JP2008102263A - ホログラムスクリーン及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い透明性をもち、スクリーン面内での色収差、輝度ムラがないホログラムスクリーン、および該スクリーンの製造方法を提供する。
【解決手段】 本発明に係るホログラムスクリーン１１は、ホログラムスクリーン記録における参照光ＬＲ、すなわち非拡散光を、映像投影装置に使用される複数枚のレンズからなるズームレンズ（組合せレンズ）９０からの出射光として記録媒体１００に照射することで得られる。
【選択図】 図１

Description

請求項に係る発明は、ホログラム素子をスクリーンとして利用したホログラムスクリーン、及びその製造方法に関する。

プロジェクタでホログラムスクリーンに投影した映像と、ホログラムスクリーン背面の背景を同時に観察できるようにしたホログラム表示装置が既に提案されている。（特許文献１）
このようなホログラムスクリーン装置を利用すると、デパートや地下街等の各種ショールームのショーウインドーに広告映像等を映し出すことができる。この場合、ショールーム内の展示品の観察を阻害することなく、映像を提示することができる。また、このようなホログラムスクリーンは自動車等の各種移動体のヘッドアップディスプレイとしても利用することができる。

該表示装置の特長である、背景を透かして見ながら再生される映像を観察することができる、という点をより顕著にすべく、透明性に優れ、曇りが殆どなく、明瞭な背景を観察できるホログラムスクリーンの製造方法が提案されている。（特許文献２）
この製造方法では、光拡散体より得られる拡散光である物体光と非拡散光である参照光との露光強度比を変更することにより、スクリーンのヘイズ率の調整を可能にしている。

しかしながら、該方法で作製されたホログラムスクリーンで再生された映像には、例えば、ホログラムスクリーンの中心部では、映像光とほぼ同等の色調であっても、ホログラムスクリーン上部で映像光よりも青っぽく、下部で黄色っぽくなるという現象が発生することがあった。つまり、ホログラムスクリーンの全面で映像光の色を正しく再現することが出来ず、観察者に違和感を与えるような不自然な映像が再生されるという問題が生じていた。また、大面積のスクリーンを作製するに当たっては、映像を観察する方向によって輝度ムラが大きく、スクリーン端部付近では輝度の低下が著しいという問題も生じていた。

その後、これらの問題の一つである、スクリーンに映し出される映像の色収差を軽減する方法が提供されている。（特許文献３）
この技術は、感光材料として参照光の入射方向に対して厚み分布が傾斜したものを用いることで斯かる問題点を解決している。

しかしながら、該方法では、膜厚分布に傾斜を持つ特殊な感光材料を用いる必要がある為、感光材料の製造において、高度な膜厚制御技術が要求される。よって、生産効率の低下、および高コスト化を招くといった弊害が生じる。

ところで、スクリーン面内の輝度ムラに関しても、輝度ムラがなく高い輝度のホログラムスクリーンを得るための方法が提案されている。（特許文献４〜５）
これらの技術は、光拡散体により得られた拡散光、すなわち物体光を複数の方向から発生させ、感光材料に入射させることにより、一様な露光強度で感光材料を露光し、均一なホログラムを形成しようとするものである。
特開平９−１１４３５４号公報 特開２０００−７５１３９号公報 特開２０００−１２２１８１号公報 特開２００３−３１５９２３号公報 特開２００４−４６０７号公報

しかしながら、これらの製造方法では、物体光である拡散光同士の干渉による不要な干渉縞が感光材料に過度に記録されてしまうため曇りが発生しやすく、再生光である映像光をスクリーンに入射した際、鮮明な映像表示の妨げとなる。そのためスクリーンの透明性を低下させてしまう。よって、このようなホログラムスクリーンは不透明性が目立ち，ホログラムスクリーンを通して明瞭な背景を観察することが難しく，観察者に違和感を与えるという問題点があった。

請求項に係る発明は、スクリーンの透明性を損なうことなく、スクリーン面内での色収差、輝度ムラのないホログラムスクリーン、および該スクリーンの製造方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、ホログラム記録における参照光である非拡散光を組合せレンズ（ズームレンズ）からの出射光とすることで、前記課題を解決できることに想到し、本発明を完成させたものである。ただし、ここでいう組合せレンズとは、光の強度の場所的分布を均一化（均一に近づけること）するもの、すなわち光量ムラや収差を補正するために複数のレンズを組み合わせたものをいう。

請求項１に記載の発明は、映像投影装置より投影された映像光を散乱・回折させて出射光とすることにより映像を再生させるホログラムスクリーンの製造方法において、光拡散体により得られた拡散光である物体光と、非拡散光である参照光とを感光材料上に干渉露光するとき、光の強度の場所的分布を均一化する組合せレンズを介して参照光を照射することを特徴とする。

斯かる発明によれば、ホログラムを記録する際の参照光として組合せレンズからの出射光を用いるため、参照光の露光強度を感光材料面内で均一化することが可能である。この結果、スクリーン面内での輝度ムラのない均質なホログラムスクリーンの作製が可能となる。また、組合せレンズは、ホログラム記録に通常用いられる対物レンズのような単レンズとは異なり、レンズが持つ収差を無くすように複数枚のレンズが組み合わされているため、スクリーン作製時の参照光にはレンズの持つ収差の情報が含まれない。このようにして作製したホログラムスクリーンに映像投影装置からの投影光、すなわち再生照明光を照射すると、輝度ムラや色収差がないホログラムスクリーンを得ることが可能となる。

請求項２に記載のホログラムスクリーンの製造方法は、上記組合せレンズが、映像投影装置に使用されるものであることを特徴とする。
このような製造方法によれば、再生照明光が、ホログラム記録における参照光と同一の組合せレンズから出射されるため、光源利用効率が高いホログラムスクリーンを得ることができる。

請求項３に記載のホログラムスクリーンは、上記の製造方法で作製されたことを特徴とする。したがって、上記のとおり、スクリーン面内での輝度ムラや色収差がなく、光源利用効率が高い、などの利点を有する。

ホログラムスクリーンは、請求項４に記載のように、フォトポリマーを主成分とするのが好ましい。
ホログラムスクリーン製造に必要となる感光材料に、フォトポリマー感光材料を用いることで更に高透明、高輝度かつ輝度ムラのないスクリーンの提供が可能となる。
斯かる発明によれば、ホログラムを記録する感光材料としてフォトポリマー感光材料を用いるため、粒子状成分が含まれず、透明性及び回折効率に優れたスクリーンを得ることが可能である。また、湿式現像処理を必要とせずにホログラムを記録することが可能である上、フォトポリマーが含有する重合物の重合収縮に起因した膜（ホログラム）の収縮も一定であるため、従来のように銀塩感光材料を用いてホログラムを記録する場合に比べ、ホログラムの膜厚分布が均一となる結果、スクリーンシステム全体として均一な明るさを有することになる。

請求項５に記載のホログラムスクリーンは、さらに、設定回折角での入射光に対する透過率Ｔminが２０〜８０％であり、入射光に対する透過率が最大となる角度での透過率Ｔmaxが６０〜９５％、かつＴmax[%]≧(Ｔmin＋１５)[%]であることを特徴とする。
Ｔminは、回折してほしい入射光（すなわち映像投影装置からの映像光）の透過率であり、Ｔmaxは、透過（直進）してほしい入射光（すなわちスクリーンの背景）の透過率である。なお、直進とは、必ずしも０°というわけではない。
このホログラムスクリーンは、ＴminとＴmaxがどちらも十分高い値で、しかも両者の差が１５％以上と大きいので、透明性に優れ、曇りがほとんどなく、明瞭な背景を観察できる。回折しないところは抜け、回折すべきところは回折するからである。

本発明によれば、透明性を損なうことなく、色収差、輝度ムラのない高輝度なホログラムスクリーンを得ることが出来る。
請求項１によるホログラムスクリーンの製造方法は、スクリーン面内での輝度ムラや収差のない均質なホログラムスクリーンの作製を可能にする。
請求項２によるホログラムスクリーンの製造方法は、さらに、光源利用率が高いホログラムスクリーンの作製を可能にする。
請求項３によるホログラムスクリーンは、輝度ムラや収差がなく、光源利用率が高い。
請求項４によるホログラムスクリーンは、さらに、透明性や回折効率に優れている。
請求項５によるホログラムスクリーンは、またさらに、透明性に優れ、曇りがほとんどなく、明瞭な背景を観察できる。

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明に係るホログラムスクリーン製造方法の一実施形態について説明する。

＜ホログラムスクリーン撮影の為の光学系＞
図１は、本発明の一実施形態に係るホログラムスクリーン撮影の為の光学系（以下、適宜「スクリーン撮影用光学系」という）の概略を示す図である。スクリーン作製用光学系１について図１を参照しつつ説明する。まず、感光材料（本例ではフォトポリマー感光材料）が感度を持つ波長を発振し、かつ十分なコヒーレンス性を有するレーザー１０からビームが発振される。これをミラー２０によってビームスプリッター３０へと導く。ビームスプリッターにより光を分割することで、任意の強度比で物体光ＬＯと参照光ＬＲを得ることができる。

図１においてミラー２１へと直進する光ＬＯを対物レンズ４１へと入射させ、ピンホール５１を用いてスペイシャルフィルタリングすることで、不要な迷光や散乱光をカットする。なお、対物レンズ４１は、倍率の大きなもの（２０倍程度）を用いることが感光材料面内になるべく均一な強度の拡散光を入射させる上で好ましいが、レーザーの出力が不足する場合は５倍〜１０倍程度のレンズを用いると良い。スペイシャルフィルタリングされた光を光拡散体７０へと入射させる。光拡散体７０は、すり硝子などの拡散板を用いることが出来る。この時に用いる光拡散体７０の面積は、感光材料（図１における記録媒体１００とほぼ同面積。図３参照）の１／４倍から２倍程度が好ましく、小さ過ぎると視野角が狭くなり過ぎたり、物体光強度の不均一を招いたりする。また、大き過ぎると不要な拡散光同士の干渉を増やすことに繋がる。対物レンズ４１により拡大された光で光拡散体７０に入射しない不要な光は、本来の意図した光の経路以外で感光材料（記録媒体１００）に入射することを防ぐ為、アパーチャー６１を使用してカットする事が好ましい。

図１においてビームスプリッター３０からミラー２２へと直進する光ＬＲを対物レンズ４２へと入射させピンホール５２を用いて、物体光ＬＯ同様にスペイシャルフィルタリングすることで不要な迷光や散乱光をカットする。なお、対物レンズ４２は、倍率の大きなもの（２０倍程度）を用いることが感光材料面内になるべく均一な強度の光を入射させる上で好ましいが、レーザーの出力が不足する場合は５倍〜１０倍程度のレンズを用いると良い。スペイシャルフィルタリングされた光をコリメーターレンズ８０へと入射させ平行光を得る。続いて平行光をズームレンズ（組合せレンズ）９０へと入射させることで、強度が均一かつ収差のない参照光が得られる。この時、平行光のうちズームレンズ９０に入射しない不要な光は、本来の光の経路以外で感光材料（記録媒体１００）に入射することを防ぐ為、アパーチャー６２を使用してカットする事が好ましい。

強度が均一かつ収差のない参照光を得る為に使用されるズームレンズ９０について説明する。図２は、ズームレンズ９０の構成の一例を示すもので、映像投影機に使われているものと同じ組合せレンズである。図２において、平行光Ｌ１が両凹レンズ１１０に入射する。これにより収差の補正が行われ、次いでアクロマートレンズ２１０に入射させることで、収差を発生させることなく光を拡大させることが出来る。アクロマートレンズは、屈折率や分散率の異なる凸レンズと凹レンズを貼り合せたレンズである。アクロマートレンズの代わりに、アクロマートレンズに更に凸レンズを組み合わせた２群３枚レンズやアポクロマートレンズ等の収差を抑えた拡大レンズを用いても良い。この一連の収差補正、拡大の工程を、絞り３００を挟んでもう一組の両凹レンズ１２０、アクロマートレンズ２２０を通して行う。最後に凹レンズ４００を通すことでフォーカスを短くした拡大光Ｌ２を得ることが出来る。本例では、光源利用率を高くするため、ホログラムスクリーンの作製時に、再生時と同じ組合せのズームレンズを使用しているが、当然のことながら、ズームレンズは上記の組合せに限られるものではなく、収差を発生させることなく光を拡大させることができるものであれば、他のレンズでもよい。

図１において、物体光ＬＯと参照光ＬＲを感光材料（記録媒体１００）に入射させる際に、それらの光軸がなす角をθとすると、好ましいθの範囲は２０°〜７０°である。また、物体光ＬＯと参照光ＬＲの露光強度比は、物体光強度を１とするとき、参照光強度２〜１０が好ましい。より好ましくは、物体光強度１に対して、参照光強度４〜８の範囲である。なお、レーザー光の光量は、光強度と照射時間の積で表せば、好ましくは０．１〜１０，００ｍJ／ｃｍ^２、より好ましくは１〜１００ｍJ／ｃｍ^２である。

記録媒体１００の構成と設置について、図３を用いて説明する。記録媒体１００は、基板１Ａ、感光材料からなる記録層１Ｂ、保護層１Ｃの３層からなる。物体光ＬＯ、および参照光ＬＲは、光学的な異方性を持たない材質（例：硝子）の基板１Ａから入射させることが好ましい。また、記録層１Ｂの保護層１Ｃには、保護層１Ｃと空気の界面での反射光を防止するために、レーザーの発振波長の光を吸収するように着色されたものを用いることがより好ましい。

＜フォトポリマー感光材料＞
本実施形態に係る感光材料としては、屈折率変調型フォトポリマーであって、可干渉性の２光束を干渉させて露光することによって干渉縞を記録する記録工程のみにより、露光された部位の屈折率と未露光部位の屈折率との差が少なくとも０．００１以上の屈折率変化を生じるものを用いることが好ましい。また、屈折率の差を増幅させるための湿式現像処理が不要であることは必須要件である。光や熱等による乾式現像処理は必要に応じて用いることが出来る。

さらに、フォトポリマー組成物としては、コヒーレンス性に優れた光を干渉させることによって得られる干渉縞の明暗の強度分布を大きな屈折率の変化として記録できる、（Ａ）ラジカル重合可能な不飽和二重結合を少なくとも１つ含有するラジカル重合性モノマーと、（Ｂ）バインダーポリマーおよび／または（Ｃ）カチオン重合性モノマーを含有するものが好適に用いられる。

より好適なフォトポリマー組成物としては、可視光の波長領域を有する干渉性の第一の光の干渉によって得られる干渉縞の照射により、ラジカル重合性化合物（Ａ）の重合を開始させる（Ｄ）光ラジカル重合開始剤と、光ラジカル重合開始剤（Ｄ）を増感させる（Ｅ）光増感色素、およびカチオン重合性化合物（Ｃ）を含有する場合は、第一の光とは異なる波長領域を有する第二の光の照射によりカチオン重合性化合物（Ｃ）の重合を開始させる（Ｆ）光カチオン重合開始剤とからなり、ラジカル重合性化合物（Ａ）の屈折率が、バインダーポリマー（Ｂ）および／またはカチオン重合性化合物（Ｃ）との屈折率との加重平均値よりも大きいように調整したフォトポリマー組成物である。

光カチオン重合開始剤（Ｆ）は、第二の光の照射によりカチオン重合性モノマー（Ｃ）の重合を開始させるものであるが、第一の光の干渉によって得られる干渉縞の照射に対する感光性が低くてカチオン重合性モノマー（Ｃ）の重合を実質上開始させないものが好ましい。

ラジカル重合性モノマー（Ａ）
本発明で用いられるラジカル重合性モノマー（Ａ）は、本発明で用いられるバインダーポリマー（Ｂ）および／または（Ｃ）カチオン重合性モノマー等とともに本発明による組成物を調製した場合に、相溶性を有しさえすれば広範囲の化合物を使用することができるが、常圧で１００℃以上の沸点を持つ非ガス状、即ち、液状または固体状であるラジカル重合性化合物（Ａ）が好ましい。
特に、エチレン性不飽和二重結合を有する（メタ）アクリルモノマー、ビニルモノマー、（メタ）アリルモノマーが好ましい。また、これらは単独で用いても、２つ以上の組み合わせで用いてもよい。

バインダーポリマー（Ｂ）
本発明で用いられるバインダーポリマー（Ｂ）は、ラジカル重合性化合物（Ａ）およびカチオン重合性化合物（Ｃ）と相溶性が良く、有機溶媒中に完全に溶解しうるものであればよい。代表的なものは、エチレン性不飽和二重結合を有するモノマーの単独重合体、または、該モノマーと、これと共重合可能な共重合性モノマーとの共重合体、ジフェノール化合物とジカルボン酸化合物の縮合重合体、分子内に炭酸エステル基を有する重合体、分子内に−ＳＯ_２−基を有する重合体、セルロース誘導体、およびこれらの２以上の組み合わせからなる群より選ばれるものである。

カチオン重合性モノマー（Ｃ）
本発明で用いられるカチオン重合性モノマー（Ｃ）は、他のいずれの成分とも相溶性がよく、ラジカル重合性モノマー（Ａ）よりも屈折率が極力低く、常温常圧で液体であることが好ましい。このようなカチオン重合性モノマーを用いることによって、ホログラム記録前では全組成物が十分に相溶しているが、ホログラム記録が開始されるとともにラジカル重合性モノマー（Ａ）の拡散移動が起こりやすくなる。屈折率が低いものを選択することによって、ラジカル重合性モノマー（Ａ）の拡散移動によるカチオン重合性モノマー（Ｃ）との分離において、両者の間でわずかな分離しか起こらなくても、大きな屈折率差（屈折率変調）を得ることができる。カチオン重合性モノマー（Ｃ）は第一の光（好ましくは可視光線）と異なる波長領域を有す第二の光（好ましくは紫外線）を照射し、カチオン重合開始剤（Ｆ）の反応により重合させられる。

カチオン重合性モノマー（Ｂ）の具体例としては、オキシラン構造およびオキセタン構造のいずれかを１分子中に少なくとも１つ以上、あるいは両者を有する化合物を挙げることができる。

光重合開始剤（Ｄ）
光重合開始剤（Ｄ）としては、光重合開始剤（Ｄ）単独、あるいは光増感色素（Ｅ）と組み合わせて用いることにより、Ｈｅ−Ｎｅ（波長６３３ｎｍ）、ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）、Ａｒ（波長５１５、４８８ｎｍ）、Ｈｅ−Ｃｄ（波長４４２ｎｍ）等のレーザー光源から出射される光を吸収してラジカルを発生するものを好適に用いることができる。このような光重合開始剤としては、例えば、カルボニル化合物、アミン化合物、アリールアミノ酢酸化合物、有機錫化合物、アルキルアリールホウ素塩、オニウム塩類、鉄アレーン錯体、トリハロゲノメチル置換トリアジン化合物、有機過酸化物、ビスイミダゾール誘導体、チタノセン化合物、及びこれらの光重合開始剤と光増感色素との組み合わせが挙げられる。

光増感色素（Ｅ）
上記光増感色素（Ｅ）としては、ミヒラケトン、アクリジンイエロー、メロシアニン、メチレンブルー、カンファーキノン、エオシン、脱カルボキシル化ローズベンガル等を好適に用いることができる。光増感色素としては、可視領域の光に吸収を示すものであればよく、上記以外にも、例えば、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、フタロシアニン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、アクリジン誘導体、ポルフィリン誘導体、クマリン誘導体、ベーススチリル誘導体、ケトクマリン誘導体、キノロン誘導体、スチルベン誘導体、オキサジン誘導体、チアジン系色素等も使用可能である。これらの光増感色素は単独で用いても２種以上の組み合わせで用いてもよい。

有機溶媒
有機溶媒は、フォトポリマー感光材料の粘度調整、相溶性調節の他、成膜性等を向上させるために有効であり、例えば、アセトン、キシレン、トルエン、メチルエチルケトン、テトラヒドロフラン、ベンゼン、塩化メチレン、ジクロロメタン、クロロホルム、メタノール等を用いることができる。

＜フォトポリマー感光材料の調整＞
以上に説明した本実施形態に係るフォトポリマー感光材料を調製するには、ラジカル重合性化合物（Ａ）、有機溶媒に可溶なバインダーポリマー（Ｂ）および／またはカチオン重合性化合物（Ｃ）と、光重合開始剤（Ｄおよび／またはＦ）等をガラスビーカー等の耐有機溶剤性容器に入れて全体を撹拌すればよい。この場合、固体成分の溶解を促進するために、組成物の変性が生じない範囲であれば、これを加熱してもよい。

＜ホログラム記録媒体の作製方法＞
本実施形態に係るフォトポリマー感光材料を用いたホログラム記録媒体（ホログラム記録前）は、フォトポリマー感光材料を基板の片面に塗布し、生じた塗膜（記録層）と基板とからなる２層構造の記録媒体（図示せず）を作製することによって得られる。或いは、好ましい態様として、図３に示すように、基板１Ａ上の記録層１Ｂの上にフィルム状、シート状或いは板状の保護材１Ｃを被覆して３層構造の記録媒体１００を作製しても良い。

フォトポリマー感光材料の調製工程で有機溶媒を用いる場合、ラジカル重合性化合物（Ａ）、有機溶媒に可溶なバインダーポリマー（Ｂ）および／またはカチオン重合性化合物（Ｃ）と、光重合開始剤（Ｄおよび／またはＦ）を初めとする上記任意添加成分を有機溶媒（溶剤）に溶解させ、これにより得られた溶液を基板上に塗布し、その後、溶剤を揮散させて記録層を形成すれば良い。また、記録層に保護材を被覆する場合（図３参照）には、保護材を被覆する前に有機溶媒を風乾や減圧蒸発等によって除去しておくことが好ましい。

フォトポリマー感光材料を塗布する基板としては、光学的に透明な素材、例えば、ガラスや石英の他、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリオレフィン、脂環式ポリオレフィンなどの透明樹脂を用いることができる。好ましくは、光学異方性を持たないガラスや脂環式ポリオレフィンなどが良い。基板の厚みは、好ましくは０．０２〜１０ｍｍとされる。基板は、必ずしも平面である必要はなく、屈曲や湾曲或いは表面に凹凸構造のあるものでも良い。保護材も基板と同じ材質の光学的に透明な材料から形成することができる。保護材をスクリーン記録後に剥離する場合、用いているレーザーの発振波長の光を吸収するように着色されたものを用いることが好ましい。保護材の厚みは、好ましくは０．０２〜１０ｍｍとされる。

フォトポリマー感光材料の塗布方法としては、グラビア塗布、ロールコーティング塗布、バーコート塗布、スピンコート塗布等を用いることができる。そして、溶媒除去後の記録層の厚みが、１〜５００μｍ、好ましくは５〜５０μｍとなるように塗布する。

＜ホログラム記録用の光源＞
本実施形態に係るホログラム記録用の光源としては、フォトポリマー感光材料に含まれる光重合開始剤又は光重合開始剤と光増感色素の組み合わせからなる光重合開始剤系に光源から発する光を照射した際に、電子移動を伴って重合性化合物の重合を誘発させるものであればよい。

本実施形態に係るホログラム記録用の光源として、前述のようにレーザー光源１０を用いることができる。レーザー光源から出射されるレーザー光は単一波長であり、可干渉性（コヒーレンス性）を有しているため、ホログラム記録（干渉縞記録）用として好適に用いることができる。より好ましい光源としては、コヒーレンス性により一層優れた光源、例えば、上記レーザー光源にエタロン等の光学素子を装着し、前記単一波長の周波数を単一周波数にしたものを例示することができる。

代表的なレーザー光源としては、発振波長２００〜８００ｎｍのレーザー光源、具体的にはＫｒ（波長６４７ｎｍ）、Ｈｅ−Ｎｅ（波長６３３ｎｍ）、Ａｒ（波長５１４．５ｎｍ、４８８ｎｍ）、ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）、Ｈｅ−Ｃｄ（波長４４２ｎｍ）等のレーザー光源を例示することができる。これらのレーザー光源は、単独で用いても或いは２個以上組み合わせて用いても良い。また、レーザー光源は連続光を発振するタイプでも、一定の又は任意の間隔でパルス発振するタイプでも良い。

以下、実施例を示すことにより、本発明の特徴とするところをより一層明らかにする。

＜ホログラム記録媒体の作製＞
９，９−ビス［４−（３−アクリロイルオキシ−２−ヒドロキシ）プロポキシフェニル］フルオレン（単体の屈折率：１．６３）１．０８ｇ（全組成物に対する重量百分率：２８．１重量％）、エチレングリコールジグリシジルエーテル（単体の屈折率：１．４６）１．０５ｇ（２７．４重量％）、ポリメチルメチルメタクリレート（単体の屈折率：１．４９）１．２５ｇ（３２．６重量％）、３，３'，４，４'−テトラ（ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシカルボニル）ベンゾフェノン０．２５ｇ（６．５重量％）、シアニン系色素（２，５−ビス［（４−ジエチルアミノ）−２−メチルベンジリデン］シクロペンタノン）０．００８２ｇ（０．２重量％）、トリアリールスルホニウム系化合物（旭電化工業社製、「ＳＰ−１７０」、塩がヘキサフルオロアンチモネート）０．２ｇ（５．２重量％）、および溶媒としてアセトン５ｇを常温で混合し、フォトポリマー感光材料を調製した。

上記調整後のフォトポリマー感光材料を２００ｍｍ×２５０ｍｍのガラス基板１Ａ（MATSUNAMI MICRO SLIDE GLASS）の片面に、乾燥後の厚みが２０〜２５μｍとなるようにスピンコートにより塗布した後、加熱処理を施すことによって塗布層から溶媒を除去して、基板１Ａと記録層１Ｂとからなる２層構造の記録媒体を作製した。

さらに、上記記録層１Ｂ上に、保護材１Ｃとして厚みが５０μｍのＰＥＴフィルムを被覆することにより、３層構造のホログラム記録媒体１００を作製した。

＜ホログラムスクリーンの作製＞
ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）レーザー光源１０から発振されたレーザー光をビームスプリッター３０で分割し、一方の光を対物レンズ４１（２０倍）とピンホール５１（２０μｍ）を用いてスペイシャルフィルタリングし、その光を両面すりガラス（＃１０００）を３枚重ねた光拡散体７０に入射させ、そこからの出射光（拡散光）を物体光ＬＯとした（図１参照）。物体光ＬＯの強度は、２０μＷ／ｃｍ^２とした。ビームスプリッター３０により分割されたもう一方の光を対物レンズ４２（１０倍）とピンホール５２（２０μｍ）を用いてスペイシャルフィルタリングし、コリメーターレンズ８０を通して平行光とし、ズームレンズ９０（図２参照）へと入射させ、そこからの出射光を参照光ＬＲとした。フォトポリマー感光材料を９分割したもののうち中央部２２ｂ（図４参照）での参照光ＬＲの強度は８０μＷ／ｃｍ^２とした。このときの感光材料の各部分ごとの参照光強度を表１に示した。参照光強度は、感光材料の場所によらずほぼ一定（６０〜８０μＷ／ｃｍ^２）であった。ところで、参照光ＬＲと物体光ＬＯの光軸の成す角度θは４５度に設定し、参照光ＬＲの光軸が感光材料面に対し入射角４５度となるようにした（図１、図４参照）。また、露光エネルギーは８Ｊ／ｃｍ^２、露光時間は８０秒とした。

＜ホログラムスクリーンの評価＞
上記のようにして作製されたホログラムスクリーン１１について、図５のように再生照明光を照射し、光パワーメーター（PHOTODYNE社製、OPTICAL POWER/ENERGY METER,MODEL 66XLA）を用いて入射光に対する透過光強度が最大となる角度での透過光強度（透過率：Ｔmax）と設定回折入射角度での入射光に対する透過光強度（透過率：Ｔmin）をそれぞれ測定し、以下の式（１）に基づいて回折効率を算出し評価した。
回折効率（％）＝（Ｔmax−Ｔmin）／Ｔmax×１００
なお、上記の光学系においては、入射角０度でＴmaxとなり、入射角４５度でＴminとなる。

作製されたホログラムスクリーン１１を９分割したうちの中央部分５２ｂ（図５参照）における最大透過率Ｔmaxは８２％と非常に透明で、設定入射角での透過率Ｔminは４０％、回折効率６０％と非常に大きな回折効率を示した。

作製されたホログラムスクリーン１１の各部分（図５参照）における最大透過率Ｔmax、設定入射角での透過率Ｔmin、および回折効率を表２に示した。いずれの場所においても高透明（Ｔmaxが８０〜８２％）、高回折効率（ηが５８〜６１％）であり、数値のばらつきも小さかった。また、輝度ムラも小さかった。

また、ホログラムスクリーン１１に白色光を照射した時のスクリーンの各部分における色調も、すべての部分でムラなく白色が再現されており、色収差が小さいことも確認できた。

比較例

＜ホログラム記録媒体の作製＞
ホログラム記録媒体の作製方法は実施例とすべて同じとした。

＜ホログラムスクリーンの作製＞
図６は、本発明の一比較例に係るホログラムスクリーン撮影の為の光学系１’の概略を示す図である。上記ホログラムスクリーン撮影用光学系１と同一の要素には、同一の符号を付している。
ＹＡＧ（波長５３２ｎｍ）レーザー光源１０から発振されたレーザー光をビームスプリッター３０で分割し、一方の光を対物レンズ４１（２０倍）とピンホール５１（２０μｍ）を用いてスペイシャルフィルタリングし、その光を両面すりガラス（＃１０００）を３枚重ねた光拡散体７０に入射させ、そこからの拡散光（出射光）を物体光ＬＯとした。物体光ＬＯの強度は、２０μＷ／ｃｍ^２とした。ビームスプリッター３０により分割されたもう一方の光を対物レンズ４２（４０倍）とピンホール５２（２０μｍ）を用いてスペイシャルフィルタリングし、その出射光を参照光ＬＲ’とした。フォトポリマー感光材料中央部２２ｂ（図４参照）での参照光ＬＲ’の強度は８０μＷ／ｃｍ^２とした。このときの感光材料の部分ごとの参照光強度を表１に示した。参照光強度は、感光材料の中央部２２ｂ以外では８０μＷ／ｃｍ^２を大きく下回った。ところで、参照光ＬＲ’と物体光ＬＯの光軸の成す角度θは４５度に設定し、参照光ＬＲ’の光軸が感光材料面に対し入射角４５度となるようにした（図６参照）。また、露光エネルギーは８Ｊ／ｃｍ^２、露光時間は８０秒とした。

＜ホログラムスクリーンの評価＞
実施例と同様の評価を行った。

作製されたホログラムスクリーン１１’の中央部分５２ｂ（図５参照）における最大透過率Ｔmaxは８０％と非常に透明で、設定入射角での透過率Ｔminは４１％、回折効率５９％と実施例同様に非常に大きな回折効率を示した。

作製されたホログラムスクリーン１１’の各部分（図５参照）における最大透過率Ｔmax、設定入射角での透過率Ｔmin、および回折効率を表２に示した。ホログラムスクリーン１１’中央部分では最大透過率Ｔmaxは高く透明性に優れていた。また、高い回折効率を示していた。しかしながら、その周辺部では、最大透過率Ｔmaxが中央部に比べ低下していた。これは参照光強度が弱く物体光同士の干渉の影響が強く現れた為と考えられる。また、回折効率にもばらつきがあり、輝度ムラが観察された。これは参照光強度にムラがあったことにより、露光量が不十分な箇所があった為と考えられる。

また、ホログラムスクリーン１１’の中心部の区画（４２ｂ、５２ｂ、６２ｂ）では、白色光がほぼ再現されていたが、ホログラムスクリーンの区画４１ａ、５１ａ、６１ａではやや青みがかった白色光になっていた。また、区画４３ｃ、５３ｃ、６３ｃでは黄色っぽくみえた。

発明のホログラムスクリーンは、２次元像の再生に利用できるほか、レンズと組み合わせることにより３次元像の再生にも利用可能である。

図１は、本発明の一実施形態に係るホログラムスクリーン作製の為の光学系１を上方より見た図である。 図２は、本発明の一実施形態に係るホログラムスクリーン作製において用いるズームレンズ９０のレンズ構成の一例を示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るホログラムスクリーン作製における感光材料（記録媒体１００）の構成、および設置を示す図である。 図４は、本発明に係るホログラムスクリーン作製法の評価の為の感光材料の分割の仕方を示した図で、同（ａ）は、感光材料（記録媒体１００）を上方から見た図、同（ｂ）は正面から見た図である。 図５は、本発明に係るホログラムスクリーン評価の為のスクリーン１１の分割の仕方を示した図で、同（ａ）は、スクリーン１１を上方から見た図、同（ｂ）は正面から見た図である。 図６は、本発明の一比較例に係るホログラムスクリーン作製の為の光学系１’を上方より見た図である。

符号の説明

１ ホログラムスクリーン撮影用光学系
１１ ホログラムスクリーン
９０ ズームレンズ（組合せレンズ）
１００ 記録媒体
ＬＯ 物体光
ＬＲ 参照光

Claims (5)

1. 映像投影装置より投影された映像光を散乱、回折させて出射光とすることにより映像を再生させるホログラムスクリーンの製造方法において、
   光拡散体により得られた拡散光である物体光と、非拡散光である参照光とを感光材料上に干渉露光するとき、光の強度の場所的分布を均一化する組合せレンズを介して参照光を照射することを特徴とするホログラムスクリーンの製造方法。
2. 上記の組合せレンズが、映像投影装置に使用するものであることを特徴とする請求項１に記載のホログラムスクリーンの製造方法。
3. 請求項１または２に記載の製造方法で製造されたことを特徴とするホログラムスクリーン。
4. フォトポリマーを主成分とすることを特徴とする請求項３に記載のホログラムスクリーン。
5. 設定回折角での入射光に対する透過率Ｔminが２０〜８０％であり、入射光に対する透過率が最大となる角度での透過率Ｔmaxが６０〜９５％、かつ Ｔmax[%]≧(Ｔmin＋１５)[%]であることを特徴とする請求項３または４に記載のホログラムスクリーン。

Images