JP2006201366A - Device and method for producing hologram element and video display device - Google Patents

Device and method for producing hologram element and video display device Download PDF

Info

Publication number
JP2006201366A
JP2006201366A JP2005011649A JP2005011649A JP2006201366A JP 2006201366 A JP2006201366 A JP 2006201366A JP 2005011649 A JP2005011649 A JP 2005011649A JP 2005011649 A JP2005011649 A JP 2005011649A JP 2006201366 A JP2006201366 A JP 2006201366A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
hologram
hologram element
photosensitive material
laser beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005011649A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Hakii
健 波木井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Konica Minolta Photo Imaging Inc
Original Assignee
Konica Minolta Photo Imaging Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Konica Minolta Photo Imaging Inc filed Critical Konica Minolta Photo Imaging Inc
Priority to JP2005011649A priority Critical patent/JP2006201366A/en
Publication of JP2006201366A publication Critical patent/JP2006201366A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Holo Graphy (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exposing device and an exposing method which improve the optical performance of a hologram element in the production of the hologram element, and also to provide a video display device. <P>SOLUTION: The device is provided with: a regulating means (controlling part 74) of regulating the wavelength of the laser beam to be emitted; and a memorizing means (memorizing part 73) of beforehand memorizing the data on the percentage of the shrinkage in a hologram photosensitive material generated by exposure and heat treatment. The regulating means regulates the wavelength of the laser beam to be emitted according to the shrinkage percentage of the hologram photosensitive material memorized in the memorizing means. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ホログラム素子の製造装置及び製造方法、並びに、映像表示装置に関する。   The present invention relates to a hologram element manufacturing apparatus and manufacturing method, and an image display apparatus.

従来より、ハンドフリーによる作業性の向上や、弱視者に対する視覚補助等を目的とした眼鏡型ウェアラブルディスプレイ(WD)やヘッドマウントディスプレイ(HMD)等の開発が行われている。WDやHMDのレンズには、表示ユニットからの画像光を光学的に目に導くための光学基材が設けられている。近年、この光学基材に、眼前に前景に重ねて映像を表示するための反射膜として、ホログラム素子が用いられている(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, eyeglass-type wearable displays (WD), head-mounted displays (HMD), and the like have been developed for the purpose of improving workability by hands-free and visual assistance for low-sighted persons. The WD and HMD lenses are provided with an optical base material for optically guiding the image light from the display unit to the eyes. In recent years, a hologram element has been used on this optical substrate as a reflective film for displaying an image superimposed on the foreground in front of the eyes (see, for example, Patent Document 1).

ところで、上述したホログラム素子の製造には、レーザ光を照射可能な露光装置が用いられており、一般にR、G、Bの各色に対応する狭い波長域の3波長を有したレーザ光が用いられている。この露光装置からホログラム素子の基となるホログラム感光材料に対し、参照光と物体光とが入射されることで発生する干渉縞を、ホログラム感光材料に記録する。さらに、記録された干渉縞を安定化を図るため、ホログラム感光材料に対し所定の温度下で熱処理(ベイク処理)を施すことでホログラム素子となす製造工程が行われている。このように製造されたホログラム素子は、波長選択性に優れており、特定の波長領域の光のみを選択的に回折反射することができるため、3波長に対応する各色の色域を精度よく再現することができる。
特開2000−214408号公報
By the way, in the manufacture of the hologram element described above, an exposure apparatus capable of irradiating laser light is used, and in general, laser light having three wavelengths in a narrow wavelength range corresponding to each color of R, G, and B is used. ing. Interference fringes generated when reference light and object light are incident on the hologram photosensitive material that is the basis of the hologram element from the exposure apparatus are recorded on the hologram photosensitive material. Furthermore, in order to stabilize the recorded interference fringes, a manufacturing process is performed in which the hologram photosensitive material is subjected to a heat treatment (baking process) at a predetermined temperature to form a hologram element. The hologram element manufactured in this way has excellent wavelength selectivity and can selectively diffract and reflect only light in a specific wavelength region, so that the color gamut of each color corresponding to three wavelengths can be accurately reproduced. can do.
JP 2000-214408 A

しかしながら、ホログラム感光材料に対しレーザ露光及び熱処理を施すことにより、該ホログラム感光材料に収縮が発生するため、記録された干渉縞の間隔が変動し、色域の再現率の低下や回折効率低下等、光学性能が低下するという問題がある。以下、図5を参照して、ホログラム感光材料の収縮により、ホログラム素子の光学性能が低下する要因を説明する。
図5は、CIE1931XYZ表色系色度図を示した概要図であって、破線で囲まれた三角形で示される領域は、目標とするカラー映像の表示色域(以下、目標表示色域という)を示しており、点Pはホワイトポイントを示している。従来の露光装置では、レーザ露光処理とベイク処理による干渉縞の間隔変動を考慮したレーザ波長での干渉縞の記録が行われていないため、目標表示色域とのズレが生じ、図5(a)に示すように、表示可能な表示色域(以下、表示可能色域という)は実線で囲まれた三角形で示される領域となり、ホログラム素子はRGBの各色を正確に表示することができず、色域の再現率は低下することになる。また、同様に、レーザ露光処理及びベイク処理による干渉縞の間隔の変動により、ホログラム素子の回折効率が低下するため、図5(b)に示すような、目標表示色域と比較して色域が抑制された表示可能色域となり、ホログラム素子はRGBの各色を正確に表示することができず、色域の再現率は低下することになる。
However, when the hologram photosensitive material is subjected to laser exposure and heat treatment, shrinkage occurs in the hologram photosensitive material, so that the interval between recorded interference fringes fluctuates, and the color gamut reproduction rate and diffraction efficiency decrease. There is a problem that the optical performance deteriorates. In the following, with reference to FIG. 5, the factors that cause the optical performance of the hologram element to deteriorate due to the shrinkage of the hologram photosensitive material will be described.
FIG. 5 is a schematic diagram showing a CIE 1931XYZ color system chromaticity diagram, and an area indicated by a triangle surrounded by a broken line is a display color gamut of a target color image (hereinafter referred to as a target display color gamut). The point P shows the white point. In the conventional exposure apparatus, since the interference fringe is not recorded at the laser wavelength considering the interval variation of the interference fringe due to the laser exposure process and the bake process, a deviation from the target display color gamut occurs, and FIG. ), The display color gamut that can be displayed (hereinafter referred to as the displayable color gamut) is an area indicated by a triangle surrounded by a solid line, and the hologram element cannot accurately display each color of RGB, The color gamut recall will be reduced. Similarly, since the diffraction efficiency of the hologram element is reduced due to the fluctuation of the interference fringe spacing due to the laser exposure process and the bake process, the color gamut is compared with the target display color gamut as shown in FIG. The displayable color gamut is suppressed, and the hologram element cannot accurately display RGB colors, and the color gamut reproducibility decreases.

また、特許文献1の装置では、表示装置から発せられる画像光をホログラムコンバイナを用いて観察者の眼に導く構成としているが、該ホログラムコンバイナ製造の際の収縮については記載されておらず、上述した問題を解決することができない。   Moreover, in the apparatus of Patent Document 1, image light emitted from a display device is configured to be guided to the observer's eye using a hologram combiner. However, the contraction at the time of manufacturing the hologram combiner is not described. Can not solve the problem.

本発明の課題は、ホログラム素子の製造において、該ホログラム素子の光学性能を向上させることが可能な露光装置及び露光方法、並びに、映像表示装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide an exposure apparatus, an exposure method, and an image display apparatus capable of improving the optical performance of the hologram element in the manufacture of the hologram element.

上記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、
ホログラム感光材料に干渉縞を記録するレーザ光を露光する露光手段と、
前記露光されたホログラム感光材料に熱処理を施す熱処理手段と、
前記露光及び熱処理により前記ホログラム感光材料に生じる収縮率データが予め記憶された記憶手段と、
前記記憶された収縮率データに基づいて、前記レーザ光の波長を調整する調整手段と、
を備えたことを特徴としている。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1
Exposure means for exposing laser light to record interference fringes on the hologram photosensitive material;
A heat treatment means for performing a heat treatment on the exposed hologram photosensitive material;
Storage means for preliminarily storing shrinkage rate data generated in the hologram photosensitive material by the exposure and heat treatment;
Adjusting means for adjusting the wavelength of the laser beam based on the stored shrinkage rate data;
It is characterized by having.

更に、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記レーザ光の波長を指定する指示信号を入力可能な入力手段を更に備え、
前記調整手段は、前記入力された指示信号に基づいて、前記レーザ光の波長を調整することを特徴としている。
Furthermore, the invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,
An input unit capable of inputting an instruction signal designating the wavelength of the laser beam;
The adjusting means adjusts the wavelength of the laser beam based on the input instruction signal.

更に、請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、
前記レーザ光は、少なくともR、G、Bの各色に対応した3波長を有することを特徴としている。
Furthermore, the invention according to claim 3 is the invention according to claim 1 or 2,
The laser beam has at least three wavelengths corresponding to each color of R, G, and B.

また、上記課題を解決するために、請求項4に記載の発明は、
ホログラム感光材料に干渉縞を記録するレーザ光を露光する露光工程と、
前記露光されたホログラム感光材料に熱処理を施す熱処理工程と、
前記露光及び熱処理により前記ホログラム感光材料に生じる収縮率データに基づいて、前記レーザ光の波長を調整する調整工程と、
を含むことを特徴としている。
Moreover, in order to solve the said subject, invention of Claim 4 is the following.
An exposure step of exposing a laser beam to record interference fringes on the hologram photosensitive material;
A heat treatment step for heat-treating the exposed hologram photosensitive material;
An adjustment step of adjusting the wavelength of the laser beam based on shrinkage rate data generated in the hologram photosensitive material by the exposure and heat treatment;
It is characterized by including.

更に、請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、
前記レーザ光の波長を指定する指示信号を入力する入力工程を更に含み、
前記調整工程は、前記入力された指示信号に基づいて、前記レーザ光の波長を調整することを特徴としている。
Furthermore, the invention according to claim 5 is the invention according to claim 4,
An input step of inputting an instruction signal designating the wavelength of the laser beam;
The adjusting step is characterized in that the wavelength of the laser beam is adjusted based on the input instruction signal.

更に、請求項6に記載の発明は、請求項4に記載の発明において、
前記収縮率データは、予め記憶手段に記憶されていることを特徴としている。
Furthermore, the invention according to claim 6 is the invention according to claim 4,
The shrinkage rate data is prestored in a storage means.

更に、請求項7に記載の発明は、請求項4又は5に記載の発明において、
前記レーザ光は、少なくともR、G、Bの各色に対応した3波長を有することを特徴としている。
Furthermore, the invention according to claim 7 is the invention according to claim 4 or 5,
The laser beam has at least three wavelengths corresponding to each color of R, G, and B.

また、上記課題を解決するために、請求項8に記載の発明は、
光学像を投射する映像投射手段及び当該映像投射手段から投射された光学像を眼に導く接眼光学系を有する映像表示装置であって、
前記接眼光学系は、請求項4〜7の何れか一項に記載の製造方法により製造されたホログラム素子を有することを特徴としている。
In order to solve the above problem, the invention according to claim 8 provides:
An image display device having an image projection unit that projects an optical image and an eyepiece optical system that guides an optical image projected from the image projection unit to an eye,
The eyepiece optical system includes a hologram element manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 4 to 7.

請求項1に記載の発明によれば、ホログラム感光材料の収縮率データに基づいて、前記照射されるレーザ光の波長を調整する。これにより、収縮後の干渉縞の間隔を考慮したレーザ光の波長で干渉縞の露光記録を行うことが可能であるため、製造されるホログラム素子の光学性能を向上させることができ、回折効率低下や色域の再現率の低下等を抑制することができる。   According to the first aspect of the present invention, the wavelength of the irradiated laser beam is adjusted based on the shrinkage rate data of the hologram photosensitive material. As a result, it is possible to perform exposure recording of interference fringes at the wavelength of the laser light in consideration of the interval of the interference fringes after shrinkage, so that the optical performance of the manufactured hologram element can be improved and the diffraction efficiency is lowered. And a reduction in the reproduction rate of the color gamut can be suppressed.

請求項2に記載の発明によれば、レーザ光の波長を指定する指示信号を入力可能な入力手段を更に備え、調整手段は、前記入力された指示信号に基づいて、前記レーザ光の波長を調整する。これにより、所望するレーザ光の波長で干渉縞の露光記録を行うことができる。   According to a second aspect of the present invention, the apparatus further comprises input means capable of inputting an instruction signal for designating the wavelength of the laser light, and the adjusting means determines the wavelength of the laser light based on the inputted instruction signal. adjust. Thereby, exposure recording of interference fringes can be performed at a desired wavelength of laser light.

請求項3に記載の発明によれば、レーザ光は、少なくともR、G、Bの各色に対応した3波長を有する。これにより、R、G、Bの各色に対応した波長のレーザ光でホログラム感光材料に干渉縞を記録することが可能であるため、カラー画像の表示が可能なホログラム素子を製造することができる。   According to the third aspect of the present invention, the laser light has at least three wavelengths corresponding to each color of R, G, and B. Thereby, since interference fringes can be recorded on the hologram photosensitive material with laser beams having wavelengths corresponding to the respective colors R, G, and B, a hologram element capable of displaying a color image can be manufactured.

請求項4に記載の発明によれば、ホログラム感光材料の収縮率データに基づいて、前記照射されるレーザ光の波長を調整する。これにより、収縮後の干渉縞の間隔を考慮したレーザ光の波長で干渉縞の露光記録を行うことが可能であるため、製造されるホログラム素子の光学性能を向上させることができ、回折効率低下や色域の再現率の低下等を抑制することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the wavelength of the irradiated laser beam is adjusted based on the shrinkage rate data of the hologram photosensitive material. As a result, it is possible to perform exposure recording of interference fringes at the wavelength of the laser light in consideration of the interval of the interference fringes after shrinkage, so that the optical performance of the manufactured hologram element can be improved and the diffraction efficiency is lowered. And a reduction in the reproduction rate of the color gamut can be suppressed.

請求項5に記載の発明によれば、レーザ光の波長を指定する指示信号を入力する入力工程を更に含み、調整工程は、前記入力された指示信号に基づいて、前記レーザ光の波長を調整する。これにより、所望するレーザ光の波長で干渉縞の露光記録を行うことができる。   According to the fifth aspect of the present invention, the method further includes an input step of inputting an instruction signal for designating the wavelength of the laser light, and the adjusting step adjusts the wavelength of the laser light based on the input instruction signal. To do. Thereby, exposure recording of interference fringes can be performed at a desired wavelength of laser light.

請求項6に記載の発明によれば、収縮率データは、予め記憶手段に記憶されている。これにより、記憶手段に記憶された収縮率データに基づいて、照射されるレーザ光の波長を調整することができる。   According to the sixth aspect of the present invention, the shrinkage rate data is stored in advance in the storage means. Thereby, the wavelength of the laser beam irradiated can be adjusted based on the shrinkage | contraction rate data memorize | stored in the memory | storage means.

請求項7に記載の発明によれば、レーザ光は、少なくともR、G、Bの各色に対応した3波長を有する。これにより、R、G、Bの各色に対応した波長のレーザ光でホログラム感光材料に干渉縞を記録することが可能であるため、カラー画像の表示が可能なホログラム素子を製造することができる。   According to the invention described in claim 7, the laser light has at least three wavelengths corresponding to the respective colors of R, G, and B. Thereby, since interference fringes can be recorded on the hologram photosensitive material with laser beams having wavelengths corresponding to the respective colors R, G, and B, a hologram element capable of displaying a color image can be manufactured.

請求項8に記載の発明によれば、映像表示装置の接眼光学系は、請求項4〜7の何れか一項に記載の製造方法により製造されたホログラム素子を有することとしている。これにより、回折効率や色域の再現率の向上された映像表示装置を実現することができる。また、カラー画像の表示が可能な映像表示装置を実現することができる。   According to the invention described in claim 8, the eyepiece optical system of the video display device has the hologram element manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 4-7. As a result, an image display device with improved diffraction efficiency and color gamut reproduction rate can be realized. In addition, a video display device capable of displaying a color image can be realized.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。ただし、本発明の範囲は、図示例に限定されないものとする。   The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to the illustrated examples.

図1は、露光装置100の要部概略図である。
図1に示すように、露光装置100は、赤(R)、緑(G)、青(B)の各色に対応した所定の波長のレーザ光をそれぞれ出射するレーザ光源11、21、31と、このレーザ光源11、21、31からのレーザ光の光軸上に配設された可変ビームスプリッタ13、23、33と、露光対象物であるホログラム感光材料50に照射される参照光L1及び物体光L2をそれぞれ遮断するシャッター61、62と、を備えている。可変ビームスプリッタ13、23、33は、レーザ光源11、21、31から出射されたレーザ光を、参照光と物体光とにそれぞれ分離を行う。
FIG. 1 is a schematic diagram of a main part of the exposure apparatus 100.
As shown in FIG. 1, the exposure apparatus 100 includes laser light sources 11, 21, and 31 that emit laser beams having predetermined wavelengths corresponding to red (R), green (G), and blue (B) colors, The variable beam splitters 13, 23, 33 disposed on the optical axis of the laser light from the laser light sources 11, 21, 31 and the reference light L1 and object light irradiated to the hologram photosensitive material 50 that is an exposure target And shutters 61 and 62 for blocking L2 respectively. The variable beam splitters 13, 23, and 33 separate the laser light emitted from the laser light sources 11, 21, and 31 into reference light and object light, respectively.

ここで、図2及び図3を参照して露光対象物であるホログラム感光材料50及び該ホログラム感光材料50を保持する光学基材51について説明する。
ホログラム感光材料50は、図2(a)に示すように光学基材51に貼付されて状態で保持されており、本露光装置100によるレーザ露光によりホログラム感光材料50に干渉縞が記録された後、該記録された干渉縞を安定化させるベイク処理が恒温器等の温度制御装置(不図示)により施されることでホログラム素子52となる。このように作製されたホログラム素子52は、図2(b)に示すように、ホログラム素子52が貼付された光学基材51を他の光学基材53と接着等することで一体化し、ホログラム素子内蔵レンズ54とすることでWDやHMD用のレンズとして用いることができる。
Here, the hologram photosensitive material 50 that is an exposure object and the optical substrate 51 that holds the hologram photosensitive material 50 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2A, the hologram photosensitive material 50 is affixed to the optical substrate 51 and held in a state. After the interference fringes are recorded on the hologram photosensitive material 50 by the laser exposure by the exposure apparatus 100, The hologram element 52 is obtained by performing a baking process for stabilizing the recorded interference fringes by a temperature control device (not shown) such as a thermostat. As shown in FIG. 2B, the hologram element 52 manufactured in this way is integrated by adhering the optical base material 51 with the hologram element 52 attached thereto to another optical base material 53. By using the built-in lens 54, it can be used as a lens for WD or HMD.

図3は、ホログラム素子内蔵レンズ54に入射された光の回折反射の一例を示す図である。
光学基材51は図中右斜め上方に開いた板状をしており、その上端面が光の入射面となっており、下端面にホログラム素子52が保持されている。
上端面から入射された光は、光学基材51内で反射された後、ホログラム素子52により光学基材51の下端部から見て図中左方向に位置する位置Eに回折反射される。ここで、位置Eは、ホログラム素子内蔵レンズ54を眼鏡型ディスプレイ装置に用いた場合の、ユーザの眼の位置に対応する。なお、光学基材51の上端面を断面楔形としたが、これに限らないものとする。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of diffraction reflection of light incident on the hologram element built-in lens 54.
The optical base 51 has a plate-like shape opened obliquely upward to the right in the figure, and its upper end surface is a light incident surface, and the hologram element 52 is held on the lower end surface.
The light incident from the upper end surface is reflected in the optical base 51 and then diffracted and reflected by the hologram element 52 to a position E located in the left direction in the drawing as viewed from the lower end of the optical base 51. Here, the position E corresponds to the position of the user's eye when the hologram element built-in lens 54 is used in the eyeglass-type display device. In addition, although the upper end surface of the optical base material 51 was made into wedge shape in cross section, it shall not be restricted to this.

上述したホログラム素子52のような反射型ホログラムの場合、特定の波長を有する光のみを回折反射する波長選択特性が非常に高くなる。従って、外界光の一部の波長にしか作用せず、外界光の殆どはホログラム素子52の回折反射を受けずに済むため、ユーザは、ホログラム素子52上に投影表示される表示画像と外界像を同時に確認することが可能な、いわゆるシースルー機能を実現することができる。   In the case of a reflection type hologram such as the hologram element 52 described above, the wavelength selection characteristic for diffracting and reflecting only light having a specific wavelength is very high. Therefore, since it only affects a part of the wavelength of the external light and most of the external light does not need to be diffracted and reflected by the hologram element 52, the user can display the display image and the external image projected on the hologram element 52. So-called see-through function can be realized.

図1に戻り、レーザ光源11は赤色用レーザ光源として、例えば、Krレーザ等を用いることができる。また、レーザ光源21は緑色用レーザ光源として、例えば、YAGレーザ等を用いることができる。また、レーザ光源31は青色用レーザ光源として、例えば、Arレーザ等を用いることができる。なお、レーザ光源11、21、31は、上述した光源に限定されないものとする。   Returning to FIG. 1, the laser light source 11 can use, for example, a Kr laser as a red laser light source. The laser light source 21 can use, for example, a YAG laser as a green laser light source. The laser light source 31 may be an Ar laser or the like as a blue laser light source. Laser light sources 11, 21, and 31 are not limited to the light sources described above.

レーザ光源11から出射した赤色レーザRは、全反射ミラー12によって全反射され、可変ビームスプリッタ13に入射する。ここで、可変ビームスプリッタ13を透過した光が参照光R1となり、可変ビームスプリッタ13によって反射された光が物体光R2となる。   The red laser R emitted from the laser light source 11 is totally reflected by the total reflection mirror 12 and enters the variable beam splitter 13. Here, the light transmitted through the variable beam splitter 13 becomes the reference light R1, and the light reflected by the variable beam splitter 13 becomes the object light R2.

また、レーザ光源21から出射した緑色レーザGは、全反射ミラー22によって全反射され、可変ビームスプリッタ23に入射する。ここで、可変ビームスプリッタ23を透過した光が参照光G1となり、可変ビームスプリッタ23によって反射された光が物体光G2となる。   The green laser G emitted from the laser light source 21 is totally reflected by the total reflection mirror 22 and enters the variable beam splitter 23. Here, the light transmitted through the variable beam splitter 23 becomes the reference light G1, and the light reflected by the variable beam splitter 23 becomes the object light G2.

また、レーザ光源31から出射した青色レーザBは、全反射ミラー32によって全反射され、可変ビームスプリッタ33に入射する。ここで、可変ビームスプリッタ33を透過した光が参照光B1となり、可変ビームスプリッタ33によって反射された光が物体光B2となる。   Further, the blue laser B emitted from the laser light source 31 is totally reflected by the total reflection mirror 32 and enters the variable beam splitter 33. Here, the light transmitted through the variable beam splitter 33 becomes the reference light B1, and the light reflected by the variable beam splitter 33 becomes the object light B2.

可変ビームスプリッタ13、23、33によって分離された各色毎の参照光R1、G1、B1は、ダイクロイックミラー41、42によって色合成される。そして色合成された参照光L1は、光学基材51上に配されたホログラム感光材料50に入射する。なお、これら参照光R1、G1、B1の光路中には、当該参照光の進行方向を変えるための全反射ミラー43、44、45が配設されている。   The reference lights R1, G1, and B1 for each color separated by the variable beam splitters 13, 23, and 33 are color-combined by dichroic mirrors 41 and. Then, the color-combined reference light L1 enters the hologram photosensitive material 50 disposed on the optical substrate 51. Note that total reflection mirrors 43, 44, and 45 for changing the traveling direction of the reference light are disposed in the optical paths of the reference lights R1, G1, and B1.

一方、可変ビームスプリッタ13、23、33によって分離された各色毎の物体光R2、G2、B2は、ダイクロイックミラー46、47によって色合成される。そして、色合成された物体光L2は、光学基材51上に配されたホログラム感光材料50に入射する。なお、これら物体光R2、G2、B2の光路中には、当該物体光の進行方向を変えるための全反射ミラー48、49が配設されている。   On the other hand, the object lights R2, G2, and B2 for each color separated by the variable beam splitters 13, 23, and 33 are color-combined by dichroic mirrors 46 and 47, respectively. Then, the color-combined object light L <b> 2 enters the hologram photosensitive material 50 disposed on the optical base 51. Note that total reflection mirrors 48 and 49 for changing the traveling direction of the object light are disposed in the optical paths of the object lights R2, G2, and B2.

ここで、参照光L1がホログラム感光材料50の一方の主面に入射し、物体光L2がホログラム感光材料50の他方の主面に入射するようになっている。これにより、参照光L1と物体光L2とがホログラム感光材料50の感光層上において干渉し、参照光l1と物体光L2との干渉によって生じる干渉縞が、ホログラム感光材料50の感光層に屈折率の変化として記録される。   Here, the reference light L1 is incident on one main surface of the hologram photosensitive material 50, and the object light L2 is incident on the other main surface of the hologram photosensitive material 50. Thereby, the reference light L1 and the object light L2 interfere with each other on the photosensitive layer of the hologram photosensitive material 50, and interference fringes caused by the interference between the reference light l1 and the object light L2 have a refractive index on the photosensitive layer of the hologram photosensitive material 50. Is recorded as a change.

また、露光装置100は、上述した各部に加え、レーザ光源11、21、31から照射される各色レーザ光の波長を調整する波長制御器70を有している。
波長制御器70は、表示部71、操作部72、記憶部73、制御部74等を有して構成されている。
The exposure apparatus 100 includes a wavelength controller 70 that adjusts the wavelength of each color laser beam emitted from the laser light sources 11, 21, and 31 in addition to the above-described units.
The wavelength controller 70 includes a display unit 71, an operation unit 72, a storage unit 73, a control unit 74, and the like.

表示部71は、LCD(Liquid Crystal Display)等により構成され、制御部74からの制御信号に従って、各種情報を表示する。   The display unit 71 is configured by an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and displays various types of information according to control signals from the control unit 74.

操作部72は、操作指示を入力するためのキーボードやマウス等を備えて構成され、操作されたキー等に対応する操作信号を制御部74に出力する。本露光装置100の使用者は、この操作部72を介して所望するレーザ波長を指定することが可能であり、当該レーザ波長を指定する指示信号が操作信号として入力される。   The operation unit 72 includes a keyboard, a mouse, and the like for inputting operation instructions, and outputs an operation signal corresponding to the operated key to the control unit 74. A user of the exposure apparatus 100 can designate a desired laser wavelength via the operation unit 72, and an instruction signal for designating the laser wavelength is input as an operation signal.

記憶部73は、プログラムやデータ等があらかじめ記憶されている記録媒体(不図示)を備え、この記録媒体内に、制御部74により実行される各種アプリケーション、及びこれらのプログラムに係るデータ等を記憶する。具体的には、ホログラム感光材料の収縮率を示す収縮率データが予め記憶されている。ここで、収縮率とは、レーザ露光処理及びベイク処理におけるホログラム感光材料の収縮率であって、該ホログラム感光材料の種別毎に予め収縮率が測定され、該収縮率を示す収縮率データが記憶部73に記憶される。   The storage unit 73 includes a recording medium (not shown) in which programs, data, and the like are stored in advance, and stores various applications executed by the control unit 74 and data related to these programs in the recording medium. To do. Specifically, shrinkage rate data indicating the shrinkage rate of the hologram photosensitive material is stored in advance. Here, the shrinkage rate is the shrinkage rate of the hologram photosensitive material in the laser exposure process and the bake process, and the shrinkage rate is measured in advance for each type of the hologram photosensitive material, and the shrinkage rate data indicating the shrinkage rate is stored. Stored in the unit 73.

制御部74は、上述した各部を統括的に制御を行う。具体的には、ホログラム感光材料50の露光の際に、記憶部73に記憶された該ホログラム感光材料50の収縮率データに基づいて、レーザ光源11、21、31から照射される各色レーザ光の波長を調整する。
なお、制御部74は、レーザ光源11、21、31のレーザ出力電圧を変更することで照射されるレーザ光の波長の調整を行うものとするが、これに限らないものとする。例えば、干渉フィルタ等のフィルタによる調整、非線形材料を用いた導波路による調整等を行うこととしてもよい。
The control unit 74 performs overall control of each unit described above. Specifically, when the hologram photosensitive material 50 is exposed, each color laser beam emitted from the laser light sources 11, 21, and 31 is based on the shrinkage rate data of the hologram photosensitive material 50 stored in the storage unit 73. Adjust the wavelength.
Note that the control unit 74 adjusts the wavelength of the laser light emitted by changing the laser output voltage of the laser light sources 11, 21, and 31, but is not limited thereto. For example, adjustment using a filter such as an interference filter or adjustment using a waveguide using a nonlinear material may be performed.

また、制御部74は、操作部72から入力されるレーザ波長を指定する指示信号を受け取ると、当該指示信号及び収縮率データに基づいて各色レーザ光の波長を調整する。   When the control unit 74 receives an instruction signal specifying the laser wavelength input from the operation unit 72, the control unit 74 adjusts the wavelength of each color laser beam based on the instruction signal and the contraction rate data.

例えば、ホログラム感光材料50に赤色表示用として634nmの極大波長を有する光を再生させる場合、ホログラム感光材料50の収縮率がαであったとすると、制御部74は、下記式(1)に基づいて、レーザ光源11に波長λでレーザ光を照射させる。なお、レーザ光源21及びレーザ光源31に関しても同様の制御を行うことは言うまでもない。また、図3に示した、ホログラム素子内蔵レンズ54に入射させる光の波長に基づいて波長λを導出することが好ましい。   For example, when the hologram photosensitive material 50 is made to reproduce light having a maximum wavelength of 634 nm for red display, if the shrinkage rate of the hologram photosensitive material 50 is α, the control unit 74 is based on the following formula (1). The laser light source 11 is irradiated with laser light at a wavelength λ. It goes without saying that the same control is performed for the laser light source 21 and the laser light source 31. Further, it is preferable to derive the wavelength λ based on the wavelength of the light incident on the hologram element built-in lens 54 shown in FIG.

Figure 2006201366
Figure 2006201366

図4の色度図において実線で示した三角形内の領域は、本露光装置100により露光記録されたホログラム素子52の表示可能色域を示している。
同図(a)に示すように、ホログラム素子52の表示可能色域は、目標表示色域と、同等形状となるため、該ホログラム素子52はRGBの各色を正確に表示することが可能となる。
A region within a triangle indicated by a solid line in the chromaticity diagram of FIG. 4 indicates a displayable color gamut of the hologram element 52 recorded by exposure by the exposure apparatus 100.
As shown in FIG. 6A, the displayable color gamut of the hologram element 52 has the same shape as the target display color gamut, so that the hologram element 52 can accurately display each color of RGB. .

また、レーザ光源11、21、31から出射される発信波長スペクトルの半値幅を微小にすることにより、同図(b)に示すように、ホログラム素子52の表示可能色域は、目標表示色域を超える略相似形状とすることが可能となる。従って、ホログラム素子52の表示可能色域を拡張することが可能となる。   Further, by making the half-value width of the emission wavelength spectrum emitted from the laser light sources 11, 21, and 31 minute, the displayable color gamut of the hologram element 52 is the target display color gamut, as shown in FIG. It becomes possible to make it a substantially similar shape exceeding. Therefore, the displayable color gamut of the hologram element 52 can be expanded.

以上のように、本発明の実施の形態によれば、ホログラム感光材料の収縮率に基づいて、前記照射されるレーザ光の波長を調整するので、収縮後の干渉縞の間隔を考慮したレーザ光の波長で干渉縞の露光記録を行うことが可能であり、ホログラム素子の光学性能を向上させることができる。従って、回折効率低下や色域の再現率の低下等を抑制することができる。   As described above, according to the embodiment of the present invention, since the wavelength of the irradiated laser beam is adjusted based on the shrinkage rate of the hologram photosensitive material, the laser beam considering the interval of the interference fringes after the shrinkage It is possible to perform exposure recording of interference fringes at a wavelength of 1, and to improve the optical performance of the hologram element. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in diffraction efficiency, a decrease in color gamut reproduction rate, and the like.

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。   The present invention is not limited to the above embodiment, and various improvements and design changes may be made without departing from the spirit of the present invention.

露光装置のブロック構成を示す図である。It is a figure which shows the block structure of exposure apparatus. (a)、(b)は、ホログラム素子内蔵レンズを示す斜視図である。(A), (b) is a perspective view which shows a lens with a built-in hologram element. ホログラム素子内蔵レンズの回折反射を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the diffraction reflection of a hologram element built-in lens. (a)、(b)目標表示色域及び表示可能色域を示した色度図の概要図である。(A), (b) It is a schematic diagram of a chromaticity diagram showing a target display color gamut and a displayable color gamut. (a)、(b)目標表示色域及び表示可能色域を示した色度図の概要図である。(A), (b) It is a schematic diagram of a chromaticity diagram showing a target display color gamut and a displayable color gamut.

符号の説明Explanation of symbols

100 レーザ露光装置
11 レーザ装置(R)
12 全反射ミラー
13 可変ビームスプリッタ
21 レーザ装置(G)
22 全反射ミラー
23 可変ビームスプリッタ
31 レーザ装置(B)
32 全反射ミラー
33 可変ビームスプリッタ
41 ダイクロイックミラー
42 ダイクロイックミラー
43 全反射ミラー
44 全反射ミラー
45 全反射ミラー
46 ダイクロイックミラー
47 ダイクロイックミラー
48 全反射ミラー
49 全反射ミラー
50 ホログラム感光体
51 光学基材
52 ホログラム素子
53 光学基材
54 ホログラム素子内蔵レンズ
61 シャッター
62 シャッター
70 波長制御器
71 表示部
72 操作部
73 記憶部
74 制御部
100 Laser exposure apparatus 11 Laser apparatus (R)
12 Total Reflection Mirror 13 Variable Beam Splitter 21 Laser Device (G)
22 Total Reflection Mirror 23 Variable Beam Splitter 31 Laser Device (B)
32 Total reflection mirror 33 Variable beam splitter 41 Dichroic mirror 42 Dichroic mirror 43 Total reflection mirror 44 Total reflection mirror 45 Total reflection mirror 46 Dichroic mirror 47 Dichroic mirror 48 Total reflection mirror 49 Total reflection mirror 50 Hologram photoreceptor 51 Optical base material 52 Hologram Element 53 Optical base 54 Hologram element built-in lens 61 Shutter 62 Shutter 70 Wavelength controller 71 Display unit 72 Operation unit 73 Storage unit 74 Control unit

Claims (8)

ホログラム感光材料に干渉縞を記録するレーザ光を露光する露光手段と、
前記露光されたホログラム感光材料に熱処理を施す熱処理手段と、
前記露光及び熱処理により前記ホログラム感光材料に生じる収縮率データが予め記憶された記憶手段と、
前記記憶された収縮率データに基づいて、前記レーザ光の波長を調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とするホログラム素子の製造装置。
Exposure means for exposing laser light to record interference fringes on the hologram photosensitive material;
A heat treatment means for performing a heat treatment on the exposed hologram photosensitive material;
Storage means for preliminarily storing shrinkage rate data generated in the hologram photosensitive material by the exposure and heat treatment;
Adjusting means for adjusting the wavelength of the laser beam based on the stored shrinkage rate data;
An apparatus for manufacturing a hologram element, comprising:
前記レーザ光の波長を指定する指示信号を入力可能な入力手段を更に備え、
前記調整手段は、前記入力された指示信号に基づいて、前記レーザ光の波長を調整することを特徴とする請求項1に記載のホログラム素子の製造装置。
An input unit capable of inputting an instruction signal designating the wavelength of the laser beam;
2. The hologram element manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the adjusting unit adjusts the wavelength of the laser beam based on the input instruction signal. 3.
前記レーザ光は、少なくともR、G、Bの各色に対応した3波長を有することを特徴とする請求項1又は2に記載のホログラム素子の製造装置。   3. The hologram element manufacturing apparatus according to claim 1, wherein the laser light has at least three wavelengths corresponding to colors of R, G, and B. 4. ホログラム感光材料に干渉縞を記録するレーザ光を露光する露光工程と、
前記露光されたホログラム感光材料に熱処理を施す熱処理工程と、
前記露光及び熱処理により前記ホログラム感光材料に生じる収縮率データに基づいて、前記レーザ光の波長を調整する調整工程と、
を含むことを特徴とするホログラム素子の製造方法。
An exposure step of exposing a laser beam to record interference fringes on the hologram photosensitive material;
A heat treatment step for heat-treating the exposed hologram photosensitive material;
An adjustment step of adjusting the wavelength of the laser beam based on shrinkage rate data generated in the hologram photosensitive material by the exposure and heat treatment;
A method for manufacturing a hologram element, comprising:
前記レーザ光の波長を指定する指示信号を入力する入力工程を更に含み、
前記調整工程は、前記入力された指示信号に基づいて、前記レーザ光の波長を調整することを特徴とする請求項4に記載のホログラム素子の製造方法。
An input step of inputting an instruction signal designating the wavelength of the laser beam;
The hologram element manufacturing method according to claim 4, wherein the adjusting step adjusts the wavelength of the laser beam based on the input instruction signal.
前記収縮率データは、予め記憶手段に記憶されていることを特徴とする請求項4に記載のホログラム素子の製造方法。   The hologram element manufacturing method according to claim 4, wherein the shrinkage rate data is stored in a storage unit in advance. 前記レーザ光は、少なくともR、G、Bの各色に対応した3波長を有することを特徴とする請求項4又は5に記載のホログラム素子の製造方法。   6. The method of manufacturing a hologram element according to claim 4, wherein the laser beam has at least three wavelengths corresponding to each of R, G, and B colors. 光学像を投射する映像投射手段及び当該映像投射手段から投射された光学像を眼に導く接眼光学系を有する映像表示装置であって、
前記接眼光学系は、請求項4〜7の何れか一項に記載の製造方法により製造されたホログラム素子を有することを特徴とする映像表示装置。
An image display device having an image projection unit that projects an optical image and an eyepiece optical system that guides an optical image projected from the image projection unit to an eye,
The image display apparatus, wherein the eyepiece optical system includes a hologram element manufactured by the manufacturing method according to any one of claims 4 to 7.
JP2005011649A 2005-01-19 2005-01-19 Device and method for producing hologram element and video display device Pending JP2006201366A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005011649A JP2006201366A (en) 2005-01-19 2005-01-19 Device and method for producing hologram element and video display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005011649A JP2006201366A (en) 2005-01-19 2005-01-19 Device and method for producing hologram element and video display device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006201366A true JP2006201366A (en) 2006-08-03

Family

ID=36959436

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005011649A Pending JP2006201366A (en) 2005-01-19 2005-01-19 Device and method for producing hologram element and video display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2006201366A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102354082A (en) * 2011-09-28 2012-02-15 李雨顺 Laser holographic film shooting device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102354082A (en) * 2011-09-28 2012-02-15 李雨顺 Laser holographic film shooting device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3867634B2 (en) Image combiner and image display device
EP3470920B1 (en) Image display device and display apparatus
JP5003291B2 (en) Video display device
US7385742B2 (en) Image display apparatus
JP3873892B2 (en) Video display device
JP2007219106A (en) Optical device for expanding diameter of luminous flux, video display device and head mount display
JP2018508144A (en) Near-eye display device
JPWO2010061835A1 (en) Video display device and head mounted display
JP2010256631A (en) Hologram optical element
CN111279250B (en) Light guide plate, method for manufacturing light guide plate, and image display device
JP2007333952A (en) Video display apparatus and head mount display
EP3428710A1 (en) Light guide plate and image display device
JP2018084725A (en) Display unit
Wu et al. Full-color holographic optical elements for augmented reality display
JP2007264555A (en) Transmission type diffraction element and eyeball projection type display device using the same
JP2007052086A (en) Image display apparatus and head mount display
EP4273104A2 (en) Light guide plate and image display device
WO2013057799A1 (en) Display device, head-mounted display, display method and display program
Jang et al. Waveguide holography for 3D augmented reality glasses
JP2010204397A (en) Video display device and head-mounted display
JP2006201366A (en) Device and method for producing hologram element and video display device
JP5315974B2 (en) Optical path combiner, video display device, and head mounted display
CN112415747B (en) Light guide plate, apparatus for manufacturing light guide plate, method for manufacturing light guide plate, and image display apparatus using light guide plate
JP4525663B2 (en) Hologram exposure apparatus and hologram exposure method
JP2022129525A (en) Image projector