JP2002162524A - 表示機能を持つ光ファイバー及びその作製方法 - Google Patents
表示機能を持つ光ファイバー及びその作製方法Info
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Abstract
させて所望の表示が可能な表示機能を持つ光ファイバー
とその作製方法。 【解決手段】 内部に体積型ホログラム若しくは回折格
子14が記録されており、内部を導波する光15が回折
されて側面から特定のパターン17が出射される表示機
能を持つ光ファイバー1。
Description
ファイバー及びその作製方法に関するものであり、特
に、光ファイバーを用いた表示装置に関するものであ
る。
の波長選択性を利用して光分波器・光合波器・ファブリ
ーペロー干渉計等を作製する技術は実用化されている
(例えば、特開平11−84623号)。
周りのクラッド3とからなる光ファイバー1に近接して
計算機生成ホログラムあるいは位相シフトマスク4を配
置し、光ファイバー1に吸収されるエキシマレーザ光や
アルゴンレーザ光5を計算機生成ホログラム(位相シフ
トマスク)4に照射し、それから生じる異なる次数の回
折光6と7を光ファイバー1中で干渉させて光ファイバ
ー1中に屈折率変化を生起させて干渉縞8を記録する方
法が用いられている。その屈折率変化はガラス中の酸化
ゲルマニウムの拡散により生成される。
ー等の自発光する表示装置はあったが、何れも装置が大
型で大重量となる問題があった。
のような現状に鑑みてなされたものであり、その目的
は、光ファイバー内を導波する光をその外へ回折させて
所望の表示が可能な表示機能を持つ光ファイバーとその
作製方法を提供することである。
明の表示機能を持つ光ファイバーは、内部に体積型ホロ
グラム若しくは回折格子が記録されており、内部を導波
する光が回折されて側面から特定のパターンが出射され
ることを特徴とするものである。
に並んで複数の要素回折格子が記録されており、その要
素回折格子は内部を導波する光をそれぞれ特定の方向に
回折するものであり、これらの回折光の集積により特定
のパターンを生じるようになっていてもよい。
り、光ファイバーの軸に沿った方向に並んだ複数個の異
なるホログラムから複数の2次元画像が再生されるよう
にしてもよい。
グラム若しくは回折格子が記録されており、各体積型ホ
ログラム若しくは回折格子は異なった波長の光を選択的
に回折するものであってもよい。
製方法は、光ファイバー中に導波させた光と側面から入
射された光の干渉により内部に体積型ホログラム若しく
は回折格子を記録することを特徴とする方法である。
回折して側面から出射される構成の干渉縞を、光ファイ
バーの側面からの2光束による干渉で作製することもで
きる。
くとも一方は、光ファイバーと屈折率整合液を介して密
接された光透明体を介して入射するようにすることが望
ましい。
ログラムにより発生することもできる。
ム若しくは回折格子が記録されており、内部を導波する
光が回折されて側面から特定のパターンが出射されるの
で、極めて軽量で細い光ファイバーを用いて簡単な作製
方法により多彩な表示が可能な光ファイバーが得られ
る。
バーの原理は、光ファイバーの内部に体積型ホログラム
若しくは回折格子を記録して、光ファイバーに光導波機
能に加えて、その導波する光を側面から外へ回折して特
定のパターンを表示する機能を付与し、それにより極め
て小型の表示装置を実現するものである。以下、その作
製方法を含めて実施例に基づいて説明する。
光ファイバーの作製方法(a)とその表示機能(b)を
示す。図1(a)に示すように、光ファイバー1の側面
に沿って表示物体10を配置し、照明光11で照明する
と、表示物体10から物体光12が生じる。一方、光フ
ァイバー1中には照明光11と可干渉な参照光13を導
波しておくと、光ファイバー1の側面から内部に入射し
た物体光12と光ファイバー1内を導波する参照光13
とが光ファイバー1内部で干渉して体積型ホログラム1
4の干渉縞が屈折率変化(位相型)として記録される。
型ホログラム14に参照光13と反対に進む同じ波長の
導波光15が入射すると、記録のときの物体光12と反
対に進む表示光(再生光)16が光ファイバー1側面か
ら外に出て元の表示物体10の位置にその像17を結像
する。したがって、体積型ホログラム14が記録された
光ファイバー1に導波光15を通すと、表示像17が表
示され観察あるいは投影が可能になる。
から入射させる場合は、表示光(再生光)16は表示物
体10の位置にその虚像を表示することになる。
光ファイバーの作製方法を示す。この実施例は、表示パ
ターン10’を持つ表示物体を用意する代わりに、表示
パターン10’の各画素から光ファイバー1の方向に別
々に出る複数のビーム状の物体光121 、122 、12
3 、124 、125 、・・・・を発生させ、この複数の
ビーム状の物体光121 、122 、123 、124 、1
25 、・・・・を同時にあるいは順次光ファイバー1の
側面から内部に入射させ、それら物体光121、1
22 、123 、124 、125 、・・・・と光ファイバ
ー1内を導波する参照光13とを光ファイバー1内部の
異なる位置あるいは同じ位置で干渉させて物体光1
21 、122 、123 、124 、125 、・・・・の数
に対応する数の体積型回折格子(ホログラム)141 、
142 、143 、144 、145 、・・・・を屈折率変
化(位相型)として記録するものである。同じ位置に複
数の体積型回折格子(ホログラム)を記録する場合は、
多重記録になる。
参照光13と反対に進む同じ波長の導波光を光ファイバ
ー1中を通して体積型回折格子(ホログラム)141 、
14 2 、143 、144 、145 、・・・・に入射させ
ると、記録のときの物体光121 、122 、123 、1
24 、125 、・・・・と反対に進む表示光(再生光)
が光ファイバー1側面から外に出て、これらの回折光の
集積により元の表示パターン10’の像が表示される。
この場合も、導波光を参照光13と同じ方向から入射さ
せて表示パターン10’の虚像を表示することもでき
る。
光ファイバーの作製方法(a)とその表示機能(b)を
示す。ホログラムの記録は再生と同一波長で行うのが望
ましいが、光ファイバーの場合は、ガラス材料が吸収を
持つ紫外光(KrFエキシマレーザの波長248nm、
ArFエキシマレーザの波長193nm等)でないと記
録できないのが現状である。紫外光で再生を行う場合な
ら問題はないが、表示に用いる場合は、当然ながら可視
光による再生が必要である。そこで、この実施例におい
ては、紫外光で記録し、可視光で再生する具体例であ
る。
体光12と参照光13’が光ファイバー1の側面から入
射しやすいようにするためのプリズム18を屈折率整合
液(インデックスマッチング液)19を介して光ファイ
バー1の側面に密接させ、プリズム18の別々の面から
表示物体10から物体光12とそれと可干渉な参照光1
3’を入射させ、光ファイバー1内部で干渉させて体積
型ホログラム14を記録する。その干渉縞を20とし、
その干渉縞20の方向をaとする(干渉縞20は曲面で
あるが、その中心となる干渉縞20の接平面の方向とす
る。)。
光13’の記録波長を248nmのKrFエキシマレー
ザ光とし、体積型ホログラム14の再生波長を630n
mの半導体レーザ光とする。
0の方向aの光ファイバー1の軸に対する傾きを45°
とし、下記のように記号を付ける。 ・干渉縞20の方向aに対する再生時の照明光と再生光
の角度θi =45°(図3(b)) ・干渉縞20のピッチ:d ・記録時の物体光12と参照光13’の干渉縞20の方
向aに対する角度:φr(図3(a)) ・記録波長λr =248nm ・再生波長λi =630nm この場合、次の式が成り立つ。
12と参照光13’を光ファイバー1の側面から入射さ
せて露光することにより、干渉縞20の傾きが光ファイ
バー1の軸に対して45°となる体積型ホログラム14
が光ファイバー1に記録される。なお、このとき、光フ
ァイバー1のコア2とクラッド3の間に屈折率差が存在
するが、何れの光束12、13’共光ファイバー1の軸
に対してある程度角度をなすので、コア2とクラッド3
の界面で屈折してある程度進行方向が変わることはあっ
ても、全反射してしまうことはない。また、光ファイバ
ー1に直接物体光12と参照光13’を照射すると、光
ファイバー1の円筒面がレンズ作用をしてしまうので、
上記のように、屈折率整合液19を介して入射面が平面
のプリズム18を密着することが望ましい。
ログラム14に、図3(b)に示すように、可視光(波
長:630nm)の導波光15’を入射させると、表示
光(再生光)16’が光ファイバー1側面から外に出て
表示像17’を結像する。したがって、体積型ホログラ
ム14が記録された光ファイバー1に導波光15’を通
すと、表示像17’が表示され観察あるいは投影が可能
になる。この場合も、導波光15’を反対方向から入射
させて表示像17’の虚像を表示することもできる。
18を通して入射するが、再生光はプリズム18を通ら
ないため、光ファイバー1側面で屈折して歪みが生じ
る。これを補正するような物体光12を用いるのが望ま
しい。
異なる場合、再生像に収差が生ずるので、この収差を予
め補正するような物体光12を用意することが望まし
い。そのためには、例えば歪めた被写体を用いる等。
光ファイバーの構成を示す。以上の実施例では、光ファ
イバー1に記録された体積型ホログラムあるいは体積型
回折格子から回折される波長は1つの場合であったが、
図4の場合は、異なるR(赤色)、G(緑色)、B(青
色)3つの波長それぞれで回折する3つの体積型ホログ
ラム14R 、14G 、14B を以上の何れかの実施例の
方法で光ファイバー1中に多重記録あるいは異なる位置
に記録し、再生して表示する場合の導波光15”として
同じ3つの波長を含む光をこれら体積型ホログラム14
R 、14G 、14B に入射させて、それらから表示光
(再生光)16R 、16G 、16B を同時に回折させ、
表示面上で重ね合わせてフルカラーの表示像17”を表
示するようにしたものである。
示物体10から発生させる必要はなく、例えば計算機生
成ホログラムにより発生させるようにしてもよい。
ーとその作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。例えば、光ファイバーの軸に沿った方向に複数の
体積型ホログラムを記録し、各体積型ホログラムから別
々に複数の2次元画像を再生するようにすることもでき
る。
の表示機能を持つ光ファイバー及びその作製方法による
と、内部に体積型ホログラム若しくは回折格子が記録さ
れており、内部を導波する光が回折されて側面から特定
のパターンが出射されるので、極めて軽量で細い光ファ
イバーを用いて簡単な作製方法により多彩な表示が可能
な光ファイバーが得られる。
ーの作製方法とその表示機能を示す図である。
ーの作製方法を示す図である。
ーの作製方法とその表示機能を示す図である。
ーの構成を示す図である。
法を説明するための図である。
光 13、13’…参照光 14、14R 、14G 、14B …体積型ホログラム 141 、142 、143 、144 、145 …体積型回折
格子(ホログラム) 15、15’…導波光 16、16’、16R 、16G 、16B …表示光(再生
光) 17、17’…表示物体の像(表示像) 18…プリズム 19…屈折率整合液(インデックスマッチング液) 20…干渉縞
Claims (8)
- 【請求項1】 内部に体積型ホログラム若しくは回折格
子が記録されており、内部を導波する光が回折されて側
面から特定のパターンが出射されることを特徴とする表
示機能を持つ光ファイバー。 - 【請求項2】 光ファイバーの軸に沿った方向に並んで
複数の要素回折格子が記録されており、前記要素回折格
子は内部を導波する光をそれぞれ特定の方向に回折する
ものであり、これらの回折光の集積により前記特定のパ
ターンを生じるようになっていることを特徴とする請求
項1記載の表示機能を持つ光ファイバー。 - 【請求項3】 前記特定のパターンが2次元画像であ
り、光ファイバーの軸に沿った方向に並んだ複数個の異
なるホログラムから複数の2次元画像が再生されること
を特徴とする請求項1記載の表示機能を持つ光ファイバ
ー。 - 【請求項4】 光ファイバー中に複数の体積型ホログラ
ム若しくは回折格子が記録されており、各体積型ホログ
ラム若しくは回折格子は異なった波長の光を選択的に回
折するものであることを特徴とする請求項1記載の表示
機能を持つ光ファイバー。 - 【請求項5】 光ファイバー中に導波させた光と側面か
ら入射された光の干渉により内部に体積型ホログラム若
しくは回折格子を記録することを特徴とする表示機能を
持つ光ファイバーの作製方法。 - 【請求項6】 光ファイバー中を導波する光が回折して
側面から出射される構成の干渉縞を、光ファイバーの側
面からの2光束による干渉で作製することを特徴とする
表示機能を持つ光ファイバーの作製方法。 - 【請求項7】 側面から入射する光の中の少なくとも一
方は、光ファイバーと屈折率整合液を介して密接された
光透明体を介して入射することを特徴とする請求項6記
載の表示機能を持つ光ファイバーの作製方法。 - 【請求項8】 側面から入射する光は計算機生成ホログ
ラムにより発生することを特徴とする請求項6記載の表
示機能を持つ光ファイバーの作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000357549A JP4730490B2 (ja) | 2000-11-24 | 2000-11-24 | 表示機能を持つ光ファイバーの作製方法 |
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