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JP7582541B2 - Volume hologram, Exit pupil expansion element, Head-mounted display device - Google Patents

Volume hologram, Exit pupil expansion element, Head-mounted display device Download PDF

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JP7582541B2
JP7582541B2 JP2024062038A JP2024062038A JP7582541B2 JP 7582541 B2 JP7582541 B2 JP 7582541B2 JP 2024062038 A JP2024062038 A JP 2024062038A JP 2024062038 A JP2024062038 A JP 2024062038A JP 7582541 B2 JP7582541 B2 JP 7582541B2
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light
exit pupil
hologram
exit
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恵範 林田
啓子 田崎
豪 山内
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Dai Nippon Printing Co Ltd
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Description

本発明は、体積ホログラム、射出瞳拡張素子、頭部装着型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a volume hologram, an exit pupil expansion element, and a head-mounted display device.

ヘッドマウントディスプレイのような近接ディスプレイでは、映像を表示する仕組みの一つとして射出瞳(射出瞳)の拡張が行なわれる(例えば、特許文献1)。この射出瞳の拡張に用いられる射出瞳拡張素子では、導波路と2種又は3種の回折光学素子とを備えて構成され、入射部の回折光学素子により映像等の光を回折させて一次回折光を導波路に入射させる。導波路内では、光が全反射により伝播し、出射部の回折光学素子では、光が一次回折して出射するとともに、ゼロ次回折反射伝播して、出射部の回折光学素子で一次回折出射とゼロ次回折反射伝播を繰り返すことで射出瞳を拡張する。 In a close-proximity display such as a head-mounted display, one of the mechanisms for displaying an image is to expand the exit pupil (see, for example, Patent Document 1). The exit pupil expansion element used for this expansion of the exit pupil is configured with a waveguide and two or three types of diffractive optical elements, and the diffractive optical element at the entrance diffracts light such as an image, causing the first-order diffracted light to enter the waveguide. Within the waveguide, the light propagates by total reflection, and at the diffractive optical element at the exit, the light undergoes first-order diffraction and exits, and also undergoes zero-order diffraction reflection and propagation, and the exit pupil is expanded by repeating the first-order diffraction emission and zero-order diffraction reflection and propagation at the diffractive optical element at the exit.

このような射出瞳拡張素子では、特許文献1にあるようにレリーフ型の回折光学素子が用いられているが、特に光の入射部については、体積ホログラムを用いることができれば、光の利用効率を高めることが可能となる。
しかし、体積ホログラムは、波長選択性が高い傾向にあり、利用可能な光の帯域を適切に選択しないと、LED等の広帯域な光源を使用する場合は、回折されず利用されない光があるため、光の利用効率が下がる場合があった。
また、レーザー光源等を用いる場合であっても、体積ホログラムの波長選択性が高すぎると、温度変化によって、所望の回折効率が得られず、暗い映像しか観察できなかったり、観察される画像の色バランスがずれてしまったりすることがあった。
In such an exit pupil expansion element, a relief-type diffractive optical element is used as described in Patent Document 1, but if a volume hologram can be used, particularly for the light entrance portion, it is possible to improve the light utilization efficiency.
However, volume holograms tend to be highly wavelength selective, and if the usable light band is not appropriately selected, when using a broadband light source such as an LED, some light will not be diffracted and will not be used, which can reduce the light utilization efficiency.
Furthermore, even when a laser light source or the like is used, if the wavelength selectivity of the volume hologram is too high, the desired diffraction efficiency may not be obtained due to temperature changes, and only dark images may be observed, or the color balance of the observed image may be shifted.

特表2006-510059号公報Special Publication No. 2006-510059

本発明の課題は、光の利用効率を高めることができる体積ホログラム、射出瞳拡張素子、頭部装着型表示装置を提供することである。 The objective of the present invention is to provide a volume hologram, an exit pupil expansion element, and a head-mounted display device that can increase the efficiency of light utilization.

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above problems by the following means. Note that, for ease of understanding, the following description will use symbols corresponding to the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these.

第1の発明は、平板状に構成され光を導波する導波部(10a)と、前記導波部(10a)内へ光を入射する入射部(21、21B)と、前記導波部(10a)上に配置、又は、前記導波部(10a)と一体に構成され、射出瞳を複数に分けて拡張する拡張部(22)と、を備えた射出瞳拡張素子の前記入射部(21、21B)に配置される体積ホログラム(21、21B)であって、分光分布曲線において半値幅が5nm以上である体積ホログラム(21、21B)である。 The first invention is a volume hologram (21, 21B) placed on the entrance section (21, 21B) of an exit pupil expansion element that includes a flat waveguide section (10a) that guides light, an entrance section (21, 21B) that introduces light into the waveguide section (10a), and an expansion section (22) that is placed on the waveguide section (10a) or is integrally formed with the waveguide section (10a) and expands the exit pupil by dividing it into a plurality of sections, the volume hologram (21, 21B) having a half-width of 5 nm or more in a spectral distribution curve.

第2の発明は、第1の発明に記載の体積ホログラム(21、21B)において、当該体積ホログラム(21、21B)の膜厚をt(μm)、屈折率変調量をΔnとしたときに、
Δn≧5.87×10-3×ln(t)-1.29×10-2の関係を満たすこと、を特徴とする体積ホログラム(21、21B)である。
The second invention relates to the volume hologram (21, 21B) according to the first invention, wherein when the film thickness of the volume hologram (21, 21B) is t (μm) and the refractive index modulation amount is Δn,
The volume hologram (21, 21B) is characterized in that the relationship Δn≧5.87×10 −3 ×ln(t)−1.29×10 −2 is satisfied.

第3の発明は、第1の発明又は第2の発明に記載の体積ホログラム(21、21B)において、当該体積ホログラム(21、21B)の膜厚をt(μm)、屈折率変調量をΔnとしたときに、0.0200t-1.00≦Δn≦0.395t-1.25の関係を満たすこと、を特徴とする体積ホログラム(21、21B)である。 A third invention is a volume hologram (21, 21B) according to the first or second invention, characterized in that, when the film thickness of the volume hologram (21, 21B) is t (μm) and the refractive index modulation amount is Δn, the volume hologram (21, 21B) satisfies the relationship 0.0200t -1.00 ≦Δn≦0.395t -1.25 .

第4の発明は、第1の発明から第3の発明までのいずれかに記載の体積ホログラム(21、21B)において、当該体積ホログラム(21、21B)へ入射角θで入射した光の回折角をθとしたときに、-45°≦θ≦45°、かつ、45°≦θ≦135°の範囲内において、θ≧-0.326θ+100、かつ、θ≦0.159θ+76.8の双方の関係を満たすこと、を特徴とする体積ホログラム(21、21B)である。 A fourth invention is a volume hologram (21, 21B) according to any one of the first to third inventions, characterized in that, when the diffraction angle of light incident on the volume hologram (21, 21B) at an incident angle θ 1 is θ 2 , the volume hologram (21, 21B) satisfies both of the relationships θ 2 ≧-0.326θ 1 +100 and θ 2 ≦0.159θ 1 +76.8 within the ranges of -45°≦θ 1 ≦45° and 45 °≦θ 2 ≦135°.

第5の発明は、第1の発明から第4の発明までのいずれかに記載の体積ホログラム(21、21B)を入射部(21、21B)に含む、射出瞳拡張素子である。 The fifth invention is an exit pupil expansion element including a volume hologram (21, 21B) according to any one of the first to fourth inventions in the entrance portion (21, 21B).

第6の発明は、第1の発明から第4の発明までのいずれかに記載の体積ホログラム(21、21B)を入射部(21、21B)に含み、シースルーの視界に表示を重ねて観察可能な頭部装着型表示装置である。 The sixth invention is a head-mounted display device that includes a volume hologram (21, 21B) according to any one of the first to fourth inventions in the entrance portion (21, 21B) and allows the display to be superimposed on a see-through field of view.

本発明によれば、光の利用効率を高めることができる体積ホログラム、射出瞳拡張素子、頭部装着型表示装置を提供することができる。 The present invention provides a volume hologram, an exit pupil expansion element, and a head-mounted display device that can increase the efficiency of light utilization.

本発明による体積ホログラムを用いた頭部装着型表示装置1の実施形態の概要を示す図である。1 is a diagram showing an overview of an embodiment of a head-mounted display device 1 using a volume hologram according to the present invention. 本発明による射出瞳拡張素子40の平面である。2 is a plan view of an exit pupil expansion element 40 according to the present invention. 射出瞳拡張素子40を図2中の矢印A-Aの位置で切断した断面図である。3 is a cross-sectional view of the exit pupil expansion element 40 taken along the line indicated by the arrows A-A in FIG. 2. 2次元方向で射出瞳を拡張する構成とした射出瞳拡張素子40Bを示す図である。13 is a diagram showing an exit pupil expansion element 40B configured to expand the exit pupil in two-dimensional directions. FIG. 反射型の体積ホログラム21B(入射部21B)を配置した場合の射出瞳拡張素子40Cを図3と同様に示した図である。4 is a diagram similar to FIG. 3 showing an exit pupil expansion element 40C in the case where a reflection type volume hologram 21B (entrance portion 21B) is arranged. 光源の分光分布曲線と体積ホログラムの回折効率の分布例を体積ホログラムの効率の半値幅が4nmの場合について示す図である。1 is a diagram showing an example of the spectral distribution curve of a light source and the distribution of the diffraction efficiency of a volume hologram when the half-value width of the efficiency of the volume hologram is 4 nm. 光源の分光分布曲線と体積ホログラムの回折効率の分布例を体積ホログラムの効率の半値幅が10nmの場合について示す図である。1 is a diagram showing an example of the spectral distribution curve of a light source and the distribution of the diffraction efficiency of a volume hologram when the half-width of the efficiency of the volume hologram is 10 nm. 温度変化によって体積ホログラムのピークがずれた例を体積ホログラムの効率の半値幅が4nmの場合について示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a volume hologram peak shift due to temperature change when the half-width of the efficiency of the volume hologram is 4 nm. 温度変化によって体積ホログラムのピークがずれた例を体積ホログラムの効率の半値幅が10nmの場合について示す図である。FIG. 13 is a diagram showing an example of a shift in the peak of a volume hologram due to a change in temperature when the half-width of the efficiency of the volume hologram is 10 nm. 体積ホログラム21の波長選択性が非常に高い場合の波長に対する回折効率の分布を示す図である。13 is a diagram showing the distribution of diffraction efficiency versus wavelength when the wavelength selectivity of the volume hologram 21 is very high. FIG. 本実施形態の体積ホログラム21の20℃における回折効率の分布の例を示す図である。11 is a diagram showing an example of the distribution of diffraction efficiency at 20° C. of the volume hologram 21 of this embodiment. 本実施形態の体積ホログラム21の40℃における回折効率の分布を示す図である。13 is a diagram showing the distribution of diffraction efficiency at 40° C. of the volume hologram 21 of this embodiment. FIG. 本実施形態の体積ホログラム21の0℃における回折効率の分布を示す図である。13 is a diagram showing the distribution of diffraction efficiency at 0° C. of the volume hologram 21 of the present embodiment. 半値幅が5nm、10nm、20nmの回折効率の分布曲線を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing distribution curves of diffraction efficiency when the half-width is 5 nm, 10 nm, and 20 nm. シミュレーション条件を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing simulation conditions. 膜厚tとΔnとを変化させて半値幅を求めたシミュレーションの結果をまとめた図である。FIG. 11 is a diagram showing a summary of the results of a simulation in which the half-width is determined by changing the film thickness t and Δn. 半値幅から求めた膜厚tとΔnとの好ましい組み合わせ範囲を示す近似式のグラフである。1 is a graph showing an approximation formula showing a preferable combination range of film thickness t and Δn obtained from the half-width. 膜厚tとΔnとを変化させて回折効率の最大値を求めたシミュレーションの結果をまとめた図である。13 is a diagram summarizing the results of a simulation in which the film thickness t and Δn are changed to obtain the maximum value of the diffraction efficiency. 回折効率の最大値から求めた膜厚tとΔnとの好ましい組み合わせ範囲を示す近似式のグラフである。1 is a graph showing an approximation formula showing a preferable combination range of film thickness t and Δn obtained from the maximum value of diffraction efficiency. 入射角と出射角に着目したシミュレーション条件を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing simulation conditions focusing on the incident angle and the exit angle. 入射角θと出射角θとを変化させて半値幅を求めたシミュレーションの結果をまとめた図である。11 is a diagram showing a summary of the results of a simulation in which the half-width is obtained by changing the incident angle θ 1 and the exit angle θ 2 . 半値幅から求めた、入射角θと出射角θとの好ましい組み合わせ範囲を示す近似式のグラフである。1 is a graph showing an approximation formula indicating a preferable combination range of an incident angle θ 1 and an exit angle θ 2 , which is determined from a half-width. 入射角θと出射角θとを変化させて回折効率の最大値を求めたシミュレーションの結果をまとめた図である。11 is a diagram showing a summary of the results of a simulation in which the maximum value of diffraction efficiency is obtained by changing the incident angle θ 1 and the exit angle θ 2 . 回折効率の最大値から求めた入射角θと出射角θとの好ましい組み合わせ範囲を示す近似式のグラフである。1 is a graph showing an approximation formula showing a preferable combination range of an incident angle θ 1 and an exit angle θ 2 obtained from a maximum value of diffraction efficiency.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

(実施形態)
図1は、本発明による体積ホログラムを用いた頭部装着型表示装置1の実施形態の概要を示す図である。
なお、図1を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張又は省略して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
本明細書において、板、シート、フィルム等の言葉を使用しているが、これらは、一般的な使い方として、厚さの厚い順に、板、シート、フィルムの順で使用されており、本明細書中でもそれに倣って使用している。しかし、このような使い分けには、技術的な意味は無いので、これらの文言は、適宜置き換えることができるものとする。
本明細書中において、シート面とは、各シートにおいて、そのシート全体として見たときにおける、シートの平面方向となる面を示すものであるとする。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において規定する具体的な数値には、一般的な誤差範囲は含むものとして扱うべきものである。すなわち、±10%程度の差異は、実質的には違いがないものであって、本件の数値範囲をわずかに超えた範囲に数値が設定されているものは、実質的には、本件発明の範囲内のものと解釈すべきである。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of an embodiment of a head-mounted display device 1 using a volume hologram according to the present invention.
Note that the figures shown below, including FIG. 1, are schematic views, and the size and shape of each part are appropriately exaggerated or omitted to facilitate understanding.
In the following description, specific numerical values, shapes, materials, etc. are given, but these can be changed as appropriate.
In this specification, the terms plate, sheet, film, etc. are used, and in general usage, they are used in the order of thickness, plate, sheet, film, etc., and this specification follows that order. However, since such distinction in usage has no technical meaning, these terms can be used interchangeably as appropriate.
In this specification, the sheet surface refers to the surface of each sheet that is in the planar direction of the sheet when viewed as a whole.
It should be noted that the specific numerical values specified in this specification and claims should be treated as including a general error range. In other words, a difference of about ±10% means that there is no substantial difference, and values set within a range slightly exceeding the numerical range of this invention should be interpreted as being substantially within the scope of this invention.

頭部装着型表示装置1は、映像源50と、射出瞳拡張素子40とを備えており、映像源50からの映像光を射出瞳拡張素子40が射出瞳を複数に分けて拡張して観察者の眼Eへ出射する。頭部装着型表示装置1は、例えば、メガネ型やヘッドマウント型等の形態を採用して、頭部へ装着可能であるが、その詳細については省略する。 The head-mounted display device 1 includes an image source 50 and an exit pupil expansion element 40, which expands the image light from the image source 50 by dividing the exit pupil into multiple parts and outputs it to the observer's eye E. The head-mounted display device 1 can be attached to the head, for example, in the form of glasses or a head mount, but details of these will be omitted.

映像源50は、映像光を射出瞳拡張素子40の入射部21へ照射する。映像源50には、例えば、マイクロディスプレイを用いることができる。映像源50の光源としては、レーザー光源のような帯域の狭い光源を用いてもよいし、LEDのような帯域の広い光源を用いてもよい。 The image source 50 irradiates image light to the entrance portion 21 of the exit pupil expansion element 40. For example, a microdisplay can be used as the image source 50. As the light source of the image source 50, a narrow-band light source such as a laser light source or a wide-band light source such as an LED can be used.

図2は、本発明による射出瞳拡張素子40の平面である。
図3は、射出瞳拡張素子40を図2中の矢印A-Aの位置で切断した断面図である。
本実施形態の射出瞳拡張素子40は、射出瞳を複数に分けて拡張する光学的機能を備えたシート状の素子であり、基材層10と、賦型層20とが層状に重ねられた構成となっている。なお、射出瞳拡張素子40は、フィルム状、又は、板状に構成されていてもよい。
基材層10は、射出瞳拡張素子40を製造するときにベースとして用いられ、また、光が導波する導波部の主要な部分を構成する層である。
賦型層20は、基材層10の表面側に積層されている。賦型層20は、その表面に入射部21及び出射部22を備えている。
FIG. 2 is a plan view of an exit pupil expanding element 40 according to the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the exit pupil expansion element 40 taken along the line indicated by the arrows AA in FIG.
The exit pupil expansion element 40 of the present embodiment is a sheet-like element having an optical function of expanding the exit pupil by dividing it into a plurality of parts, and is configured by laminating a base material layer 10 and a pattern-imparting layer 20. The exit pupil expansion element 40 may be configured in a film or plate shape.
The base layer 10 is used as a base when manufacturing the exit pupil expansion element 40, and is a layer that constitutes a major part of the waveguide section through which light is guided.
The shape-imparting layer 20 is laminated on the surface side of the base material layer 10. The shape-imparting layer 20 has an incident portion 21 and an exit portion 22 on its surface.

基材層10及び賦型層20は、入射部21から入射された映像光等の光を出射部22側に向けて導波させるための導波部(コア)10aを構成する。したがって、基材層10及び賦型層20は、導波する光に対する屈折率が実質的に同一、又は、屈折率が非常に近い材料により構成される。また、入射部21と出射部22との間の領域は、光を導波(伝播)する領域であるので、導波部10aと呼ぶこととする。この導波部10aは、内部において反射を繰り返して光を導波する。
基材層10を構成する材料としては、例えば、PET、ポリカーボネート、アクリル系樹脂、ガラス等が挙げられる。また、賦型層20を構成する材料としては、例えば、アクリル系紫外線硬化樹脂等の紫外線硬化性樹脂材料等が挙げられる。基材層10を構成する材料及び賦型層20を構成する材料は、いずれも、導波する光に対して透明である。
The base layer 10 and the shape-imparting layer 20 constitute a waveguide (core) 10a for guiding light such as image light incident from the incident portion 21 toward the exit portion 22. Therefore, the base layer 10 and the shape-imparting layer 20 are made of materials having substantially the same or very similar refractive indexes for the guided light. In addition, the region between the incident portion 21 and the exit portion 22 is a region that guides (propagates) light, and is therefore referred to as the waveguide 10a. This waveguide 10a guides light by repeatedly reflecting it inside.
Examples of materials constituting the base layer 10 include PET, polycarbonate, acrylic resin, glass, etc. Examples of materials constituting the shape-imparting layer 20 include ultraviolet-curable resin materials such as acrylic ultraviolet-curable resins, etc. Both of the materials constituting the base layer 10 and the materials constituting the shape-imparting layer 20 are transparent to the guided light.

本実施形態において、基材層10及び賦型層20がコア(導波部10a)を構成し、その周囲に位置する空気(大気)がクラッドを構成することで、基材層10及び賦型層20を導波部10aとして光を導波することができる。したがって、基材層10及び賦型層20を構成する材料としては、クラッドを構成する空気(大気)よりも屈折率の大きい材料が用いられる。これにより、基材層10及び賦型層20により構成されるコアと空気(大気)により構成されるクラッドとの界面で反射しながら光を効率的に導波させることができる。 In this embodiment, the base layer 10 and the mold-imparting layer 20 form the core (waveguide section 10a), and the air (atmosphere) surrounding them forms the clad, so that light can be guided using the base layer 10 and the mold-imparting layer 20 as the waveguide section 10a. Therefore, the material used for the base layer 10 and the mold-imparting layer 20 has a higher refractive index than the air (atmosphere) that forms the clad. This allows light to be efficiently guided while being reflected at the interface between the core formed by the base layer 10 and the mold-imparting layer 20 and the clad formed by the air (atmosphere).

入射部21は、体積ホログラムを基材層10上、又は、賦型層20上に貼り付けて構成されている。以下の説明では、入射部21を体積ホログラム21とも呼ぶこととする。
射出瞳拡張素子40のシート面に対して垂直に進み入射部21へ入射する光は、入射部21の体積ホログラム21によって回折した回折光が基材層10(導波部10a)内に進む。そして、この回折光の回折角が導波部10aの全反射条件を満たすように体積ホログラム21が構成されている。入射部21の体積ホログラム21の詳細については、後述する。
The entrance portion 21 is configured by attaching a volume hologram onto the base layer 10 or onto the pattern-imparting layer 20. In the following description, the entrance portion 21 will also be referred to as the volume hologram 21.
Light that travels perpendicular to the sheet surface of the exit pupil expansion element 40 and enters the entrance portion 21 is diffracted by the volume hologram 21 of the entrance portion 21, and the diffracted light travels into the base material layer 10 (waveguide portion 10a). The volume hologram 21 is configured so that the diffraction angle of this diffracted light satisfies the total reflection condition of the waveguide portion 10a. The volume hologram 21 of the entrance portion 21 will be described in detail later.

導波部10a内を導波した光は、出射部22に到達する。ここで、図3に示すように、出射部22には、レリーフ型の回折格子が構成されており、この出射部22の回折格子により、導波部10a内を導波してきた光は出射部22から出射する。
出射部22の回折格子は、例えば、3レベルの回折格子により構成されている。また、出射部22の回折格子は、一定のピッチPで繰り返し配列され、かつ、その配列の方向と直交する一方向に延在する高屈折率部221を有している。
The light that has been guided through the waveguide 10a reaches the exit portion 22. As shown in Fig. 3, the exit portion 22 has a relief-type diffraction grating. The diffraction grating of the exit portion 22 causes the light that has been guided through the waveguide 10a to exit from the exit portion 22.
The diffraction grating of the emission section 22 is composed of, for example, a three-level diffraction grating. The diffraction grating of the emission section 22 is repeatedly arranged at a constant pitch P and has high refractive index portions 221 extending in one direction perpendicular to the direction of the arrangement.

出射部22の回折格子は、回折効率が100%ではないので、出射部22の回折格子に最初に到達する光のうちの一部だけが出射し、残る光は、さらに全反射を続けて導波方向の下流側(入射部21から遠ざかる方向であり、図3中の右側)へさらに進み、再び出射部22の回折格子に到達する。この再び出射部22の回折格子に到達する光も、一部だけが出射し、残る光は、さらに全反射を続ける。これを繰り返すことにより、射出瞳が複数形成されて、射出瞳の拡張作用を得ることができる。このように、本実施形態では、出射部22は、射出瞳を拡張する拡張部としての機能も兼ねている。射出瞳が拡張(複数に分割)されることにより、観察位置(目の位置)が移動しても、いずれかの射出瞳が観察可能となり、目の位置が特定の位置に限定されずに使い勝手を向上できる。なお、図3では、3つの射出瞳に分けられるように簡素化して示しているが、実際にはより多くの射出瞳に拡張(分割)される。 Since the diffraction grating of the exit section 22 does not have a diffraction efficiency of 100%, only a portion of the light that first reaches the diffraction grating of the exit section 22 is emitted, and the remaining light continues to be totally reflected and travels further downstream in the waveguiding direction (the direction away from the entrance section 21, the right side in FIG. 3) and reaches the diffraction grating of the exit section 22 again. Only a portion of the light that reaches the diffraction grating of the exit section 22 again is also emitted, and the remaining light continues to be totally reflected. By repeating this, multiple exit pupils are formed, and the exit pupil can be expanded. In this way, in this embodiment, the exit section 22 also functions as an expansion section that expands the exit pupil. By expanding (splitting) the exit pupil, any of the exit pupils can be observed even if the observation position (eye position) moves, and usability can be improved without being limited to a specific eye position. Note that in FIG. 3, the exit pupil is simplified to be divided into three exit pupils, but in reality, it is expanded (divided) into more exit pupils.

図4は、2次元方向で射出瞳を拡張する構成とした射出瞳拡張素子40Bを示す図である。
先に説明した射出瞳拡張素子40では、一方向(1次元方向:図2中の射出瞳拡張素子40の長手方向)についてのみ射出瞳を拡張する形態の素子である。これに代えて、直交する2方向(2次元方向)で射出瞳を拡張する構成とした射出瞳拡張素子40Bを用いてもよい。
射出瞳拡張素子40Bは、先に説明した射出瞳拡張素子40と同様に、基材層10と、賦型層20とを備えている。射出瞳拡張素子40Bの賦型層20は、その表面に入射部21と、第2拡張部23と、出射部22Bを備えている。
FIG. 4 is a diagram showing an exit pupil expansion element 40B configured to expand the exit pupil in two-dimensional directions.
The exit pupil extension element 40 described above is an element that extends the exit pupil only in one direction (one-dimensional direction: the longitudinal direction of the exit pupil extension element 40 in FIG. 2). Alternatively, an exit pupil extension element 40B that extends the exit pupil in two orthogonal directions (two-dimensional directions) may be used.
Like the previously described exit pupil extension element 40, the exit pupil extension element 40B includes a base layer 10 and a patterning layer 20. The patterning layer 20 of the exit pupil extension element 40B includes an entrance portion 21, a second extension portion 23, and an exit portion 22B on its surface.

入射部21は、先に説明した射出瞳拡張素子40と同様に体積ホログラム21により構成されている。
第2拡張部23は、2レベルの回折格子により構成されており、入射部21から導波された光が進む向きに対して、45°傾いた向きに高屈折率部231が延在して配置されている。第2拡張部23は、入射部21から入射した光が進む向きを90°偏向させて出射部22Bへ進め、出射部22(第1拡張部)が光を拡張する向きと90°交差する向きに射出瞳を拡張する。なお、図4では、射出瞳が3本に拡張されるように描いているが、実際は、第2拡張部23において反射を繰り返す数に応じた本数に射出瞳が分割されて拡張される。
The entrance portion 21 is composed of a volume hologram 21, similar to the exit pupil expansion element 40 described above.
The second extension section 23 is composed of a two-level diffraction grating, and the high refractive index section 231 is arranged to extend in a direction inclined by 45° with respect to the direction in which the light guided from the incident section 21 travels. The second extension section 23 deflects the direction in which the light incident from the incident section 21 travels by 90° and advances it to the exit section 22B, and expands the exit pupil in a direction intersecting with the direction in which the exit section 22 (first extension section) expands the light by 90°. Note that, although FIG. 4 shows the exit pupil expanded to three, in reality, the exit pupil is divided and expanded into a number of lines according to the number of repeated reflections in the second extension section 23.

出射部22Bは、配置位置が異なる点と、高屈折率部221Bの配列方向が異なる点とが、先に説明した射出瞳拡張素子40の出射部22と異なっている。出射部22Bには、第2拡張部23によって偏向及び拡張された光が到達し、先に説明した射出瞳拡張素子40の出射部22と同様に、光を順次出射しながら射出瞳を分割して拡張する。出射部22Bが射出瞳を拡張する方向は、第2拡張部23が射出瞳を拡張する方向と直交する方向である。 Emission section 22B differs from emission section 22 of exit pupil expansion element 40 described above in that it is located at a different position and that the arrangement direction of high refractive index section 221B is different. Light deflected and expanded by second expansion section 23 reaches emission section 22B, and similar to emission section 22 of exit pupil expansion element 40 described above, emission section 22B divides and expands the exit pupil while sequentially emitting light. The direction in which emission section 22B expands the exit pupil is perpendicular to the direction in which second expansion section 23 expands the exit pupil.

上述の例では、入射部21(体積ホログラム21)は、透過型の体積ホログラムを用いている例を示したが、反射型の体積ホログラムであっても、導波部内へ光を入射する入射部に用いることができる。
図5は、反射型の体積ホログラム21B(入射部21B)を配置した場合の射出瞳拡張素子40Cを図3と同様に示した図である。
In the above example, a transmissive volume hologram is used as the incident portion 21 (volume hologram 21), but a reflective volume hologram can also be used as the incident portion that introduces light into the waveguide portion.
FIG. 5 is a diagram similar to FIG. 3, showing an exit pupil expansion element 40C in the case where a reflection type volume hologram 21B (entrance portion 21B) is arranged.

本実施形態の頭部装着型表示装置1では、上述した射出瞳拡張素子40、射出瞳拡張素子40B、射出瞳拡張素子40Cのいずれを採用する場合であっても、入射部21、21Bには、体積ホログラム21、21Bを採用することとした。これは、体積ホログラム21、21Bは、レリーフ型の回折格子よりも回折効率を高くすることができるので、より多くの映像光を導波部10aへ取り入れることができることからである。以下、体積ホログラム21、21Bについて、より具体的に説明する。なお、以下の説明では、透過型の体積ホログラム21と反射型の体積ホログラム21Bとを区別せずに、単に体積ホログラム21とも呼称することとする。 In the head-mounted display device 1 of this embodiment, whether the above-mentioned exit pupil extension element 40, exit pupil extension element 40B, or exit pupil extension element 40C is used, the volume holograms 21 and 21B are used for the entrance portions 21 and 21B. This is because the volume holograms 21 and 21B can achieve higher diffraction efficiency than a relief-type diffraction grating, and therefore can take in more image light into the wave guide portion 10a. Below, the volume holograms 21 and 21B are described in more detail. In the following description, the transmission-type volume hologram 21 and the reflection-type volume hologram 21B are not differentiated from each other, and are simply referred to as volume hologram 21.

体積ホログラム21を形成するためのホログラム形成用感光材料としては、例えば、銀塩材料、重クロム酸ゼラチン乳剤、光重合性樹脂、光架橋性樹脂等の公知の体積ホログラム21用の感光材料を使用することができる。 The photosensitive material for forming the volume hologram 21 may be, for example, a known photosensitive material for volume holograms 21, such as a silver halide material, a dichromated gelatin emulsion, a photopolymerizable resin, or a photocrosslinkable resin.

[ホログラム形成用感光材料]
本発明に係るホログラム形成用感光材料は、光重合性モノマーと、光重合開始剤と、前記光重合開始剤を増感せしめる増感色素と、バインダー樹脂と、を含有し、前記光重合性モノマーが少なくとも光ラジカル重合性モノマー及び光カチオン重合性モノマーを含む。
[Photosensitive material for forming hologram]
The photosensitive material for forming a hologram according to the present invention contains a photopolymerizable monomer, a photopolymerization initiator, a sensitizing dye that sensitizes the photopolymerization initiator, and a binder resin, and the photopolymerizable monomer includes at least a photoradical polymerizable monomer and a photocationic polymerizable monomer.

<光重合性モノマー>
本発明における光重合性モノマーは、光照射によって重合又は二量化反応が進行し、かつ、ホログラム記録層中で拡散移動できる化合物である。
本発明における光重合性モノマーとしては、例えば、光ラジカル重合性モノマー、光カチオン重合性モノマー及び光二量化性化合物等を挙げることができるが、少なくとも光ラジカル重合性モノマー及び光カチオン重合性モノマーを含む。
以下、光ラジカル重合性モノマー及び光カチオン重合性モノマーについて説明する。
<Photopolymerizable Monomer>
The photopolymerizable monomer in the present invention is a compound that undergoes a polymerization or dimerization reaction upon irradiation with light and is capable of diffusing and migrating within the hologram recording layer.
Examples of the photopolymerizable monomer in the present invention include photoradical polymerizable monomers, photocationic polymerizable monomers, and photodimerizable compounds, and include at least photoradical polymerizable monomers and photocationic polymerizable monomers.
The photoradical polymerizable monomer and the photocationic polymerizable monomer will be described below.

(光ラジカル重合性モノマー)
本発明に用いられる光ラジカル重合性モノマーとしては、本発明のホログラム形成用感光材料を用いてホログラム記録層を形成する際に、例えばレーザー照射等によって、後述する光ラジカル重合開始剤から発生した活性ラジカルの作用により重合する化合物であれば、特に限定されるものではないが、分子中に少なくとも1つのエチレン性不飽和二重結合を持つ化合物を使用することが好ましい。例えば、不飽和カルボン酸、不飽和カルボン酸塩、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アルコール化合物とのエステル、不飽和カルボン酸と脂肪族多価アミン化合物とのアミド結合物等を挙げることができる。
(Photo-radical polymerizable monomer)
The photoradical polymerizable monomer used in the present invention is not particularly limited as long as it is a compound that is polymerized by the action of an active radical generated from a photoradical polymerization initiator described later, for example, by laser irradiation, when a hologram recording layer is formed using the photosensitive material for hologram formation of the present invention, but it is preferable to use a compound having at least one ethylenically unsaturated double bond in the molecule. For example, unsaturated carboxylic acid, unsaturated carboxylate, ester of unsaturated carboxylic acid and aliphatic polyhydric alcohol compound, amide bond of unsaturated carboxylic acid and aliphatic polyhydric amine compound, etc. can be mentioned.

上記光ラジカル重合性モノマーの例としては、メチルメタクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ラウリルアクリレート、N-アクリロイルモルホリン、2-エチルヘキシルカルビトールアクリレート、イソボニルアクリレート、メトキシプロピレングリコールアクリレート、1,6-ヘキサンジオールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、スチレン、2-ブロモスチレン、フェニルアクリレート、2-フェノキシエチルアクリレート、2,3-ナフタレンジカルボン酸(アクリロキシエチル)モノエステル、メチルフェノキシエチルアクリレート、ノニルフェノキシエチルアクリレート、β-アクリロキシエチルハイドロゲンフタレート、フェノキシポリエチレングリコールアクリレート、2,4,6-トリブロモフェニルアクリレート、ジフェン酸(2-メタクリロキシエチル)モノエステル、ベンジルアクリレート、2,3-ジブロムプロピルアクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピルアクリレート、2-ナフチルアクリレート、N-ビニルカルバゾール、2-(9-カルバゾリル)エチルアクリレート、トリフェニルメチルチオアクリレート、2-(トリシクロ[5,2,102・6]ジブロモデシルチオ)エチルアクリレート、S-(1-ナフチルメチル)チオアクリレート、ジシクロペンタニルアクリレート、メチレンビスアクリルアミド、ポリエチレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジフェン酸(2-アクリロキシエチル)(3-アクリロキシプロピル-2-ヒドロキシ)ジエステル、2,3-ナフタリンジカルボン酸(2-アクリロキシエチル)(3-アクリロキシプロピル-2-ヒドロキシ)ジエステル、4,5-フェナントレンジカルボン酸(2-アクリロキシエチル)(3-アクリロキシプロピル-2-ヒドロキシ)ジエステル、ジブロムネオペンチルグリコールジアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、1,3-ビス[2-アクリロキシ-3-(2,4,6-トリブロモフェノキシ)プロポキシ]ベンゼン、ジエチレンジチオグリコールジアクリレート、2,2-ビス(4-アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、ビス(4-アクリロキシジエトキシフェニル)メタン、ビス(4-アクリロキシエトキシ-3,5-ジブロモフェニル)メタン、2,2-ビス(4-アクリロキシエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アクリロキシジエトキシフェニル)プロパン、2,2-ビス(4-アクリロキシエトキシ-3,5-ジブロモフェニル)プロパン、ビス(4-アクリロキシエトキシフェニル)スルホン、ビス(4-アクリロキシジエトキシフェニル)スルホン、ビス(4-アクリロキシプロポキシフェニル)スルホン、ビス(4-アクリロキシエトキシ-3,5-ジブロモフェニル)スルホン、及び上記におけるアクリレートをメタクリレートに変えた化合物、さらには、特開平2-247205号公報や特開平2-261808号公報に記載されているような分子内に少なくともS原子を2個以上含む、エチレン性不飽和二重結合含有化合物等が挙げられ、これらを1種、又は2種以上混合して用いることができる。 Examples of the above photoradical polymerizable monomers include methyl methacrylate, hydroxyethyl methacrylate, lauryl acrylate, N-acryloylmorpholine, 2-ethylhexyl carbitol acrylate, isobornyl acrylate, methoxypropylene glycol acrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, acrylamide, methacrylamide, styrene, 2-bromostyrene, phenyl acrylate, 2-phenoxyethyl acrylate, 2,3-naphthalenedicarboxylic acid (acryloxyethyl) monoester, methylphenoxyethyl acrylate, nonylphenoxyethyl acrylate, β- Acryloxyethyl hydrogen phthalate, phenoxy polyethylene glycol acrylate, 2,4,6-tribromophenyl acrylate, diphenic acid (2-methacryloxyethyl) monoester, benzyl acrylate, 2,3-dibromopropyl acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 2-naphthyl acrylate, N-vinylcarbazole, 2-(9-carbazolyl)ethyl acrylate, triphenylmethyl thioacrylate, 2-(tricyclo[5,2,102.6]dibromodecylthio)ethyl acrylate, S-(1-naphthylmethyl)thioacrylate, dicyclopentanyl acrylate, methylenebisacrylamide, polyethylene glycol diacrylate, trimethylolpropane triacrylate, pentaerythritol triacrylate acrylate, diphenic acid (2-acryloxyethyl) (3-acryloxypropyl-2-hydroxy) diester, 2,3-naphthalene dicarboxylic acid (2-acryloxyethyl) (3-acryloxypropyl-2-hydroxy) diester, 4,5-phenanthrene dicarboxylic acid (2-acryloxyethyl) (3-acryloxypropyl-2-hydroxy) diester, dibromneopentyl glycol diacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, 1,3-bis[2-acryloxy-3-(2,4,6-tribromophenoxy)propoxy]benzene, diethylenedithioglycol diacrylate, 2,2-bis(4-acryloxyethoxyphenyl)propane, bis(4-acryloxydiethoxyphenyl)methane, bis(4-acryloxyethoxy-3,5-dibromophenyl) Examples of such compounds include methane, 2,2-bis(4-acryloxyethoxyphenyl)propane, 2,2-bis(4-acryloxydiethoxyphenyl)propane, 2,2-bis(4-acryloxyethoxy-3,5-dibromophenyl)propane, bis(4-acryloxyethoxyphenyl)sulfone, bis(4-acryloxydiethoxyphenyl)sulfone, bis(4-acryloxypropoxyphenyl)sulfone, bis(4-acryloxyethoxy-3,5-dibromophenyl)sulfone, and compounds in which the acrylate in the above is replaced with a methacrylate, as well as ethylenically unsaturated double bond-containing compounds containing at least two or more S atoms in the molecule as described in JP-A-2-247205 and JP-A-2-261808. These compounds may be used alone or in combination of two or more.

また、光ラジカル重合性モノマーの平均屈折率は、後述する光カチオン重合性モノマーの平均屈折率より大きいことが好ましく、中でも0.02以上大きいことが好ましい。これは、光ラジカル重合性モノマーと光カチオン重合性モノマーとの平均屈折率の差が上記の値よりも小さいと、所望の屈折率変調量(Δn)が得られない可能性があるからである。 The average refractive index of the photoradical polymerizable monomer is preferably larger than the average refractive index of the photocationic polymerizable monomer described below, and is preferably 0.02 or more larger. This is because if the difference in the average refractive index between the photoradical polymerizable monomer and the photocationic polymerizable monomer is smaller than the above value, the desired refractive index modulation amount (Δn) may not be obtained.

(光カチオン重合性モノマー)
本発明に用いられる光カチオン重合性モノマーは、エネルギー照射を受け、後述する光カチオン重合開始剤の分解により発生したブレンステッド酸あるいはルイス酸によってカチオン重合する化合物である。例えば、エポキシ基やオキセタン基等の官能基を有する環状エーテル類、チオエーテル類、ビニルエーテル類等を挙げることができる。
また、光ラジカル重合性モノマーと光カチオン重合性モノマーとを併用する場合、上記光ラジカル重合性モノマーの重合が、比較的低粘度の組成物中で行われることが好ましいという点から、本発明における光カチオン重合性モノマーは、常温で液状であることが好ましい。
(Photocationic Polymerizable Monomer)
The photocationically polymerizable monomer used in the present invention is a compound that undergoes cationic polymerization by the Bronsted acid or Lewis acid generated by decomposition of a photocationic polymerization initiator described below upon exposure to energy irradiation. Examples of the monomer include cyclic ethers, thioethers, and vinyl ethers having functional groups such as epoxy groups and oxetane groups.
In addition, when a photoradical polymerizable monomer and a photocationic polymerizable monomer are used in combination, it is preferable that the polymerization of the photoradical polymerizable monomer is carried out in a composition having a relatively low viscosity, and therefore it is preferable that the photocationic polymerizable monomer in the present invention is liquid at room temperature.

上記光カチオン重合性モノマーとしては、例えば、ジグリセロールジエーテル、ペンタエリスリトールポリジグリシジルエーテル、1,4-ビス(2,3-エポキシプロポキシパーフルオロイソプロピル)シクロヘキサン、ソルビトールポリグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル等を挙げることができる。 Examples of the photocationically polymerizable monomer include diglycerol diether, pentaerythritol polydiglycidyl ether, 1,4-bis(2,3-epoxypropoxyperfluoroisopropyl)cyclohexane, sorbitol polyglycidyl ether, 1,6-hexanediol glycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, and phenyl glycidyl ether.

本発明においては、上述した光カチオン重合性モノマーの1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 In the present invention, only one of the above-mentioned photocationically polymerizable monomers may be used, or two or more of them may be used in combination.

本発明のホログラム形成用感光材料における、光重合性モノマーの合計量の含有量は、ホログラム形成用感光材料の全固形分100質量部に対して8.5~85質量部であることが好ましく、8.5~70質量部であることがさらに好ましい。ここで、固形分とは溶媒以外の成分をいい、常温で液状のモノマーも固形分に含まれる。
光重合性モノマーの合計の含有量が上記範囲よりも少ないと、大きい屈折率変調量(Δn)を得ることができず、高輝度の体積ホログラム記録体を得ることができない可能性があるからである。一方、光重合性モノマーの含有量が上記範囲よりも大きいと、バインダー樹脂の含有量が相対的に減少し、ホログラム記録層を保持できない可能性があるからである。
The total content of the photopolymerizable monomers in the photosensitive material for forming a hologram of the present invention is preferably 8.5 to 85 parts by mass, and more preferably 8.5 to 70 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total solid content of the photosensitive material for forming a hologram. Here, the solid content refers to components other than the solvent, and includes monomers that are liquid at room temperature.
If the total content of the photopolymerizable monomers is less than the above range, a large refractive index modulation amount (Δn) cannot be obtained, and there is a possibility that a volume hologram recording body with high brightness cannot be obtained, whereas if the total content of the photopolymerizable monomers is greater than the above range, there is a relative decrease in the binder resin content, and there is a possibility that the hologram recording layer cannot be maintained.

また、本発明のホログラム形成用感光材料における、光重合性モノマーにおいて、光ラジカル重合性モノマーと光カチオン重合性モノマーとの含有比は、光ラジカル重合性モノマー100質量部に対して、光カチオン重合性モノマーが30~90質量部の範囲内であることが好ましく、さらに、50~80質量部の範囲内であることがさらに好ましい。 In addition, in the photopolymerizable monomer in the photosensitive material for forming a hologram of the present invention, the content ratio of the photoradical polymerizable monomer to the photocationic polymerizable monomer is preferably within a range of 30 to 90 parts by mass of the photocationic polymerizable monomer per 100 parts by mass of the photoradical polymerizable monomer, and more preferably within a range of 50 to 80 parts by mass.

<光重合開始剤>
本発明のホログラム形成用感光材料を構成する光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤、及び光カチオン重合開始剤を用いることができる。
<Photopolymerization initiator>
As the photopolymerization initiator constituting the photosensitive material for forming a hologram of the present invention, a photoradical polymerization initiator and a photocationic polymerization initiator can be used.

(光ラジカル重合開始剤)
本発明に用いられる光ラジカル重合開始剤としては、イミダゾール誘導体、ビスイミダゾール誘導体、N-アリールグリシン誘導体、有機アジド化合物、チタノセン類、アルミナート錯体、有機過酸化物、N-アルコキシピリジニウム塩、チオキサントン誘導体等が挙げられ、さらに具体的には、1,3-ジ(t-ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3,3’,4,4’-テトラキス(t-ブチルジオキシカルボニル)ベンゾフェノン、3-フェニル-5-イソオキサゾロン、2-メルカプトベンズイミダゾール、ビス(2,4,5-トリフェニル)イミダゾール、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-1-オン(商品名イルガキュア651、BASF社製)、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニル-ケトン(商品名イルガキュア184、BASF社製)、2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-1(商品名イルガキュア369、BASF社製)、ビス(η5-2,4-シクロペンタジエン-1-イル)-ビス(2,6-ジフルオロ-3-(1H-ピロール-1-イル)-フェニル)チタニウム(商品名イルガキュア784、BASF社製)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
(Photoradical polymerization initiator)
Examples of the photoradical polymerization initiator used in the present invention include imidazole derivatives, bisimidazole derivatives, N-arylglycine derivatives, organic azide compounds, titanocenes, aluminate complexes, organic peroxides, N-alkoxypyridinium salts, and thioxanthone derivatives. More specifically, 1,3-di(t-butyldioxycarbonyl)benzophenone, 3,3',4,4'-tetrakis(t-butyldioxycarbonyl)benzophenone, 3-phenyl-5-isoxazolone, 2-mercaptobenzimidazole, bis(2,4,5-triphenyl)imidazole, 2,2-di Examples of the methoxy-1,2-diphenylethan-1-one (trade name Irgacure 651, manufactured by BASF Corporation), 1-hydroxy-cyclohexyl-phenyl-ketone (trade name Irgacure 184, manufactured by BASF Corporation), 2-benzyl-2-dimethylamino-1-(4-morpholinophenyl)-butanone-1 (trade name Irgacure 369, manufactured by BASF Corporation), bis(η5-2,4-cyclopentadiene-1-yl)-bis(2,6-difluoro-3-(1H-pyrrol-1-yl)-phenyl)titanium (trade name Irgacure 784, manufactured by BASF Corporation), and the like are not limited thereto.

光カチオン重合開始剤としては、スルホン酸エステル、イミドスルホネート、ジアルキル-4-ヒドロキシスルホニウム塩、アリールスルホン酸-p-ニトロベンジルエステル、シラノール-アルミニウム錯体、(η6-ベンゼン)(η5-シクロペンタジエニル)鉄(II)等が例示され、さらに具体的には、ベンゾイントシレート、2,5-ジニトロベンジルトシレート、N-トシフタル酸イミド等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of photocationic polymerization initiators include sulfonic acid esters, imide sulfonates, dialkyl-4-hydroxysulfonium salts, arylsulfonic acid-p-nitrobenzyl esters, silanol-aluminum complexes, (η6-benzene)(η5-cyclopentadienyl)iron(II), and more specifically, benzoin tosylate, 2,5-dinitrobenzyl tosylate, N-tosiphthalic acid imide, but are not limited to these.

光ラジカル重合開始剤としても、光カチオン重合開始剤としても用いられるものとしては、芳香族ヨードニウム塩、芳香族スルホニウム塩、芳香族ジアゾニウム塩、芳香族ホスホニウム塩、トリアジン化合物、鉄アレーン錯体等が例示され、さらに具体的には、ジフェニルヨードニウム、ジトリルヨードニウム、ビス(p-tert-ブチルフェニル)ヨードニウム、ビス(p-クロロフェニル)ヨードニウム等のヨードニウムのクロリド、ブロミド、ホウフッ化塩、ヘキサフルオロホスフェート塩、ヘキサフルオロアンチモネート塩等のヨードニウム塩、トリフェニルスルホニウム、4-tert-ブチルトリフェニルスルホニウム、トリス(4-メチルフェニル)スルホニウム等のスルホニウムのクロリド、ブロミド、ホウフッ化塩、ヘキサフルオロホスフェート塩、ヘキサフルオロアンチモネート塩等のスルホニウム塩、2,4,6-トリス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-フェニル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン、2-メチル-4,6-ビス(トリクロロメチル)-1,3,5-トリアジン等の2,4,6-置換-1,3,5-トリアジン化合物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of initiators that can be used as both photoradical polymerization initiators and photocationic polymerization initiators include aromatic iodonium salts, aromatic sulfonium salts, aromatic diazonium salts, aromatic phosphonium salts, triazine compounds, and iron arene complexes. More specifically, iodonium salts such as diphenyliodonium, ditolyliodonium, bis(p-tert-butylphenyl)iodonium, bis(p-chlorophenyl)iodonium chlorides, bromides, borofluorides, hexafluorophosphate salts, and hexafluoroantimonate salts, triphenylsulfonium , sulfonium chlorides, bromides, boron fluorides, hexafluorophosphate salts, hexafluoroantimonate salts, etc., such as 4-tert-butyltriphenylsulfonium and tris(4-methylphenyl)sulfonium, and 2,4,6-substituted-1,3,5-triazine compounds, such as 2,4,6-tris(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, 2-phenyl-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, and 2-methyl-4,6-bis(trichloromethyl)-1,3,5-triazine, are included, but are not limited to these.

光重合開始剤は、記録されたホログラムの安定化の観点から、ホログラム記録後に分解処理されるものであることが好ましい。 From the viewpoint of stabilizing the recorded hologram, it is preferable that the photopolymerization initiator is one that is decomposed after the hologram is recorded.

本発明のホログラム形成用感光材料における光重合開始剤の含有量は、ホログラム形成用感光材料の全固形分100質量部に対して0.04~6.5質量部であることが好ましく、1.8~5.0質量部であることがさらに好ましい。
上記光重合開始剤の含有量が、上記範囲よりも少ない場合、上述した光重合性モノマーが十分に重合せず、所望の屈折率変調量(Δn)が得られない可能性があるからである。一方で上記範囲よりも多い場合、未反応の光重合開始剤がホログラム特性を悪化させる可能性があるからである。
The content of the photopolymerization initiator in the photosensitive material for hologram formation of the present invention is preferably 0.04 to 6.5 parts by mass, more preferably 1.8 to 5.0 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total solid content of the photosensitive material for hologram formation.
If the content of the photopolymerization initiator is less than the above range, the photopolymerizable monomer may not be sufficiently polymerized, and the desired refractive index modulation amount (Δn) may not be obtained, whereas if the content of the photopolymerization initiator is more than the above range, the unreacted photopolymerization initiator may deteriorate the hologram characteristics.

<増感色素>
本発明における増感色素は、一般的に光を吸収する成分であり、光重合開始剤の記録光に対する感度を増感させる働きを有する。ホログラム形成用感光材料は、増感色素を用いることによって可視光にも活性となり、可視レーザー光を用いてホログラムを記録することが可能となるからである。
<Sensitizing dye>
The sensitizing dye in the present invention is generally a component that absorbs light and has the function of increasing the sensitivity of the photopolymerization initiator to the recording light. By using the sensitizing dye, the photosensitive material for forming a hologram becomes active to visible light, and it becomes possible to record a hologram using visible laser light.

本発明に用いられる増感色素としては、チオピリリウム塩系色素、メロシアニン系色素、キノリン系色素、スチリルキノリン系色素、クマリン系色素、ケトクマリン系色素、チオキサンテン系色素、キサンテン系色素、オキソノール系色素、シアニン系色素、ローダミン染料、ピリリウムイオン系色素、シクロペンタノン系色素、シクロヘキサノン系色素、ジフェニルヨードニウムイオン系色素等を挙げることができる。シアニン系色素、メロシアニン系色素の具体例としては、3,3’-ジカルボキシエチル-2,2’-チオシアニンブロミド、1-カルボキシメチル-1’-カルボキシエチル-2,2’-キノシアニンブロミド、1,3’-ジエチル-2,2’-キノチアシアニンヨージド、3-エチル-5-[(3-エチル-2(3H)-ベンゾチアゾリリデン)エチリデン]-2-チオキソ-4-オキサゾリジン、3,9-ジエチル-3’-カルボキシメチル-2,2’-チアカルボシアニン・ヨウ素塩等が挙げられ、クマリン系色素、ケトクマリン系色素の具体例としては、3-(2’-ベンゾイミダゾール)-7-ジエチルアミノクマリン、3,3’-カルボニルビス(7-ジエチルアミノクマリン)、3,3’-カルボニルビスクマリン、3,3’-カルボニルビス(5,7-ジメトキシクマリン)、3,3’-カルボニルビス(7-アセトキシクマリン)等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。 Examples of sensitizing dyes that can be used in the present invention include thiopyrylium salt dyes, merocyanine dyes, quinoline dyes, styrylquinoline dyes, coumarin dyes, ketocoumarin dyes, thioxanthene dyes, xanthene dyes, oxonol dyes, cyanine dyes, rhodamine dyes, pyrylium ion dyes, cyclopentanone dyes, cyclohexanone dyes, and diphenyliodonium ion dyes. Specific examples of cyanine dyes and merocyanine dyes include 3,3'-dicarboxyethyl-2,2'-thiocyanine bromide, 1-carboxymethyl-1'-carboxyethyl-2,2'-quinocyanine bromide, 1,3'-diethyl-2,2'-quinothiacyanine iodide, 3-ethyl-5-[(3-ethyl-2(3H)-benzothiazolylidene)ethylidene]-2-thioxo-4-oxazolidine, 3,9-diethyl-3'-carboxymethyl-2, Examples of coumarin dyes and ketocoumarin dyes include, but are not limited to, 3-(2'-benzimidazole)-7-diethylaminocoumarin, 3,3'-carbonylbis(7-diethylaminocoumarin), 3,3'-carbonylbiscoumarin, 3,3'-carbonylbis(5,7-dimethoxycoumarin), and 3,3'-carbonylbis(7-acetoxycoumarin).

後述する体積ホログラム記録体において、高透明性が要求される場合は、干渉露光工程後の、加熱工程又は光照射工程時に、分解等により脱色しやすいものが好ましく、例えば、シアニン系色素のように一般的に光によって分解しやすい色素が好ましい。室内光や太陽光の下に数時間から数日放置することにより、体積ホログラム記録体中の色素が分解されて可視光域に吸収波長域を有しなくなり、透明度の高い体積ホログラム記録体を得ることができるからである。 When high transparency is required for the volume hologram recording body described below, it is preferable to use a material that is easily decolorized by decomposition during the heating step or light irradiation step after the interference exposure step, and for example, a dye that is generally easily decomposed by light, such as a cyanine dye, is preferable. This is because by leaving it under indoor light or sunlight for several hours to several days, the dye in the volume hologram recording body is decomposed and no longer has an absorption wavelength range in the visible light range, and a volume hologram recording body with high transparency can be obtained.

上記増感色素の含有量は、ホログラム形成用感光材料の全固形分100質量部に対して0.001~2.0質量部であることが好ましく、0.001~1.2質量部であることがさらに好ましい。
上記増感色素の含有量が上記範囲よりも多い場合、高透明性が要求される際に、光照射による色素の分解が十分になされず、着色されたホログラム記録層となる可能性があり、一方、上記範囲よりも少ない場合、光重合開始剤の感度を十分に増感させることができず、ホログラム形成用感光材料が可視光に不活性となる可能性があるからである。
The content of the sensitizing dye is preferably 0.001 to 2.0 parts by mass, and more preferably 0.001 to 1.2 parts by mass, based on 100 parts by mass of the total solid content of the photosensitive material for forming a hologram.
If the content of the sensitizing dye is more than the above range, when high transparency is required, the decomposition of the dye by light irradiation may not be sufficient, resulting in a colored hologram recording layer. On the other hand, if the content is less than the above range, the sensitivity of the photopolymerization initiator may not be sufficiently sensitized, and the photosensitive material for forming a hologram may become inactive to visible light.

<バインダー樹脂>
バインダー樹脂は、ホログラム記録層の成膜性、膜厚の均一性を向上させ、光照射による重合で形成されたホログラムを安定化させる働きを有し、ホログラム記録層の屈折率変調量(Δn)の増加、耐熱性及び機械物性等の向上に寄与するものである。
本発明において用いられるバインダー樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂より選択される1種以上が好適に用いられる。中でも、少なくとも熱可塑性樹脂を用いることが好ましく、さらに、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂を併用することが屈折率変調量(Δn)の増加、耐熱性及び機械物性等の向上の点から好ましい。
<Binder resin>
The binder resin improves the film-forming properties and film thickness uniformity of the hologram recording layer, and has the function of stabilizing the hologram formed by polymerization due to light irradiation. It also contributes to increasing the refractive index modulation amount (Δn) of the hologram recording layer and improving the heat resistance and mechanical properties, etc.
The binder resin used in the present invention is preferably one or more selected from thermoplastic resins and thermosetting resins. Among them, it is preferable to use at least a thermoplastic resin, and further, it is preferable to use a thermoplastic resin and a thermosetting resin in combination from the viewpoints of increasing the refractive index modulation amount (Δn) and improving heat resistance and mechanical properties.

(熱可塑性樹脂)
熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリビニルアセテート、ポリビニルブチラート、ポリビニルホルマール、ポリビニルカルバゾール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリメチルアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリブチルアクリレート、ポリメタクリロニトリル、ポリエチルメタクリレート、ポリブチルメタクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリ-1,2-ジクロロエチレン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、シンジオタクチック型ポリメチルメタクリレート、ポリ-α-ビニルナフタレート、ポリカーボネート、セルロースアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートブチラート、ポリスチレン、ポリ-α-メチルスチレン、ポリ-o-メチルスチレン、ポリ-p-メチルスチレン、ポリ-p-フェニルスチレン、ポリ-2,5-ジクロロスチレン、ポリ-p-クロロスチレン、ポリ-2,5-ジクロロスチレン、ポリアリーレート、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-ジビニルベンゼン共重合体、スチレン-ブタジエン共重合体、スチレン-無水マレイン酸共重合体、ABS樹脂、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリビニルピロリドン、ポリ塩化ビニリデン、水素化スチレン-ブタジエン-スチレン共重合体、透明ポリウレタン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、(メタ)アクリル酸環状脂肪族エステルとメチル(メタ)アクリレートとの共重合体等が挙げられる。
熱可塑性樹脂は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
(Thermoplastic resin)
Examples of thermoplastic resins include polyvinyl acetate, polyvinyl butyrate, polyvinyl formal, polyvinyl carbazole, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate, polyethyl acrylate, polybutyl acrylate, polymethacrylonitrile, polyethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polyacrylonitrile, poly-1,2-dichloroethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer, syndiotactic polymethyl methacrylate, poly-α-vinyl naphthalate, polycarbonate, cellulose acetate, cellulose triacetate, cellulose acetate butyrate, polystyrene, poly-α-methylstyrene, poly-o-methylstyrene, poly-p -methylstyrene, poly-p-phenylstyrene, poly-2,5-dichlorostyrene, poly-p-chlorostyrene, poly-2,5-dichlorostyrene, polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-divinylbenzene copolymer, styrene-butadiene copolymer, styrene-maleic anhydride copolymer, ABS resin, polyethylene, polyvinyl chloride, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyvinylpyrrolidone, polyvinylidene chloride, hydrogenated styrene-butadiene-styrene copolymer, transparent polyurethane, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, copolymer of a cyclic aliphatic (meth)acrylic ester and methyl (meth)acrylate, and the like.
The thermoplastic resins may be used alone or in combination of two or more.

本発明のバインダー樹脂に用いられる熱可塑性樹脂としては、中でも、ポリアクリル酸エステルを含有することが、屈折率変調量(Δn)の増加の点から好ましい。 The thermoplastic resin used in the binder resin of the present invention preferably contains a polyacrylic acid ester in terms of increasing the refractive index modulation amount (Δn).

本発明で用いられるポリアクリル酸エステルとしては、例えば、ポリメチルアクリレート、ポリエチルアクリレート、ポリn-プロピルアクリレート、ポリn-ブチルアクリレート、ポリベンジルアクリレート、ポリn-ヘキシルアクリレート、ポリイソプロピルアクリレート、ポリイソブチルアクリレート、ポリ-t-ブチルアクリレート、ポリシクロヘキシルアクリレート、ポリフェニルアクリレート、ポリ1-フェニルエチルアクリレート、ポリ2-フェニルエチルアクリレート、ポリフルフリルアクリレート、ポリジフェニルメチルアクリレート、ポリペンタクロルフェニルアクリレート、ポリナフチルアクリレート等が挙げられる。ポリ(メタ)アクリル酸エステルにさらにポリ(メタ)アクリル酸エステルの加水分解物が含まれていてもよい。本発明におけるバインダー樹脂に用いられる熱可塑性樹脂は、中でも、屈折率変調量(Δn)の増加の点、及び保存安定性の点から、ポリメチルメタクリレート、及びポリメチルメタクリレートとポリ(メタ)アクリル酸エステルの共重合体が好ましい。 Examples of the polyacrylic acid ester used in the present invention include polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, poly n-propyl acrylate, poly n-butyl acrylate, polybenzyl acrylate, poly n-hexyl acrylate, polyisopropyl acrylate, polyisobutyl acrylate, poly-t-butyl acrylate, polycyclohexyl acrylate, polyphenyl acrylate, poly 1-phenylethyl acrylate, poly 2-phenylethyl acrylate, polyfurfuryl acrylate, polydiphenylmethyl acrylate, polypentachlorophenyl acrylate, and polynaphthyl acrylate. The poly(meth)acrylic acid ester may further contain a hydrolyzate of the poly(meth)acrylic acid ester. Among them, the thermoplastic resin used in the binder resin in the present invention is preferably polymethyl methacrylate and a copolymer of polymethyl methacrylate and poly(meth)acrylic acid ester from the viewpoint of increasing the refractive index modulation amount (Δn) and storage stability.

本発明におけるバインダー樹脂に用いられる、熱可塑性樹脂の重量平均分子量は、ホログラム記録時の光重合性モノマーの拡散移動能の点、及び、高温保存安定性の点からは、20000~150000の範囲内であることが好ましく、80000~150000の範囲内であることがより好ましく、120000~140000の範囲内であることがさらに好ましい。
なお、本発明における重量平均分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィ-(GPC)測定のポリスチレン換算値をいう。
The weight average molecular weight of the thermoplastic resin used for the binder resin in the present invention is preferably within the range of 20,000 to 150,000, more preferably within the range of 80,000 to 150,000, and even more preferably within the range of 120,000 to 140,000, from the viewpoints of the diffusive movement ability of the photopolymerizable monomer during hologram recording and the high-temperature storage stability.
In the present invention, the weight average molecular weight refers to a polystyrene-equivalent value measured by gel permeation chromatography (GPC).

本発明におけるバインダー樹脂に用いられる、熱可塑性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、60℃~150℃の範囲内であることが好ましく、70℃~120℃の範囲内であることがより好ましい。
ガラス転移温度(Tg)が上記範囲よりも高いと、光重合性モノマーの拡散移動能が劣り、所望の屈折率変調量(Δn)が得られず、輝度の高い体積ホログラム記録体が得られない可能性があるからである。一方、ガラス転移温度(Tg)が上記範囲よりも低いと、高温保存下にて、バインダー樹脂が軟化し、干渉縞が乱れるため、所望の屈折率変調量(Δn)が得られない可能性があるからである。
なお、ガラス転移温度(Tg)は、示差熱分析計(DSC)等を用いて測定することができる。
The glass transition temperature (Tg) of the thermoplastic resin used as the binder resin in the present invention is preferably within the range of 60°C to 150°C, and more preferably within the range of 70°C to 120°C.
If the glass transition temperature (Tg) is higher than the above range, the diffusion and migration ability of the photopolymerizable monomer is poor, the desired refractive index modulation amount (Δn) cannot be obtained, and a volume hologram recording medium with high brightness may not be obtained. On the other hand, if the glass transition temperature (Tg) is lower than the above range, the binder resin softens during high-temperature storage, causing interference fringes to become distorted, and the desired refractive index modulation amount (Δn) may not be obtained.
The glass transition temperature (Tg) can be measured using a differential scanning calorimeter (DSC) or the like.

(熱硬化性樹脂)
本発明におけるバインダー樹脂に熱硬化性樹脂を用いると、加熱工程において硬化されることにより、ホログラム記録層の強度を高め、体積ホログラム記録特性が向上し、安定した層構造を形成させることができる。また、上記熱硬化性樹脂の官能基の一部は、光照射により光重合性モノマーの官能基の一部との間で相互作用が起こり、化学結合を形成することができる。この場合、体積ホログラム記録後の光照射工程により、光重合性モノマーが固定されるため、体積ホログラム記録体の強度を高めることができる。
(Thermosetting resin)
When a thermosetting resin is used as the binder resin in the present invention, the strength of the hologram recording layer is increased by being cured in a heating step, the volume hologram recording characteristics are improved, and a stable layer structure can be formed. In addition, a part of the functional group of the thermosetting resin interacts with a part of the functional group of the photopolymerizable monomer by light irradiation, and a chemical bond can be formed. In this case, the photopolymerizable monomer is fixed by the light irradiation step after the volume hologram recording, and the strength of the volume hologram recording body can be increased.

本発明におけるバインダー樹脂に用いられる熱硬化性樹脂としては、特に限定されるものではなく、熱硬化性基を有するモノマー、オリゴマー、及びポリマーを好適に使用することができる。
上記熱硬化性樹脂としては、例えば、ヒドロキシル基、メルカプト基、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、オキセタン基、イソシアネート基、カルボジイミド基、オキサジン基、及び金属アルコキサイド等を含有する化合物等を挙げることができる。本発明においては、中でも、エポキシ基及びオキセタン基を含有する化合物を用いることがより好ましく、エポキシ基含有化合物を用いることがさらに好ましい。本発明で用いられるエポキシ基含有化合物としては、一分子中にエポキシ基を1個以上含有する樹脂であれば特に限定されるものではない。
The thermosetting resin used as the binder resin in the present invention is not particularly limited, and monomers, oligomers, and polymers having a thermosetting group can be suitably used.
Examples of the thermosetting resin include compounds containing a hydroxyl group, a mercapto group, a carboxyl group, an amino group, an epoxy group, an oxetane group, an isocyanate group, a carbodiimide group, an oxazine group, and a metal alkoxide. In the present invention, it is more preferable to use a compound containing an epoxy group and an oxetane group, and it is even more preferable to use an epoxy group-containing compound. The epoxy group-containing compound used in the present invention is not particularly limited as long as it is a resin containing one or more epoxy groups in one molecule.

上記のエポキシ基を有する化合物のうち、エポキシ基を1つ有する単官能エポキシ化合物としては、例えば、フェニルグリシジルエーテル、p-tert-ブチルフェニルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2-エチルヘキシルグリシジルエーテル、アリルグリシジルエーテル、1,2-ブチレンオキサイド、1,3-ブタジエンモノオキサイド、1,2-エポキシドデカン、エピクロロヒドリン、1,2-エポキシデカン、スチレンオキサイド、シクロヘキセンオキサイド、中でも重合性不飽和結合を含有するものとして、3-メタクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3-アクリロイルオキシメチルシクロヘキセンオキサイド、3-ビニルシクロヘキセンオキサイド、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。 Among the compounds having an epoxy group, examples of monofunctional epoxy compounds having one epoxy group include phenyl glycidyl ether, p-tert-butylphenyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, allyl glycidyl ether, 1,2-butylene oxide, 1,3-butadiene monoxide, 1,2-epoxydodecane, epichlorohydrin, 1,2-epoxydecane, styrene oxide, and cyclohexene oxide, and among these, those containing a polymerizable unsaturated bond include 3-methacryloyloxymethylcyclohexene oxide, 3-acryloyloxymethylcyclohexene oxide, 3-vinylcyclohexene oxide, and glycidyl (meth)acrylate.

また、エポキシ基を2つ以上有する多官能エポキシ化合物としては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールFジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールSジグリシジルエーテル、エポキシノボラック樹脂、水添ビスフェノールAジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールFジグリシジルエーテル、水添ビスフェノールSジグリシジルエーテル、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル-3’,4’-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル-5,5-スピロ-3,4-エポキシ)シクロヘキサン-メタ-ジオキサン、ビス(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)アジペート、ビニルシクロヘキセンオキサイド、4-ビニルエポキシシクロヘキサン、ビス(3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、3,4-エポキシ-6-メチルシクロヘキシル-3’,4’-エポキシ-6’-メチルシクロヘキサンカルボキシレート、メチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサン)、ジシクロペンタジエンジエポキサイド、エチレングリコールのジ(3,4-エポキシシクロヘキシルメチル)エーテル、エチレンビス(3,4-エポキシシクロヘキサンカルボキシレート)、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジオクチル、エポキシヘキサヒドロフタル酸ジ-2-エチルヘキシル、1,4-ブタンジオールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、グリセリントリグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル類、1,1,3-テトラデカジエンジオキサイド、リモネンジオキサイド、1,2,7,8-ジエポキシオクタン、1,2,5,6-ジエポキシシクロオクタン等があげられる。
その他、エポキシ基含有ポリマーも好適に用いられる。エポキシ基含有ポリマーとしては、例えば、エポキシ基やグリシジル基を有する単量体を共重合成分として用いた共重合体等が挙げられる。上記エポキシ基やグリシジル基を有する単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、マレイン酸グリシジルエステル等のα,β-不飽和カルボン酸のグリシジルエステル等が挙げられる。
これらのエポキシ化合物は、1種のみを単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of polyfunctional epoxy compounds having two or more epoxy groups include bisphenol A diglycidyl ether, bisphenol F diglycidyl ether, bisphenol S diglycidyl ether, brominated bisphenol A diglycidyl ether, brominated bisphenol F diglycidyl ether, brominated bisphenol S diglycidyl ether, epoxy novolac resin, hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol F diglycidyl ether, hydrogenated bisphenol S diglycidyl ether, 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3',4'-epoxycyclohexane carboxylate, 2-(3,4-epoxycyclohexyl-5,5-spiro-3,4-epoxy)cyclohexane-meta-dioxane, bis(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adipate, vinylcyclohexene oxide, 4-vinylepoxycyclohexane, bis(3,4-epoxy-6-methylcyclohexylmethyl)adipate, ester, 3,4-epoxy-6-methylcyclohexyl-3',4'-epoxy-6'-methylcyclohexanecarboxylate, methylene bis(3,4-epoxycyclohexane), dicyclopentadiene diepoxide, di(3,4-epoxycyclohexylmethyl)ether of ethylene glycol, ethylene bis(3,4-epoxycyclohexanecarboxylate), dioctyl epoxyhexahydrophthalate, di-2-ethylhexyl epoxyhexahydrophthalate, 1,4-butanediol diglycidyl ether, 1,6-hexanediol diglycidyl ether, glycerin triglycidyl ether, trimethylolpropane triglycidyl ether, polyethylene glycol diglycidyl ether, polypropylene glycol diglycidyl ethers, 1,1,3-tetradecadiene dioxide, limonene dioxide, 1,2,7,8-diepoxyoctane, 1,2,5,6-diepoxycyclooctane, and the like.
In addition, epoxy group-containing polymers are also preferably used. Examples of epoxy group-containing polymers include copolymers using monomers having epoxy groups or glycidyl groups as copolymerization components. Examples of the monomers having epoxy groups or glycidyl groups include glycidyl esters of α,β-unsaturated carboxylic acids such as glycidyl (meth)acrylate and glycidyl maleate.
These epoxy compounds may be used alone or in combination of two or more.

本発明におけるバインダー樹脂に用いられる熱硬化性樹脂の重量平均分子量は、5000~100000の範囲内であることが好ましく、10000~50000の範囲内であることが、屈折率変調量(Δn)を向上する点、及び、ホログラム記録層の膜強度の点から、より好ましい。 The weight average molecular weight of the thermosetting resin used as the binder resin in the present invention is preferably within the range of 5,000 to 100,000, and more preferably within the range of 10,000 to 50,000 in terms of improving the refractive index modulation amount (Δn) and the film strength of the hologram recording layer.

バインダー樹脂として熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂を併用する場合の、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂の配合比は、屈折率変調量(Δn)の向上と、体積ホログラム記録体の強度の点から、質量比で熱可塑性樹脂/熱硬化性樹脂=50/50~90/10の範囲内であることが好ましく、60/40~90/10の範囲内であることがより好ましく、70/30~80/20の範囲内であることがさらに好ましい。 When a thermoplastic resin and a thermosetting resin are used in combination as a binder resin, the blending ratio of the thermoplastic resin to the thermosetting resin is preferably within the range of thermoplastic resin/thermosetting resin = 50/50 to 90/10 by mass, more preferably within the range of 60/40 to 90/10, and even more preferably within the range of 70/30 to 80/20, in terms of improving the refractive index modulation amount (Δn) and the strength of the volume hologram recording medium.

本発明のホログラム形成用感光材料における、バインダー樹脂の含有量は、屈折率変調量(Δn)の向上と、体積ホログラム記録体の強度の点から、ホログラム形成用感光材料の全固形分100質量部に対して、1~40質量部であることが好ましく、25~35質量部であることがより好ましい。 The content of the binder resin in the photosensitive material for forming a hologram of the present invention is preferably 1 to 40 parts by mass, and more preferably 25 to 35 parts by mass, per 100 parts by mass of the total solid content of the photosensitive material for forming a hologram, from the viewpoints of improving the refractive index modulation amount (Δn) and the strength of the volume hologram recording medium.

<その他の成分>
本発明のホログラム形成用感光材料は、本発明の効果を損なわない限り、必要に応じて、微粒子、熱重合防止剤、シランカップリング剤、着色剤等を併用してよい。
例えば、良好な箔切れ性を付与したい場合には、微粒子が用いられることが好ましい。
微粒子としては、例えば、樹脂骨格として低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(メタ)アクリル等を含む有機微粒子、シリカ、マイカ、タルク、チタニア等の無機粒子等を用いることができ、これらの微粒子を1種、又は2種以上を混合して使用してもよい。上記の中でも、上記有機微粒子の樹脂中の骨格又は、側鎖の水素の一部又は全部をフッ素原子で置換した含フッ素系樹脂の微粒子であるフッ素系微粒子、又は、チタニア微粒子であることが好ましい。
<Other ingredients>
The photosensitive material for forming a hologram of the present invention may contain, if necessary, fine particles, a thermal polymerization inhibitor, a silane coupling agent, a colorant, etc., insofar as the effect of the present invention is not impaired.
For example, when it is desired to impart good foil cutting properties, it is preferable to use fine particles.
As the fine particles, for example, organic fine particles containing low-density polyethylene, high-density polyethylene, polypropylene, poly(meth)acrylic, etc. as a resin skeleton, inorganic particles such as silica, mica, talc, titania, etc., can be used, and these fine particles may be used alone or in combination of two or more. Among the above, fluorine-based fine particles, which are fine particles of a fluorine-containing resin in which part or all of the hydrogen atoms in the skeleton or side chain of the resin of the organic fine particles are substituted with fluorine atoms, or titania fine particles are preferred.

本発明のホログラム形成用感光材料は、塗工する際に必要に応じて溶媒を用いてもよい。ホログラム形成用感光材料のうち、常温で液状である成分が含有されている場合は、塗工溶媒が全く必要ない場合もある。
上記溶媒としては、例えばメチルエチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、酢酸エチル、酢酸ブチル、エチレングリコールジアセテート等のエステル系溶媒、トルエン、キシレン等の芳香族系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール系溶媒、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム等のハロゲン系溶媒、又はそれらの混合溶媒等が挙げられる。
The photosensitive material for forming a hologram of the present invention may be coated using a solvent as necessary. When the photosensitive material for forming a hologram contains a component that is liquid at room temperature, a coating solvent may not be required at all.
Examples of the solvent include ketone-based solvents such as methyl ethyl ketone, acetone, and cyclohexanone; ester-based solvents such as ethyl acetate, butyl acetate, and ethylene glycol diacetate; aromatic solvents such as toluene and xylene; cellosolve-based solvents such as methyl cellosolve, ethyl cellosolve, and butyl cellosolve; alcohol-based solvents such as methanol, ethanol, and propanol; ether-based solvents such as tetrahydrofuran and dioxane; halogen-based solvents such as dichloromethane and chloroform; and mixed solvents thereof.

なお、上述した材料は、体積ホログラムを形成する材料として用いられる材料を例示したに過ぎず、これらに限定されるものではない。
また、このようなホログラム形成用感光材料を用いた体積ホログラム21の形成は、従来公知のホログラムの形成方法と同様とすることができる。
It should be noted that the above-mentioned materials are merely examples of materials that can be used to form a volume hologram, and the materials are not limited to these.
Moreover, the volume hologram 21 can be formed using such a photosensitive material for forming a hologram in the same manner as a conventionally known method for forming a hologram.

映像源50は、光源として、例えば、LED光源やレーザー光源等が用いられる。
映像源50にLED光源を用いている場合、体積ホログラム21に到達する光の帯域は広い。ここで、光源の帯域と比較して体積ホログラム21の帯域が狭い場合は、回折されない波長の光は、有効に利用することができないので、効率が低くなる。
図6は、光源の分光分布曲線と体積ホログラムの回折効率の分布例を体積ホログラムの効率の半値幅が4nmの場合について示す図である。
図7は、光源の分光分布曲線と体積ホログラムの回折効率の分布例を体積ホログラムの効率の半値幅が10nmの場合について示す図である。
図6及び図7のいずれについても、光源の光量のピークと回折効率のピークとが一致している場合を想定している。体積ホログラムの効率の半値幅が4nmでは、利用できる光量がかなり少なくなっており、これ以上、体積ホログラムの半値幅が小さくなってしまうことは望ましくない。よって、少なくとも、体積ホログラムの半値幅は、5nm以上とすることが望ましい。
The image source 50 uses, as a light source, for example, an LED light source or a laser light source.
When an LED light source is used as the image source 50, the band of light that reaches the volume hologram 21 is wide. Here, when the band of the volume hologram 21 is narrower than the band of the light source, light of wavelengths that are not diffracted cannot be effectively utilized, resulting in low efficiency.
FIG. 6 is a diagram showing an example of the spectral distribution curve of a light source and the distribution of the diffraction efficiency of a volume hologram when the half-value width of the efficiency of the volume hologram is 4 nm.
FIG. 7 is a diagram showing an example of the spectral distribution curve of a light source and the distribution of the diffraction efficiency of a volume hologram when the half-value width of the efficiency of the volume hologram is 10 nm.
6 and 7, it is assumed that the peak of the light quantity of the light source coincides with the peak of the diffraction efficiency. When the half-width of the efficiency of the volume hologram is 4 nm, the amount of available light is significantly reduced, and it is not desirable for the half-width of the volume hologram to become smaller than this. Therefore, it is desirable for the half-width of the volume hologram to be at least 5 nm or more.

図8は、温度変化によって体積ホログラムのピークがずれた例を体積ホログラムの効率の半値幅が4nmの場合について示す図である。
図9は、温度変化によって体積ホログラムのピークがずれた例を体積ホログラムの効率の半値幅が10nmの場合について示す図である。
体積ホログラムの効率ピークは、温度変化によってずれる場合がある。例えば、温度が20℃変化すると、体積ホログラムの効率ピークは、2nm程度ずれる場合がある。この場合、利用可能な光の波長がずれるので、色度ずれが懸念される。
図8及び図9に示すように体積ホログラムの効率の半値幅が広い方が、色度ずれに対しても有利であることがわかる。
FIG. 8 is a diagram showing an example of the peak shift of a volume hologram due to a temperature change when the half-width of the efficiency of the volume hologram is 4 nm.
FIG. 9 is a diagram showing an example of a volume hologram peak shift caused by temperature change when the half-width of the efficiency of the volume hologram is 10 nm.
The efficiency peak of a volume hologram may shift due to temperature changes. For example, when the temperature changes by 20° C., the efficiency peak of the volume hologram may shift by about 2 nm. In this case, the wavelength of available light shifts, which may cause a chromaticity shift.
As shown in FIGS. 8 and 9, it is understood that a wider half-value width of the efficiency of a volume hologram is also advantageous in terms of preventing chromaticity shift.

また、映像源50にレーザー光源を用いている場合、体積ホログラム21に到達する光の帯域は非常に狭い。レーザー光を用いる場合、温度変化によって回折効率の変化がより大きな問題となる。より具体的には、体積ホログラム21の波長選択性が高すぎると、温度変化によって、所望の回折効率が得られず、暗い映像しか観察できなかったり、観察される画像の色バランスがずれてしまったりすることがあった。 In addition, when a laser light source is used as the image source 50, the band of light that reaches the volume hologram 21 is very narrow. When using laser light, changes in diffraction efficiency due to temperature changes become a bigger problem. More specifically, if the wavelength selectivity of the volume hologram 21 is too high, the desired diffraction efficiency cannot be obtained due to temperature changes, and only dark images can be observed, or the color balance of the observed image may be shifted.

図10は、体積ホログラム21の波長選択性が非常に高い場合の波長に対する回折効率の分布を示す図である。図10の横軸は、波長を示し、縦軸は、体積ホログラム21の回折効率を示している。また、図10中で、常温における回折効率の分布を実線で示し、高温時を破線で示し、低温時を一点鎖線で示した。
図10に実線で示すように波長選択性が非常に高い体積ホログラム21は、レーザー光の帯域以外の光を殆ど回折しないことから、一見、理想的に思われる。しかし、体積ホログラム21の温度が変化すると、選択的に回折する波長が変化する。図10に示すように、高温時には、長波長側へ回折波長がシフトし、低温時には、短波長側へ回折波長がシフトする。これは、温度変化によって体積ホログラム21が膨張、又は、収縮することに起因すると考えられる。図10に示すように、高温時、低温時のいずれにおいても、体積ホログラム21が回折する波長帯域は、レーザー光の帯域から大きくずれてしまい、十分な光量の回折光を得ることができない。
Fig. 10 is a diagram showing the distribution of diffraction efficiency versus wavelength when the wavelength selectivity of the volume hologram 21 is very high. The horizontal axis of Fig. 10 indicates wavelength, and the vertical axis indicates the diffraction efficiency of the volume hologram 21. In Fig. 10, the distribution of diffraction efficiency at room temperature is shown by a solid line, at high temperatures by a dashed line, and at low temperatures by a dashed line.
As shown by the solid line in Fig. 10, the volume hologram 21 has very high wavelength selectivity, and at first glance appears ideal because it hardly diffracts light outside the band of the laser light. However, when the temperature of the volume hologram 21 changes, the selectively diffracted wavelength changes. As shown in Fig. 10, at high temperatures, the diffracted wavelength shifts to the longer wavelength side, and at low temperatures, the diffracted wavelength shifts to the shorter wavelength side. This is thought to be due to the expansion or contraction of the volume hologram 21 due to temperature changes. As shown in Fig. 10, at both high and low temperatures, the wavelength band diffracted by the volume hologram 21 is significantly shifted from the band of the laser light, and a sufficient amount of diffracted light cannot be obtained.

そこで、本実施形態では、温度変化による影響が小さい体積ホログラム21を作成した。
図11は、本実施形態の体積ホログラム21の20℃における回折効率の分布の例を示す図である。
図11に例示した本実施形態の体積ホログラム21は、分光分布曲線において半値幅が5nmとなっている。本明細書において、分光分布曲線における半値幅とは、分光分布曲線におけるピーク値の半値となるときの曲線の幅(波長範囲であり、半値全幅とも呼ぶ)である。なお、分光分布曲線の縦軸は、光量そのものであってもよいし、回折効率であってもよい。本実施形態では、回折効率の分布曲線を分光分布曲線とした。
Therefore, in this embodiment, a volume hologram 21 that is less affected by temperature changes is created.
FIG. 11 is a diagram showing an example of the distribution of the diffraction efficiency at 20° C. of the volume hologram 21 of this embodiment.
The volume hologram 21 of this embodiment shown in Fig. 11 has a half-width of 5 nm in the spectral distribution curve. In this specification, the half-width in the spectral distribution curve is the width of the curve at half the peak value in the spectral distribution curve (wavelength range, also called full width at half maximum). The vertical axis of the spectral distribution curve may be the light amount itself or the diffraction efficiency. In this embodiment, the distribution curve of the diffraction efficiency is taken as the spectral distribution curve.

なお、分光分布曲線については、実際に回折反射されたレーザー光を測定して求めてもよいし、体積ホログラム21によって回折反射されずにそのまま透過したレーザー光を測定して求めてもよい。また、分光光度計((株)島津製作所製「UV-3100PC」、JIS K 0115準拠品)等を使っても測定を行ってもよい。 The spectral distribution curve may be obtained by measuring the laser light that is actually diffracted and reflected, or by measuring the laser light that is not diffracted and reflected by the volume hologram 21 and is transmitted directly through the volume hologram 21. The measurement may also be performed using a spectrophotometer (Shimadzu Corporation's "UV-3100PC", compliant with JIS K 0115) or the like.

また、図11中には、映像源50が出射するレーザー光の帯域も図10と同様に併記した。本実施形態の映像源50が出射するレーザー光の帯域は、530nmを中心として波長幅が1nmである。図11に示すように、20℃では、回折効率のピーク位置と映像源50が出射するレーザー光の帯域が略一致しており、効率よくレーザー光を回折反射できる。 In addition, in FIG. 11, the band of the laser light emitted by the image source 50 is also shown, as in FIG. 10. The band of the laser light emitted by the image source 50 in this embodiment has a wavelength width of 1 nm centered at 530 nm. As shown in FIG. 11, at 20°C, the peak position of the diffraction efficiency and the band of the laser light emitted by the image source 50 approximately coincide, and the laser light can be diffracted and reflected efficiently.

図12は、本実施形態の体積ホログラム21の40℃における回折効率の分布を示す図である。
40℃では、回折効率の分布曲線(分光分布曲線)が長波長側へ略2nmシフトするが、本実施形態の体積ホログラム21は、分光分布曲線において半値幅が5nmとなっていることから、回折効率の低下は略半分程度に抑えられており、映像の表示が十分に可能である。
FIG. 12 is a diagram showing the distribution of the diffraction efficiency at 40° C. of the volume hologram 21 of this embodiment.
At 40°C, the distribution curve of the diffraction efficiency (spectral distribution curve) shifts by approximately 2 nm to the long wavelength side, but since the half-width of the spectral distribution curve of the volume hologram 21 of this embodiment is 5 nm, the decrease in diffraction efficiency is suppressed to approximately half, and images can be displayed satisfactorily.

図13は、本実施形態の体積ホログラム21の0℃における回折効率の分布を示す図である。
0℃においても、回折効率の分布曲線(分光分布曲線)が短波長側へ略2nmシフトするが、本実施形態の体積ホログラム21は、分光分布曲線において半値幅が5nmとなっていることから、回折効率の低下は略半分程度に抑えられており、映像の表示が十分に可能である。
FIG. 13 is a diagram showing the distribution of the diffraction efficiency at 0° C. of the volume hologram 21 of this embodiment.
Even at 0°C, the distribution curve of the diffraction efficiency (spectral distribution curve) shifts by approximately 2 nm to the short wavelength side, but since the half-width of the spectral distribution curve of the volume hologram 21 of this embodiment is 5 nm, the decrease in diffraction efficiency is suppressed to approximately half, and images can be displayed satisfactorily.

よって、体積ホログラム21は、分光分布曲線において半値幅が5nm以上あることが望ましいといえる。
また、より好ましくは、体積ホログラム21は、分光分布曲線において半値幅が10nm以上あることが望ましい。
また、さらに好ましくは、体積ホログラム21は、分光分布曲線において半値幅が20nm以上あることが望ましい。
図14は、半値幅が5nm、10nm、20nmの回折効率の分布曲線を示す図である。
図14のように、半値幅が広くなるほど、温度変化の影響を受けにくくすることができる。
さらに、最大効率の90%の位置での波長幅が5nm以上が好ましく、10nm以上であるとさらに好ましい。中心波長がずれても効率が殆ど変わらないことから、温度変化の影響をさらに小さくすることができるからである。
Therefore, it is desirable for the volume hologram 21 to have a half-width in the spectral distribution curve of 5 nm or more.
More preferably, the volume hologram 21 has a half-width of 10 nm or more in the spectral distribution curve.
More preferably, the volume hologram 21 has a half-width of 20 nm or more in the spectral distribution curve.
FIG. 14 is a diagram showing distribution curves of diffraction efficiency when the half-width is 5 nm, 10 nm, and 20 nm.
As shown in FIG. 14, the wider the half-width, the less susceptible the effect of temperature changes can be.
Furthermore, the wavelength width at the position of 90% of the maximum efficiency is preferably 5 nm or more, and more preferably 10 nm or more, because the efficiency hardly changes even if the central wavelength is shifted, and therefore the effect of temperature change can be further reduced.

次に、上述したように分光分布曲線において半値幅が広い体積ホログラム21のより具体的な構成について説明する。
体積ホログラム21の回折光の半値幅は、その膜厚と屈折率変調量Δnとの影響を大きく受けることが考えられるので、先ず、これらの最適な範囲を規定する。
図15は、シミュレーション条件を示す図である。図15(a)は、シミュレーション条件の一覧を示し、図15(b)は、入射角と出射角の条件を示している。
ここでは、図15に示す条件下で体積ホログラム21のシミュレーションを行い、半値幅への膜厚と屈折率変調量Δnとの影響を調べた。なお、屈折率変調量Δnについては、露光前の材料の選定、配合によって大きく変わるものであるが、露光条件によっても変化させることができるので、所望の値とすることが十分に可能である。なお、以下に示すシミュレーションの結果は、P偏光とS偏光の平均値を用いている。
Next, a more specific configuration of the volume hologram 21 having a wide half-width in the spectral distribution curve as described above will be described.
Since the half-width of the diffracted light of the volume hologram 21 is considered to be significantly affected by the film thickness and the refractive index modulation amount Δn, the optimal ranges for these are first defined.
15A and 15B are diagrams showing the simulation conditions, in which Fig. 15A shows a list of the simulation conditions, and Fig. 15B shows the conditions of the incidence angle and the emission angle.
Here, a simulation of the volume hologram 21 was performed under the conditions shown in Fig. 15 to investigate the influence of the film thickness and the refractive index modulation amount Δn on the half-width. The refractive index modulation amount Δn varies greatly depending on the selection and composition of materials before exposure, but it can also be changed by the exposure conditions, so it is quite possible to obtain a desired value. The simulation results shown below use the average value of P-polarized light and S-polarized light.

反射型ホログラムのシミュレーションは、KogelnikのCoupled Wave theory(The Bell System Technical Journal Vol.48,No.9,pp.2909-2947(Nov.1969))に基づいて行った。
反射型ホログラムの回折効率ηは、媒質での吸収が無視できる場合に、次式(A)で与えられる。
The simulation of the reflection hologram was performed based on Kogelnik's Coupled Wave theory (The Bell System Technical Journal, Vol. 48, No. 9, pp. 2909-2947 (Nov. 1969)).
The diffraction efficiency η of a reflection hologram is given by the following equation (A) when absorption in the medium can be ignored.

η=1/[1+(1-ξ2/ν2)/sinh2{√(ν2-ξ2)}]・・・(A)
ここで、νとξは次式で与えられる。
η=1/[1+(1-ξ 22 )/sinh 2 {√(ν 22 )}]...(A)
Here, ν and ξ are given by the following equations:

ν=πtΔn/{λ√(cosθR・cosθS)}
ξ=t/2×(kRz+Kz-kSz
ただし、
t:感光材料の厚み
λ:真空中の波長
θR:入射光とホログラム面法線ベクトルのなす角
θS:回折光とホログラム面法線ベクトルのなす角
Rz:入射光の波数ベクトルのホログラム面法線方向の成分
Sz:回折光の波数ベクトルのホログラム面法線方向の成分
z:回折格子ベクトルのホログラム面法線方向の成分
Δn:ホログラム媒質の屈折率変調の振幅
n:ホログラム媒質の平均屈折率
である。
ν=πtΔn/{λ√(cosθ R・cosθ S )}
ξ=t/2×(k Rz +K z -k Sz )
however,
t: thickness of photosensitive material λ: wavelength in vacuum θ R : angle between incident light and normal vector of hologram surface θ S : angle between diffracted light and normal vector of hologram surface k Rz : hologram of wave vector of incident light Component in the normal direction of the surface k Sz : Component of the wave vector of the diffracted light in the normal direction of the hologram surface K z : Component of the diffraction grating vector in the normal direction of the hologram surface Δn: Amplitude of the refractive index modulation of the hologram medium n: Hologram medium is the average refractive index of

ここで、光の波数ベクトルkは、|k|=2πn/λで与えられ、回折格子ベクトルKは、体積ホログラムの干渉縞面に垂直なベクトルで干渉縞の周期(格子間隔)をΛとすると、|K|=2π/Λで与えられる。 Here, the wave vector k of the light is given by |k| = 2πn/λ, and the diffraction grating vector K is a vector perpendicular to the interference fringe plane of the volume hologram, and is given by |K| = 2π/Λ, where Λ is the period of the interference fringes (grating spacing).

(膜厚tとΔnとを変数とした半値幅シミュレーション)
図16は、膜厚tとΔnとを変化させて半値幅を求めたシミュレーションの結果をまとめた図である。図16では、膜厚tを15種類、Δnを20種類、それぞれ組み合わせて、計300種類のシミュレーションを行った結果をまとめている。
図16を見ると、膜厚tは薄い方が望ましく、Δnは高い値が望ましいことは解るが、定量的に把握することが難しい。そこで、図16に示した結果から、膜厚tとΔnとの組み合わせで好ましい範囲を数式化した。
具体的には、図16に示した半値幅は、その数値範囲で複数領域に分けることが可能であるので、境界とする半値幅が得られる膜厚tとΔnとの組み合わせからなるデータ群を集めて、そのデータ群を表す近似式を求めた。境界としては、半値幅が5nm、10nm、15nm、20nm、30nmとなる境界を設定した。
(FWHM simulation with film thickness t and Δn as variables)
16 is a diagram summarizing the results of a simulation in which the half-width was obtained by changing the film thickness t and Δn. In FIG. 16, 15 types of film thickness t and 20 types of Δn were combined to perform a total of 300 types of simulation.
16, it is clear that a thinner film thickness t is preferable and a higher value of Δn is preferable, but it is difficult to quantitatively grasp this. Therefore, from the results shown in FIG. 16, a formula was created to determine a preferable range for the combination of film thickness t and Δn.
16 can be divided into a plurality of regions within its numerical range, a data set consisting of combinations of film thickness t and Δn that provide the boundary half-width was collected, and an approximation formula expressing the data set was obtained. The boundaries were set to half-widths of 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, and 30 nm.

図17は、半値幅から求めた膜厚tとΔnとの好ましい組み合わせ範囲を示す近似式のグラフである。
上述した境界値となる半値幅5nm、10nm、15nm、20nm、30nm毎に多項式近似を行った結果を図17中に併記した。
FIG. 17 is a graph showing an approximation formula showing a preferable combination range of film thickness t and Δn obtained from the half-width.
FIG. 17 also shows the results of polynomial approximation performed for each of the half-widths of 5 nm, 10 nm, 15 nm, 20 nm, and 30 nm, which are the boundary values described above.

半値幅5nmの近似結果から、
Δn≧5.87×10-3×ln(t)-1.29×10-2
の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、半値幅を5nm以上とすることができる。
From the approximation result of a half-width of 5 nm,
Δn≧5.87×10 −3 ×ln(t)−1.29×10 −2
By satisfying this relationship, the half width can be set to 5 nm or more.

より望ましくは、半値幅10nmの近似結果から、
Δn≧1.10×10-2×ln(t)-1.42×10-2
の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、半値幅を10nm以上とすることができる。
More preferably, from the approximation result of a half-width of 10 nm,
Δn≧1.10×10 −2 ×ln(t)−1.42×10 −2
By satisfying this relationship, the half width can be set to 10 nm or more.

より望ましくは、半値幅15nmの近似結果から、
Δn≧4.60×10-3×ln(t)+2.26×10-2
の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、半値幅を15nm以上とすることができる。
More preferably, from the approximation result of the half-width of 15 nm,
Δn≧4.60×10 -3 ×ln(t)+2.26×10 -2
By satisfying this relationship, the half width can be set to 15 nm or more.

より望ましくは、半値幅20nmの近似結果から、
Δn≧8.40×10-3×ln(t)+2.42×10-2
の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、半値幅を20nm以上とすることができる。
More preferably, from the approximation result of the half-width of 20 nm,
Δn≧8.40×10 -3 ×ln(t)+2.42×10 -2
By satisfying this relationship, the half width can be set to 20 nm or more.

より望ましくは、半値幅30nmの近似結果から、
Δn≧6.31×10-4×ln(t)+7.47×10-2
の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、半値幅を30nm以上とすることができる。
More preferably, from the approximation result of the half-width of 30 nm,
Δn≧6.31×10 -4 ×ln(t)+7.47×10 -2
By satisfying this relationship, the half width can be set to 30 nm or more.

(膜厚tとΔnとを変数とした回折効率シミュレーション)
膜厚t及びΔnが変わると、上述した半値幅のみならず、回折効率も影響を受ける。そこで、回折効率を考慮して、膜厚tとΔnとの適切な範囲をさらに限定する。
図18は、膜厚tとΔnとを変化させて回折効率の最大値を求めたシミュレーションの結果をまとめた図である。図18についても、図16の場合と同様に膜厚tを15種類、Δnを20種類、それぞれ組み合わせて、計300種類のシミュレーションを行った結果をまとめている。
図18を見ると、膜厚tは厚い方が望ましく、Δnは高い値が望ましいことは解るが、定量的に把握することが難しい。そこで、図16の場合と同様に、図18に示した結果から、膜厚tとΔnとの組み合わせで好ましい範囲を数式化した。
具体的には、境界としては、回折効率の最大値が0.02、0.05、0.1、0.4、0.6、0.8となる境界を設定した。
(Simulation of Diffraction Efficiency with Film Thickness t and Δn as Variables)
When the thickness t and Δn are changed, not only the half width described above but also the diffraction efficiency is affected. Therefore, taking the diffraction efficiency into consideration, the appropriate ranges of the thickness t and Δn are further limited.
Fig. 18 is a diagram summarizing the results of a simulation in which the maximum diffraction efficiency was obtained by changing the film thickness t and Δn. As in the case of Fig. 16, Fig. 18 also summarizes the results of a total of 300 simulations performed by combining 15 different film thicknesses t and 20 different Δn.
18, it is clear that a thicker film thickness t is desirable and a higher value of Δn is desirable, but it is difficult to quantitatively grasp this. Therefore, similar to the case of FIG. 16, a preferable range of the combination of film thickness t and Δn was expressed as a formula from the results shown in FIG.
Specifically, the boundaries were set at which the maximum value of the diffraction efficiency was 0.02, 0.05, 0.1, 0.4, 0.6, and 0.8.

図19は、回折効率の最大値から求めた膜厚tとΔnとの好ましい組み合わせ範囲を示す近似式のグラフである。
上述した境界値となる回折効率の最大値0.02、0.05、0.1、0.4、0.6、0.8毎に多項式近似を行った結果を図19中に併記した。
FIG. 19 is a graph showing an approximation formula showing a preferable combination range of film thickness t and Δn obtained from the maximum value of the diffraction efficiency.
FIG. 19 also shows the results of polynomial approximation for each of the maximum diffraction efficiency values of 0.02, 0.05, 0.1, 0.4, 0.6, and 0.8, which are the boundary values described above.

図19の結果から、
0.0200t-1.00≦Δn≦0.395t-1.25
の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、回折効率の最大値を0.02から0.8の範囲に収めることができる。
From the results of FIG.
0.0200t -1.00 ≦Δn≦0.395t -1.25
By satisfying this relationship, the maximum value of the diffraction efficiency can be kept within the range of 0.02 to 0.8.

また、より望ましくは、
0.0374t-0.886≦Δn≦0.188t-1.13
の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、回折効率の最大値を0.05から0.6の範囲に収めることができる。
Also, more preferably,
0.0374t -0.886 ≦Δn≦0.188t -1.13
By satisfying this relationship, the maximum value of the diffraction efficiency can be kept within the range of 0.05 to 0.6.

さらに、より望ましくは、
0.0517t-0.843≦Δn≦0.133t-1.10
の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、回折効率の最大値を0.1から0.4の範囲に収めることができる。
Further, more preferably,
0.0517t -0.843 ≦Δn≦0.133t -1.10
By satisfying this relationship, the maximum value of the diffraction efficiency can be kept within the range of 0.1 to 0.4.

(入射角θと出射角θとを変数とした半値幅シミュレーション)
上述したシミュレーションは、入射角と出射角とをそれぞれ、0°と125°とに固定したものであった。この入射角0°及び出射角120°は、ヘッドマウント型の頭部装着型表示装置1を想定すると、最も好適な組み合わせのひとつである。しかし、当然ながら入射角と出射角との組み合わせは、これに限らず、適宜設計変更可能である。そこで、入射角及び出射角が変わった場合を想定してシミュレーションを行った。
(FWHM simulation with incident angle θ1 and exit angle θ2 as variables)
In the above-mentioned simulation, the incident angle and the exit angle were fixed at 0° and 125°, respectively. The incident angle of 0° and the exit angle of 120° are one of the most suitable combinations when a head-mounted display device 1 is assumed. However, the combination of the incident angle and the exit angle is not limited to this, and can be appropriately changed in design. Therefore, a simulation was performed assuming a case where the incident angle and the exit angle are changed.

図20は、入射角と出射角に着目したシミュレーション条件を示す図である。図20(a)は、シミュレーション条件の一覧を示し、図20(b)は、透過型の体積ホログラム21の場合の入射角θと出射角θとを変化させる状態を示し、図20(c)は、反射型の体積ホログラム21Bの場合の入射角θと出射角θとを変化させる状態を示している。
ここでは、図20に示す条件下で体積ホログラム21(21B)のシミュレーションを行い、半値幅への入射角θと出射角θとの影響を調べた。
Fig. 20 shows simulation conditions focusing on the angle of incidence and the angle of emergence, Fig. 20(a) shows a list of simulation conditions, Fig. 20(b) shows a state in which the angle of incidence θ 1 and the angle of emergence θ 2 are changed in the case of a transmission-type volume hologram 21, and Fig. 20(c) shows a state in which the angle of incidence θ 1 and the angle of emergence θ 2 are changed in the case of a reflection-type volume hologram 21B.
Here, a simulation of the volume hologram 21 (21B) was performed under the conditions shown in FIG. 20, and the influence of the incident angle θ 1 and the exit angle θ 2 on the half-width was examined.

図21は、入射角θと出射角θとを変化させて半値幅を求めたシミュレーションの結果をまとめた図である。図21では、入射角θを-45°から45°まで19種類、出射角θを45°から135°まで16種類、それぞれ組み合わせてシミュレーションを行った結果をまとめている。なお、出射角45°から80°は、透過型の体積ホログラムであり、出射角100°から135°は、反射型の体積ホログラムである。
図21を見ると、入射角θは、大きい方が半値幅を広くでき、出射角θは、90°から離れる方が半値幅を広くできることは解るが、定量的に把握することが難しい。そこで、図21に示した結果から、入射角θと出射角θとの組み合わせで好ましい範囲を先に説明した膜厚tとΔnとの場合と同様にして数式化した。境界としては、透過型と反射型のそれぞれについて半値幅が10nm、15nmとなる境界を設定した。
Fig. 21 is a diagram summarizing the results of a simulation in which the half-width was obtained by changing the incident angle θ 1 and the exit angle θ 2. Fig. 21 summarizes the results of a simulation performed by combining 19 different incident angles θ 1 from -45° to 45° and 16 different exit angles θ 2 from 45° to 135°. Note that the exit angles of 45° to 80° are transmission type volume holograms, and the exit angles of 100° to 135° are reflection type volume holograms.
21, it is clear that the larger the incident angle θ1 , the wider the half-width, and the farther the exit angle θ2 is from 90°, the wider the half-width, but it is difficult to quantitatively grasp this. Therefore, from the results shown in FIG. 21, the preferable range for the combination of the incident angle θ1 and the exit angle θ2 was expressed in a formula in the same manner as in the case of the film thickness t and Δn described above. The boundaries were set at 10 nm and 15 nm for the half-width for the transmission type and the reflection type, respectively.

図22は、半値幅から求めた、入射角θと出射角θとの好ましい組み合わせ範囲を示す近似式のグラフである。
上述した境界値となる透過型10nm、反射型10nm、透過型15nm、反射型15nmのそれぞれに線形近似を行った結果を図22中に併記した。
FIG. 22 is a graph showing an approximation formula indicating a preferable combination range of the incident angle θ 1 and the exit angle θ 2 , which is determined from the half-width.
FIG. 22 also shows the results of linear approximation for each of the boundary values of 10 nm for the transmission type, 10 nm for the reflection type, 15 nm for the transmission type, and 15 nm for the reflection type.

透過型10nm、反射型10nmの結果から、-45°≦θ≦45°、かつ、45°≦θ≦135°の範囲内において、
θ≧-0.326θ+100
、かつ、
θ≦0.159θ+76.8
の双方の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、半値幅を10nm以上とすることができる。
From the results of the transmission type 10 nm and the reflection type 10 nm, within the range of −45°≦θ 1 ≦45° and 45°≦θ 2 ≦135°,
θ 2 ≧-0.326 θ 1 +100
,and,
θ 2 ≦0.159 θ 1 +76.8
By satisfying these relationships, the half width can be set to 10 nm or more.

透過型15nm、反射型15nmの結果から、-45°≦θ≦45°、かつ、45°≦θ≦135°の範囲内において、
θ≧-θ+147
、かつ、
θ≦0.235θ+70.3
の双方の関係を満たすことが望ましいといえる。この関係を満たすことにより、半値幅を15nm以上とすることができる。
From the results of the transmission type 15 nm and the reflection type 15 nm, within the range of −45°≦θ 1 ≦45° and 45°≦θ 2 ≦135°,
θ 2 ≧−θ 1 +147
,and,
θ 2 ≦0.235 θ 1 +70.3
By satisfying these relationships, the half width can be set to 15 nm or more.

図23は、体積ホログラム21において複数回の回折が行われる状態を説明する図である。
体積ホログラム21の回折効率は、適切な範囲にあることが好ましい。例えば、図23に示すように、体積ホログラム21で回折された光は、基材層10の主面で全反射された後、再度体積ホログラム21に入射することがある。再度体積ホログラム21に入射した光は、再度体積ホログラム21で回折され得る。再度体積ホログラム21で回折された光は、基材層10内には向かわず、体積ホログラム21から出射してしまう。このため、体積ホログラム21の回折効率が高すぎる場合、複数回にわたって体積ホログラム21で回折されると、最終的に入射部21から出射部22に導光される光が少なくなってしまう。本件発明者らが確認したところ、入射部21に入射して体積ホログラム21で回折された光は、基材層10の主面で全反射された後、1~5回程度、特には4回、再度体積ホログラム21に入射することが知見された。
FIG. 23 is a diagram for explaining a state in which multiple diffractions occur in the volume hologram 21. In FIG.
The diffraction efficiency of the volume hologram 21 is preferably within an appropriate range. For example, as shown in FIG. 23, the light diffracted by the volume hologram 21 may be totally reflected by the main surface of the base layer 10 and then enter the volume hologram 21 again. The light that enters the volume hologram 21 again may be diffracted by the volume hologram 21 again. The light diffracted by the volume hologram 21 again does not go into the base layer 10, but exits from the volume hologram 21. For this reason, if the diffraction efficiency of the volume hologram 21 is too high, the light that is finally guided from the entrance part 21 to the exit part 22 will be reduced if the light is diffracted by the volume hologram 21 multiple times. The inventors of the present invention confirmed that the light that enters the entrance part 21 and is diffracted by the volume hologram 21 enters the volume hologram 21 again about 1 to 5 times, particularly 4 times, after being totally reflected by the main surface of the base layer 10.

図23は、体積ホログラム21の回折効率と一度体積ホログラム21で回折された後に再度体積ホログラム21に入射する回数との関係において、最終的に入射部21から出射部22に導光される光の割合を示している表である。すなわち、入射部21に入射する光を100%とした場合の、入射部21から出射部22に導光される光の割合を示している。図23から理解されるように、一度体積ホログラム21で回折された後に再度体積ホログラム21に入射する回数が1回以上の場合、体積ホログラム21の回折効率は、90%以下であることが好ましい。また、一度体積ホログラム21で回折された後に再度体積ホログラム21に入射する回数が3回以上の場合、回折格子の回折効率は、1%以上80%以下であることが好ましく(図23中で下線を付した)、5%以上60%以下であることがより好ましい。さらに、一度体積ホログラム21で回折された後に再度体積ホログラム21に入射する回数が4回以上の場合、回折格子の回折効率は、10%以上40%以下であることが好ましい(図23中で下線を付した)。 Figure 23 is a table showing the ratio of light finally guided from the entrance part 21 to the exit part 22 in relation to the diffraction efficiency of the volume hologram 21 and the number of times the light is diffracted by the volume hologram 21 and then re-enters the volume hologram 21. That is, it shows the ratio of light guided from the entrance part 21 to the exit part 22 when the light entering the entrance part 21 is 100%. As can be seen from Figure 23, when the number of times the light is diffracted by the volume hologram 21 and then re-enters the volume hologram 21 is one or more, the diffraction efficiency of the volume hologram 21 is preferably 90% or less. Also, when the number of times the light is diffracted by the volume hologram 21 and then re-enters the volume hologram 21 is three or more, the diffraction efficiency of the diffraction grating is preferably 1% or more and 80% or less (underlined in Figure 23), and more preferably 5% or more and 60% or less. Furthermore, if the light is diffracted once by the volume hologram 21 and then enters the volume hologram 21 again four or more times, the diffraction efficiency of the diffraction grating is preferably 10% or more and 40% or less (underlined in Figure 23).

本実施形態で用いる体積ホログラム21としては、上述した膜厚t及びΔnの好ましい範囲、及び、入射角θ及び出射角θの好ましい範囲から、適宜組み合わせて使用条件に最適な体積ホログラム21を用いることができる。
なお、実際に作製された体積ホログラムについて、膜厚の測定を行うには、断面のSEM観察より測定するとよい。また、Δnの測定方法としては膜厚、回折角度、波長の測定結果を元にした回折効率のシミュレーション演算を行い、回折効率測定結果とのフィッティングからΔnを算出するとよい。
The volume hologram 21 used in this embodiment can be an optimum volume hologram 21 for the usage conditions, which is selected by appropriately combining the preferred ranges of the film thickness t and Δn, and the preferred ranges of the incident angle θ1 and the exit angle θ2 described above.
For the measurement of the film thickness of an actually produced volume hologram, it is advisable to measure it by observing the cross section with a SEM. Also, as a method for measuring Δn, it is advisable to carry out a simulation calculation of the diffraction efficiency based on the measurement results of the film thickness, diffraction angle, and wavelength, and calculate Δn by fitting it to the diffraction efficiency measurement results.

以上説明したように、本実施形態の頭部装着型表示装置1は、体積ホログラム21を用いており、その回折光の半値幅が5nm以上となっているので、回折光を効率よく利用することが可能である。また、本実施形態の体積ホログラム21は、上述した膜厚t及びΔnの好ましい範囲、及び、入射角θ及び出射角θの好ましい範囲にあるので、半値幅が広く、かつ、回折効率の良好な体積ホログラム21を実現できる。 As described above, the head mounted display device 1 of this embodiment uses the volume hologram 21, and since the half width of the diffracted light is 5 nm or more, it is possible to efficiently use the diffracted light. Furthermore, since the volume hologram 21 of this embodiment is within the above-mentioned preferred ranges of film thickness t and Δn, and the preferred ranges of incident angle θ1 and exit angle θ2 , it is possible to realize a volume hologram 21 with a wide half width and good diffraction efficiency.

(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
(Modifications)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and variations are possible, and these are also within the scope of the present invention.

(1)各実施形態において、単一の波長について説明を行ったが、例えば、RGBの3色に対応したレーザー光を用いる等、波長が複数ある場合にも、本発明を適用可能である。その場合、RGB各波長に対してホログラム層を別に形成し積層してもよいし、同一層にRGB各波長の干渉縞を形成してもよい。 (1) In each embodiment, a single wavelength has been described, but the present invention can also be applied to cases where there are multiple wavelengths, such as when laser light corresponding to the three colors RGB is used. In that case, a hologram layer may be formed separately for each RGB wavelength and then laminated, or interference fringes for each RGB wavelength may be formed in the same layer.

(2)各実施形態において、望ましい範囲と規定した各数値範囲については、体積ホログラムの全領域において満たさなくてもよい。例えば、体積ホログラムに対する入射角や出射角については、体積ホログラムの全領域において望ましい数値範囲を満たさなくてもよい。例えば、体積ホログラムの中心が今回規定している角度範囲の条件を満たすとよい。 (2) In each embodiment, each numerical range defined as a desirable range does not have to be satisfied over the entire area of the volume hologram. For example, the angle of incidence or the angle of emergence for the volume hologram does not have to satisfy the desirable numerical range over the entire area of the volume hologram. For example, it is sufficient that the center of the volume hologram satisfies the condition of the angle range defined here.

(3)各実施形態において、体積ホログラム30を頭部装着型表示装置に適用した例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、頭部に装着しない表示装置に本発明の体積ホログラムを用いてもよい。 (3) In each embodiment, an example has been described in which the volume hologram 30 is applied to a head-mounted display device. However, the present invention is not limited to this example, and the volume hologram of the present invention may be used in a display device that is not mounted on the head.

(4)各実施形態において、出射部22、第2拡張部23及び出射部22Bには、微細な凹凸形状により構成された回折格子を設けた例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、これらのうちの一つ、又は、全てを体積ホログラムにより構成してもよい。なお、全てを体積ホログラムにより構成する場合には、賦形層を省略することができる。 (4) In each embodiment, an example has been described in which the emission section 22, the second extension section 23, and the emission section 22B are provided with a diffraction grating formed of a fine uneven shape. This is not limited to the above, and for example, one or all of these may be formed from a volume hologram. Note that if all are formed from a volume hologram, the shape-imparting layer can be omitted.

なお、各実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。 The embodiments and variations can be used in any suitable combination, but detailed explanations will be omitted. Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described above.

1 頭部装着型表示装置
10 基材層
10a 導波部
20 賦型層
21 体積ホログラム(入射部)
21B 体積ホログラム(入射部)
22 出射部
22B 出射部
23 第2拡張部
30 体積ホログラム
40 射出瞳拡張素子
40B 射出瞳拡張素子
40C 射出瞳拡張素子
50 映像源
221 高屈折率部
221B 高屈折率部
231 高屈折率部
1 Head-mounted display device 10 Base material layer 10a Waveguide section 20 Shape-imparting layer 21 Volume hologram (incident section)
21B Volume hologram (entrance part)
22 Exit section 22B Exit section 23 Second extension section 30 Volume hologram 40 Exit pupil extension element 40B Exit pupil extension element 40C Exit pupil extension element 50 Image source 221 High refractive index section 221B High refractive index section 231 High refractive index section

Claims (5)

平板状に構成され光を導波する導波部と、
前記導波部内へ光を入射する入射部と、
前記導波部上に配置、又は、前記導波部と一体に構成され、射出瞳を複数に分けて拡張する拡張部と、を備えた射出瞳拡張素子の前記入射部に配置される体積ホログラムであって、
分光分布曲線において半値幅が5nm以上であり、
当該体積ホログラムの膜厚をt(μm)、屈折率変調量をΔnとしたときに、
Δn≧6.31×10-4×ln(t)+7.47×10-2
の関係を満たす体積ホログラム。
A waveguide portion configured in a flat plate shape for guiding light;
an input section for inputting light into the waveguide section;
an extension section that is disposed on the waveguide section or is integral with the waveguide section and divides an exit pupil into a plurality of sections and expands the exit pupil;
The half-width in the spectral distribution curve is 5 nm or more,
When the film thickness of the volume hologram is t (μm) and the refractive index modulation amount is Δn,
Δn≧6.31×10 -4 ×ln(t)+7.47×10 -2
A volume hologram that satisfies the relationship.
請求項1に記載の体積ホログラムにおいて、
当該体積ホログラムの膜厚をt(μm)、屈折率変調量をΔnとしたときに、
0.0200t-1.00≦Δn≦0.395t-1.25
の関係を満たすこと、
を特徴とする体積ホログラム。
2. The volume hologram according to claim 1,
When the film thickness of the volume hologram is t (μm) and the refractive index modulation amount is Δn,
0.0200t -1.00 ≦Δn≦0.395t -1.25
To satisfy the relationship
A volume hologram characterized by:
請求項1又は請求項2に記載の体積ホログラムにおいて、
当該体積ホログラムへ入射角θで入射した光の回折角をθとしたときに、
-45°≦θ≦45°、かつ、45°≦θ≦135°の範囲内において、
θ≧-0.326θ+100
、かつ、
θ≦0.159θ+76.8
の双方の関係を満たすこと、
を特徴とする体積ホログラム。
3. The volume hologram according to claim 1,
When the diffraction angle of light incident on the volume hologram at an incident angle θ 1 is θ 2 ,
Within the range of −45°≦θ 1 ≦45° and 45°≦θ 2 ≦135°,
θ 2 ≧-0.326 θ 1 +100
,and,
θ 2 ≦0.159 θ 1 +76.8
To satisfy both of the above relationships,
A volume hologram characterized by:
請求項1から請求項3までのいずれかに記載の体積ホログラムを入射部に含む、射出瞳拡張素子。 An exit pupil expansion element including a volume hologram according to any one of claims 1 to 3 at its entrance portion. 請求項1から請求項3までのいずれかに記載の体積ホログラムを入射部に含み、シースルーの視界に表示を重ねて観察可能な頭部装着型表示装置。 A head-mounted display device that includes a volume hologram according to any one of claims 1 to 3 at its entrance and allows the display to be superimposed on a see-through field of view.
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