されている。
【００２６】
感光性記録層１２０に対する記録光（信号光・参照光）の照射によって、感光性記録層１２０の露光領域１２１には干渉縞が形成されている。再生時には、露光領域１２１に再生光を照射し、干渉縞で回折された光のパターンを読み取ることによって感光性記録層１２０に記録されたデータを再生する。
【００２７】
密着層１３０は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に配置されている。密着層１３０は、基板１４０の主表面１４０ａに設けられている。密着層１３０は、感光性記録層１２０に接触して設けられている。感光性記録層１２０および密着層１３０は、基板１１０と基板１４０との間に挟持されている。
【００２８】
スペーサ１５１は、基板１１０と基板１４０との間に挟持されている。スペーサ１５１は、基板１１０の主表面１１０ａおよび基板１４０の主表面１４０ａに接触して設けられている。スペーサ１５１は、基板１１０と基板１４０との間の距離を一定に保持するように設けられている。なお、スペーサ１５１はホログラム光学素子１０の必須の構成ではない。
【００２９】
感光性記録層１２０は、感光性材料から形成されている。すなわち、感光性記録層１２０は、光の作用によって物理的もしくは化学的な変化を生ずる樹脂から形成されている。一例を挙げれば、感光性記録層１２０は、アクリルまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの基剤に、重合開始剤および増感剤などの添加剤を加えた感光性樹脂から形成されている。
【００３０】
密着層１３０は、樹脂材料から形成されている。密着層１３０は、感光性記録層１２０に対する記録光および再生光が密着層１３０を透過可能なように、透光性を有する。密着層１３０は、可干渉光が照射された場合にも干渉縞が形成されない特性を備える樹脂から形成されている。
【００３１】
本実施の形態におけるホログラム光学素子１０においては、感光性記録層１２０の屈折率と密着層１３０の屈折率とが略同じである。そのような一例としては、感光性記録層１２０が、基剤としてのアクリルに各種の添加剤を加えた感光性樹脂から形成される場合に、密着層１３０は、感光性記録層１２０を形成する感光性樹脂の基剤と同じアクリルから形成される。また、別の例としては、密着層１３０を形成する樹脂材料に屈折率を調整するための添加剤を加えることによって、感光性記録層１２０の屈折率と密着層１３０の屈折率とが同じに調整される。
【００３２】
基板１１０および基板１４０は、ガラスなどの無機材料から形成されている。基板１１０および基板１４０は、感光性記録層１２０に対する記録光および再生光が各基板を透過可能なように、透光性を有する。
【００３３】
続いて、図１中のホログラム光学素子１０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の工程について説明する。図２から図６は、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【００３４】
図２を参照して、まず、基板１６０を準備する。本実施の形態では、基板１６０は、感光性記録層１２０を得るための感光性材料の乾燥工程時に、その感光性材料を支持するための仮基板として用いられている。基板１６０は、樹脂材料から形成されている。基板１６０は、樹脂フィルムから形成されている。基板１６０は、たとえば、アクリルやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフレタート）から形成されている。
【００３５】
基板１６０上に感光性材料を塗布する。本実施の形態では、バーコートにて基板１６０上に感光性材料を塗布する。次に、基板１６０をオーブンにて加熱することにより、感光性材料を乾燥させ、感光性記録層１２０を得る。
【００３６】
図３を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１１０を、感光性記録層１２０が基板１１０と基板１６０との間で挟まれるように配置する。この際、基板１１０と基板１６０との間の感光性記録層１２０の傍らにスペーサ１５２を配置する。この状態で、基板１１０と基板１６０とを近接させる方向に加熱プレスする。これにより、感光性記録層１２０を軟化、成形し、感光性記録層１２０の膜厚の調整と、感光性記録層１２０の表面形状の精度確保とを実施する。
【００３７】
なお、スペーサ１５２は、感光性記録層１２０の膜厚調整のために用いたが、感光性材料の塗布時のコート条件や、感光性材料の乾燥後の加熱プレス条件により膜厚調整が可能であれば、省略することができる。
【００３８】
次に、このように作製した基材に対して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１１０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。
【００３９】
図４を参照して、ポストキュア工程を実施した後、感光性記録層１２０から基板１６０を剥離する。この剥離工程により、感光性記録層１２０は、基板１６０が剥離された表面１２０ａを有する。
【００４０】
図５を参照して、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を準備する。基板１４０上に密着層１３０を形成するための樹脂材料を塗布する。密着層１３０が感光性記録層１２０の表面１２０ａと接触するように、基板１４０を基板１１０に対して重ね合わせる。この際、基板１１０と基板１４０との間の感光性記録層１２０および密着層１３０の傍らにスペーサ１５１を配置する。
【００４１】
図６を参照して、後で詳細に説明するが、本実施の形態では、密着層１３０が光硬化性樹脂から形成される。本工程では、密着層１３０を形成する材料を硬化可能な波長を有するキュア光１７１を用いて、密着層１３０を硬化させる。密着層１３０を形成する材料は、密着層１３０の硬化工程によって感光性記録層１２０の特性に影響を与えない点を考慮して選択される。以上の工程により、図１中のホログラム光学素子１０が完成する。
【００４２】
本実施の形態では、図２中に示す感光性材料の乾燥工程時に、感光性材料が、樹脂フィルムから形成された基板１６０によって支持されている。このような構成により、図３中に示す露光工程時に感光性記録層１２０が変形するという現象を回避し、回折効率が高く、波面精度も良好なホログラム光学素子１０を作製することができる。
【００４３】
この理由について詳細に説明すると、感光性記録層１２０の成膜時に用いられる基板１６０として熱膨張係数が小さい基板（たとえば、ガラス基板）を用いた場合、感光性材料の乾燥時や、膜厚調整のための加熱プレス時に感光性記録層１２０の内部に残留応力が発生する。これは、感光性材料に含有される溶剤が揮発して感光性記録層１２０が体積収縮するにもかかわらず、加熱された基板がほとんど変形せず、感光性記録層１２０の面内に圧縮応力が残留するためである。このような圧縮応力は、図３中に示す露光工程時に露光領域１２１を圧縮する方向に働いて、感光性記録層１２０の変形をもたらす。
【００４４】
これに対して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法では、基板１６０として、熱膨張係数が大きい基板、たとえば樹脂フィルムが利用される。これにより、感光性材料が乾燥に伴って収縮する際に、基板１６０が感光性材料の変形に追随して容易に変形するため、乾燥後に得られる感光性記録層１２０の内部に発生する在留応力を小さくできる。特に、オーブンなどを用いて感光性材料を加熱して乾燥させる場合には、加熱時に基板１６０が膨張し、冷却時に基板１６０が感光性材料と同様に収縮するため、感光性記録層１２０の内部に発生する在留応力をさらに小さくすることが可能となる。
【００４５】
このような観点から、図２中に示す感光性材料の乾燥工程時に、基板１６０の熱膨張係数と、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の熱膨張係数とが略同じとなるような基板１６０を選択することが好ましい。そのような一例としては、感光性記録層１２０が、基剤としてのアクリルに各種の添加剤を加えた感光性樹脂から形成される場合に、基板１６０は、感光性記録層１２０を形成する感光性樹脂の基剤と同じアクリルから形成される。また、別の例としては、基板１６０を形成する樹脂材料に熱膨張係数を調整するための添加剤を加えることによって、感光性記録層１２０の熱膨張係数と基板１６０の熱膨張係数とが同じに調整される。
【００４６】
一方、樹脂フィルムから形成された基板１６０をそのままホログラム光学素子の側面に配置した場合、そのような基板は、一般的に剛性が不足しているため、ホログラム光学素子の機械的強度が十分に確保されないという問題が生じる。この場合、ホログラム光学素子の耐擦傷性や耐衝撃性などが十分に確保されないだけでなく、使用中のホログラム光学素子が変形することによって、素子機能が低下する可能性もある。また、ホログラム記録層の変形が、回折光の角度選択性の低下を招くという懸念も生じる。
【００４７】
加えて、樹脂フィルムから形成された基板１６０は、ガラスなどの無機材料から形成された基板と比較して、ガスバリア性が劣る。このため、干渉縞の形成およびホログラム光学素子の機能保持という点で不利になる。たとえば、ラジカル重合を利用して露光領域１２１における反応を進行させ、干渉縞を形成する場合には、基板に酸素が透過すると、感光性記録層１２０の表面に硬化阻害が生じて重合反応が進行しない。また、基板が吸湿性を有する場合、水分が感光性記録層１２０と反応することによって、ホログラム光学素子に経時劣化が生じる。
【００４８】
これらの問題を解決するために、本実施の形態では、図４中に示す基板１６０の剥離工程および図５中に示す基板１４０の重ね合わせ工程を実施することによって、樹脂フィルムから形成された基板１６０をガラスなどの無機材料から形成された基板１４０に置き換えている。
【００４９】
基板１１０、基板１４０および基板１６０を形成する材料について説明すると、基板１１０および基板１４０は、感光性記録層１２０よりも高硬度を有することが好ましい。硬度は、ビッカース硬度により判断する。基板１１０および基板１４０のビッカース硬度は、１０００Ｎ／ｍｍ２以上に設定されることが好ましい。
【００５０】
基板１１０および基板１４０は、感光性記録層１２０よりも高いガスバリア性を有することが好ましい。さらに、基板１６０は、感光性記録層１２０よりも高いガスバリア性を有することが好ましい。
【００５１】
本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法においては、素子完成後にホログラム光学素子の側面に配置される基板１１０および基板１４０の透湿度は、１ｇ・ｍｍ／ｍ２／日以下でありことが好ましい。また、素子形成のプロセスに用いられる基板１６０の酸素透過性は、１０００ｃｍ３・ｍｍ／ｍ２／日／ＭＰａ以下であることが好ましい。基板１６０としては、酸素に対するガスバリア性が高いＰＥＴフィルムやＰＥＮフィルムを用いることが好ましい。また、酸素に対するガスバリア性を高めるという観点からいえば、基板１６０として、ガラスなどの無機材料を用いることも可能である。
【００５２】
基板１１０および基板１４０は、露光時および再生時の光吸収を抑えてホログラムの回折効率を高めるために、高い光透過率を有する材料から形成されることが好ましい。基板１１０および基板１４０は、記録光および再生光の波長における光透過率が９０％以上となる材料、たとえば石英から形成されることが好ましい。
【００５３】
以上の内容と、ホログラム光学素子の素子特性およびコスト面とを考慮すると、基板１１０および基板１４０としては、ガラス基板などの透明な無機材料を用いることが最も好適である。
【００５４】
次に、密着層１３０が果たす役割について説明する。本実施の形態では、図５中に示す基板１４０の重ね合わせ工程において、基板１４０と感光性記録層１２０との間に密着層１３０を介挿している。このような構成によれば、密着層１３０は、感光性記録層１２０の表面１２０ａの表面形状に追随して変形するため、主に露光工程で悪化すると考えられる表面１２０ａの形状精度に起因して感光性記録層１２０と基板１４０との間に隙間が生じることを防止できる。また、基板１４０の積層時に、表面１２０ａ上に気泡が混入することを防止できる。
【００５５】
さらに、感光性記録層１２０を形成する感光性材料の収縮率が高い場合、図４中に示す基板１６０の剥離工程時に、感光性記録層１２０内部の圧縮応力によって干渉縞に沿ったレリーフが表面１２０ａに形成され、結果として、不要回折光が発生する懸念がある。密着層１３０は、このような不要回折光の発生を防ぐ役割も果たしている。
【００５６】
本実施の形態におけるホログラム光学素子１０においては、密着層１３０の屈折率と、感光性記録層１２０の屈折率とが略同じとなるように、密着層１３０を形成する材料が選択される。このような構成により、密着層１３０と感光性記録層１２０との境界面で光の反射成分が生じてノイズホログラムが形成されることを防止できる。
【００５７】
なお、上記の理由から、感光性記録層１２０の屈折率と、密着層１３０の屈折率との差は、小さいほど好ましく、感光性記録層１２０の屈折率をｎ１とし、密着層１３０の屈折率をｎ２とした場合に、｜ｎ１−ｎ２｜≦０．１ｎ１の関係を満たすように各層の屈折率を設定することも可能である。密着層１３０の屈折率と基板１４０の屈折率との関係、および感光性記録層１２０の屈折率と基板１１０の屈折率との関係についても、感光性記録層１２０の屈折率と密着層１３０の屈折率との関係と同様である。
【００５８】
密着層１３０は、光硬化性樹脂から形成されることが好ましい。この場合、ホログラム光学素子の製造工程時に、基板１４０に硬化していない材料を塗布することにより、基板１６０を剥離した際の感光性記録層１２０の形状変化にも追随して密着層１３０を設けることができる。また、熱硬化性樹脂を用いた場合、密着層１３０を加熱硬化する際に、感光性記録層１２０に形成された干渉縞が変形するおそれがあるが、光硬化性樹脂の使用によりこのような懸念を解消できる。
【００５９】
以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるホログラム光学素子１０は、透光性を有する第１基板としての基板１１０と、基板１１０上に設けられ、干渉縞が形成される感光性記録層１２０と、感光性記録層１２０に対して基板１１０の反対側に設けられ、透光性を有する第２基板としての基板１４０と、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する緩衝層としての密着層１３０とを備える。密着層１３０の屈折率と、感光性記録層１２０の屈折率とは略同じである。
【００６０】
また、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の工程についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法は、仮基板としての基板１６０上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層１２０を形成する工程と、第１基板としての基板１１０を、基板１６０と基板１１０との間に感光性記録層１２０が配置されるように設ける工程と、可干渉光１７０の照射によって、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程と、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程の後、感光性記録層１２０から基板１６０を剥離する工程と、透光性を有する緩衝層としての密着層１３０および第２基板としての基板１４０を準備し、基板１６０が剥離された感光性記録層１２０の表面１２０ａ上に、密着層１３０を介して基板１４０を重ね合わせる工程とを備える。
【００６１】
好ましくは、基板１６０の熱膨張係数と、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の熱膨張係数とは略同じである。
【００６２】
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子１０およびホログラム光学素子の製造方法によれば、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【００６３】
続いて、図１中のホログラム光学素子１０によって奏される作用、効果を確認するために行なった実施例について説明する。図７は、基板材料の種類と、回折効率およびビームパターンの測定結果とを示す表である。
【００６４】
図７を参照して、本実施例では、まず、図２から図６中に示す製造工程によりホログラム光学素子１０を作製した。この際、基板１６０としてＰＥＴフィルムを用い、基板１１０および基板１４０としてガラス基板を用いた。図２中に示す乾燥工程における加熱条件は、８０℃の温度で３０分間とした。図３中に示す加熱プレス工程の条件は、０．４ＭＰａの圧力、７０℃の温度で５分間とした。スペーサ１５２の高さは、２０μｍに設定した。図３中に示す露光工程では、露光光源として、６３３ｎｍの波長を有するＨｅ−Ｎｅレーザを用いた。信号光の露光角度を０°とし、参照光の露光角度を３０°とした。露光領域１２１をφ４ｍｍの範囲に設定し、露光量を３００ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００６５】
さらに、図２および図３中に示す製造工程により、比較例１および比較例２におけるホログラム光学素子を作製した。比較例１では、基板１６０および基板１１０としてガラス基板を用いた。比較例２では、基板１６０としてＰＥＴフィルムを用い、基板１１０としてガラス基板を用いた。
【００６６】
実施例、比較例１および比較例２におけるホログラム光学素子を作製後、各ホログラム光学素子に対して、露光時と同じ角度からレーザ光を照射し、透過光および回折光の波面形状を観察し、回折効率を測定した。また、ガスバリア性を評価するため、恒温恒湿試験機を用いて、４０℃の温度、９０％ＲＨの湿度条件下に１６０時間、ホログラム光学素子を配置する耐湿試験を実施した。
【００６７】
図８は、比較例１において、露光領域の様子を示す図である。比較例１では、耐湿試験による回折効率の変化は生じなかった。この結果から、高いガスバリア性を有することを確認できた。
【００６８】
一方、図３中に示す露光工程において、露光領域が圧縮応力により変形したため、回折光および透過光の波面に歪みが生じた。比較例１と同様の条件でホログラム光学素子を形成した後、基板１６０を剥離し、露光領域付近を顕微鏡により観察した。図８中に示すように、点線で囲んだ領域１０１において、干渉縞が形成されたホログラム層自体の変形が確認できた。図８中の点線部の高さについて測定した結果、変形している箇所は、周囲と比較して１μｍ程度隆起していることが確認できた。
【００６９】
比較例２では、透過光および回折光の波面は一様となり、露光領域における変形も観測されなかった。この結果から、乾燥工程時に感光性材料を支持する基板１６０としてＰＥＴフィルムを用いることにより、感光性記録層１２０に発生する圧縮応力が、比較例１と比べて小さくなっていることが確認できた。外部回折効率ηは、η＞４５%となった。
【００７０】
一方、比較例２のホログラム光学素子に対して耐湿試験を行なった結果、外部回折効率は、元の値と比較して約１４％変化した。これは、基板１６０として用いたＰＥＴフィルムが水蒸気を透過したことによって、ホログラム層が水分と反応し、変質したためと考えられる。
【００７１】
実施例においては、透過光および回折光のビーム強度分布の変化、ならびに耐湿試験による回折効率の変化のいずれについても観測されなかった。外部回折効率は、η＞５０％となった。この結果から、圧縮応力による露光領域１２１の形状変化、および基板への水分の透過による悪影響の両方が改善されており、ホログラム光学素子の機能が良好であることを確認できた。
【００７２】
（実施の形態２）
本実施の形態におけるホログラム光学素子は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り替えさない。
【００７３】
図９は、この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子を示す断面図である。図９を参照して、本実施の形態におけるホログラム光学素子２０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、密着層１３０と、スペーサ１５１と、基板１６０とを有する。ホログラム光学素子２０は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較した場合に、基板１６０をさらに有している点が異なる。
【００７４】
基板１６０は、実施の形態１における図２中の工程で準備される基板１６０であり、透光性を有する樹脂材料から形成されている。基板１６０は、感光性記録層１２０と密着層１３０との間に介挿されている。基板１６０は、感光性記録層１２０と接触して設けられている。本実施の形態におけるホログラム光学素子２０においては、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する緩衝層として、密着層１３０および基板１６０が設けられている。
【００７５】
続いて、図９中のホログラム光学素子２０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の工程について説明する。図１０は、この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【００７６】
まず、実施の形態１における図２および図３中の工程を実施することにより、基板１６０と、基板１６０に対向配置される基板１１０と、基板１１０と基板１６０との間に配置され、露光領域１２１に干渉縞が形成された感光性記録層１２０とを有する基材を作製する。
【００７７】
図１０を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を準備する。基板１４０上に密着層１３０を形成するための樹脂材料を塗布する。密着層１３０が基板１６０と接触するように、基板１４０を基板１１０に対して重ね合わせる。次に、実施の形態１における図６中の硬化工程を実施することにより、図９中のホログラム光学素子２０が完成する。
【００７８】
すなわち、この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子の製造方法は、基板１６０上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層１２０を形成する工程と、基板１１０を、基板１６０と基板１１０との間に感光性記録層１２０が配置されるように設ける工程と、可干渉光１７０の照射によって、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程と、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程の後、透光性を有する密着層１３０および基板１４０を準備し、基板１６０上に、密着層１３０を介して基板１４０を重ね合わせる工程とを備える。
【００７９】
本実施の形態では、基板１６０の剥離工程を実施することなく、図１０中に示す工程において、基板１６０に対して密着層１３０および基板１４０を重ね合わせる。これにより、ホログラム光学素子の製造方法の工程を簡易化することができる。密着層１３０は、図１０中に示す工程において、基板１６０と基板１４０との間に隙間を生じさせることなく両者を密着させる役割を果たす。
【００８０】
なお、本実施の形態におけるホログラム光学素子２０では、基板１６０と基板１４０との間に密着層１３０を設けたが、密着層１３０を設けることなく、基板１６０上に直接、基板１４０を配置する構成としてもよい。この場合、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する緩衝層として、基板１６０が設けられる。このようなホログラム光学素子の製造方法は、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程の後に、感光性記録層１２０とは反対側に配置された基板１６０の表面を平面状に処理する工程と、透光性を有する基板１４０を準備し、その平面状に処理された基板１６０の表面上に、基板１４０を重ね合わせる工程とを備える。
【００８１】
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子２０およびホログラム光学素子の製造方法によれば、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【００８２】
（実施の形態３）
本実施の形態におけるホログラム光学素子は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り替えさない。
【００８３】
図１１は、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子を示す断面図である。図１１を参照して、本実施の形態におけるホログラム光学素子３０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、応力吸収層１３５と、スペーサ１５１とを有する。ホログラム光学素子３０は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較した場合に、図１中の密着層１３０の替わりに応力吸収層１３５を有する。
【００８４】
応力吸収層１３５は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に配置されている。応力吸収層１３５は、基板１４０の主表面に設けられている。応力吸収層１３５は、感光性記録層１２０に接触して設けられている。感光性記録層１２０および応力吸収層１３５は、基板１１０と基板１４０との間に挟持されている。
【００８５】
応力吸収層１３５は、樹脂材料から形成されている。応力吸収層１３５は、感光性記録層１２０に対する記録光および再生光が応力吸収層１３５を透過可能なように、透光性を有する。応力吸収層１３５は、可干渉光が照射された場合にも干渉縞が形成されない特性を備える樹脂から形成されている。感光性記録層１２０の屈折率と応力吸収層１３５の屈折率とは略同じである。
【００８６】
本実施の形態におけるホログラム光学素子３０においては、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する緩衝層として、応力吸収層１３５が設けられている。
【００８７】
続いて、図１１中のホログラム光学素子３０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の工程について説明する。図１２から図１７は、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【００８８】
図１２を参照して、まず、ダミー基板１８０を準備する。ダミー基板１８０は、応力吸収層１３５を形成する樹脂材料よりも大きい熱膨張係数を有する。ダミー基板１８０の表面上に応力吸収層１３５を形成するための樹脂材料を塗布し、乾燥させる。乾燥時に、応力吸収層１３５を形成する樹脂材料が収縮する一方で、その樹脂材料よりもさらに大きい熱膨張係数を有するダミー基板１８０は応力吸収層１３５よりも大きく収縮する。このとき、応力吸収層１３５の内部には、図中の矢印に示すように引っ張り応力が発生する。
【００８９】
次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を、応力吸収層１３５がダミー基板１８０と基板１４０との間で挟まれるように配置する。図１３を参照して、次に、応力吸収層１３５からダミー基板１８０を剥離する。
【００９０】
図１４を参照して、図１３中に示す剥離工程により、応力吸収層１３５がダミー基板１８０から基板１４０に転写される。応力吸収層１３５には、図中の矢印に示すように引っ張り応力が生じた状態が引き継がれている。
【００９１】
図１５を参照して、応力吸収層１３５上に、感光性材料を塗布し、乾燥させることにより、感光性記録層１２０を得る。このとき、応力吸収層１３５の内部には予め引っ張り応力が生じているため、乾燥に伴って収縮する感光性材料に追随させて感光性記録層１２０を変形させることができる。これにより、感光性記録層１２０の内部に残留応力が発生することを防ぐ。
【００９２】
本実施の形態では、緩衝層として設けられた応力吸収層１３５が、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥時に生じる内部応力を吸収する役割を果たす。
【００９３】
図１６を参照して、ガラスなどの無機材料からなる基板１１０を、感光性記録層１２０上に重ね合わせる。図１７を参照して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１１０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。以上の工程により、図１１中のホログラム光学素子３０が完成する。
【００９４】
すなわち、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法は、基板１４０上に応力吸収層１３５を形成する工程と、応力吸収層１３５上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層１２０を形成する工程と、基板１１０を、基板１４０と基板１１０との間に感光性記録層１２０が配置されるように設ける工程と、可干渉光１７０の照射によって、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程とを備える。
【００９５】
基板１４０上に応力吸収層１３５を形成する工程は、基板１４０の主表面に平行な方向の引っ張り応力が応力吸収層１３５の内部に生じるように、応力吸収層１３５を形成する工程を含む。
【００９６】
図１１中のホログラム光学素子３０の変形例について説明する。図１８は、図１１中のホログラム光学素子の変形例を示す断面図である。
【００９７】
図１８を参照して、本変形例におけるホログラム光学素子４０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、応力吸収層１３５と、スペーサ１５１とを有する。
【００９８】
基板１１０と基板１４０とが向かい合う方向の長さを厚みという場合に、応力吸収層１３５は厚みＨ１を有し、感光性記録層１２０は厚みＨ２を有する。本変形例では、感光性記録層１２０および応力吸収層１３５が、Ｈ１＞Ｈ２の関係を満たすように形成されている。
【００９９】
続いて、図１８中のホログラム光学素子４０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の工程について説明する。図１９から図２３は、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の工程を示す断面図である。
【０１００】
図１９を参照して、まず、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０の表面上に、応力吸収層１３５を形成するための樹脂材料を塗布し、乾燥させる。この際、後の工程で形成する感光性記録層１２０よりも厚膜となるように、応力吸収層１３５を形成する。
【０１０１】
図２０を参照して、次に、応力吸収層１３５上に感光性材料を塗布し、乾燥させることにより、感光性記録層１２０を得る。図２１を参照して、このとき、応力吸収層１３５は厚膜に形成されているため、乾燥に伴って収縮する感光性材料に追随させて応力吸収層１３５を容易に変形させることができる。これにより、感光性記録層１２０の内部に残留応力が発生することを防ぐ。応力吸収層１３５は、感光性材料の収縮に追随して変形することにより、感光性記録層１２０に近づくほど先細りとなる形状に成形される。
【０１０２】
本変形例においても、緩衝層として設けられた応力吸収層１３５が、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥時に生じる内部応力を吸収する役割を果たす。
【０１０３】
図２２を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１１０を、感光性記録層１２０上に重ね合わせる。図２３を参照して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１１０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。以上の工程により、図１８中のホログラム光学素子４０が完成する。
【０１０４】
すなわち、本変形例におけるホログラム光学素子の製造方法では、基板１４０上に応力吸収層１３５を形成する工程は、応力吸収層１３５の厚みＨ１が感光性記録層１２０の厚みＨ２よりも大きくなるように、応力吸収層１３５を形成する工程を含む。
【０１０５】
なお、本変形例では、応力吸収層１３５の膜厚調整を通じて、応力吸収層１３５に感光性材料の乾燥時に発生する内部応力を吸収する機能を持たせたが、このような構成に限られず、感光性記録層１２０よりも低ヤング率を有する応力吸収層１３５を用いることによって、応力吸収層１３５にそのような機能を持たせてもよい。
【０１０６】
このように構成された、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子４０およびホログラム光学素子の製造方法によれば、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【０１０７】
（実施の形態４）
図２４から図２７は、この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。本実施の形態におけるホログラム光学素子５０は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と同じ構造を有する。以下、本実施の形態におけるホログラム光学素子５０の製造方法について説明する。
【０１０８】
まず、実施の形態１における図２中に示す工程を実施することにより、基板１６０の主表面に感光性記録層１２０が形成された積層体を得る。図２４を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１１０を、感光性記録層１２０が基板１１０と基板１６０との間で挟まれるように配置する。図２５を参照して、次に、感光性記録層１２０から基板１６０を剥離する。この剥離工程により、感光性記録層１２０は、基板１６０が剥離された表面１２０ａを有する。
【０１０９】
基板１６０は、樹脂材料から形成されている。基板１６０を形成する材料としては、感光性記録層１２０から剥離しやすく、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料と同じもしくは近似する熱膨張係数を有する材料が選択される。本実施の形態では、基板１６０が透光性を有する必要はない。
【０１１０】
図２６を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を準備する。基板１４０上に密着層１３０を形成するための樹脂材料を塗布する。密着層１３０が感光性記録層１２０の表面１２０ａと接触するように、基板１４０を基板１１０に対して重ね合わせる。このとき、密着層１３０は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に隙間が生じることを防止し、両者を密着させる役割を果たす。
【０１１１】
図２７を参照して、次に、このように作製した基材に対して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１１０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。以上の工程により、図１中のホログラム光学素子１０が完成する。
【０１１２】
このように本実施の形態では、図２中に示す乾燥工程時に、感光性材料を支持する基板として樹脂フィルムからなる基板１６０を用いる。これにより、乾燥後に得られる感光性記録層１２０の内部に圧縮応力が発生することを抑制する。そして、乾燥工程が終了した時点で、感光性記録層１２０を基板１６０からガラスなどの無機材料からなる基板１１０に転写する。感光性記録層１２０の内部に発生した内部応力が小さいため、図２７中に示す露光工程時に感光性記録層１２０が大きく変形するということがない。
【０１１３】
すなわち、この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法は、樹脂材料からなる基板１６０上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層１２０を形成する工程と、基板１１０を、基板１６０と基板１１０との間に感光性記録層１２０が配置されるように設ける工程と、感光性記録層１２０から基板１６０を剥離する工程と、透光性を有する密着層１３０および基板１４０を準備し、基板１６０が剥離された感光性記録層１２０の表面１２０ａ上に、密着層１３０を介して基板１４０を重ね合わせる工程と、基板１４０を重ね合わせる工程の後、可干渉光１７０の照射によって、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程とを備える。
【０１１４】
このように構成された、この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法によれば、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【０１１５】
（実施の形態５）
本実施の形態におけるホログラム光学素子は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り替えさない。
【０１１６】
図２８は、この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子を示す断面図である。図２８を参照して、本実施の形態におけるホログラム光学素子６０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、別の感光性記録層としての感光性記録層２１０と、緩衝層としての密着層１３０と、別の緩衝層としての基板１６０と、スペーサ１５１とを有する。
【０１１７】
基板１１０上には、感光性記録層２１０および感光性記録層１２０が挙げた順に積み重ねられている。感光性記録層２１０は、感光性記録層１２０と基板１１０との間に配置されている。基板１６０は、感光性記録層２１０と感光性記録層１２０との間に配置されている。基板１６０は、感光性記録層２１０および感光性記録層１２０に接触して設けられている。密着層１３０は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に配置されている。密着層１３０は、感光性記録層２１０および基板１４０に接触して設けられている。
【０１１８】
基板１６０は、実施の形態１における図２中の工程で準備される基板１６０であり、透光性を有する樹脂材料から形成されている。基板１６０および密着層１３０は、樹脂材料から形成されている。基板１６０および密着層１３０は、感光性記録層２１０および感光性記録層１２０に対する記録光および再生光が基板１６０および密着層１３０を透過可能なように、透光性を有する。
【０１１９】
感光性記録層１２０には、第１の幅を有する干渉縞が形成され、感光性記録層２１０には、第１の幅とは異なる第２の幅を有する干渉縞が形成されている。
【０１２０】
本実施の形態におけるホログラム光学素子６０においては、感光性記録層１２０の屈折率と、感光性記録層２１０の屈折率と、密着層１３０の屈折率と、基板１６０の屈折率とが略同じである。
【０１２１】
このような感光性記録層の多層構造により、単一のホログラム光学素子６０に、波長の異なる光による複数の干渉縞を形成することが可能となる。なお、本実施の形態では、感光性記録層を２層構造としたが、ホログラム光学素子は、２層以上の複数層構造を有してもよい。
【０１２２】
続いて、図２８中のホログラム光学素子６０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の工程について説明する。図２９から図３２は、この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【０１２３】
図２９を参照して、まず、実施の形態１における図２および図３中の工程を実施することにより、基板１６０と、基板１６０に対向配置される基板１１０と、基板１１０と基板１６０との間に配置され、露光領域１２１に干渉縞が形成された感光性記録層２１０とを有する基材を作製する。感光性記録層２１０を形成するための感光性材料は、樹脂材料からなる基板１６０により支持されるため、感光性材料の乾燥に伴って感光性記録層２１０に内部応力が発生することを抑制できる。
【０１２４】
図３０を参照して、次に、基板１６０上に感光性材料を塗布し、これを乾燥させることにより、感光性記録層１２０を得る。この際、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料は、樹脂材料からなる基板１６０に支持されるため、感光性記録層１２０に内部応力が発生することを抑制できる。
【０１２５】
図３１を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を準備する。基板１４０上に密着層１３０を形成するための樹脂材料を塗布する。密着層１３０が感光性記録層１２０と接触するように、基板１４０を基板１１０に対して重ね合わせる。このとき、密着層１３０は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に隙間が生じることを防止し、両者を密着させる役割を果たす。
【０１２６】
図３２を参照して、このように作製した基材に対して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１４０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。以上の工程により、図２８中のホログラム光学素子６０が完成する。
【０１２７】
このように、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法においては、最上層に配置される基板としては、ガラスなどの無機材料を用い、感光性記録層の層間に配置される基板としては、熱膨張係数の観点から樹脂材料からなる基板を用いる。
【０１２８】
なお、以上の実施の形態１から５に説明したホログラム光学素子の構造やその製造方法の工程を適宜組み合わせて、新たなホログラム光学素子やホログラム光学素子の製造方法を構成することが可能である。
【０１２９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
この発明は、主に、ピックアップ用回折格子向けの多波長ホログラム光学素子などに適用可能であり、さらに、ホログラム光学素子の作製方法としても広く産業上で有効に利用できる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０，２０，３０，４０，５０，６０ ホログラム光学素子、１０１ 領域、１１０ 基板、１１０ａ 主表面、１２０，２１０ 感光性記録層、１２０ａ 表面、１２１ 露光領域、１３０ 密着層、１３５ 応力吸収層、１４０ 基板、１４０ａ 主表面、１５１，１５２ スペーサ、１６０ 基板、１７０ 可干渉光、１７１ キュア光、１８０ ダミー基板、２１０ 感光性記録層。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ホログラム光学素子およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のホログラム光学素子に関して、たとえば、特開平８−２１１８２２号公報には、干渉縞記録時におけるホログラム感光材料の変形を防止し、回折効率が高く、かつホログラムの製造を容易にすることを目的としたホログラム感光材料が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示されたホログラム感光材料においては、基板フィルムの表側面に、ホログラムを形成するための感光層が形成されている。基板フィルムの裏側面には、ホログラム感光材料の湾曲を防止できる程度に感光層と等しい収縮率と膨張率とを有する湾曲防止層が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２１１８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、ホログラム光学素子は、高密度記録素子としてだけでなく、３次元ディスプレイもしくは光変調素子としての利用が考えられており、盛んにその研究が行なわれている。
【０００５】
図３３から図３６は、ホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。ホログラム光学素子の製造方法について簡単に説明すると、まず、基板５６０上に感光性材料を塗布し、これを乾燥させることにより感光性記録層５２０を得る（図３３）。乾燥工程の後、別の基板５１０を、感光性記録層５２０が基板５１０と基板５６０との間で挟まれるように配置する（図３４）。
【０００６】
基板５１０および基板５６０は、記録用の可干渉光５７０が透過可能なように透明でなければならない。可干渉光５７０を用い、感光性記録層５２０に対して二光束干渉露光を実施する。この露光工程により、感光性記録層５２０の露光領域５２１に干渉縞を形成する（図３５）。可干渉性を有しないポストキュア光５７１を用い、露光領域５２１以外の部分に対して露光することでポストキュアを行なう。（図３６）。ポストキュア光５７１としては、たとえば、ランプ光もしくはＬＥＤ（Light Emitting Diode）光が利用される。以上の工程により、ホログラム光学素子が完成する。
【０００７】
しかしながら、上記のホログラム光学素子の製造方法においては、基板５６０上に塗布した感光性材料を乾燥させる際に、感光性材料が熱や力などによって収縮する。この収縮の影響が大きい場合、収縮に伴う感光性材料の変形が、ホログラム光学素子の性能にまで影響することになる。
【０００８】
すなわち、図３３および図３４中に示すように、基板５６０上に塗布した感光性材料を乾燥させる際、溶媒の蒸発および重合の進行によって、感光性記録層５２０の面内には圧縮応力５８０が残存する。図３５中に示すように、この状態で感光性記録層５２０に対して露光工程を実施すると、露光領域５２１においてのみ圧縮応力５８０が解放される。その結果、露光領域５２１が周囲の露光されていない部分から圧縮されることにより、感光性記録層５２０が変形する。この場合、ホログラム光学素子の回折効率が低下したり、回折光や透過光の波面が歪んだりする懸念が生じるため、ホログラム光学素子の性能上好ましくない。また、湾曲した感光性記録層５２０によって，ホログラム光学素子の取り扱いに支障を来す場合がある。
【０００９】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、感光性記録層を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性が得られるホログラム光学素子およびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に従ったホログラム光学素子は、透光性を有する第１基板と、第１基板上に設けられ、干渉縞が形成される感光性記録層と、感光性記録層に対して第１基板の反対側に設けられ、透光性を有する第２基板と、感光性記録層と第２基板との間に設けられ、透光性を有する緩衝層とを備える。緩衝層の屈折率と、感光性記録層の屈折率とは略同じである。
【００１１】
このように構成されたホログラム光学素子によれば、ホログラム光学素子の製造時、緩衝層に、感光性記録層と第２基板との間に隙間を設けることなく両者を密着させる機能を持たせたり、感光性記録層に発生する内部応力を吸収する機能を持たせたりすることができる。この際、緩衝層の屈折率と感光性記録層の屈折率とが略同じであるため、緩衝層と感光性記録層との境界で光が反射することを抑制できる。結果、感光性記録層を形成するための感光性材料の乾燥に伴って生じる弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【００１２】
また好ましくは、ホログラム光学素子は、第１基板上に設けられ、第１基板と感光性記録層との間に配置され、干渉縞が形成される別の感光性記録層と、別の感光性記録層と感光性記録層との間に設けられ、透光性を有する別の緩衝層とをさらに備える。別の緩衝層の屈折率と、別の感光性記録層の屈折率とは、緩衝層および感光性記録層の屈折率と略同じである。
【００１３】
このように構成されたホログラム光学素子によれば、上記効果を奏しつつ、単一のホログラム光学素子に、波長の異なる光による複数の干渉縞を形成することが可能となる。
【００１４】
また好ましくは、第１基板および第２基板は、感光性記録層よりも高いガスバリア性を有する。このように構成されたホログラム光学素子によれば、基板を透過した酸素に起因して、感光性記録層の露光時に干渉縞の形成が阻害されたり、基板を透過した水分に起因して、感光性記録層が劣化したりすることを抑制できる。
【００１５】
また好ましくは、第１基板および第２基板は、感光性記録層よりも高い硬度を有する。このように構成されたホログラム光学素子によれば、ホログラム光学素子の機械的強度を確保することにより、耐衝撃性や耐擦傷性を高めることができる。
【００１６】
この発明に従ったホログラム光学素子の製造方法は、仮基板上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層を形成する工程と、第１基板を、仮基板と第１基板との間に感光性記録層が配置されるように設ける工程と、可干渉光の照射によって、感光性記録層に干渉縞を形成する工程と、感光性記録層に干渉縞を形成する工程の後、感光性記録層から仮基板を剥離する工程と、透光性を有する緩衝層および第２基板を準備し、仮基板が剥離された感光性記録層の表面上に、緩衝層を介して第２基板を重ね合わせる工程とを備える。仮基板の熱膨張係数と、感光性材料の熱膨張係数とは略同じである。
【００１７】
このように構成されたホログラム光学素子の製造方法によれば、仮基板の熱膨張係数と、感光性材料の熱膨張係数とが略同じであるため、仮基板上に塗布した感光性材料を乾燥させる際に、感光性材料の温度変化に伴う変形に追随させて仮基板を変形させることができる。これにより、感光性記録層に内部応力が発生することを抑制できる。
【００１８】
また、仮基板が剥離された感光性記録層の表面上に、緩衝層を介して第２基板を積層することにより、感光性記録層と第２基板との間に隙間を設けることなく、感光性記録層に対して第２基板を重ね合わせることができる。この際、緩衝層を介して第２基板を重ね合わせる工程を、感光性記録層に干渉縞を形成する工程の後に実施するため、可干渉光の照射によって変形した感光性記録層の形状に追随させて緩衝層を設けることができる。
【００１９】
したがって、感光性記録層を形成するための感光性材料の乾燥に伴って生じる弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上に説明したように、この発明に従えば、感光性記録層を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性が得られるホログラム光学素子およびその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子を示す断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の第５工程を示す断面図である。
【図７】基板材料の種類と、回折効率およびビームパターンの測定結果とを示す表である。
【図８】比較例１において、露光領域の様子を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図１５】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図１６】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第５工程を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の第６工程を示す断面図である。
【図１８】図１１中のホログラム光学素子の変形例を示す断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第１工程を示す断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第２工程を示す断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第３工程を示す断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第４工程を示す断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の第５工程を示す断面図である。
【図２４】この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図２５】この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図２６】この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図２７】この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図２８】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子を示す断面図である。
【図２９】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図３０】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図３１】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図３２】この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図３３】ホログラム光学素子の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図３４】ホログラム光学素子の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図３５】ホログラム光学素子の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図３６】ホログラム光学素子の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子を示す断面図である。図１を参照して、本実施の形態におけるホログラム光学素子１０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、密着層１３０と、スペーサ１５１とを有する。
【００２４】
基板１１０および基板１４０は、互いに間隔を設けて配置されている。基板１１０および基板１４０は、それぞれ、各基板が有する複数の側面のうち最も大きい面積を有する側面として、主表面１１０ａおよび主表面１４０ａを有する。基板１１０および基板１４０は、主表面１１０ａと主表面１４０ａとが向かい合わせとなるように配置されている。
【００２５】
感光性記録層１２０は、基板１１０上に設けられている。感光性記録層１２０は、基板１１０の主表面１１０ａに設けられている。感光性記録層１２０は、基板１１０と基板１４０との間に配置されている。
【００２６】
感光性記録層１２０に対する記録光（信号光・参照光）の照射によって、感光性記録層１２０の露光領域１２１には干渉縞が形成されている。再生時には、露光領域１２１に再生光を照射し、干渉縞で回折された光のパターンを読み取ることによって感光性記録層１２０に記録されたデータを再生する。
【００２７】
密着層１３０は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に配置されている。密着層１３０は、基板１４０の主表面１４０ａに設けられている。密着層１３０は、感光性記録層１２０に接触して設けられている。感光性記録層１２０および密着層１３０は、基板１１０と基板１４０との間に挟持されている。
【００２８】
スペーサ１５１は、基板１１０と基板１４０との間に挟持されている。スペーサ１５１は、基板１１０の主表面１１０ａおよび基板１４０の主表面１４０ａに接触して設けられている。スペーサ１５１は、基板１１０と基板１４０との間の距離を一定に保持するように設けられている。なお、スペーサ１５１はホログラム光学素子１０の必須の構成ではない。
【００２９】
感光性記録層１２０は、感光性材料から形成されている。すなわち、感光性記録層１２０は、光の作用によって物理的もしくは化学的な変化を生ずる樹脂から形成されている。一例を挙げれば、感光性記録層１２０は、アクリルまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの基剤に、重合開始剤および増感剤などの添加剤を加えた感光性樹脂から形成されている。
【００３０】
密着層１３０は、樹脂材料から形成されている。密着層１３０は、感光性記録層１２０に対する記録光および再生光が密着層１３０を透過可能なように、透光性を有する。密着層１３０は、可干渉光が照射された場合にも干渉縞が形成されない特性を備える樹脂から形成されている。
【００３１】
本実施の形態におけるホログラム光学素子１０においては、感光性記録層１２０の屈折率と密着層１３０の屈折率とが略同じである。そのような一例としては、感光性記録層１２０が、基剤としてのアクリルに各種の添加剤を加えた感光性樹脂から形成される場合に、密着層１３０は、感光性記録層１２０を形成する感光性樹脂の基剤と同じアクリルから形成される。また、別の例としては、密着層１３０を形成する樹脂材料に屈折率を調整するための添加剤を加えることによって、感光性記録層１２０の屈折率と密着層１３０の屈折率とが同じに調整される。
【００３２】
基板１１０および基板１４０は、ガラスなどの無機材料から形成されている。基板１１０および基板１４０は、感光性記録層１２０に対する記録光および再生光が各基板を透過可能なように、透光性を有する。
【００３３】
続いて、図１中のホログラム光学素子１０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の工程について説明する。図２から図６は、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【００３４】
図２を参照して、まず、基板１６０を準備する。本実施の形態では、基板１６０は、感光性記録層１２０を得るための感光性材料の乾燥工程時に、その感光性材料を支持するための仮基板として用いられている。基板１６０は、樹脂材料から形成されている。基板１６０は、樹脂フィルムから形成されている。基板１６０は、たとえば、アクリルやＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフレタート）から形成されている。
【００３５】
基板１６０上に感光性材料を塗布する。本実施の形態では、バーコートにて基板１６０上に感光性材料を塗布する。次に、基板１６０をオーブンにて加熱することにより、感光性材料を乾燥させ、感光性記録層１２０を得る。
【００３６】
図３を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１１０を、感光性記録層１２０が基板１１０と基板１６０との間で挟まれるように配置する。この際、基板１１０と基板１６０との間の感光性記録層１２０の傍らにスペーサ１５２を配置する。この状態で、基板１１０と基板１６０とを近接させる方向に加熱プレスする。これにより、感光性記録層１２０を軟化、成形し、感光性記録層１２０の膜厚の調整と、感光性記録層１２０の表面形状の精度確保とを実施する。
【００３７】
なお、スペーサ１５２は、感光性記録層１２０の膜厚調整のために用いたが、感光性材料の塗布時のコート条件や、感光性材料の乾燥後の加熱プレス条件により膜厚調整が可能であれば、省略することができる。
【００３８】
次に、このように作製した基材に対して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１１０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。
【００３９】
図４を参照して、ポストキュア工程を実施した後、感光性記録層１２０から基板１６０を剥離する。この剥離工程により、感光性記録層１２０は、基板１６０が剥離された表面１２０ａを有する。
【００４０】
図５を参照して、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を準備する。基板１４０上に密着層１３０を形成するための樹脂材料を塗布する。密着層１３０が感光性記録層１２０の表面１２０ａと接触するように、基板１４０を基板１１０に対して重ね合わせる。この際、基板１１０と基板１４０との間の感光性記録層１２０および密着層１３０の傍らにスペーサ１５１を配置する。
【００４１】
図６を参照して、後で詳細に説明するが、本実施の形態では、密着層１３０が光硬化性樹脂から形成される。本工程では、密着層１３０を形成する材料を硬化可能な波長を有するキュア光１７１を用いて、密着層１３０を硬化させる。密着層１３０を形成する材料は、密着層１３０の硬化工程によって感光性記録層１２０の特性に影響を与えない点を考慮して選択される。以上の工程により、図１中のホログラム光学素子１０が完成する。
【００４２】
本実施の形態では、図２中に示す感光性材料の乾燥工程時に、感光性材料が、樹脂フィルムから形成された基板１６０によって支持されている。このような構成により、図３中に示す露光工程時に感光性記録層１２０が変形するという現象を回避し、回折効率が高く、波面精度も良好なホログラム光学素子１０を作製することができる。
【００４３】
この理由について詳細に説明すると、感光性記録層１２０の成膜時に用いられる基板１６０として熱膨張係数が小さい基板（たとえば、ガラス基板）を用いた場合、感光性材料の乾燥時や、膜厚調整のための加熱プレス時に感光性記録層１２０の内部に残留応力が発生する。これは、感光性材料に含有される溶剤が揮発して感光性記録層１２０が体積収縮するにもかかわらず、加熱された基板がほとんど変形せず、感光性記録層１２０の面内に圧縮応力が残留するためである。このような圧縮応力は、図３中に示す露光工程時に露光領域１２１を圧縮する方向に働いて、感光性記録層１２０の変形をもたらす。
【００４４】
これに対して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法では、基板１６０として、熱膨張係数が大きい基板、たとえば樹脂フィルムが利用される。これにより、感光性材料が乾燥に伴って収縮する際に、基板１６０が感光性材料の変形に追随して容易に変形するため、乾燥後に得られる感光性記録層１２０の内部に発生する在留応力を小さくできる。特に、オーブンなどを用いて感光性材料を加熱して乾燥させる場合には、加熱時に基板１６０が膨張し、冷却時に基板１６０が感光性材料と同様に収縮するため、感光性記録層１２０の内部に発生する在留応力をさらに小さくすることが可能となる。
【００４５】
このような観点から、図２中に示す感光性材料の乾燥工程時に、基板１６０の熱膨張係数と、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の熱膨張係数とが略同じとなるような基板１６０を選択することが好ましい。そのような一例としては、感光性記録層１２０が、基剤としてのアクリルに各種の添加剤を加えた感光性樹脂から形成される場合に、基板１６０は、感光性記録層１２０を形成する感光性樹脂の基剤と同じアクリルから形成される。また、別の例としては、基板１６０を形成する樹脂材料に熱膨張係数を調整するための添加剤を加えることによって、感光性記録層１２０の熱膨張係数と基板１６０の熱膨張係数とが同じに調整される。
【００４６】
一方、樹脂フィルムから形成された基板１６０をそのままホログラム光学素子の側面に配置した場合、そのような基板は、一般的に剛性が不足しているため、ホログラム光学素子の機械的強度が十分に確保されないという問題が生じる。この場合、ホログラム光学素子の耐擦傷性や耐衝撃性などが十分に確保されないだけでなく、使用中のホログラム光学素子が変形することによって、素子機能が低下する可能性もある。また、ホログラム記録層の変形が、回折光の角度選択性の低下を招くという懸念も生じる。
【００４７】
加えて、樹脂フィルムから形成された基板１６０は、ガラスなどの無機材料から形成された基板と比較して、ガスバリア性が劣る。このため、干渉縞の形成およびホログラム光学素子の機能保持という点で不利になる。たとえば、ラジカル重合を利用して露光領域１２１における反応を進行させ、干渉縞を形成する場合には、基板に酸素が透過すると、感光性記録層１２０の表面に硬化阻害が生じて重合反応が進行しない。また、基板が吸湿性を有する場合、水分が感光性記録層１２０と反応することによって、ホログラム光学素子に経時劣化が生じる。
【００４８】
これらの問題を解決するために、本実施の形態では、図４中に示す基板１６０の剥離工程および図５中に示す基板１４０の重ね合わせ工程を実施することによって、樹脂フィルムから形成された基板１６０をガラスなどの無機材料から形成された基板１４０に置き換えている。
【００４９】
基板１１０、基板１４０および基板１６０を形成する材料について説明すると、基板１１０および基板１４０は、感光性記録層１２０よりも高硬度を有することが好ましい。硬度は、ビッカース硬度により判断する。基板１１０および基板１４０のビッカース硬度は、１０００Ｎ／ｍｍ２以上に設定されることが好ましい。
【００５０】
基板１１０および基板１４０は、感光性記録層１２０よりも高いガスバリア性を有することが好ましい。さらに、基板１６０は、感光性記録層１２０よりも高いガスバリア性を有することが好ましい。
【００５１】
本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法においては、素子完成後にホログラム光学素子の側面に配置される基板１１０および基板１４０の透湿度は、１ｇ・ｍｍ／ｍ２／日以下でありことが好ましい。また、素子形成のプロセスに用いられる基板１６０の酸素透過性は、１０００ｃｍ３・ｍｍ／ｍ２／日／ＭＰａ以下であることが好ましい。基板１６０としては、酸素に対するガスバリア性が高いＰＥＴフィルムやＰＥＮフィルムを用いることが好ましい。また、酸素に対するガスバリア性を高めるという観点からいえば、基板１６０として、ガラスなどの無機材料を用いることも可能である。
【００５２】
基板１１０および基板１４０は、露光時および再生時の光吸収を抑えてホログラムの回折効率を高めるために、高い光透過率を有する材料から形成されることが好ましい。基板１１０および基板１４０は、記録光および再生光の波長における光透過率が９０％以上となる材料、たとえば石英から形成されることが好ましい。
【００５３】
以上の内容と、ホログラム光学素子の素子特性およびコスト面とを考慮すると、基板１１０および基板１４０としては、ガラス基板などの透明な無機材料を用いることが最も好適である。
【００５４】
次に、密着層１３０が果たす役割について説明する。本実施の形態では、図５中に示す基板１４０の重ね合わせ工程において、基板１４０と感光性記録層１２０との間に密着層１３０を介挿している。このような構成によれば、密着層１３０は、感光性記録層１２０の表面１２０ａの表面形状に追随して変形するため、主に露光工程で悪化すると考えられる表面１２０ａの形状精度に起因して感光性記録層１２０と基板１４０との間に隙間が生じることを防止できる。また、基板１４０の積層時に、表面１２０ａ上に気泡が混入することを防止できる。
【００５５】
さらに、感光性記録層１２０を形成する感光性材料の収縮率が高い場合、図４中に示す基板１６０の剥離工程時に、感光性記録層１２０内部の圧縮応力によって干渉縞に沿ったレリーフが表面１２０ａに形成され、結果として、不要回折光が発生する懸念がある。密着層１３０は、このような不要回折光の発生を防ぐ役割も果たしている。
【００５６】
本実施の形態におけるホログラム光学素子１０においては、密着層１３０の屈折率と、感光性記録層１２０の屈折率とが略同じとなるように、密着層１３０を形成する材料が選択される。このような構成により、密着層１３０と感光性記録層１２０との境界面で光の反射成分が生じてノイズホログラムが形成されることを防止できる。
【００５７】
なお、上記の理由から、感光性記録層１２０の屈折率と、密着層１３０の屈折率との差は、小さいほど好ましく、感光性記録層１２０の屈折率をｎ１とし、密着層１３０の屈折率をｎ２とした場合に、｜ｎ１−ｎ２｜≦０．１ｎ１の関係を満たすように各層の屈折率を設定することも可能である。密着層１３０の屈折率と基板１４０の屈折率との関係、および感光性記録層１２０の屈折率と基板１１０の屈折率との関係についても、感光性記録層１２０の屈折率と密着層１３０の屈折率との関係と同様である。
【００５８】
密着層１３０は、光硬化性樹脂から形成されることが好ましい。この場合、ホログラム光学素子の製造工程時に、基板１４０に硬化していない材料を塗布することにより、基板１６０を剥離した際の感光性記録層１２０の形状変化にも追随して密着層１３０を設けることができる。また、熱硬化性樹脂を用いた場合、密着層１３０を加熱硬化する際に、感光性記録層１２０に形成された干渉縞が変形するおそれがあるが、光硬化性樹脂の使用によりこのような懸念を解消できる。
【００５９】
以上に説明した、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の構造についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるホログラム光学素子１０は、透光性を有する第１基板としての基板１１０と、基板１１０上に設けられ、干渉縞が形成される感光性記録層１２０と、感光性記録層１２０に対して基板１１０の反対側に設けられ、透光性を有する第２基板としての基板１４０と、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する緩衝層としての密着層１３０とを備える。密着層１３０の屈折率と、感光性記録層１２０の屈折率とは略同じである。
【００６０】
また、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子の製造方法の工程についてまとめて説明すると、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法は、仮基板としての基板１６０上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層１２０を形成する工程と、第１基板としての基板１１０を、基板１６０と基板１１０との間に感光性記録層１２０が配置されるように設ける工程と、可干渉光１７０の照射によって、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程と、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程の後、感光性記録層１２０から基板１６０を剥離する工程と、透光性を有する緩衝層としての密着層１３０および第２基板としての基板１４０を準備し、基板１６０が剥離された感光性記録層１２０の表面１２０ａ上に、密着層１３０を介して基板１４０を重ね合わせる工程とを備える。
【００６１】
好ましくは、基板１６０の熱膨張係数と、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の熱膨張係数とは略同じである。
【００６２】
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるホログラム光学素子１０およびホログラム光学素子の製造方法によれば、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【００６３】
続いて、図１中のホログラム光学素子１０によって奏される作用、効果を確認するために行なった実施例について説明する。図７は、基板材料の種類と、回折効率およびビームパターンの測定結果とを示す表である。
【００６４】
図７を参照して、本実施例では、まず、図２から図６中に示す製造工程によりホログラム光学素子１０を作製した。この際、基板１６０としてＰＥＴフィルムを用い、基板１１０および基板１４０としてガラス基板を用いた。図２中に示す乾燥工程における加熱条件は、８０℃の温度で３０分間とした。図３中に示す加熱プレス工程の条件は、０．４ＭＰａの圧力、７０℃の温度で５分間とした。スペーサ１５２の高さは、２０μｍに設定した。図３中に示す露光工程では、露光光源として、６３３ｎｍの波長を有するＨｅ−Ｎｅレーザを用いた。信号光の露光角度を０°とし、参照光の露光角度を３０°とした。露光領域１２１をφ４ｍｍの範囲に設定し、露光量を３００ｍＪ／ｃｍ２とした。
【００６５】
さらに、図２および図３中に示す製造工程により、比較例１および比較例２におけるホログラム光学素子を作製した。比較例１では、基板１６０および基板１１０としてガラス基板を用いた。比較例２では、基板１６０としてＰＥＴフィルムを用い、基板１１０としてガラス基板を用いた。
【００６６】
実施例、比較例１および比較例２におけるホログラム光学素子を作製後、各ホログラム光学素子に対して、露光時と同じ角度からレーザ光を照射し、透過光および回折光の波面形状を観察し、回折効率を測定した。また、ガスバリア性を評価するため、恒温恒湿試験機を用いて、４０℃の温度、９０％ＲＨの湿度条件下に１６０時間、ホログラム光学素子を配置する耐湿試験を実施した。
【００６７】
図８は、比較例１において、露光領域の様子を示す図である。比較例１では、耐湿試験による回折効率の変化は生じなかった。この結果から、高いガスバリア性を有することを確認できた。
【００６８】
一方、図３中に示す露光工程において、露光領域が圧縮応力により変形したため、回折光および透過光の波面に歪みが生じた。比較例１と同様の条件でホログラム光学素子を形成した後、基板１６０を剥離し、露光領域付近を顕微鏡により観察した。図８中に示すように、点線で囲んだ領域１０１において、干渉縞が形成されたホログラム層自体の変形が確認できた。図８中の点線部の高さについて測定した結果、変形している箇所は、周囲と比較して１μｍ程度隆起していることが確認できた。
【００６９】
比較例２では、透過光および回折光の波面は一様となり、露光領域における変形も観測されなかった。この結果から、乾燥工程時に感光性材料を支持する基板１６０としてＰＥＴフィルムを用いることにより、感光性記録層１２０に発生する圧縮応力が、比較例１と比べて小さくなっていることが確認できた。外部回折効率ηは、η＞４５%となった。
【００７０】
一方、比較例２のホログラム光学素子に対して耐湿試験を行なった結果、外部回折効率は、元の値と比較して約１４％変化した。これは、基板１６０として用いたＰＥＴフィルムが水蒸気を透過したことによって、ホログラム層が水分と反応し、変質したためと考えられる。
【００７１】
実施例においては、透過光および回折光のビーム強度分布の変化、ならびに耐湿試験による回折効率の変化のいずれについても観測されなかった。外部回折効率は、η＞５０％となった。この結果から、圧縮応力による露光領域１２１の形状変化、および基板への水分の透過による悪影響の両方が改善されており、ホログラム光学素子の機能が良好であることを確認できた。
【００７２】
（実施の形態２）
本実施の形態におけるホログラム光学素子は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り替えさない。
【００７３】
図９は、この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子を示す断面図である。図９を参照して、本実施の形態におけるホログラム光学素子２０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、密着層１３０と、スペーサ１５１と、基板１６０とを有する。ホログラム光学素子２０は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較した場合に、基板１６０をさらに有している点が異なる。
【００７４】
基板１６０は、実施の形態１における図２中の工程で準備される基板１６０であり、透光性を有する樹脂材料から形成されている。基板１６０は、感光性記録層１２０と密着層１３０との間に介挿されている。基板１６０は、感光性記録層１２０と接触して設けられている。本実施の形態におけるホログラム光学素子２０においては、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する緩衝層として、密着層１３０および基板１６０が設けられている。
【００７５】
続いて、図９中のホログラム光学素子２０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の工程について説明する。図１０は、この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【００７６】
まず、実施の形態１における図２および図３中の工程を実施することにより、基板１６０と、基板１６０に対向配置される基板１１０と、基板１１０と基板１６０との間に配置され、露光領域１２１に干渉縞が形成された感光性記録層１２０とを有する基材を作製する。
【００７７】
図１０を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を準備する。基板１４０上に密着層１３０を形成するための樹脂材料を塗布する。密着層１３０が基板１６０と接触するように、基板１４０を基板１１０に対して重ね合わせる。次に、実施の形態１における図６中の硬化工程を実施することにより、図９中のホログラム光学素子２０が完成する。
【００７８】
すなわち、この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子の製造方法は、基板１６０上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層１２０を形成する工程と、基板１１０を、基板１６０と基板１１０との間に感光性記録層１２０が配置されるように設ける工程と、可干渉光１７０の照射によって、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程と、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程の後、透光性を有する密着層１３０および基板１４０を準備し、基板１６０上に、密着層１３０を介して基板１４０を重ね合わせる工程とを備える。
【００７９】
本実施の形態では、基板１６０の剥離工程を実施することなく、図１０中に示す工程において、基板１６０に対して密着層１３０および基板１４０を重ね合わせる。これにより、ホログラム光学素子の製造方法の工程を簡易化することができる。密着層１３０は、図１０中に示す工程において、基板１６０と基板１４０との間に隙間を生じさせることなく両者を密着させる役割を果たす。
【００８０】
なお、本実施の形態におけるホログラム光学素子２０では、基板１６０と基板１４０との間に密着層１３０を設けたが、密着層１３０を設けることなく、基板１６０上に直接、基板１４０を配置する構成としてもよい。この場合、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する緩衝層として、基板１６０が設けられる。このようなホログラム光学素子の製造方法は、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程の後に、感光性記録層１２０とは反対側に配置された基板１６０の表面を平面状に処理する工程と、透光性を有する基板１４０を準備し、その平面状に処理された基板１６０の表面上に、基板１４０を重ね合わせる工程とを備える。
【００８１】
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるホログラム光学素子２０およびホログラム光学素子の製造方法によれば、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【００８２】
（実施の形態３）
本実施の形態におけるホログラム光学素子は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り替えさない。
【００８３】
図１１は、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子を示す断面図である。図１１を参照して、本実施の形態におけるホログラム光学素子３０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、応力吸収層１３５と、スペーサ１５１とを有する。ホログラム光学素子３０は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較した場合に、図１中の密着層１３０の替わりに応力吸収層１３５を有する。
【００８４】
応力吸収層１３５は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に配置されている。応力吸収層１３５は、基板１４０の主表面に設けられている。応力吸収層１３５は、感光性記録層１２０に接触して設けられている。感光性記録層１２０および応力吸収層１３５は、基板１１０と基板１４０との間に挟持されている。
【００８５】
応力吸収層１３５は、樹脂材料から形成されている。応力吸収層１３５は、感光性記録層１２０に対する記録光および再生光が応力吸収層１３５を透過可能なように、透光性を有する。応力吸収層１３５は、可干渉光が照射された場合にも干渉縞が形成されない特性を備える樹脂から形成されている。感光性記録層１２０の屈折率と応力吸収層１３５の屈折率とは略同じである。
【００８６】
本実施の形態におけるホログラム光学素子３０においては、感光性記録層１２０と基板１４０との間に設けられ、透光性を有する緩衝層として、応力吸収層１３５が設けられている。
【００８７】
続いて、図１１中のホログラム光学素子３０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の工程について説明する。図１２から図１７は、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【００８８】
図１２を参照して、まず、ダミー基板１８０を準備する。ダミー基板１８０は、応力吸収層１３５を形成する樹脂材料よりも大きい熱膨張係数を有する。ダミー基板１８０の表面上に応力吸収層１３５を形成するための樹脂材料を塗布し、乾燥させる。乾燥時に、応力吸収層１３５を形成する樹脂材料が収縮する一方で、その樹脂材料よりもさらに大きい熱膨張係数を有するダミー基板１８０は応力吸収層１３５よりも大きく収縮する。このとき、応力吸収層１３５の内部には、図中の矢印に示すように引っ張り応力が発生する。
【００８９】
次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を、応力吸収層１３５がダミー基板１８０と基板１４０との間で挟まれるように配置する。図１３を参照して、次に、応力吸収層１３５からダミー基板１８０を剥離する。
【００９０】
図１４を参照して、図１３中に示す剥離工程により、応力吸収層１３５がダミー基板１８０から基板１４０に転写される。応力吸収層１３５には、図中の矢印に示すように引っ張り応力が生じた状態が引き継がれている。
【００９１】
図１５を参照して、応力吸収層１３５上に、感光性材料を塗布し、乾燥させることにより、感光性記録層１２０を得る。このとき、応力吸収層１３５の内部には予め引っ張り応力が生じているため、乾燥に伴って収縮する感光性材料に追随させて感光性記録層１２０を変形させることができる。これにより、感光性記録層１２０の内部に残留応力が発生することを防ぐ。
【００９２】
本実施の形態では、緩衝層として設けられた応力吸収層１３５が、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥時に生じる内部応力を吸収する役割を果たす。
【００９３】
図１６を参照して、ガラスなどの無機材料からなる基板１１０を、感光性記録層１２０上に重ね合わせる。図１７を参照して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１１０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。以上の工程により、図１１中のホログラム光学素子３０が完成する。
【００９４】
すなわち、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法は、基板１４０上に応力吸収層１３５を形成する工程と、応力吸収層１３５上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層１２０を形成する工程と、基板１１０を、基板１４０と基板１１０との間に感光性記録層１２０が配置されるように設ける工程と、可干渉光１７０の照射によって、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程とを備える。
【００９５】
基板１４０上に応力吸収層１３５を形成する工程は、基板１４０の主表面に平行な方向の引っ張り応力が応力吸収層１３５の内部に生じるように、応力吸収層１３５を形成する工程を含む。
【００９６】
図１１中のホログラム光学素子３０の変形例について説明する。図１８は、図１１中のホログラム光学素子の変形例を示す断面図である。
【００９７】
図１８を参照して、本変形例におけるホログラム光学素子４０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、応力吸収層１３５と、スペーサ１５１とを有する。
【００９８】
基板１１０と基板１４０とが向かい合う方向の長さを厚みという場合に、応力吸収層１３５は厚みＨ１を有し、感光性記録層１２０は厚みＨ２を有する。本変形例では、感光性記録層１２０および応力吸収層１３５が、Ｈ１＞Ｈ２の関係を満たすように形成されている。
【００９９】
続いて、図１８中のホログラム光学素子４０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の工程について説明する。図１９から図２３は、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子の製造方法の変形例の工程を示す断面図である。
【０１００】
図１９を参照して、まず、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０の表面上に、応力吸収層１３５を形成するための樹脂材料を塗布し、乾燥させる。この際、後の工程で形成する感光性記録層１２０よりも厚膜となるように、応力吸収層１３５を形成する。
【０１０１】
図２０を参照して、次に、応力吸収層１３５上に感光性材料を塗布し、乾燥させることにより、感光性記録層１２０を得る。図２１を参照して、このとき、応力吸収層１３５は厚膜に形成されているため、乾燥に伴って収縮する感光性材料に追随させて応力吸収層１３５を容易に変形させることができる。これにより、感光性記録層１２０の内部に残留応力が発生することを防ぐ。応力吸収層１３５は、感光性材料の収縮に追随して変形することにより、感光性記録層１２０に近づくほど先細りとなる形状に成形される。
【０１０２】
本変形例においても、緩衝層として設けられた応力吸収層１３５が、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥時に生じる内部応力を吸収する役割を果たす。
【０１０３】
図２２を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１１０を、感光性記録層１２０上に重ね合わせる。図２３を参照して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１１０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。以上の工程により、図１８中のホログラム光学素子４０が完成する。
【０１０４】
すなわち、本変形例におけるホログラム光学素子の製造方法では、基板１４０上に応力吸収層１３５を形成する工程は、応力吸収層１３５の厚みＨ１が感光性記録層１２０の厚みＨ２よりも大きくなるように、応力吸収層１３５を形成する工程を含む。
【０１０５】
なお、本変形例では、応力吸収層１３５の膜厚調整を通じて、応力吸収層１３５に感光性材料の乾燥時に発生する内部応力を吸収する機能を持たせたが、このような構成に限られず、感光性記録層１２０よりも低ヤング率を有する応力吸収層１３５を用いることによって、応力吸収層１３５にそのような機能を持たせてもよい。
【０１０６】
このように構成された、この発明の実施の形態３におけるホログラム光学素子４０およびホログラム光学素子の製造方法によれば、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【０１０７】
（実施の形態４）
図２４から図２７は、この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。本実施の形態におけるホログラム光学素子５０は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と同じ構造を有する。以下、本実施の形態におけるホログラム光学素子５０の製造方法について説明する。
【０１０８】
まず、実施の形態１における図２中に示す工程を実施することにより、基板１６０の主表面に感光性記録層１２０が形成された積層体を得る。図２４を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１１０を、感光性記録層１２０が基板１１０と基板１６０との間で挟まれるように配置する。図２５を参照して、次に、感光性記録層１２０から基板１６０を剥離する。この剥離工程により、感光性記録層１２０は、基板１６０が剥離された表面１２０ａを有する。
【０１０９】
基板１６０は、樹脂材料から形成されている。基板１６０を形成する材料としては、感光性記録層１２０から剥離しやすく、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料と同じもしくは近似する熱膨張係数を有する材料が選択される。本実施の形態では、基板１６０が透光性を有する必要はない。
【０１１０】
図２６を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を準備する。基板１４０上に密着層１３０を形成するための樹脂材料を塗布する。密着層１３０が感光性記録層１２０の表面１２０ａと接触するように、基板１４０を基板１１０に対して重ね合わせる。このとき、密着層１３０は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に隙間が生じることを防止し、両者を密着させる役割を果たす。
【０１１１】
図２７を参照して、次に、このように作製した基材に対して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１１０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。以上の工程により、図１中のホログラム光学素子１０が完成する。
【０１１２】
このように本実施の形態では、図２中に示す乾燥工程時に、感光性材料を支持する基板として樹脂フィルムからなる基板１６０を用いる。これにより、乾燥後に得られる感光性記録層１２０の内部に圧縮応力が発生することを抑制する。そして、乾燥工程が終了した時点で、感光性記録層１２０を基板１６０からガラスなどの無機材料からなる基板１１０に転写する。感光性記録層１２０の内部に発生した内部応力が小さいため、図２７中に示す露光工程時に感光性記録層１２０が大きく変形するということがない。
【０１１３】
すなわち、この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法は、樹脂材料からなる基板１６０上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層１２０を形成する工程と、基板１１０を、基板１６０と基板１１０との間に感光性記録層１２０が配置されるように設ける工程と、感光性記録層１２０から基板１６０を剥離する工程と、透光性を有する密着層１３０および基板１４０を準備し、基板１６０が剥離された感光性記録層１２０の表面１２０ａ上に、密着層１３０を介して基板１４０を重ね合わせる工程と、基板１４０を重ね合わせる工程の後、可干渉光１７０の照射によって、感光性記録層１２０に干渉縞を形成する工程とを備える。
【０１１４】
このように構成された、この発明の実施の形態４におけるホログラム光学素子の製造方法によれば、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料の乾燥に伴う弊害を解消しつつ、良好な素子特性を得ることができる。
【０１１５】
（実施の形態５）
本実施の形態におけるホログラム光学素子は、実施の形態１におけるホログラム光学素子１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造についてはその説明を繰り替えさない。
【０１１６】
図２８は、この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子を示す断面図である。図２８を参照して、本実施の形態におけるホログラム光学素子６０は、基板１１０と、基板１４０と、感光性記録層１２０と、別の感光性記録層としての感光性記録層２１０と、緩衝層としての密着層１３０と、別の緩衝層としての基板１６０と、スペーサ１５１とを有する。
【０１１７】
基板１１０上には、感光性記録層２１０および感光性記録層１２０が挙げた順に積み重ねられている。感光性記録層２１０は、感光性記録層１２０と基板１１０との間に配置されている。基板１６０は、感光性記録層２１０と感光性記録層１２０との間に配置されている。基板１６０は、感光性記録層２１０および感光性記録層１２０に接触して設けられている。密着層１３０は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に配置されている。密着層１３０は、感光性記録層２１０および基板１４０に接触して設けられている。
【０１１８】
基板１６０は、実施の形態１における図２中の工程で準備される基板１６０であり、透光性を有する樹脂材料から形成されている。基板１６０および密着層１３０は、樹脂材料から形成されている。基板１６０および密着層１３０は、感光性記録層２１０および感光性記録層１２０に対する記録光および再生光が基板１６０および密着層１３０を透過可能なように、透光性を有する。
【０１１９】
感光性記録層１２０には、第１の幅を有する干渉縞が形成され、感光性記録層２１０には、第１の幅とは異なる第２の幅を有する干渉縞が形成されている。
【０１２０】
本実施の形態におけるホログラム光学素子６０においては、感光性記録層１２０の屈折率と、感光性記録層２１０の屈折率と、密着層１３０の屈折率と、基板１６０の屈折率とが略同じである。
【０１２１】
このような感光性記録層の多層構造により、単一のホログラム光学素子６０に、波長の異なる光による複数の干渉縞を形成することが可能となる。なお、本実施の形態では、感光性記録層を２層構造としたが、ホログラム光学素子は、２層以上の複数層構造を有してもよい。
【０１２２】
続いて、図２８中のホログラム光学素子６０を製造する場合を想定して、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法の工程について説明する。図２９から図３２は、この発明の実施の形態５におけるホログラム光学素子の製造方法の工程を示す断面図である。
【０１２３】
図２９を参照して、まず、実施の形態１における図２および図３中の工程を実施することにより、基板１６０と、基板１６０に対向配置される基板１１０と、基板１１０と基板１６０との間に配置され、露光領域１２１に干渉縞が形成された感光性記録層２１０とを有する基材を作製する。感光性記録層２１０を形成するための感光性材料は、樹脂材料からなる基板１６０により支持されるため、感光性材料の乾燥に伴って感光性記録層２１０に内部応力が発生することを抑制できる。
【０１２４】
図３０を参照して、次に、基板１６０上に感光性材料を塗布し、これを乾燥させることにより、感光性記録層１２０を得る。この際、感光性記録層１２０を形成するための感光性材料は、樹脂材料からなる基板１６０に支持されるため、感光性記録層１２０に内部応力が発生することを抑制できる。
【０１２５】
図３１を参照して、次に、ガラスなどの無機材料からなる基板１４０を準備する。基板１４０上に密着層１３０を形成するための樹脂材料を塗布する。密着層１３０が感光性記録層１２０と接触するように、基板１４０を基板１１０に対して重ね合わせる。このとき、密着層１３０は、感光性記録層１２０と基板１４０との間に隙間が生じることを防止し、両者を密着させる役割を果たす。
【０１２６】
図３２を参照して、このように作製した基材に対して、可干渉光１７０による二光束干渉露光を実施する。可干渉光１７０が基板１４０を通じて感光性記録層１２０に照射されることにより、感光性記録層１２０の露光領域１２１に干渉縞を形成する。その後、可干渉性を有しないポストキュア光を用いて、露光領域１２１以外の部分に対して露光することにより、ポストキュア工程を実施する。以上の工程により、図２８中のホログラム光学素子６０が完成する。
【０１２７】
このように、本実施の形態におけるホログラム光学素子の製造方法においては、最上層に配置される基板としては、ガラスなどの無機材料を用い、感光性記録層の層間に配置される基板としては、熱膨張係数の観点から樹脂材料からなる基板を用いる。
【０１２８】
なお、以上の実施の形態１から５に説明したホログラム光学素子の構造やその製造方法の工程を適宜組み合わせて、新たなホログラム光学素子やホログラム光学素子の製造方法を構成することが可能である。
【０１２９】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１３０】
この発明は、主に、ピックアップ用回折格子向けの多波長ホログラム光学素子などに適用可能であり、さらに、ホログラム光学素子の作製方法としても広く産業上で有効に利用できる。
【符号の説明】
【０１３１】
１０，２０，３０，４０，５０，６０ ホログラム光学素子、１０１ 領域、１１０ 基板、１１０ａ 主表面、１２０，２１０ 感光性記録層、１２０ａ 表面、１２１ 露光領域、１３０ 密着層、１３５ 応力吸収層、１４０ 基板、１４０ａ 主表面、１５１，１５２ スペーサ、１６０ 基板、１７０ 可干渉光、１７１ キュア光、１８０ ダミー基板、２１０ 感光性記録層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性を有する第１基板と、
前記第１基板上に設けられ、干渉縞が形成される感光性記録層と、
前記感光性記録層に対して前記第１基板の反対側に設けられ、透光性を有する第２基板と、
前記感光性記録層と前記第２基板との間に設けられ、透光性を有する緩衝層とを備え、
前記緩衝層の屈折率と、前記感光性記録層の屈折率とは略同じである、ホログラム光学素子。
【請求項２】
前記第１基板上に設けられ、前記第１基板と前記感光性記録層との間に配置され、干渉縞が形成される別の感光性記録層と、
前記別の感光性記録層と前記感光性記録層との間に設けられ、透光性を有する別の緩衝層とをさらに備え、
前記別の緩衝層の屈折率と、前記別の感光性記録層の屈折率とは、前記緩衝層および前記感光性記録層の屈折率と略同じである、請求項１に記載のホログラム光学素子。
【請求項３】
前記第１基板および前記第２基板は、前記感光性記録層よりも高いガスバリア性を有する、請求項１または２に記載のホログラム光学素子。
【請求項４】
前記第１基板および前記第２基板は、前記感光性記録層よりも高い硬度を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のホログラム光学素子。
【請求項５】
仮基板上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層を形成する工程と、
第１基板を、前記仮基板と前記第１基板との間に前記感光性記録層が配置されるように設ける工程と、
可干渉光の照射によって、前記感光性記録層に干渉縞を形成する工程と、
前記感光性記録層に干渉縞を形成する工程の後、前記感光性記録層から前記仮基板を剥離する工程と、
透光性を有する緩衝層および第２基板を準備し、前記仮基板が剥離された前記感光性記録層の表面上に、前記緩衝層を介して前記第２基板を重ね合わせる工程とを備え、
前記仮基板の熱膨張係数と、前記感光性材料の熱膨張係数とは略同じである、ホログラム光学素子の製造方法。
【請求項１】
透光性を有する第１基板と、
前記第１基板上に設けられ、干渉縞が形成される感光性記録層と、
前記感光性記録層に対して前記第１基板の反対側に設けられ、透光性を有する第２基板と、
前記感光性記録層と前記第２基板との間に設けられ、透光性を有する緩衝層とを備え、
前記緩衝層の屈折率と、前記感光性記録層の屈折率とは略同じである、ホログラム光学素子。
【請求項２】
前記第１基板上に設けられ、前記第１基板と前記感光性記録層との間に配置され、干渉縞が形成される別の感光性記録層と、
前記別の感光性記録層と前記感光性記録層との間に設けられ、透光性を有する別の緩衝層とをさらに備え、
前記別の緩衝層の屈折率と、前記別の感光性記録層の屈折率とは、前記緩衝層および前記感光性記録層の屈折率と略同じである、請求項１に記載のホログラム光学素子。
【請求項３】
前記第１基板および前記第２基板は、前記感光性記録層よりも高いガスバリア性を有する、請求項１または２に記載のホログラム光学素子。
【請求項４】
前記第１基板および前記第２基板は、前記感光性記録層よりも高い硬度を有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のホログラム光学素子。
【請求項５】
仮基板上に感光性材料を塗布し、その材料を乾燥させることにより、感光性記録層を形成する工程と、
第１基板を、前記仮基板と前記第１基板との間に前記感光性記録層が配置されるように設ける工程と、
可干渉光の照射によって、前記感光性記録層に干渉縞を形成する工程と、
前記感光性記録層に干渉縞を形成する工程の後、前記感光性記録層から前記仮基板を剥離する工程と、
透光性を有する緩衝層および第２基板を準備し、前記仮基板が剥離された前記感光性記録層の表面上に、前記緩衝層を介して前記第２基板を重ね合わせる工程とを備え、
前記仮基板の熱膨張係数と、前記感光性材料の熱膨張係数とは略同じである、ホログラム光学素子の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−８８６４３（Ｐ２０１２−８８６４３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３７２９２（Ｐ２０１０−２３７２９２）
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２２日（２０１０．１０．２２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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