JP2001125475A - 体積位相透過型ホログラムの複製方法およびホログラム反射板の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】体積位相透過型ホログラムを複製する上で、量
産性の向上に有効な方法と、前記ホログラムを用いてな
るホログラム反射板の製造に好適な装置の提案。 【解決手段】周面が透光性を有するシリンダーに、体積
位相透過型ホログラムの原版を巻き付けて固定し、その
表面を通って供給される感光フィルムに、シリンダーの
外部の光源から、回転するシリンダーに対して、複製用
の光線を照射し、光線が、シリンダーの内部を通って、
原版，感光フィルムの順で通過する際に、コンタクト・
コピーを行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、量産性の向上に好
適な体積位相透過型ホログラムの複製方法および前記ホ
ログラムを用いてなるホログラム反射板の製造装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】リップマンホログラム（＝体積位相反射
型ホログラム）の複製にあたっては、原版に感光フィル
ムを密着させ、感光フィルム側よりレーザー光を照射し
て、感光フィルムを透過するレーザー光と原版から回折
される再生光とを干渉させ、感光フィルムにおいて新た
な干渉縞を記録するリップマンホログラムの複製方法
（コンタクト・コピー法）が、従来より一般的な光学的
複製方法として周知である。

【０００３】リップマンホログラムを大量複製するにあ
たっては、回転ドラムの表面に装着した原版に、ロール
から連続的に感光フィルムを供給し、リップマンホログ
ラムを感光フィルムに連続的に露光複製する方法が、特
開平５−224580号公報・特開平６−118861号公報などに
よって公知である。

【０００４】一方、リップマンホログラムのように特定
波長（色）の光のみを回折する特性（すなわち、回折波
長選択性）を持たず、回折光の波長幅が広いホログラム
として、「体積位相透過型ホログラム」が公知である。

【０００５】ホログラムの応用例として、ＨＯＥ（＝Ho
lographic Optical Element ）のうち、「ホログラム反
射板」が公知であり、ホログラム反射板を用いた反射型
液晶表示装置に係る提案は、以下に例示される。 (1) 特開昭５６−５１７７２号公報 (2) 特表平８−５０５７１６号公報 (3) 特開平９−１５２５８６号公報 (4) 特開平９−２２２５１２号公報 (5) 国際公開公報９６／３７８０５

【０００６】ホログラムには各種のタイプがあり、それ
に応じてホログラム反射板の特性も変化する。表面レリ
ーフ型ホログラムの場合には、回折効率を高くすること
が難しいため、明るい表示パターンを視覚することが難
しいと共に、ホログラムが持つ色分散のために、観察す
る方向に応じて視覚される色が変化してしまう。これ
は、上記の(1) が該当する。体積位相反射型ホログラム
の場合には、その波長選択性により反射回折される波長
幅が狭く限定（特定の色になる）され、可視波長域に渡
っての明るい表示パターンを視覚することが難しい。こ
れは、上記の(2)(3)が該当する。体積位相透過型ホログ
ラムの場合には、可視波長域に渡っての明るい（表示光
が白い）表示パターンを視覚することが可能であり、上
記の(4)(5)が該当する。

【０００７】体積位相透過型ホログラムを採用したホロ
グラム反射板では、ホログラム層（感光材料）と光反射
層とが必須な構成である。

【０００８】従来、体積位相透過型ホログラムを複製す
る上で、量産性の向上に有効な方法については報告例が
なく、ホログラム反射板の製造にあたっては、ホログラ
ムの複製とは別な後工程にて、ホログラム層（感光材
料）と光反射層との積層一体化が行なわれるのが一般的
であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、体積位相透
過型ホログラムを複製する上で、量産性の向上に有効な
方法と、前記ホログラムを用いてなるホログラム反射板
の製造に好適な装置について提案することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明による体積位相透
過型ホログラムの複製方法は、周面が透光性を有するシ
リンダーに、体積位相透過型ホログラムの原版を巻き付
けて固定し、原版の表面を通って供給される感光フィル
ムに、原版に形成されたパターンを複製する方法であっ
て、シリンダーの外部の光源から、回転するシリンダー
に対して、複製用の光線を照射し、複製用の光線が、シ
リンダーの周面から入射し、シリンダーの内部を通っ
て、原版，感光フィルムの順で通過する際に、原版で生
じる透過回折光（１次回折光）と回折せずに透過する光
（０次回折光）とを、感光フィルムで干渉させて露光複
製することを特徴とする。

【００１１】また、本発明のホログラム反射板の製造装
置は、感光フィルムを、巻き出しロールから供給する手
段と、前記感光フィルムに、体積位相透過型ホログラム
の原版に形成されたパターンを露光複製する手段と、露
光複製の行なわれた感光フィルムの表面に、光反射層と
なる反射性フィルムを接着積層する手段と、露光複製さ
れたパターンを定着させる手段と、感光フィルムと反射
性フィルムの積層フィルムを巻き取る手段、などを少な
くとも備える構成であることを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。図１は、体積位相
透過型ホログラムの複製方法を概念的に示す説明図であ
る。ロールから供給される感光フィルム４を、シリンダ
ー１の上流，下流それぞれに配置した押さえロール５に
より、シリンダー１に装着したホログラム原版２の表面
に密着して、シリンダー１の回転と同期して通るように
する。

【００１３】シリンダー１は、その周面が透光性を有し
ており、ホログラム原版２は、シリンダー１の周面全体
を覆うようには装着せず、図示のように、周面の一部が
露出するように巻き付けて固定されている。

【００１４】複製用の光線に対してシリンダー１の周面
が露出しており、光線がホログラム原版２を通過せずに
シリンダー１に入射する状態（すなわち、図示の状態）
の際には、光線がホログラム原版２を通過するのは、感
光フィルム４の直前での１回だけであり、純粋にホログ
ラム原版２に形成されたパターンを露光複製する上で好
ましい。

【００１５】すなわち、図示以外の状態では、光線が、
ホログラム原版２を通過してシリンダー１に入射し、シ
リンダー１の内部を通った後、ホログラム原版２を通過
して感光フィルム４に至るわけであり、光線がホログラ
ム原版２を２度通過することになる。その場合、最初の
通過時（シリンダー１への入射時）にも、ホログラム原
版２で透過回折が発生する可能性があり、その透過回折
光が感光フィルム４に反映されてしまう可能性があるた
めである。

【００１６】上記の場合には、本来、感光フィルム４で
露光複製されるべきなのは、２度目の通過時（シリンダ
ー１からの出射時）に、ホログラム原版２で発生する透
過回折光を物体光とするホログラムであり、それ以前に
発生する透過回折光は不要なものに他ならない。

【００１７】最初の通過時（シリンダー１への入射時）
にはホログラム原版２で透過回折が発生せず、２度目の
通過時（シリンダー１からの出射時）にのみ透過回折が
発生するのであれば、ホログラム原版２がシリンダー１
の周面全体を覆っていても、全く問題ない。

【００１８】ホログラムには、その撮影条件に応じた
「入射角度選択性」がある。すなわち、ホログラムは、
物体光と参照光を干渉させて撮影記録されるため、作成
されたホログラムに対して、撮影時の参照光に相当する
光（正確には、共役な光）を照射すると、撮影時の物体
光に相当する光（一般に、表示画像）を再生するわけで
あるが、前記の「参照光に相当する光」には、入射角度
に関する要因も含まれる。そのため、「入射角度選択
性」を持つホログラムは、特定範囲の角度での入射光に
対してのみ回折光を発生することになる。

【００１９】図１の場合、シリンダー１（円）の中心を
中心を通る光線は、入射時・出射時共に、ホログラム原
版２に対して９０°で光線が通過するため、ホログラム
原版２が入射角度選択性を持っていたとしても、入射時
・出射時共に回折が発生するか、入射時・出射時共に回
折が全く発生しないか、のどちらかである。

【００２０】その何れも、ホログラム原版２の露光複製
という観点からは好ましくない。好ましいのは、出射時
のみの回折の発生であり、それを実現するため、出射時
のみに、ホログラム原版２の入射角度選択性に合致する
ような、複製用の光線の照射角度を設定することであ
る。それによって、シリンダー１を連続的に回転させつ
つ、しかも複製用の光線を連続的に照射しての（間欠的
ではない）露光複製が実現されることになる。

【００２１】図１では、複製用の光線を発する光源は、
ビームエキスパンダー７とシリンドリカルレンズ６とを
具備しており、それらの適切な設定により、上記の照射
角度を設定することが可能となる。または、光源そのも
のの移動により、シリンダー表面への複製用の光線の入
射角度を任意に変更させることによっても、上記の照射
角度を設定することが可能となる。

【００２２】また、ホログラム原版２の幅方向（紙面と
直交する方向）に渡る全体を、一括して露光複製する方
法では、全体に渡って一様な光強度や照射角度で露光を
行なうことが難しい場合もあり、また、意図的に中央部
と端部とで露光強度を変える必要がある場合には、複製
用の光線をスポット状のビームとして、感光フィルムの
供給方向と直向する方向に走査しながら照射を行ない、
走査速度および走査範囲を任意に変化させることも可能
である。

【００２３】ホログラム原版を照明する場合、ホログラ
ム原版の撮影時の参照光と同じ角度で照明することが望
ましい。一般に、ホログラム原版の撮影記録は、平面の
状態で行なわれるが、本発明による複製時には、ホログ
ラム原版はシリンダーに巻き付けられる。そこで、ビー
ムエキスパンダーやシリンドリカルレンズの位置や強度
を調整すれば、ホログラム原版の撮影記録時に近い角度
で、ホログラム原版に複製用の光線を入射させることが
可能になる。

【００２４】例えば、ホログラム原版の撮影記録時の参
照光が平行光であった場合、複製用の光線の波面が、シ
リンダーの曲率に一致して入射すれば、ホログラム原版
に対して、撮影記録時の参照光と同じ角度で照明するこ
とが可能になる。しかしながら、シリンダーの曲率が小
さすぎると、光線の波面とシリンダーの曲率との調整が
難しいため、シリンダーの直径は、5 ｃｍ以上あること
が望ましい。また、シリンダーの直径が２０ｃｍ以上あ
れば、複製用の光線が当たる範囲では、シリンダーの表
面はほぼ平面とみなせるため、上記したような微妙な調
整が必要無くなる利点がある。

【００２５】ホログラムの複製時、感光フィルムとホロ
グラム原版とは、密着していることが望ましい。そのた
め、感光材料は、表面が粘着性を持ち、ホログラム原版
とは空気層を介さずに密着できる性質であることが望ま
しい。

【００２６】感光フィルムの粘着性が乏しい場合には、
感光フィルムとホログラム原版の間に空気層ができない
ように、感光フィルムやホログラム原版に近い屈折率を
もつ液体で液浸することが望ましい。この液浸液とし
て、キシレンやアイソパーなどが考えられる。

【００２７】上記したような、粘着性を持つ感光フィル
ムや液浸液を使用した場合、シリンダー表面が徐々に汚
れてくる可能性がある。シリンダー表面に汚れが付着し
た場合、シリンダーに入射する光線がシリンダー表面で
拡散し、正常な複製を損なう可能性がある。そのため、
シリンダーをクリーニングする機構があることが望まし
い。クリーニングの方法として、粘着性のあるクリーニ
ングローラーを用いる方法，水や溶剤などでふき取る方
法，ドクターでかきとる方法，熱や風で乾燥させる方法
などが考えられる。

【００２８】図２は、上述のような「ホログラムの露光
複製手段」を備える実施形態に係る「ホログラム反射板
の製造装置」の全体の概要を示す説明図であるが、ホロ
グラムの露光複製の手段（方法）は、必ずしも本発明に
よる制約を受けるものではない。

【００２９】同図に示すように、感光フィルム50が、巻
き出しロール41から供給され、感光フィルム50に、体積
位相透過型ホログラムの原版に形成されたパターンが露
光複製される。露光複製部では、周面が透光性を持つシ
リンダー42に原版（図示せず）が巻き付けられ、複製用
の光線55により露光複製が行なわれる。

【００３０】続いて、光反射層のラミネート部43で、露
光複製の行なわれた感光フィルムの表面に、光反射層と
なる反射性フィルム51が接着積層される。反射性フィル
ム51は、ロールから供給され、剥離フィルムをロール62
で巻き取られ、表面の粘着面を露出されて、感光フィル
ムに接着積層される。

【００３１】次いで、感光フィルムは、露光複製された
パターンの定着部を経由する。定着は、オーブン44での
加熱処理，紫外線47の照射などから選択される手法が適
宜に採用される。また、これらの手法により、パターン
の定着のみならず、種々の補助的処理がなされることも
考えられる。感光フィルムと反射性フィルムの積層フィ
ルムからなるウエブ状のホログラム反射板として、巻き
取りロール48に巻き取られる。

【００３２】上記の製造装置では、感光フィルムは、ホ
ログラム原版に形成されたパターンの露光複製後、幾つ
かのロールを経由して巻き取られることになる。この
際、感光フィルム上の感光材料がむき出しであると、ロ
ールの接触によって、感光材料表面を傷つけることによ
って、ホログラムの特性が劣化する可能性がある。

【００３３】また、感光フィルムの表面が粘着性を持つ
場合、ロールなどを経由する間に、ゴミなどを巻き込む
可能性が高く、粘着性のため、ゴミを除去することが難
しくなる。そこで、露光複製後、感光フィルム表面に保
護用のフィルムを貼り付けるなどの対策が必要となる。

【００３４】本発明による製造装置では、露光複製の直
後に、光反射層を感光フィルム上に積層する工程を経る
ことにより、ホログラム反射板における光反射層が、上
記の保護用のフィルムを兼ねることになるため、保護用
のフィルムを貼り付けるという工程が省略されることに
なる。

【００３５】このように、ホログラムの露光複製〜ホロ
グラムと光反射層との積層一体処理が連続して行なわ
れ、ホログラム反射板の形態で巻き取られることにな
り、ホログラムの複製とは別な後工程にてホログラム層
（感光材料）と光反射層との積層一体処理が行なわれる
従来の一般的な方法よりもホログラム反射板の生産性が
向上する。

【００３６】また、光反射層として金属を用いた場合に
は、露光複製が行なわれた感光材料の現像もしくは定着
の工程で加熱が必要な際、金属の熱伝導性が高いことに
よって、フィルム上の温度分布を一定にする作用効果も
期待される。当然、ホログラムの露光複製の手段（方
法）としては、ロールツーロールでの複製が可能な本発
明の方法が好適であることは言うまでもない。

【００３７】

【発明の効果】体積位相透過型ホログラムを複製する上
で、ロールツーロールでの複製が可能となり、量産性の
向上に有効な方法が提供される。また、体積位相透過型
ホログラムを用いてなるホログラム反射板の製造にあた
っても、量産性の向上の上で好適な装置が提供される。

【００３８】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による体積位相透過型ホログラムの複製
方法を示す説明図。

【図２】本発明によるホログラム反射板の製造装置を示
す説明図。

【符号の説明】

１…シリンダー ２…ホログラム原版 ３…複製用の光線 ４…感光材料 ５…押さえロール ６…シリンドリカルレンズ ７…ビームエキスパンダー 41…巻き出しロール 42…シリンダー 43…光反射層のラミネート部 48…巻き取りロール 50…感光フィルム 51…反射性フィルム 55…複製用の光線

フロントページの続き (72)発明者 溝渕 隆 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 Ｆターム(参考） 2H049 CA09 CA28 2K008 AA17 BB04 EE01 FF03 FF17 GG01 HH07 HH18 HH19

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周面が透光性を有するシリンダーに、体積
   位相透過型ホログラムの原版を巻き付けて固定し、 原版の表面を通って供給される感光フィルムに、原版に
   形成されたパターンを複製する方法であって、 シリンダーの外部の光源から、回転するシリンダーに対
   して、複製用の光線を照射し、 複製用の光線が、シリンダーの周面から入射し、シリン
   ダーの内部を通って、原版，感光フィルムの順で通過す
   る際に、原版で生じる透過回折光（１次回折光）と回折
   せずに透過する光（０次回折光）とを、感光フィルムで
   干渉させて露光複製することを特徴とする体積位相透過
   型ホログラムの複製方法。
2. 【請求項２】シリンダーの周面の一部が露出するよう
   に、体積位相型ホログラムの原版が巻きつけて固定し、 一部が露出したシリンダーの周面から入射する複製用の
   光線のみにより、露光複製を行なうことを特徴とする請
   求項１記載の体積位相透過型ホログラムの複製方法。
3. 【請求項３】複製用の光線を照射する際、光源には、シ
   リンドリカルレンズ，ビームエキスパンダの少なくとも
   何れかを備え、シリンダーの回転方向での露光幅を任意
   に変化させることを特徴とする請求項１記載の体積位相
   透過型ホログラムの複製方法。
4. 【請求項４】光源の移動により、シリンダー表面への複
   製用の光線の入射角度を任意に変更させることが可能で
   あることを特徴とする請求項１記載の体積位相透過型ホ
   ログラムの複製方法。
5. 【請求項５】複製用の光線をスポット状のビームとし
   て、感光フィルムの供給方向と直向する方向に走査しな
   がら照射を行ない、 走査速度および走査範囲を任意に変化させることを特徴
   とする請求項１記載の体積位相透過型ホログラムの複製
   方法。
6. 【請求項６】感光フィルムを、巻き出しロールから供給
   する手段と、 前記感光フィルムに、体積位相透過型ホログラムの原版
   に形成されたパターンを露光複製する手段と、 露光複製の行なわれた感光フィルムの表面に、光反射層
   となる反射性フィルムを接着積層する手段と、 露光複製されたパターンを定着させる手段と、 感光フィルムと反射性フィルムの積層フィルムを巻き取
   る手段、などを少なくとも備える構成のホログラム反射
   板の製造装置。